Chlorométhane

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Chlorométhane
Chloromethane.svg   Chloromethane-3D-vdW.png
Structure du chlorométhane
Identification
Nom IUPAC chlorométhane
Synonymes

chlorure de méthyle
Fréon 40
R40

No CAS 74-87-3
No EINECS 200-817-4
PubChem 6327
ChEBI 36014
SMILES
InChI
Apparence gaz incolore à odeur douceâtre
Propriétés chimiques
Formule brute CH3Cl  [Isomères]
Masse molaire[1] 50,488 ± 0,003 g/mol
C 23,79 %, H 5,99 %, Cl 70,22 %,
Propriétés physiques
fusion −97,6 °C[2]
ébullition −24,2 °C[2]
Solubilité 5 g·l-1 (eau,25 °C) [3]
Masse volumique 2,3065 g·l-1 (°C,1 013 mbar) [3]
d'auto-inflammation 632 °C [2]
Limites d’explosivité dans l’air 7,619 %vol [3]
Pression de vapeur saturante 4,896 bar à 20 °C
6,6 bar à 30 °C
10,9 bar à 50 °C [3]
Point critique 143 °C, 66,7 bar, 0,353 kg·l-1 [3]
Point triple -97,71 °C, 0,00876 bar [3]
Thermochimie
S0gaz, 1 bar 234,36 J·K-1·mol-1 [5]
S0liquide, 1 bar 140,08 J·K-1·mol-1 [5]
ΔfH0gaz -83,68 kJ·mol-1 [5]
ΔfH0liquide -102,4 kJ·mol-1 [5]
Δfus 6,431 kJ·mol-1 à 175,44 K [5]
Δvap 20,5 kJ·mol-1 [5]
Cp 81,2 J·K-1·mol-1 à 298 K [5]
PCI -764,0 kJ·mol-1 (gaz) [5]
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation 11,22 ± 0,01 eV (gaz)[7]
Précautions
Directive 67/548/EEC[9]
Nocif
Xn
Extrêmement inflammable
F+



Transport[3]
23
   1063   
NFPA 704

Symbole NFPA 704

SGH[10]
SGH02 : InflammableSGH04 : GazSGH08 : Sensibilisant, mutagène, cancérogène, reprotoxique
Danger
H220, H351, H373,
Classification du CIRC
Groupe 3 : Inclassable quant à sa cancérogénicité pour l'Homme[8]
Écotoxicologie
DL50 1,8 g·kg-1 (rat, oral) [11]
LogP 0,91 [3]
Seuil de l’odorat bas : 10 ppm[12]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le chlorométhane, connu aussi sous le nom de chlorure de méthyle, de Fréon 40, ou R40, est un composé chimique de formule CH3Cl. Il s'agit d'un fluide frigorigène également utilisé comme réactif pour de nombreuses synthèses.

Propriétés physico-chimiques[modifier | modifier le code]

Le chlorométhane est hydrolysé par l'eau à haute température pour former du méthanol CH3OH et du chlorure d'hydrogène HCl :

CH3Cl + H2OCH3OH + HCl.

Cette réaction est catalysée par des composés alcalins. La réaction réciproque permet de synthétiser CH3Cl en faisant barboter du chlorure d'hydrogène dans du méthanol en présence éventuellement de chlorure de zinc ZnCl2 comme catalyseur, ou en faisant réagir du méthanol et du chlorure d'hydrogène à 350 °C sur de l'alumine Al2O3 :

CH3OH + HCl → CH3Cl + H2O.

À plus basse température, le chlorométhane forme un hydrate avec l'eau, ce qui pose problème dans les systèmes de réfrigération[13].

Utilisation[modifier | modifier le code]

Le chlorométhane est utilisé pour la préparation du diméthyldichlorosilane Si(CH3)2Cl2 via la synthèse de Müller-Rochow[13] :

2 CH3Cl + SiSi(CH3)2Cl2.

C'est une voie de synthèse importante pour la fabrication des silicones.

Il est aussi utilisé comme réactif pour la réaction de Wurtz-Fittig ou les réactions de Friedel-Crafts utilisée pour la production d'alkylbenzènes[13]. C'est un réactif important pour la méthylation notamment des amines pour la formation de méthylamines quaternaires ou des groupes hydroxyles pour former de éthers[13].

Production et synthèse[modifier | modifier le code]

Ce gaz est produit par chloration du méthane avec du chlore gazeux de 400 à 500 °C. Le mécanisme de chloration est une réaction radicalaire en chaîne via des radicaux issus de la dissociation du chlore. Cette dissociation peut être obtenue par voie thermique, photochimique ou par des catalyseurs. La voie thermique est préférée[13] et elle conduit à une série de substitutions successives:

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2CH2Cl2 + HCl
CH2Cl2 + Cl2CHCl3 + HCl
CHCl3 + Cl2CCl4 + HCl

Le résultat de cette série de réaction est un mélange de chlorométhane, dichlorométhane, chloroforme et tétrachlorure de carbone. Ces composés sont ensuite séparés par distillation. Un excès de méthane est utilisé dans le réacteur et un recyclage est employé en présence d'un gaz inerte afin d'éviter de travailler dans un domaine où le mélange méthane-chlore est explosif[13].

Une autre voie de synthèse est l'hydrochloration du méthanol par du chlorure d'hydrogène. Cette réaction est actuellement privilégiée, car elle consomme du chlorure d'hydrogène, qui est un sous-produit difficile à écouler, au lieu d'en produire comme dans le cas de la chloration. De plus la synthèse conduit à la seule production du chlorométhane et évite la production des composés multichlorés[13].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. a, b et c CHLORURE DE METHYLE, fiche de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée le 9 mai 2009
  3. a, b, c, d, e, f, g et h Entrée de « Methyl chloride » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 2 février 2010 (JavaScript nécessaire)
  4. a, b et c (en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill,‎ 1997, 7e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5), p. 2-50
  5. a, b, c, d, e, f, g et h (en) « Methyl chloride » sur NIST/WebBook, consulté le
  6. (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, 2 et 3, Huston, Texas, Gulf Pub. Co.,‎ 1996 (ISBN 0-88415-857-8, 0-88415-858-6 et 0-88415-859-4)
  7. (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC,‎ 2008, 89e éd., 2736 p. (ISBN 9781420066791), p. 10-205
  8. IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, « Evaluations Globales de la Cancérogénicité pour l'Homme, Groupe 3 : Inclassables quant à leur cancérogénicité pour l'Homme », sur http://monographs.iarc.fr, CIRC,‎ 16 janvier 2009 (consulté le 22 août 2009)
  9. « chlorométhane » sur ESIS, consulté le 2 février 2010
  10. Numéro index 602-001-00-7 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
  11. (en) « Methyl chloride » sur ChemIDplus, consulté le
  12. « Methyl chloride », sur hazmap.nlm.nih.gov (consulté le 14 novembre 2009)
  13. a, b, c, d, e, f et g (en) Manfred Rossberg, Wilhelm Lendle, Gerhard Pfleiderer, Adolf Tögel, Eberhard-Ludwig Dreher, Ernst Langer, Heinz Rassaerts, Peter Kleinschmidt, Heinz Strack, Richard Cook, Uwe Beck, Karl-August Lipper, Theodore R. Torkelson, Eckhard Löser, Klaus K. Beutel, Trevor Mann, Chlorinated Hydrocarbons, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., coll. « Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry »,‎ 15 juillet 2006 (DOI 10.1002/14356007.a06_233.pub2)