Étude analytique et structurale des produits d’insertion ternaires graphite-métal alcalin-tétrahydrofuranne

(Laboratoire de Chimie Minérale et Électrochimie Faculté des Sciences et Ecole d’Électrochimie et d’Électrométallurgie de Grenoble, Laboratoire associé au CNRS.), France.

Résumé

L’étude analytique et structurale des produits ternaires d’insertion préparés par réaction de graphites naturels avec des solutions de naphtalène-métal alcalin dans le tétrahydro-furanne (THF) a été effectuée ; dans le cas du graphite de Ceylan, les formules analytiques brutes de ces produits lamellaires sont LiC₂₀(THF)₂, 2, NaC₃₂(THF)_{3, 4}, KC₂₄(THF)_1,4.

L’analyse cristallographique révèle que les produits ainsi obtenus sont généralement polyphasés (deux ou trois phases), chaque phase correspondant à un composé d’insertion du premier stade dont la période suivant l’axe [math] varie essentiellement avec le taux de solvatation de l’ion alcalin par le THF ; aucun arrangement périodique n’a été décelé dans la couche de réactif inséré. Par chauffage lent, une partie du THF est libérée et les phases à taux de solvatation élevé se transforment en pilases à faible taux de solvatation ; l’élimination totale du THF sans exfoliation n’est possible qu’avec des composés lamellaires du potassium.

Des modèles de structures des ions pour les différents taux de solvatation sont proposés pour rendre compte de la période suivant l'axe [math].

Abstract

Intercalation products are prepared by contact of natural graphites with a solution of naphtalene-alkali metal in tetra-hydrofuran (THF). Raw analytical compositions of ternary products, prepared with Ceylan graphite, are LiC₂₀(THF)_{2, 2}, NaC₃₂(THF)_{3, 4}, KC₂₄(THF)_1,4.

By X rays study it is shown that two or three cristalline phases are present in such products. Each phase correspond to an intercalation compound of the first stage ; the period along [math] axis varies essentially with the solvatation degree of the alkali ion by THF molecules; no periodic arrangment in the intercalated layer was detected. By heating slowly, part of THF is liberated and the phase with high degree of solvatation are transformed in phases with low degree of solvatation ; complete elimination of THF without exfoliation is only possible with potassium lamellar compounds.

Period along [math] axis are interpreted by assuming structures of solvated ions.