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Les polymères ioniques sont des [[polymère]]s qui portent des [[Groupe fonctionnel|groupes]] ioniques et/ou ionisables (voir [[ion]]). Les sites ioniques peuvent être incorporés dans la chaîne polymère ou dans un groupe pendant de cette dernière.
Un '''polymère ionique''' (ou '''ionopolymère''') est un [[polymère]] qui porte des [[Groupe fonctionnel|groupes]] [[ion]]iques ou ionisables<ref>La définition des polymères ioniques, polymères anioniques, polymères cationiques, polyélectrolytes, polyampholytes, ionomères, halatopolymères et ionènes provient des définitions de l'IUPAC : http://iupac.org/publications/pac/pdf/2006/pdf/7811x2067.pdf</ref>.


==Classification des polymères ioniques==
== [[Classification des polymères|Classification]] des polymères ioniques ==
=== Selon le type de charge ===
Selon le nombre de sites ioniques et de la continuité des régions d'interactions ioniques, ces polymères peuvent être classés en deux familles :
* polymères anioniques : polymères chargés négativement ;
* Les [[polyélectrolyte]]s : Grand nombre de sites ioniques et continuité des régions d’interactions ioniques. La classification des polyélectrolytes est établie en fonction de la nature des charges portées par le polymère :
* polymères cationiques : polymères chargés positivement ;
** Charges positives : [[Polycation]]s
* polymères amphotères : contenant des charges positives et des charges négatives.
** Charges négatives : [[Polyanion]]s
** Charges positives et négatives : [[Polyampholyte]]s


=== Selon le nombre de sites ioniques et de la continuité des régions d'interactions ioniques ===
* Les [[ionomère]]s : Petit nombre de sites ioniques et discontinuité des régions d’interactions ioniques. La classification des ionomères est établie en fonction de la nature des charges portées par le polymère :
* les [[polyélectrolyte]]s : grand nombre de sites ioniques et continuité des régions d’interactions ioniques. La classification des polyélectrolytes est établie en fonction de la nature des [[Charge électrique|charges]] portées par le polymère :
** Charges positives : [[cationomère]]s
** Charges négatives : [[anionomère]]s
** charges positives : poly[[cation]]s ;
** Charges positives et négatives : [[zwitterionomère]]s
** charges négatives : poly[[anion]]s ;
** charges positives et négatives : poly[[ampholyte]]s.


* les [[ionomère]]s : petit nombre mais significative de sites ioniques et discontinuité des régions d’interactions ioniques. La classification des ionomères est établie en fonction de la nature des charges portées par le polymère :
==Classification des sites ioniques==
** charges positives : cationomères ;
La classification des sites ioniques est établie en fonction de la nature de leurs charges :
** charges négatives : anionomères ;
* Les [[anion]]s sont obtenus par [[déprotonation]] de [[fonction]]s [[oxacide]]s :
** charges positives et négatives : [[zwitterion]]omères.
** [[Oxygène]] : [[Carboxylate]]
** [[Phosphore]] : [[Phosphonate]]
** [[Soufre]] : [[Sulfonate]]
* Les [[cation]]s sont généralement des sels d’onium ([[ammonium]], [[phosphonium]], [[sulfonium]]) obtenus par [[alkylation]] d’[[hétéroatome]]s :
** [[Azote]] : Sels d’ammonium (voir [[ammonium]]), [[Ammonium quaternaire]]
** [[Phosphore]] : [[Phosphonium]]
** [[Soufre]] : [[Sulfonium]]


* les halatopolymères ou polymères halato-téléchéliques : oligomères ou polymères linéaires ayant des groupes ioniques ou ionisables à chacune des deux extrémités de leur chaîne. Ces groupes sont généralement des carboxylates ou des [[ammonium quaternaire|ammoniums quaternaires]].
==Classification des contre-ions==

La classification des contre-ions est établie en fonction de la nature de leurs charges et selon s’ils sont atomiques ou moléculaires:
* les ions polymères : un seul site ionique par polymère. Ces polymères sont utilisés, entre autres, comme [[tensioactif|tensioactif ioniques]].
* Cations:

** Atomiques : Métalliques : [[métaux alcalins]], [[métaux alcalino-terreux]], [[métaux de transition]]
=== Selon la dépendance de leurs sites ioniques au [[Potentiel hydrogène|pH]] ===
** Moléculaires : [[Ammonium]], [[pyridinium]]
* [[Polymère sensible au pH|polymères ioniques dépendants du pH]] : les sites ioniques sont partiellement dissociés selon le pH :
* Anions :
** charges positives : [[poly(hydrochlorure d'allylamine)]], poly(N-vinylimidazole)...,
** Atomiques : [[Halogénure]]s : [[chlorure]], [[bromure]], [[iodure]]
** charges négatives : poly([[acide acrylique]]) ;
** Moléculaires : [[tosylate]]s, [[triflate]]s, [[méthylsulfate]]
* polymères ioniques permanents : les sites ioniques sont complètement dissociés quel que soit le pH :
** charges positives : poly(vinylimidazole quaternisé)...,
** charges négatives : [[poly(styrène sulfonate) de sodium]]...

