Une réaction étrange fait sensation dans le laboratoire

May 26, 2023

29 mars 2019

par Mike Williams, Université Rice

Les agitateurs qui mélangent la crème à votre café ne font probablement pas beaucoup de différence dans la boisson. Mais dans un laboratoire de chimie, il s’avère que l’utilisation du mauvais agitateur peut fausser la science.

Les scientifiques de l'Université Rice ont déterminé que les barres d'agitation en PTFE, plus communément appelées Téflon, peuvent introduire des erreurs dans une réaction de laboratoire standard utilisée pour manipuler les propriétés des nanotubes de carbone ou de nitrure de bore.

Les barres d'agitation sont des tiges en forme de pastille en métal ferromagnétique recouvertes de PTFE qui se trouvent au fond d'un bécher et sont tournées par un champ magnétique rotatif. Ils permettent de mélanger une solution dans un flacon fermé sans agitation manuelle.

Le laboratoire Rice d'Angel Martí a publié un article dans la revue ACS Omega de l'American Chemical Society décrivant ce qui se passe lorsque des barres d'agitation en PTFE sont utilisées pour fonctionnaliser des nanotubes par réduction Billups-Birch, une réaction utilisée de longue date développée en partie par le professeur émérite de chimie Edward Rice. Billups qui libère les électrons pour qu’ils se lient à d’autres atomes.

La réduction est souvent utilisée pour rendre les nanotubes plus faciles à fonctionnaliser, processus consistant à les personnaliser pour des applications en ajoutant des molécules telles que des protéines. Cela peut être aussi simple que de disperser des nanotubes dans un bain chimique chargé des molécules que vous souhaitez ajouter. Billups-Birch est l'une de ces méthodes, un processus en une seule étape utilisé pour fonctionnaliser des nanotubes avec une variété de molécules, selon les chercheurs.

Lorsqu'ils l'ont utilisé pour modifier des nanotubes de nitrure de bore, les chercheurs ont été surpris de voir leurs tubes devenir gris, tandis que les barres d'agitation en PTFE devenaient noires. L'analyse thermogravimétrique standard, généralement suffisante pour détecter des preuves de fonctionnalisation, n'a rien détecté d'anormal, mais les chercheurs l'ont fait.

"En dehors de cela, nous n'avons pas pu obtenir des résultats cohérents", a déclaré Martí. "Parfois, nous obtenions une fonctionnalisation très élevée, ou une fonctionnalisation apparente, et parfois non. C'était vraiment étrange."

Ils ont découvert que le lithium présent dans le solvant à base d'ammoniac utilisé dans la réaction Billups-Birch réagissait avec le PTFE blanc des barres, les rendant noires.

"Comme les nanotubes de carbone sont noirs, il serait facile de croire que des nanotubes se sont déposés sur les barres tout au long de la réaction", a déclaré Martí. "Mais ce n'est pas ce qui se produit. Nous avons constaté que dans les conditions Billups-Birch, le PTFE réagit.

"Le téflon ne réagit généralement pas avec quoi que ce soit", a-t-il déclaré. "C'est pourquoi il est utilisé dans les barres de brassage et dans les ustensiles de cuisine. C'est pourquoi il est également facile de négliger ce que nous avons vu se produire en laboratoire."

Martí a déclaré que la recherche dans la littérature n'a rien révélé sur la nécessité d'éviter le PTFE dans le Billups-Birch.

"C'était étrange aussi", dit-il. "Peut-être que tout le monde le sait, mais juste au cas où nous déciderions d'explorer le problème. C'est pourquoi nous avons décidé d'écrire un article."

Les chercheurs soupçonnent que la réaction inattendue avec le téflon crée des radicaux qui réduisent l'efficacité de la réaction et qui peuvent attaquer le nitrure de bore ou les nanotubes de carbone. En attendant, leur solution rapide au problème est peut-être la plus simple.

"Maintenant, nous utilisons des barres d'agitation recouvertes de verre", a déclaré Martí. "Le verre est totalement inerte. Cela nous confère une reproductibilité et une bonne fonctionnalisation."

Plus d'information: Carlos A. de los Reyes et al, Effet indésirable des barres d'agitation en PTFE sur la fonctionnalisation covalente des nanotubes de carbone et de nitrure de bore dans des conditions de réduction Billups-Birch, ACS Omega (2019). DOI : 10.1021/acsomega.8b03677

Informations sur la revue :ACS Oméga

Fourni par l'Université Rice