Tétrachlorométhane

Le tétrachlorométhane ou tétrachlorure de carbone est un composé chimique chloré de formule brute : CCl₄. À pression et température ambiante, c'est un liquide incolore, très volatil dont les vapeurs sont nocives pour les êtres vivants. C'est aussi un polluant dangereux pour la couche d'ozone. Il a longtemps été utilisé pour la synthèse de fluides frigorifiques et comme solvant. Son utilisation diminue depuis plusieurs décennies à cause de contraintes environnementales et toxicologiques.

Tétrachlorométhane

Formule développée et représentation 3D du tétrachlorométhane

Identification

Nom UICPA

tétrachlorométhane

Synonymes

tétrachlorure de carbone
R-10

N^o CAS

56-23-5

N^o ECHA

100.000.239

N^o CE

200-262-8

ChEBI

Apparence

liquide incolore, d'odeur caractéristique[1].

Propriétés chimiques

Formule

C Cl₄ [Isomères]

Masse molaire[2]

153,823 ± 0,009 g/mol
C 7,81 %, Cl 92,19 %,

Diamètre moléculaire

0,537 nm[3]

Propriétés physiques

T° fusion

−23 °C[4]

T° ébullition

76,7 °C[4]

Solubilité

800 mg·l^-1 dans l'eau à 20 °C[4]

Paramètre de solubilité δ

17,6 MPa^1/2 (25 °C)[5]

Masse volumique

1,594 liquide
1.831 à −186 °C (solide)
1.809 à −80 °C (solide)
5.32 (/ air)

équation[6] : $\rho =0.99835/0.274^{(1+(1-T/556.35)^{0.287})}$
Masse volumique du liquide en kmol·m^-3 et température en kelvins, de 250,33 à 556,35 K.
Valeurs calculées :
1,58352 g·cm^-3 à 25 °C.

T (K)	T (°C)	ρ (kmol·m^-3)	ρ (g·cm^-3)
250,33	−22,82	10,843	1,66789
270,73	−2,42	10,61354	1,6326
280,93	7,78	10,49637	1,61457
291,13	17,98	10,3774	1,59627
301,33	28,18	10,25654	1,57768
311,53	38,38	10,13364	1,55878
321,73	48,58	10,00858	1,53954
331,94	58,79	9,88119	1,51995
342,14	68,99	9,75131	1,49997
352,34	79,19	9,61874	1,47957
362,54	89,39	9,48326	1,45873
372,74	99,59	9,3446	1,43741
382,94	109,79	9,2025	1,41555
393,14	119,99	9,0566	1,3931
403,34	130,19	8,90652	1,37002

T (K)	T (°C)	ρ (kmol·m^-3)	ρ (g·cm^-3)
413,54	140,39	8,7518	1,34622
423,74	150,59	8,59189	1,32162
433,94	160,79	8,42613	1,29612
444,14	170,99	8,25369	1,2696
454,34	181,19	8,07358	1,24189
464,54	191,39	7,8845	1,21281
474,74	201,59	7,68477	1,18209
484,95	211,8	7,47215	1,14938
495,15	222	7,24347	1,11421
505,35	232,2	6,99412	1,07585
515,55	242,4	6,71684	1,0332
525,75	252,6	6,39903	0,98431
535,95	262,8	6,01515	0,92526
546,15	273	5,49505	0,84526
556,35	283,2	3,644	0,56053

T° d'auto-inflammation

982 °C[4]

Pression de vapeur saturante

119,4 hPa (20 °C)

186,1 hPa (30 °C)
411,9 hPa (50 °C)
705 hPa (65 °C)

équation[6] : $P_{vs}=exp(78.441+{\frac {-6128.1}{T}}+(-8.5766)\times ln(T)+(6.8465E-6)\times T^{2})$
Pression en pascals et température en kelvins, de 250,33 à 556,35 K.
Valeurs calculées :
15 212,2 Pa à 25 °C.

