Glycérol

Le glycérol, ou glycérine, est un composé chimique de formule HOH₂C–CHOH–CH₂OH. C'est un liquide incolore, visqueux et inodore au goût sucré, utilisé dans de nombreuses compositions pharmaceutiques. Sa molécule possède trois groupes hydroxyle correspondant à trois fonctions alcool responsables de sa solubilité dans l'eau et de sa nature hygroscopique. Un résidu glycérol constitue l'articulation centrale de tous les lipides de la classe des triglycérides et des phosphoglycérides.

Glycérol

Identification

Nom UICPA

propane-1,2,3-triol
ou
1,2,3-propanetriol

Synonymes

glycérine
Trihydroxypropane

N^o CAS

56-81-5

N^o ECHA

100.000.263

N^o CE

200-289-5

PubChem

753

N^o E

Apparence

liquide incolore, hygroscopique, visqueux[1]

Propriétés chimiques

Formule

C₃H₈O₃ [Isomères]

Masse molaire[2]

92,093 8 ± 0,003 9 g/mol
C 39,13 %, H 8,76 %, O 52,12 %,

pKa

14,4[3]

Moment dipolaire

4,21 D[4]

Diamètre moléculaire

0,547 nm[4]

Propriétés physiques

T° fusion

18,2 °C[3]

T° ébullition

290 °C[3] (se décompose au-delà de 171 °C)

Solubilité

Miscible avec l'eau (1,00 × 10⁶ mg l⁻¹ à 25 °C[3]), l'alcool.
Soluble dans 11 parts d'acétate d'éthyle,
500 parts d'éther diéthylique.
Insoluble dans le benzène, le chloroforme, les huiles, CCl₄, CS₂, l'éther de pétrole

Paramètre de solubilité δ

33,8 MPa^1/2 (25 °C)[5]

Masse volumique

1,260 4 g cm⁻³ (17,5 °C)[6]

T° d'auto-inflammation

370 °C[7]

Point d’éclair

160 °C[7]

Limites d’explosivité dans l’air

en volume % dans l'air : 0,9-[1]?

Pression de vapeur saturante

1,68 × 10⁻⁴ mmHg (25 °C)[3]

Viscosité dynamique

1,49 Pa·s à 20 °C

Point critique

66,8 bar, 726,0 K[8]

Vitesse du son

1 904 m s⁻¹ à 25 °C[9]

Thermochimie

C_p

équation[10] : $C_{P}=(9.656)+(4.2826E-1)\times T+(-2.6797E-4)\times T^{2}+(3.1794E-8)\times T^{3}+(2.7745E-11)\times T^{4}$
Capacité thermique du gaz en J·mol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 298 à 1 200 K.
Valeurs calculées :
114,583 J·mol^-1·K^-1 à 25 °C.

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
298	24,85	114 541	1 244
358	84,85	130 544	1 418
388	114,85	137 966	1 498
418	144,85	145 017	1 575
448	174,85	151 710	1 647
478	204,85	158 058	1 716
508	234,85	164 074	1 782
538	264,85	169 773	1 843
568	294,85	175 168	1 902
598	324,85	180 275	1 958
628	354,85	185 110	2 010
658	384,85	189 689	2 060
688	414,85	194 027	2 107
718	444,85	198 144	2 152
749	475,85	202 183	2 195

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
779	505,85	205 903	2 236
809	535,85	209 456	2 274
839	565,85	212 861	2 311
869	595,85	216 140	2 347
899	625,85	219 311	2 381
929	655,85	222 397	2 415
959	685,85	225 419	2 448
989	715,85	228 399	2 480
1 019	745,85	231 359	2 512
1 049	775,85	234 323	2 544
1 079	805,85	237 314	2 577
1 109	835,85	240 357	2 610
1 139	865,85	243 477	2 644
1 169	895,85	246 699	2 679
1 200	926,85	250 163	2 716

PCS

1 655,4 kJ mol⁻¹ (25 °C, liquide)[11]