=== Selon leur origine ===
Les polymères ioniques peuvent être synthétiques, naturels ([[acide nucléique]]s, [[protéine]]s, quelques [[polypeptide]]s et quelques [[polysaccharide]]s) ou artificiels. Quelques exemples de polyélectrolytes appartenant à ces deux dernières familles sont listés ci-dessous :
* charges positives : poly[[lysine]], [[chitosane]] ;
* charges négatives : poly[[Acide glutamique|glutamate]], [[alginate]], [[pectine]], [[acide hyaluronique]] ;
* charges positives et négatives : poly[[adenine]] ADN...

=== Selon leur composition ===
* polymères organiques ;
* polymères inorganique : quelques polymères contenant des fonctions phosphates, silicates, etc.

Certains polymères sont [[déformation élastique|élastiques]] : on les qualifie alors d'[[élastomère]]s ioniques ou d'ionoélastomères.

=== Selon la position des charges ===
Les sites ioniques peuvent être incorporés dans la chaîne polymère (ionènes) ou beaucoup plus fréquemment dans un [[Chaîne latérale|groupe pendant]] de cette dernière.

== Classification des sites ioniques ==
La classification des sites ioniques des polymères est établie en fonction de la nature de leurs charges :
* les anions sont obtenus par [[déprotonation]] de [[Groupe fonctionnel|fonctions]] [[oxacide]] :
** [[oxygène]] : [[Acide carboxylique#Ions carboxylates|carboxylate]],
** [[phosphore]] : [[phosphonate]],
** [[soufre]] : [[sulfonate]] ;
* les [[cation]]s sont généralement des [[Sel (chimie)|sels]] d’[[Composé onium|onium]] obtenus par [[alkylation]] d’[[hétéroatome]]s :
** [[azote]] : [[ammonium quaternaire]],
** phosphore : [[phosphonium]],
** soufre : [[sulfonium]].

== Classification des contre-ions ==
La classification des contre-ions est établie en fonction de la nature de leurs charges et selon le nombre d'atomes qui les composent :
* cations :
** monoatomiques : métalliques : [[Métal alcalin|métaux alcalins]], [[Métal alcalino-terreux|métaux alcalino-terreux]], [[Métal de transition|métaux de transition]],
** [[ion polyatomique|polyatomiques]] : ammonium, [[pyridinium]] ;
* anions :
** monoatomiques : [[halogénure]]s : [[chlorure]], [[bromure]], [[iodure]],
** polyatomiques : [[Tosyle|tosylates]], [[triflate]]s, méthyl[[sulfate]].

== Fabrication des polymères ioniques ==
Les polymères ioniques peuvent être fabriqués comme les autres polymères par [[polymérisation]] ou par [[Modification chimique d'un polymère|modification chimique de polymères préexistants]].

== Utilisations ==
{{...}}

En 2020, l'[[Jonction p-n#Jonctions p-n organiques|équivalent organique d'une jonction p-n]] est réalisé à l'aide de deux ionoélastomères (l'un polycationique et l'autre polyanionique) au lieu de deux [[semi-conducteur]]s [[cristal]]lins (les [[porteur de charge|porteurs de charges]] ne sont plus des [[électron]]s mais des ions positifs et négatifs). Le dispositif est incolore, transparent, souple et étirable. L'objectif est de réaliser à terme toute une ionoélectronique remplaçant l'électronique dans des situations où les composants électroniques, rigides et cassants, ne conviennent pas<ref>{{article| titre=Des transistors souples| auteur=Martin Tiano| périodique=[[Pour la science]]| numéro=511| date=mai 2020| page=9}}.</ref>{{,}}<ref>{{article|langue=en| titre=Rectifying ionic current with ionoelastomers| auteur1=Dace Gao| auteur2=Pooi See Lee| périodique=Science (revue)| date=14 février 2020| volume=367| numéro=6479| pages=735-736| doi=10.1126/science.aba6270}}.</ref>{{,}}<ref>{{article|langue=en| titre=Ionoelastomer junctions between polymer networks of fixed anions and cations| auteur1=Hyeong Jun Kim| auteur2=Baohong Chen| auteur3=Zhigang Suo| auteur4=Ryan C. Hayward| périodique=Science (revue)| date=14 février 2020| volume=367| numéro=6479| pages=773-776| doi=10.1126/science.aay8467}}.</ref>.