T (K)	T (°C)	P (Pa)
250,33	−22,82	1 122,5
270,73	−2,42	3 900,41
280,93	7,78	6 714,63
291,13	17,98	11 052,34
301,33	28,18	17 482,66
311,53	38,38	26 692,25
321,73	48,58	39 485,66
331,94	58,79	56 782,09
342,14	68,99	79 609,2
352,34	79,19	109 094,97
362,54	89,39	146 458,69
372,74	99,59	193 001,88
382,94	109,79	250 100,35
393,14	119,99	319 197,7
403,34	130,19	401 801,27

T (K)	T (°C)	P (Pa)
413,54	140,39	499 480,57
423,74	150,59	613 868,66
433,94	160,79	746 666,46
444,14	170,99	899 650,13
454,34	181,19	1 074 681,44
464,54	191,39	1 273 721,05
474,74	201,59	1 498 844,72
484,95	211,8	1 752 262,29
495,15	222	2 036 339,52
505,35	232,2	2 353 622,76
515,55	242,4	2 706 866,5
525,75	252,6	3 099 064,11
535,95	262,8	3 533 481,7
546,15	273	4 013 695,69
556,35	283,2	4 543 600

Point critique

45,6 bar, 283,25 °C[7]

Vitesse du son

930 m·s^-1 à 25 °C [8]

Thermochimie

S⁰_{gaz, 1 bar}

309,41 J·K^-1·mol^-1

S⁰_{liquide, 1 bar}

214,43 J·K^-1·mol^-1

Δ_fH⁰_gaz

−106,69 kJ·mol^-1

Δ_fH⁰_liquide

−139,49 kJ·mol^-1

C_p

83,51 J·K^-1·mol^-1 (g)

131,75 J·K^-1·mol^-1 (l)

équation[6] : $C_{P}=(-752700)+(8966.1)\times T+(-30.394)\times T^{2}+(3.4455E-2)\times T^{3}$
Capacité thermique du liquide en J·kmol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 250,33 à 388,71 K.
Valeurs calculées :
131,897 J·mol^-1·K^-1 à 25 °C.

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
250,33	−22,82	127 630	830
259	−14,15	129 280	840
264	−9,15	129 973	845
268	−5,15	130 415	848
273	−0,15	130 847	851
278	4,85	131 170	853
282	8,85	131 368	854
287	13,85	131 560	855
291	17,85	131 687	856
296	22,85	131 832	857
301	27,85	131 988	858
305	31,85	132 137	859
310	36,85	132 377	861
314	40,85	132 626	862
319	45,85	133 032	865

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
324	50,85	133 567	868
328	54,85	134 105	872
333	59,85	134 938	877
337	63,85	135 747	882
342	68,85	136 961	890
347	73,85	138 422	900
351	77,85	139 786	909
356	82,85	141 759	922
361	87,85	144 051	936
365	91,85	146 133	950
370	96,85	149 068	969
374	100,85	151 696	986
379	105,85	155 355	1 010
384	110,85	159 454	1 037
388,71	115,56	163 740	1 064

équation[9] : $C_{P}=(19.816)+(3.3311E-1)\times T+(-5.0511E-4)\times T^{2}+(3.4057E-7)\times T^{3}+(-8.4249E-11)\times T^{4}$
Capacité thermique du gaz en J·mol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 100 à 1 500 K.
Valeurs calculées :
82,592 J·mol^-1·K^-1 à 25 °C.

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
100	−173,15	48 408	315
193	−80,15	67 623	440
240	−33,15	75 097	488
286	12,85	81 173	528
333	59,85	86 270	561
380	106,85	90 391	588
426	152,85	93 610	609
473	199,85	96 193	625
520	246,85	98 178	638
566	292,85	99 648	648
613	339,85	100 761	655
660	386,85	101 569	660
706	432,85	102 141	664
753	479,85	102 569	667
800	526,85	102 897	669

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
846	572,85	103 169	671
893	619,85	103 435	672
940	666,85	103 719	674
986	712,85	104 033	676
1 033	759,85	104 400	679
1 080	806,85	104 815	681
1 126	852,85	105 257	684
1 173	899,85	105 728	687
1 220	946,85	106 188	690
1 266	992,85	106 591	693
1 313	1 039,85	106 906	695
1 360	1 086,85	107 065	696
1 406	1 132,85	107 005	696
1 453	1 179,85	106 645	693
1 500	1 226,85	105 897	688

Propriétés électroniques

1^re énergie d'ionisation

11,47 ± 0,01 eV (gaz)[10]

Cristallographie

Paramètres de maille

a = 9,079 Å

b = 5,764 Å
c = 9,201 Å
α = 90,00 °
β = 104,29 °
γ = 90,00 °
Z = 14[11]

Volume

466,60 Å³[11]

Propriétés optiques

Indice de réfraction

{\textit {n}}_{D}^{25}

1,457[3]

Précautions

SGH[12]

Danger

H301, H311, H331, H351, H372, H412 et EUH059

D1A, D2A, D2B,

2/3

60
1846

Classification du CIRC

Groupe 2B : Peut-être cancérogène pour l'homme[14]

Écotoxicologie

LogP

2,64[1]

Seuil de l’odorat

bas : 140 ppm
haut : 584 ppm[15]

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Propriétés

CCl₄ est une molécule comportant un atome de carbone central, et 4 atomes de chlore reliés au carbone par des liaisons covalentes. L'ensemble forme un tétraèdre parfait. Cette molécule fait donc partie des halométhanes comme CF₄. CCl₄ est donc non polaire, ce qui le rend apte a solubiliser des molécules telles que des huiles ou des graisses.

