Cyclohexane

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cyclohexane
Cyclohexane-2D-skeletal.svg         Cyclohexane-3D-space-filling.png
Cyclohexane-chair-2D-stereo-skeletal.pngCyclohexane-chair-3D-balls.png
Différentes représentations
d'une molécule de cyclohexane.
Identification
Nom IUPAC cyclohexane
No CAS 110-82-7
No EINECS 203-806-2
DrugBank DB03561
PubChem 8078
ChEBI 29005
SMILES
InChI
Apparence liquide incolore[1].
Propriétés chimiques
Formule brute C6H12  [Isomères]
Masse molaire[3] 84,1595 ± 0,0056 g/mol
C 85,63 %, H 14,37 %,
Susceptibilité magnétique \chi_M 68,1×10-6 cm3·mol-1[2]
Propriétés physiques
fusion 6,47 °C [4]
ébullition 80,75 °C [5]
Solubilité dans l'eau : nulle[1],

Sol. dans l'alcool, l'éther, l'acétone;
Miscible avec l'huile d'olive;

100 ml de méthanol dissout 57 g à 20 °C[4]
Paramètre de solubilité δ 16,8 MPa1/2 (25 °C)[6]
Masse volumique 0,7786 g·cm-3 [7]
d'auto-inflammation 260 °C[1]
Point d’éclair -18 °C (coupelle fermée)[1]
Limites d’explosivité dans l’air 1,38,4 %vol[1]
Pression de vapeur saturante à 20 °C : 12,7 kPa[1]
Viscosité dynamique 0,98 mPa·s à 20 °C [4]
Point critique 280,3 °C [5], 40,7 bar [9]
Vitesse du son 1 280 m·s-1 à 19 °C [10]
Thermochimie
Δvap 3,6×105 J·kg-1 [4]
Cp
PCS 3 919,6 kJ·mol-1 [4]
Propriétés optiques
Indice de réfraction n^{ 20 }_{ D }  1,42662 [4]
Précautions
Directive 67/548/EEC
Nocif
Xn
Facilement inflammable
F
Dangereux pour l’environnement
N



Transport
33
   1145   
NFPA 704

Symbole NFPA 704

SIMDUT[12]
B2 : Liquide inflammableD2B : Matière toxique ayant d'autres effets toxiques
B2, D2B,
SGH[13]
SGH02 : InflammableSGH08 : Sensibilisant, mutagène, cancérogène, reprotoxiqueSGH09 : Danger pour le milieu aquatique
Danger
H225, H304, H315, H336, H410,
Écotoxicologie
DL50 9301 360 mg·kg-1 (rats, oral)[14]
LogP 3,44 [4]
Seuil de l’odorat bas : 0,52 ppm
haut : 784 ppm[15]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le cyclohexane est un hydrocarbure cyclique non éthylénique de la famille des (mono)cycloalcanes[16] de formule brute C6H12. Le cyclohexane est utilisé comme solvant apolaire dans l'industrie chimique, mais aussi comme réactif pour la production industrielle de l'acide adipique et du caprolactame, intermédiaires utilisés dans la production du nylon. La formule topologique du cyclohexane est présentée ci-contre. Il devient solide à 2°C

Historique[modifier | modifier le code]

  • En 1890, Sachse et Mohr découvrent que la 'géométrie' du cyclohexane n'est pas plane et décrivent la conformation ‘chaise’ par ressemblance avec une chaise longue.
  • En 1942, en étudiant le cyclohexane à l’état gazeux par diffraction des électrons, Odd Hassel peut établir que la forme la plus fréquente en phase gazeuse est la forme 'chaise'. L’autre forme du cyclohexane, dans laquelle les deux atomes de carbone opposés sont du même côté du plan de la molécule est nommée 'bateau'. Les deux formes se transforment avec facilité réciproquement l’une et l’autre: elles sont en équilibre mutuel. La forme bateau est moins stable.
  • En 1943, Hassel montre qu’il existe dans le cyclohexane deux types de liaisons C—H: celles qui sont perpendiculaires au plan moyen de la molécule et celles qui sont parallèles à ce plan; c’est ce que l’on nommera un peu plus tard les liaisons 'axiales' et 'équatoriales'.

Géométrie et conformations[modifier | modifier le code]

La rotation autour des liaisons C-C permet au cyclohexane d'adopter une infinité de conformations. Quand on représente la molécule de cyclohexane en 3 dimensions, deux conformations peuvent être utilisées : « chaise » et « bateau ».