== Références ==
<references/>

{{Palette|Matériaux polymères}}
{{Portail|chimie}}

[[Catégorie:Polymère]]
[[Catégorie:Protéine]]
[[Catégorie:Électrochimie]]
[[Catégorie:Ion]]
[[Catégorie:Sel]]

Dernière version du 25 avril 2020 à 18:54

Un polymère ionique (ou ionopolymère) est un polymère qui porte des groupes ioniques ou ionisables[1].

Classification des polymères ioniques[modifier | modifier le code]

Selon le type de charge[modifier | modifier le code]

  • polymères anioniques : polymères chargés négativement ;
  • polymères cationiques : polymères chargés positivement ;
  • polymères amphotères : contenant des charges positives et des charges négatives.

Selon le nombre de sites ioniques et de la continuité des régions d'interactions ioniques[modifier | modifier le code]

  • les polyélectrolytes : grand nombre de sites ioniques et continuité des régions d’interactions ioniques. La classification des polyélectrolytes est établie en fonction de la nature des charges portées par le polymère :
    • charges positives : polycations ;
    • charges négatives : polyanions ;
    • charges positives et négatives : polyampholytes.
  • les ionomères : petit nombre mais significative de sites ioniques et discontinuité des régions d’interactions ioniques. La classification des ionomères est établie en fonction de la nature des charges portées par le polymère :
    • charges positives : cationomères ;
    • charges négatives : anionomères ;
    • charges positives et négatives : zwitterionomères.
  • les halatopolymères ou polymères halato-téléchéliques : oligomères ou polymères linéaires ayant des groupes ioniques ou ionisables à chacune des deux extrémités de leur chaîne. Ces groupes sont généralement des carboxylates ou des ammoniums quaternaires.
  • les ions polymères : un seul site ionique par polymère. Ces polymères sont utilisés, entre autres, comme tensioactif ioniques.

Selon la dépendance de leurs sites ioniques au pH[modifier | modifier le code]

Selon leur origine[modifier | modifier le code]

Les polymères ioniques peuvent être synthétiques, naturels (acide nucléiques, protéines, quelques polypeptides et quelques polysaccharides) ou artificiels. Quelques exemples de polyélectrolytes appartenant à ces deux dernières familles sont listés ci-dessous :

Selon leur composition[modifier | modifier le code]

  • polymères organiques ;
  • polymères inorganique : quelques polymères contenant des fonctions phosphates, silicates, etc.

Certains polymères sont élastiques : on les qualifie alors d'élastomères ioniques ou d'ionoélastomères.

Selon la position des charges[modifier | modifier le code]

Les sites ioniques peuvent être incorporés dans la chaîne polymère (ionènes) ou beaucoup plus fréquemment dans un groupe pendant de cette dernière.

Classification des sites ioniques[modifier | modifier le code]

La classification des sites ioniques des polymères est établie en fonction de la nature de leurs charges :

Classification des contre-ions[modifier | modifier le code]

La classification des contre-ions est établie en fonction de la nature de leurs charges et selon le nombre d'atomes qui les composent :

Fabrication des polymères ioniques[modifier | modifier le code]

Les polymères ioniques peuvent être fabriqués comme les autres polymères par polymérisation ou par modification chimique de polymères préexistants.

Utilisations[modifier | modifier le code]

Cette section est vide, insuffisamment détaillée ou incomplète. Votre aide est la bienvenue ! Comment faire ?

En 2020, l'équivalent organique d'une jonction p-n est réalisé à l'aide de deux ionoélastomères (l'un polycationique et l'autre polyanionique) au lieu de deux semi-conducteurs cristallins (les porteurs de charges ne sont plus des électrons mais des ions positifs et négatifs). Le dispositif est incolore, transparent, souple et étirable. L'objectif est de réaliser à terme toute une ionoélectronique remplaçant l'électronique dans des situations où les composants électroniques, rigides et cassants, ne conviennent pas[2],[3],[4].

Références[modifier | modifier le code]

  1. ↑ La définition des polymères ioniques, polymères anioniques, polymères cationiques, polyélectrolytes, polyampholytes, ionomères, halatopolymères et ionènes provient des définitions de l'IUPAC : http://iupac.org/publications/pac/pdf/2006/pdf/7811x2067.pdf
  2. ↑ Martin Tiano, « Des transistors souples », Pour la science, no 511,‎ , p. 9.
  3. ↑ (en) Dace Gao et Pooi See Lee, « Rectifying ionic current with ionoelastomers », Science (revue), vol. 367, no 6479,‎ , p. 735-736 (DOI 10.1126/science.aba6270).
  4. ↑ (en) Hyeong Jun Kim, Baohong Chen, Zhigang Suo et Ryan C. Hayward, « Ionoelastomer junctions between polymer networks of fixed anions and cations », Science (revue), vol. 367, no 6479,‎ , p. 773-776 (DOI 10.1126/science.aay8467).
v · m
Polymères et dérivés
Généralités
Caractéristiques
Étude
Chimie macromoléculaire
Polymérisation
Composition et architecture
Propriétés spécifiques
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