Sa pression de vapeur saturante à température ambiante est relativement élevée: 119,4 hPa avec une odeur caractéristique typique des hydrocarbures chlorés. Par rapport à d'autres solvants organiques, CCl₄ a une densité élevée, largement supérieure à celle de l'eau: 1,59.

Le tétrachlorométhane a une constante molale ébullioscopique de 5,26 °C∙kg/mol[16].

Synthèse

On distingue deux grandes familles de procédés de synthèse: ceux qui partent de méthane et ceux qui utilise du méthanol[17]. Le premier est basé sur la chloration du méthane par le dichlore:

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

Le second utilise l'acide chlorhydrique:

CH₃OH + HCl → CH₃Cl + H₂O

Dans les deux cas, une fois que l'on a obtenu le chlorure de méthyle, on poursuit la synthèse en utilisant le dichlore:

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl

Ce sont des réactions radicalaires qui peuvent être initiées soit de façon thermique en chauffant autour de 400°C, soit en ajoutant un initiateur comme l'AIBN.

Usages

En chimie organique, le tétrachlorométhane était souvent employé en tant que solvant. Du fait de sa toxicité, Il est souvent remplacé par d'autres solvants moins toxiques comme le chloroforme ou le dichlorométhane.

CCl₄ est aussi un fluide utilisable dans les installation de réfrigération, il était connu sous le code R10, Halon 104 ou fréon 10. Il est aujourd'hui interdit pour cet usage du fait de sa forte toxicité et de son action sur la couche d'ozone.

Dangerosité et interdiction

En raison de son atteinte à la couche d'ozone, cette substance est interdite au niveau mondial en un usage industriel massif par le protocole de Montréal depuis 1985 mais sa présence dans l’atmosphère a diminué moins vite que prévu et en 2014 une augmentation inexpliquée a même été constatée[18]. En 2011, l'industrie Arkema Mont a rejeté 118 tonnes de tétrachlorure de carbone, soit 7 fois plus que le seuil toléré pour l'ensemble du territoire européen[19].

Les effets de tétrachlorure de carbone sur la santé humaine et l'environnement ont été évalués au titre de REACH en 2012 dans le cadre de l'évaluation de substance par la France. Par la suite, des informations complémentaires ont été demandées aux producteurs, mais plus tard cette décision a été renversée[20].

Un lien significatif entre l’exposition au tétrachlorométhane et le risque de survenue de la maladie de Parkinson est établi[21].

Composés apparentés

Notes et références

TETRACHLORURE DE CARBONE, Fiches internationales de sécurité chimique
Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents, vol. 4, England, John Wiley & Sons Ltd, 1999, 239 p. (ISBN 0-471-98369-1, EAN 978-0-471-98369-9, LCCN 98018212)
Entrée du numéro CAS « 56-23-5 » 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 18 novembre 2008 (JavaScript nécessaire)
(en) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook, Springer, 2007, 2^e éd., 1076 p. (ISBN 0387690026, lire en ligne), p. 294
(en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill, 1997, 7^e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5, EAN 978-0-07-049841-9, LCCN 96051648), p. 2-50
« Properties of Various Gases », sur flexwareinc.com (consulté le 12 avril 2010)
(en) W. M Haynes, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, 2010-2011, 91^e éd., 2610 p. (ISBN 978-1-4398-2077-3), p. 14-40
(en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, 2 et 3, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., 1996 (ISBN 0-88415-857-8, 978-0-88415-858-5 et 978-0-88415-859-2)
(en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205
« Carbon tetrachloride », sur reciprocalnet.org (consulté le 12 décembre 2009)
Numéro index 602-008-00-5 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
« Tétrachlorure de carbone » 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 25 avril 2009
IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, « Evaluations Globales de la Cancérogénicité pour l'Homme, Groupe 2B : Peut-être cancérogènes pour l'homme », sur monographs.iarc.fr, CIRC, 16 janvier 2009 (consulté le 22 août 2009)
« Carbon tetrachloride », sur hazmap.nlm.nih.gov (consulté le 14 novembre 2009)
P. W. Atkins, Physical Chemistry, 4th Ed., Oxford University Press, 1990 (ISBN 0-19-855284-X), C17 (Table 7.2)
R. Commandeur, « Chlorométhanes », Techniques de l'Ingénieur,‎ 2002, article n^o J6230 V1
AFP, « Un polluant interdit depuis 25 ans présent en quantité inexpliquée dans l'atmosphère », Le Monde.fr,‎ 21 août 2014 (ISSN 1950-6244, lire en ligne)
« Quand l’État reste impuissant face aux rejets de substances très toxiques par les industriels », sur Basta ! (consulté le 2 mars 2019)
« Substance evaluation - CoRAP - ECHA », sur europa.eu (consulté le 10 août 2020).
(en) Samuel M. Goldman, Patricia J. Quinlan, G. Webster Ross et Connie Marras, « Solvent exposures and parkinson disease risk in twins », Annals of Neurology, vol. 71, n^o 6,‎ 14 novembre 2011, p. 776–784 (ISSN 0364-5134, PMID 22083847, PMCID PMC3366287, DOI 10.1002/ana.22629, lire en ligne, consulté le 7 mai 2018)