Le passage d'une conformation chaise à l'autre dite "inversion de conformation chaise" se fait par rotation autour des liaisons carbone-carbone et par torsion. Du point de vue énergétique, les conformations chaises sont les plus stables, en effet à température ambiante plus de 99 % des molécules de cyclohexane sont dans cette conformation. Comme le montre la représentation, les liaisons entre l'atome de carbone et l'atome d'hydrogène peuvent être de deux types différents :

  • Les liaisons axiales qui sont perpendiculaires au plan moyen du cycle.
  • Les liaisons équatoriales qui sont plus ou moins situées dans le plan moyen du cycle soit un peu au-dessus, soit légèrement au-dessous.

L'inversion de conformation chaise transforme une liaison équatoriale en une liaison axiale et réciproquement. Si le cyclohexane est substitué par un groupement méthyle par exemple ce dernier se trouvera en position équatoriale car la position énergétiquement la plus favorable (c'est-à-dire pour laquelle l'énergie potentielle est la plus basse) pour un substituant est la position équatoriale car elle minimise les interactions avec les atomes d'hydrogènes voisins. Il existe également d'autres conformations, moins stables : la conformations "twist" très peu stable, où aucunes liaisons ne sont parallèles. et la conformation "enveloppe", avec 5 atomes de carbones dans le même plan et un dans un plan différent.

Propriétés physico-chimiques[modifier | modifier le code]

Le cyclohexane est un liquide incolore, mobile, d'odeur relativement agréable, insoluble dans l'eau, soluble dans les solvants saturés cycliques, le cyclohexane est chimiquement assez inerte, à l'image des paraffines. Il se dissocie en butadiène au-dessus de 700 °C.

Utilisation[modifier | modifier le code]

Pour ses applications industrielles, il est oxydé en mélange de cyclohexanol et de cyclohexanone pour aboutir aux matières premières:

Production et synthèse[modifier | modifier le code]

Il est possible d'obtenir le cyclohexane par une triple hydrogénation du benzène en présence d'un catalyseur à base de nickel.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d, e et f CYCLOHEXANE, fiche de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée le 9 mai 2009
  2. (en) Hyp J. Dauben, Jr., James D. Wilson et John L. Laity, « Diamagnetic Susceptibility Exaltation in Hydrocarbons », Journal of the American Chemical Society, vol. 91, no 8,‎ 9 avril 1968, p. 1991-1998
  3. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  4. a, b, c, d, e, f et g «  Cyclohexane » dans la base de données Hazardous Substances Data Bank, consulté le 5 mai 2010
  5. a et b (en) Iwona Owczarek et Krystyna Blazej, « Recommended Critical Temperatures. Part II. Aromatic and Cyclic Hydrocarbons », J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 33, no 2,‎ 30 avril 2004, p. 541 (DOI 10.1063/1.1647147)
  6. (en) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook, Springer,‎ 2007, 2e éd., 1076 p. (ISBN 0387690026, lire en ligne), p. 294
  7. (en) J. G. Speight, Norbert Adolph Lange, Lange's handbook of chemistry, New York, McGraw-Hill,‎ 2005, 16e éd., 1623 p. (ISBN 978-0-07-143220-7, LCCN 84643191), p. 2.289
  8. 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 978-0-07-049841-9, LCCN 96051648), p. 2-50
  9. « Properties of Various Gases », sur flexwareinc.com (consulté le 12 avril 2010)
  10. (en) William M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, Boca Raton, CRC Press/Taylor and Francis,‎ 1er juillet 2010, 91e éd., 2610 p. (ISBN 9781439820773, présentation en ligne), p. 14-40
  11. (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 2, Huston, Texas, Gulf Pub. Co.,‎ 1996 (ISBN 978-0-88415-858-5, LCCN 96036328)
  12. « Cyclohexane » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 24 avril 2009
  13. Numéro index 601-017-00-1 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
  14. Cyclohexane sur ChemIDplus
  15. « Cyclohexane », sur hazmap.nlm.nih.gov (consulté le 14 novembre 2009)
  16. Chimie organique statique et de la truc universelle, M. Piraux, Office International de Librairie, Bruxelles, ISBN 978-2-87343-001-6, p.35

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Lien externe[modifier | modifier le code]