Le troisième état d'oxydation le plus élevé assure au rhodium une place sur le podium
La découverte est une vraie surprise
Les états d'oxydation des métaux de transition décrivent combien d'électrons d'un élément sont déjà engagés dans une liaison et combien sont encore disponibles pour d'autres réactions. Des scientifiques de Berlin et de Fribourg ont maintenant découvert l'état d'oxydation le plus élevé du rhodium, ce qui indique que le rhodium peut impliquer davantage de ses électrons de valence dans la liaison chimique qu'on ne le pensait auparavant. Cette découverte pourrait être utile pour la compréhension des réactions catalytiques impliquant du rhodium fortement oxydé. Ce résultat a été reconnu comme un "article très important" dans Angewandte Chemie.
Les métaux de transition dans des états d'oxydation élevés ou inhabituels pourraient jouer un rôle important en tant que catalyseurs ou intermédiaires de réaction dans les réactions chimiques. Les métaux de transition étant déjà bien caractérisés dans la plupart des cas, la découverte d'un nouvel état d'oxydation du rhodium a été une véritable surprise. L'identification du rhodium(VII) a été rendue possible par la doctorante Mayara da Silva Santos et ses collègues, qui ont pu isoler l'espèce à partir de n'importe quel réactif dans un piège à ions à basse température, et réaliser une spectroscopie d'absorption des rayons X pour sa caractérisation.
BESSY II a été essentiel pour la découverte
Ce type d'expériences est très exigeant et ne peut, à l'heure actuelle, être réalisé qu'à BESSY II. "La combinaison de la préparation avancée des échantillons, du piégeage des ions à basse température et de la spectroscopie à rayons X est unique. Comme ces outils essentiels peuvent même être appliqués à des systèmes plus complexes, nous prévoyons de nouvelles découvertes sur les oxydes de métaux de transition exotiques", déclare Vicente Zamudio-Bayer, chef du groupe de piégeage d'ions à la ligne de faisceau UE52-PGM, qui développe et exploite la station finale de piégeage d'ions à BESSY II. "Ce qui était important pour nous, c'est que nos résultats expérimentaux surprenants puissent être corroborés par le groupe de Sebastian Riedel à la FU Berlin, qui a effectué des calculs de pointe sur les espèces en question", explique M. Zamudio-Bayer. "Même le rhodium au degré d'oxydation +6 est très rare, nous devions donc être extrêmement prudents en ce qui concerne +7. De nouveaux états d'oxydation ne sont pas découverts tous les jours", ajoute Mayara da Silva Santos.
Pertinence catalytique d'un intermédiaire de réaction potentiel
"C'est le troisième état d'oxydation le plus élevé de tous les éléments. Le fait que le rhodium(VII) existe, mais qu'il était inconnu, pourrait signifier qu'il a pu être négligé lors de l'analyse des voies de réactions chimiques", souligne Mme Zamudio-Bayer.
Une stabilisation possible pour une utilisation ultérieure
La découverte du rhodium(VII) a été faite pour des espèces en phase gazeuse, mais une stabilisation du cation trioxidorhodium par des anions faiblement coordinateurs semble possible, sur la base d'une comparaison avec d'autres composés connus. Cela pourrait ouvrir des perspectives pour une caractérisation plus poussée ou des applications. "Notre espèce de rhodium(VII) est très réactive, mais la compréhension de ces espèces apparemment exotiques pourrait conduire à des matériaux améliorés à l'avenir", ajoute Mayara da Silva Santos.
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