Propriétés optiques

Indice de réfraction

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

1,4730[4]

Précautions

Produit non contrôlé

DL₅₀

20 ml kg⁻¹ (rats, oral)
4,4 ml kg⁻¹ (rats, i.v.)
4,09 g kg⁻¹ (souris, oral)[3]
4,25 g kg⁻¹ (souris, i.v.)[3]

Autre

Peut exploser au contact d'oxydants forts (CrO₃, KClO₃, KMnO₄)

LogP

−1,76[1]

Composés apparentés

Autres composés

Nitroglycérine

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Histoire

Initialement, le glycérol a été découvert comme un résidu de la fabrication du savon.

En 1783, le pharmacien et chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele obtient du glycérol en faisant bouillir de l'huile d'olive avec de l'oxyde de plomb.

En 1823, le chimiste français Eugène Chevreul démontre que le corps gras est formé d’une combinaison entre le glycérol et des acides gras.

C'est le naturaliste Pierre-Antoine Cap (de son vrai nom Gratacap) qui introduisit en 1853 dans la pratique médicale les préparations pharmaceutiques ayant pour base la glycérine. Il les divisait en deux grandes classes : les glycérolés, faits avec de la glycérine seule, et les glycérats, faits avec un mélange composé de glycérine et d'amidon, ayant la consistance de l'empois.

Propriétés

Propriétés physiques

Le glycérol se présente sous la forme d'un liquide transparent, visqueux, incolore, inodore, au goût sucré.

Le glycérol a des effets diurétiques osmotiques et laxatifs localisés. La glycérine élève l'osmolalité du plasma sanguin, extrayant ainsi l'eau des tissus vers le liquide interstitiel et le plasma[13]. La glycérine est utilisée comme solvant, humectant et véhicule dans diverses préparations pharmaceutiques[13].

Le glycérol peut se dissoudre dans les solvants polaires grâce à ses trois groupes hydroxyles. Il est miscible dans l'eau et l'éthanol ; et insoluble dans le benzène, le chloroforme et le tétrachlorométhane[7].

Décantation d'une bille de plastique dans la glycérine, avec ralentissement à l'approche du fond.

L'affinité du glycérol avec l'eau le rend également hygroscopique, et du glycérol mal conservé (hors dessicateur ou mal fermé) se dilue en absorbant l'humidité de l'air.

Malgré cette forte affinité avec l'eau, la très forte viscosité dynamique du glycérol favorise son utilisation comme fluide pour l'étude de la décantation de particules en régime de Stokes (image ci-contre).

Propriétés chimiques

Dans les organismes vivants, le glycérol est un composant important des glycérides (graisses et huiles) et des phospholipides. Quand le corps utilise les graisses stockées comme source d'énergie, du glycérol et des acides gras sont libérés dans le sang.

Déshydratation

La déshydratation du glycérol est faite à chaud, en présence d'hydrogénosulfite de potassium (KHSO₃) et produit de l'acroléine selon la réaction :

Estérification

L'estérification du glycérol conduit à des (mono, di ou tri) glycérides.

Autres propriétés

Le glycérol a un goût sucré de puissance moitié moindre que le saccharose, son pouvoir sucrant est de 0,56-0,64 à poids égal[14].

Le glycérol a des propriétés laxatives et diurétiques faibles[7].

Comme d'autres composés chimiques, tels que le benzène, son indice de réfraction (1,47) est proche de celui du verre commun (~1,50), permettant de rendre « invisibles » des objets en verre qui y seraient plongés.

Production et synthèse

La synthèse historique de la glycérine est due à Wurtz, à partir du tribromure d'allyle. Toutefois cette synthèse n'est pas totale car le tribromure d'allyle est lui-même préparé à partir de la glycérine. La synthèse totale est due à Charles Friedel et Roberto Duarte Silva à partir du propylène.
Le glycérol est formé durant la fermentation alcoolique du moût de raisin lors de la production du vin.

