1,1,1,2-Tétrafluoroéthane

Le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane est un hydrocarbure halogéné de formule brute C2H2F4. Il est utilisé principalement comme fluide réfrigérant sous le nom de R-134a ou HFC-134a. Composé de la classe des hydrofluorocarbures (HFC), il n'a pas d'impact sur la couche d'ozone (ODP=0), et ainsi donc a été désigné pour remplacer les divers CFC (en particulier le dichlorodifluorométhane R-12) dans le système de refroidissement, mais il contribue grandement à l'effet de serre (GWP100=1430[10]) et sa teneur dans l'air augmente régulièrement depuis 1990 environ[11],[12].

Tétrafluoroéthane liquide

1,1,1,2-Tétrafluoroéthane
Structure du tétrafluoroéthane
Identification
Nom UICPA 1,1,1,2-tétrafluoroéthane
Synonymes

tétrafluoroéthane
Solkane
Norflurane
No CAS 811-97-2
No ECHA 100.011.252
No CE 212-377-0
PubChem 13129
SMILES
InChI
Apparence gaz comprimé liquéfié, d'odeur caractéristique[1]
Propriétés chimiques
Formule C2H2F4  [Isomères]
Masse molaire[2] 102,030 9 ± 0,001 7 g/mol
C 23,54 %, H 1,98 %, F 74,48 %,
Moment dipolaire 1,80 ± 0,22 D[3]
Propriétés physiques
T° fusion −101 °C[4] (1,013 bar)
T° ébullition −26,1 °C[4]
Solubilité 2,04 g l−1 (eau, 25 °C)[5]
Masse volumique 4,275 g l−1 (20,07 °C, 1 bar, gaz)[6]
Pression de vapeur saturante à 25 °C : 630 kPa[1]
Point critique 40,7 bar, 101,35 °C[7]
Thermochimie
Cp
Précautions
SIMDUT[9]

A,
NFPA 704

 
Transport
   3159   
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Utilisation
  • Fluide frigorifique pour des applications de froid positif (au-dessus de 0 °C) utilisé pour la climatisation des véhicules par exemple[13] ou les chauffe-eau thermodynamiques (à pompe de chaleur);
  • Propulseur pour les aérosols (par exemple la ventoline)[13] ;
  • Agent de soufflage pour les mousses de polystyrène extrudé[13] ;
  • Remplaçant R12 (Protocole de Montréal : L'accord international pour la protection de la couche d'ozone stratosphérique) et dans quelques années le HCFC R22[13].

Propriétés physico-chimiques

Phase liquide :

  • Masse volumique de la phase liquide (640 kPa et 25 °C) : 1 206 kg m−3
  • Point d'ébullition (1,013 bar) : −26,6 °C
  • Chaleur latente de vaporisation (1,013 bar au point d'ébullition) : 215,9 kJ/kg
  • Pression de vapeur (à 15 °C) : 4,9 bar
  • Pression de vapeur (à 50 °C) : 13,2 bar
  • Pression de vapeur (à 20 °C) : 5,7 bar
  • Pression de vapeur (à 5 °C) : 3,5 bar

Point critique :

  • Température critique : 100,9 °C
  • Pression critique : 40,6 bar
  • Masse volumique critique : 512 kg m−3

Point triple :

  • Température au point triple : −103,3 °C

Phase gazeuse :

  • Masse volumique du gaz (1,013 bar au point d'ébullition) : 5,28 kg m−3
  • Masse volumique de la phase gazeuse (1,013 bar et 15 °C) : 4,25 kg m−3
  • Facteur de compressibilité (Z) (1,013 bar et 15 °C) : 1
  • Densité par rapport à l'air (air = 1) (1,013 bar et 15 °C) : 3,25
  • Volume spécifique (1,013 bar et 15 °C) : 0,235 m3/kg
  • Chaleur spécifique à pression constante (Cp) (1,013 bar et 25 °C) : 0,087 kJ mol−1 K−1

Autres données :

Sécurité, toxicologie

En mélange avec l'air il n'est pas inflammable à la pression atmosphérique et à des températures allant jusqu'à 100 °C, mais à fortes concentrations dans l'air et à une pression et/ou une température élevées il peut s'autoenflammer[14].

Le contact du 1,1,1,2-tétrafluoroéthane avec une flamme ou une surface de plus de 250 °C peut provoquer sa décomposition avec émission de gaz toxiques (dont fluorure d'hydrogène et fluorure de carbonyle)[15].