Voir aussi

Liens externes

(fr) Fiche toxicologique de l'INRS
(fr) Fiche internationale de sécurité

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[ICSC-1] TETRACHLORURE DE CARBONE, Fiches internationales de sécurité chimique

[2] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[Yitzhak_Marcus-3] (en) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents, vol. 4, England, John Wiley & Sons Ltd, 1999, 239 p. (ISBN 0-471-98369-1, EAN 978-0-471-98369-9, LCCN 98018212)

[GESTIS-4] Entrée du numéro CAS « 56-23-5 » 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 18 novembre 2008 (JavaScript nécessaire)

[5] (en) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook, Springer, 2007, 2^e éd., 1076 p. (ISBN 0387690026, lire en ligne), p. 294

[Perry’s-6] (en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill, 1997, 7^e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5, EAN 978-0-07-049841-9, LCCN 96051648), p. 2-50

[7] « Properties of Various Gases », sur flexwareinc.com (consulté le 12 avril 2010)

[HBCP91-8] (en) W. M Haynes, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, 2010-2011, 91^e éd., 2610 p. (ISBN 978-1-4398-2077-3), p. 14-40

[Yaws-9] (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, 2 et 3, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., 1996 (ISBN 0-88415-857-8, 978-0-88415-858-5 et 978-0-88415-859-2)

[ouvrage-10] (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205

[reciprocalnet-11] « Carbon tetrachloride », sur reciprocalnet.org (consulté le 12 décembre 2009)

[SGH-12] Numéro index 602-008-00-5 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)

[Reptox-13] « Tétrachlorure de carbone » 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 25 avril 2009

[14] IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, « Evaluations Globales de la Cancérogénicité pour l'Homme, Groupe 2B : Peut-être cancérogènes pour l'homme », sur monographs.iarc.fr, CIRC, 16 janvier 2009 (consulté le 22 août 2009)

[hazmap-15] « Carbon tetrachloride », sur hazmap.nlm.nih.gov (consulté le 14 novembre 2009)

[16] P. W. Atkins, Physical Chemistry, 4th Ed., Oxford University Press, 1990 (ISBN 0-19-855284-X), C17 (Table 7.2)

[17] R. Commandeur, « Chlorométhanes », Techniques de l'Ingénieur,‎ 2002, article n^o J6230 V1

[18] AFP, « Un polluant interdit depuis 25 ans présent en quantité inexpliquée dans l'atmosphère », Le Monde.fr,‎ 21 août 2014 (ISSN 1950-6244, lire en ligne)

[19] « Quand l’État reste impuissant face aux rejets de substances très toxiques par les industriels », sur Basta ! (consulté le 2 mars 2019)

[20] « Substance evaluation - CoRAP - ECHA », sur europa.eu (consulté le 10 août 2020).

[21] (en) Samuel M. Goldman, Patricia J. Quinlan, G. Webster Ross et Connie Marras, « Solvent exposures and parkinson disease risk in twins », Annals of Neurology, vol. 71, n^o 6,‎ 14 novembre 2011, p. 776–784 (ISSN 0364-5134, PMID 22083847, PMCID PMC3366287, DOI 10.1002/ana.22629, lire en ligne, consulté le 7 mai 2018)