Le glycérol est un sous-produit de la réaction de saponification, dont le but premier est de fabriquer du savon à partir de matières grasses animales ou végétales. Cette réaction s'écrit :

corps gras + soude → savon + glycérol

La glycérine est un sous-produit de la transestérification d'huiles végétales lors de la production d'esters méthyliques d’huiles végétales (EMHV) qui servent de carburants sous la dénomination de biodiesel ou diester.

Les huiles de noix de coco et de palmiste, qui contiennent un pourcentage élevé (70-80 %) d'acides gras en C6 à C14, libèrent de plus grandes quantités de glycérol que les gras et huiles qui contiennent majoritairement des acides gras en C16 et C18, comme les graisses animales, les huiles de graines de coton, graines de soja, olives et palme[15].

Utilisation

Médicaments et désinfectants

Hydratant qui améliore l'onctuosité et la lubrification des préparations pharmaceutiques.
Utilisé dans les suppositoires, sirops contre la toux (expectorants).
Utilisé comme traitement de fond dans la maladie de Menière pour fluidifier les liquides des canaux vestibulaires.
Utilisé en dernière intention par voie intra-veineuse comme traitement contre l'hypertonie oculaire, notamment dans le cadre des glaucomes aigus par fermeture de l'angle.
Un des 4 composants de base du gel hydroalcoolique.

Cosmétiques

Dans les cosmétiques, le glycérol est souvent utilisé comme agent hydratant, solvant et lubrifiant.
Il a un goût sucré modéré (environ 60 % de celui du saccharose[16]) et est plus soluble que le sorbitol qui le remplace parfois.
Utilisé dans les dentifrices, les bains de bouche, les crèmes hydratantes, les produits capillaires et les savons.
Composant des savons à la glycérine, notamment les savons de Marseille dont la séparation par hauteurs des eaux glycérineuses amène à la finalisation de ce produit.

Alimentation

Le glycérol est utilisé comme humectant (pour retenir l’humidité), solvant (support d'arôme[17]), émulsifiant, stabilisant et épaississant dans une large variété de produits alimentaires[18]^,[19] tels que sucreries[20], boissons[21], biscuits/gâteaux[22], sandwiches et wraps[23], petits déjeuners[24] et autre produits surgelés[25] (liste non exhaustive de catégories de produits).

En Europe, il est utilisé comme additif alimentaire sous le numéro E422[17].

Le JECFA a attribué au glycérol une dose journalière admissible non spécifiée depuis 1976[26], ce qui indique qu'il ne présente pas de danger pour la santé lorsqu'il est utilisé dans les proportions requises pour obtenir l'effet désiré.

Vin

Le glycérol, formé au début de la fermentation alcoolique du moût (fermentation glycéropyruvique), donne au vin son onctuosité.
Les sucres se transforment en acide pyruvique et en glycérol :

C₆H₁₂O₆ → CH₂OH-CHOH-CH₂OH + CH₃-CO-COOH

Les premiers 50 g de sucre fermenté donnent plus de la moitié de la teneur en glycérol du vin. Sa formation dépend de la quantité initiale de sucre, de la nature des levures et des conditions de fermentation : température, acidité, aération, sulfitage. La proportion de glycérol est relativement constante : elle varie de 6 à 10 g pour 100 g d’alcool. Cependant dans les vins blancs liquoreux provenant de raisins pourris (Botrytis), les teneurs en glycérol dépassent souvent de beaucoup ces proportions. Par exemple, les montlouis liquoreux sont sucrés et doux au palais. Le glycérol se trouve également dans les vins rouges (tels les bourgognes). La formation de « coulées » ou larmes sur les parois d’un verre après agitation n'est pas un indice de qualité dû au glycérol mais s'explique par une différence d'évaporation et de tension capillaire entre l'eau et l'alcool (l'effet Marangoni).

