Taube, Henry (1915-)

Henry Taube est né à Neudorf, au Canada, en 1915. Après avoir accompli sa scolarité primaire et secondaire, il s'inscrit à l'Université du Saskatchewan (province située au centre du Canada), et obtient en 1935 les dip16mes de Bachelor of Science, et de Master of Science (en 1937).

Il part alors aux Etats-Unis pour préparer son Ph. D. à l'Université de Berkeley (Califomie), où il travaille sous la direction du professeur W. C. Bray. Sa thèse soutenue en 1940, il exerce d'abord la fonction de préparateur à Berkeley pendant l'année universitaire 1940-1941, au cours de laquelle il décide de prendre la nationalité américaine. Il sera ensuite préparateur à l'Université Comell (1941-1946), et assistant, puis professeur, à l'Université de Chicago de 1946 à 1961. Enfin, depuis 1962, il occupe la chaire de chimie inorganique à l'Université de Stanford.

Tout au début de ses travaux, Taube s'est intéressé à la solvatation des ions. Les propriétés et la réactivité du complexe constitué de molécules de solvant qui entoure l'ion peuvent être modifiées. Ce phénomène, déjà connu, a été largement développé par Taube grâce à l'utilisation de nouvelles méthodes d'analyse, en particulier la résonance magnétique nucléaire (RMN). Il a poursuivi des recherches sur la réactivité de ces complexes en faisant varier la nature du ligand et l'état d'oxydation des ions métalliques centraux. Ses résultats ont eu des conséquences extrêmement importantes, en chimie inorganique, sur les vitesses de réactions de substitution et sur les mécanismes des réactions d'oxydo-réduction.

Mais le travail qui lui a valu le prix Nobel et la célébrité conceme les réactions de transfert d'électrons dans les complexes métalliques. Taube est parti du fait que les ions positifs trivalents du cobalt et du chrome ne donnent pas de complexes d'équilibre. Les ions ou les molécules liés à ces ions métalliques leur sont étroitement unis et ne les quittent jamais. En revanche, les ions bivalents correspondants donnent des complexes d'équilibre. Si l'on observe un ion ou une molécule liés à l'ion trivalent (Co+++), on peut vérifier expérimentalement si cet ion ou cette molécule ont été, lors d'un transfert d'électrons, transportés sur l'autre ion métallique (Cr++), c'est-à-dire dans le cas présent en sens opposé à celui de l'électron. Taube en a déduit qu'il se forme, avant que le transfert d'électrons puisse s'opérer, un "pont" entre les ions métalliques à partir de l'ion ou de la molécule ayant changé de place.

Arrhénius et Wemer avaient, comme nous l'avons vu, étudié ce type de réactions, et leurs descriptions des entités chimiques avant et après la réaction étaient très claires. Mais c'est Taube qui a apporté la contribution la plus importante en expliquant comment la réaction entre complexes se déroule réellement. Il y a d'abord formation d'un supercomplexe où le chrome et le cobalt sont réunis au travers d'un pont dû à l'atome de chlore, ce qui requiert le départ d'une molécule d'eau fixée sur le chrome. Le chrome se trouve donc entouré de cinq molécules d'eau et d'un ion chlore ponté. C'est à ce stade que le transfert d'électrons du chrome vers le cobalt peut s'opérer, l'ion cobalt devenant bivalent et l'ion chrome trivalent. Le pont se rompt alors; l'ion chlore suit l'ion chrome trivalent, tandis que l'ion cobalt doit récupérer une molécule d'eau. Ces réactions de transfert d'électrons peuvent parfois être compliquées par les effets spécifiques des ligands (qui gênent ou facilitent la réaction), ou par l'effet de solvants dont les molécules entourent les partenaires de départ.

Taube a démontré ce mécanisme de transfert électronique dans un grand nombre de cas. Grâce à lui, ces réactions sont aujourd'hui bien connues. L'ensemble de ses travaux a fait l'objet d'un intéressant ouvrage paru en 1970, Electron Transfer Reactions of Complex lons in Solution, New York, Academic Press.

La suite logique de cette expérience était de lier des ions trivalents aux deux extrémités du pont et de réduire ce complexe avec un ion bivalent (l'ion europium, par exemple). Ce dernier réagit rapidement avec les ions métalliques, et Taube put ainsi suivre le transfert plus lent d'électrons à l'intérieur du complexe (par exemple du ruthénium au cobalt). Taube fit également en sorte que les ions métalliques trivalents fussent identiques de chaque c6té du pont. Il put alors étudier la réduction d'un tel complexe, et montrer que la captation de l'électron se fait sur les deux ions métalliques selon un phénomène appelé délocalisation, qui donne en général lieu à des complexes fortement colorés.

Les exemples décrits ici ont joué un r61e essentiel dans l'attribution du prix Nobel à Taube. Ils peuvent paraître assez limités: il est néanmoins devenu de plus en plus manifeste que l'oeuvre de ce chercheur a une grande portée dans des domaines aussi divers que la biologie, la géologie, la chimie et la physique. Les propriétés originales de ces composés (coloration, conductivité électrique, magnétisme, catalyse, etc.) sont liées à leur faculté de pourvoir transférer les électrons entre ions dans des états d'oxydation différents.

La compréhension des mécanismes de transfert électronique est à la base de phénomènes aussi importants que la transmis sion d'une information le long d'une chaîne biologique, la respiration ou les propriétés semi-condictrices des oxydes d'éléments de transition. Signalons enfin que Taube a été le premier à fabriquer, en solution aqueuse, un complexe entre un ion métallique trivalent du ruthénium et l'azote moléculaire, ouvrant ainsi la voie à tout un secteur de ce qu'on appelle aujourd'hui la "chimie douce". La synthèse du premier complexe à pont azote entre deux ions métalliques illustre une nouvelle fois le r61e précurseur des idées de ce savant en chimie inorganique. Aussi le Comité Nobel a-t-il pu insister sur la fécondité des travaux de Henry Taube en chimie de coordination, et sur l'influence décisive qu'il a exercée pendant une trentaine d'années dans divers domaines de la recherche.