Sa DL50 est de 1 500 g/m3 chez le rat de laboratoire, ce qui en fait un produit très peu toxique. Il peut néanmoins présenter un danger physique en cas d'abus d'inhalant : sous forme gazeuse, il est en effet plus dense que l'air ; il déplace donc l'air dans les poumons ce qui peut entraîner une asphyxie en cas d'inhalation excessive[16],[17] ; c'est ce qui contribue à la plupart des décès par abus de substances inhalées.

Dans les bombes aérosols ou sous pression, le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane est comprimé en un liquide qui, lors de la vaporisation, absorbe une quantité importante d'énergie thermique. Il abaisse considérablement la température de tout objet avec lequel il entre en contact lorsqu'il s'évapore, assez pour entraîner des engelures s'il entre directement en contact avec la peau, ou la cécité en cas de contact avec les yeux.

Usages médicaux

Pour ses utilisations médicales, le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane porte le nom générique norflurane. Il est utilisé comme gaz propulseur pour certains inhalateurs-doseurs[18], considéré comme sûr pour cet usage[19],[20],[21];

Combiné au pentafluoropropane, il est utilisé comme vaporisateur topique pour engourdir (par le froid) les furoncles avant un curetage[22],[23].

Il a été testé comme anesthésique potentiel (par inhalation)[24], mais il est non anesthésiant aux doses utilisées dans les inhalateurs[19].

Notes et références
  1. 1, 1, 1, 2 - TETRAFLUOROETHANE, Fiches internationales de sécurité chimique
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, , 89e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1 et 1-4200-6679-X), p. 9-50
  4. Entrée « 1,1,1,2-Tetrafluoroethane » 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 9 février 2009 (JavaScript nécessaire)
  5. (en) « 1,1,1,2-Tétrafluoroéthane », sur ChemIDplus, consulté le 9 février 2009
  6. (en) Balla Saleh et Martin Wendland, « Measurement of Vapor Pressures and Saturated Liquid Densities of Pure Fluids with a New Apparatus », Journal of Chemical & Engineering Data, vol. 50, no 2,‎ , p. 429-437
  7. « Properties of Various Gases », sur flexwareinc.com (consulté le )
  8. (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams : Organic Compounds C8 to C28, vol. 1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., , 396 p. (ISBN 0-88415-857-8)
  9. « Tétrafluoro-1,1,1,2 éthane » 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
  10. GIEC 2007, AR4, Chap2, p212
  11. Inventaire annuel (NOAA)
  12. Rapport SPARC, 2019
  13. Air Liquide
  14. DuPont, DuPont HFC-134a— Properties, Uses, Storage, and Handling, (lire en ligne)
  15. Honeywell International, « MSDS # GTRN-0047 For Genetron 134aUV » [PDF],
  16. Alexander D. J et Libretto S. E., « An overview of the toxicology of HFA-134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane) », Hum. Exp. Toxicol., vol. 14, no 9,‎ , p. 715–20 (PMID 8579881, DOI 10.1177/096032719501400903)
  17. G. E. Millward et E. Tschuikow-Roux, « Kinetic analysis of the shock wave decomposition of 1,1,1,2-tetrafluoroethane », The Journal of Physical Chemistry, vol. 76, no 3,‎ , p. 292–298 (DOI 10.1021/j100647a002)
  18. William F. S Sellers, « Asthma pressurised metered dose inhaler performance: Propellant effect studies in delivery systems », Allergy, Asthma & Clinical Immunology, vol. 13,‎ , p. 30 (PMID 28670327, PMCID 5492461, DOI 10.1186/s13223-017-0202-0)
  19. S. B Shah, U Hariharan et A. K Bhargava, « Anaesthetic in the garb of a propellant », Indian Journal of Anaesthesia, vol. 59, no 4,‎ , p. 258–260 (PMID 25937660, PMCID 4408662, DOI 10.4103/0019-5049.155011) :
    « This propellant has been shown to be safe and nonanaesthetic in standard inhaler doses »
  20. G Huchon, P Hofbauer, G Cannizzaro, P Iacono et F Wald, « Comparison of the safety of drug delivery via HFA- and CFC-metered dose inhalers in CAO », The European Respiratory Journal, vol. 15, no 4,‎ , p. 663–9 (PMID 10780756, DOI 10.1034/j.1399-3003.2000.15d07.x)
  21. « 1,1,1,2-Tetrafluoroethane », Occupational Safety & Health Administration
  22. « Norflurane », DrugBank
  23. « Norflurane-Pentafluoropropane Aerosol, Spray », WebMD
  24. Shulman M, Sadove MS, « 1,1,1,2-tetrafluoroethane: an inhalational agent of intermediate potency », Anesthesia and Analgesia, vol. 46, no 5,‎ , p. 629–635 (DOI 10.1213/00000539-196709000-00029)
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