Chimie

C'est l'un des principaux composants de la fabrication de la nitroglycérine.
C'est aussi l'un des composants indispensables pour faire des bulles de savon.
On peut faire du feu sans allumette si l'on mélange le glycérol à du permanganate de potassium (KMnO₄) en poudre. La réaction est très lente au début (on n'observe rien durant les trente premières secondes), puis elle est tellement exothermique que la réaction s'emballe, provoquant l'inflammation du mélange : on observe des flammes violettes, indicatrices de la présence de potassium.
Le glycérol sert de précurseur dans la synthèse du propylène glycol[27].

Cellophane

Plastifiant dans la cellophane.

Autres applications

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Plastifiant et lubrifiant dans la fabrication du papier.
Lubrifie et assouplit les fibres, fils et tissus.
Utilisé dans les fluides anti-gel.
Appliqué sur un miroir, il y évite l'apparition de buée.
Sert aussi pour des effets spéciaux tels que la simulation de transpiration ou des fumigènes.
Sert dans l'aéronautique à lubrifier les tuyauteries d'eau potable en raison de son caractère non polluant.
Composant associé ou alternatif au propylène glycol dans les liquides pour cigarette électronique.
Le glycérol peut être également utilisé comme lubrifiant intime.
Il peut également servir pour intensifier la fumée d'un narguilé.
Il peut être utilisé dans les crèmes glacées ou sorbets « maison » pour éviter le durcissement aux températures du congélateur (2 cuillères à soupe par litre)
Le glycérol est utilisé pour conserver des plantes pour en faire des bouquets secs[28].
Le glycérol entre comme plastifiant dans la formulation de la peinture aquarelle. C'est aussi la matière première pour les résines alkydes, liant de la peinture glycérophtalique[29].
Le glycérol est utilisé pour la conservation longue durée des bactéries à une température de −80 °C en empêchant la formation de cristaux de glace[30].

Notes et références

GLYCEROL, Fiches internationales de sécurité chimique
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Voir aussi

Articles connexes

Nitroglycérine

Liens externes

(en) Physical Property of glycerol, sur twt.mpei.ac.ru

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[ICSC-1] GLYCEROL, Fiches internationales de sécurité chimique

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

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

[9] (en) William M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, Boca Raton, CRC Press/Taylor & Francis, 1^er juillet 2010, 91^e éd., 2610 p. (ISBN 9781439820773, présentation en ligne), p. 14-40

[10] (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., 1996 (ISBN 0-88415-857-8)

[11] (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, Boca Raton, CRC Press, 18 juin 2002, 83^e éd., 2664 p. (ISBN 0849304830, présentation en ligne), p. 5-89

[12] « Glycérine » 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

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[15] (en) Lowen R. Morrison, Procter & Gamble, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology : Glycerol, vol. 12, John Wiley & Sons, 1991, 4^e éd..

[16] Francislarecette, « Pouvoir sucrant des sucres », sur larecette.org, 16 avril 2017.

[95/2/CE-17] Parlement européen et Conseil de l'Europe, « La Directive 95/2/CE concernant les additifs alimentaires autres que les colorants et les édulcorants », Journal officiel de l'Union européenne, n^o L 61,‎ 20 février 1995, p. 1-56 (lire en ligne [PDF]).

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[jecfa-422-26] (en) JECFA, « Monograph 1 Glycerol - INS N° 422 » [PDF], Food additive Monograph, sur fao.org, FAO, 2006 (consulté le 16 octobre 2008), p. 1-4

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[28] (en) Francis R. Gouin, « Preserving flowers and leaves », Maryland Cooperative Extension Fact Sheet, vol. 556,‎ 1994, p. 1-6 (lire en ligne, consulté le 20 janvier 2018).

[29] André Béguin, Dictionnaire technique de la peinture, 1990, p. 314.

[30] J.-P. Accolas et J. Auclair, « Conservation à l'état congelé de suspensions de bactéries lactiques concentrées sous faible volume I. Bactéries lactiques mésophiles » [PDF], sur hal.archives-ouvertes.fr