Tétrafluorure de soufre

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Tétrafluorure de soufre
Sulfur-tetrafluoride-2D-dimensions.png
Sulfur-tetrafluoride-3D-balls.pngSulfur-tetrafluoride-3D-vdW.png
Structure du tétrafluorure de soufre
Identification
No CAS 7783-60-0
No EINECS 232-013-4
Propriétés chimiques
Formule brute F4SSF4
Masse molaire[2] 108,059 ± 0,005 g/mol
F 70,33 %, S 29,67 %,
Moment dipolaire 0,632 ± 0,003 D [1]
Propriétés physiques
fusion -121 °C
ébullition -38 °C à 101,3 kPa
Masse volumique 1 950 kg·m-3 à -78 °C
Point critique 90,85 °C [3]
Thermochimie
Δvap 26,44 kJ·mol-1 (1 atm, -40,45 °C)[4]
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation 12,0 ± 0,3 eV (gaz)[5]
Précautions
Directive 67/548/EEC
Très toxique
T+
Corrosif
C



Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le tétrafluorure de soufre est le composé chimique de formule SF4. C'est un gaz corrosif qui produit de l'acide fluorhydrique HF en présence d'eau ou d'humidité, mais qui est également très utilisé comme réactif dans la préparation de composés organofluorés[6] dont certains sont importants en chimie de spécialité et dans l'industrie pharmaceutique.

Structure de la molécule[modifier | modifier le code]

La molécule SF4 présente une géométrie en balançoire, bien décrite par la théorie VSEPR :

Les quatre atomes de fluor sont donc liés au soufre par des liaisons de type différent, ce qui se traduit par des longueurs de liaison différentes :

  • 154,2 pm à 154,5 pm pour les liaisons S-F équatoriales (covalentes)
  • 164,3 pm à 164,6 pm pour les liaisons S-F axiales (qui participent à la liaison 3c-4e)
Pseudorotations intramoléculaires dans SF4.

Ces deux types de liaisons ne sont pas visibles dans le spectre obtenu par résonance magnétique nucléaire au fluor-19 de la molécule SF4, qui ne montre qu'un seul signal : ceci proviendrait des pseudorotations de Berry, au cours desquelles les atomes axiaux et équatoriaux échangent leur position à une fréquence supérieure à la résolution temporelle de la RMN, qui est de l'ordre de la milliseconde[7].


Production et applications[modifier | modifier le code]

On prépare SF4 en faisant réagir du dichlorure de soufre SCl2, du dichlore Cl2 et du fluorure de sodium NaF :

SCl2 + Cl2 + 4 NaF → SF4 + 4 NaCl

Le tétrafluorure de soufre est utilisé dans les synthèses organiques pour convertir les groupes C-OH et C=O en groupes C-F et CF2 respectivement[8]. Certains alcools donnent ainsi directement le fluorocarbure correspondant, les acides carboxyliques R-COOH donnent le dérivé trifluorométhyl R-CF3 correspondant, bien que cette réaction soit concurrencée par la formation de coproduits tels que, notamment, SOF2 et SO2 ; ces derniers peuvent être neutralisés par traitement avec KOH aqueux.

Le tétrafluorure de soufre tend actuellement à être remplacé par un de ses dérivés, le trifluorure de soufre diéthylamine (Et2N)SF3, plus connu sous sa dénomination anglophone DAST pour Diethyl-Amino-Sulfur Trifluoride[9]. Ce réactif est lui-même préparé à partir du SF4[10] :

(Et2N)SiMe3 + SF4 → (Et2N)SF3 + FSiMe3

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC,‎ 16 juin 2008, 89e éd., 2736 p. (ISBN 142006679X et 978-1420066791), p. 9-50
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. « Properties of Various Gases », sur flexwareinc.com (consulté le 12 avril 2010)
  4. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc,‎ 2009, 90e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)
  5. (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC,‎ 2008, 89e éd., 2736 p. (ISBN 9781420066791), p. 10-205
  6. C.-L. J. Wang, "Sulfur Tetrafluoride" dans « Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis » (Ed. L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI:10.1002/047084289
  7. Holleman, A. F.; Wiberg, E. « Inorganic Chemistry » Academic Press, San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
  8. Hasek, W. R. dans « 1,1,1-Trifluoroheptane » Org. Synth., Coll. Vol. 5, p. 1082
  9. A. H. Fauq, « N,N-Diethylaminosulfur Trifluoride » dans Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Éd. L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI:10.1002/047084289.
  10. W. J. Middleton, E. M. Bingham. "Diethylaminosulfur Trifluoride". Org. Synth.; Coll. Vol. 6, p. 440.

Article connexe[modifier | modifier le code]