Suboxyde de carbone

Le suboxyde de carbone ou sous-oxyde de carbone ou dioxyde de tricarbone est un oxyde de carbone de formule C3O2 ou O=C=C=C=O. Ses quatre doubles liaisons consécutives en font un cumulène. C'est aussi un des membres stables de la série d'oxydes de carbone linéaires, O=Cn=O avec n de 1 pour le dioxyde de carbone à 5 pour le dioxyde de pentacarbone, O=C=C=C=C=C=O.

Suboxyde de carbone
Identification
Nom UICPA propa-1,2-diène-1,3-dione
No CAS 504-64-3
PubChem 136332
ChEBI 30086
SMILES
InChI
Apparence gaz incolore d'odeur forte et âcre
Propriétés chimiques
Formule C3O2  [Isomères]
Masse molaire[1] 68,030 9 ± 0,003 g/mol
C 52,96 %, O 47,04 %,
Propriétés physiques
T° fusion −111,3 °C
T° ébullition 6,8 °C
Masse volumique 0,906 ± 0,06 g·cm-3, gaz à 24,85 °C
Propriétés optiques
Indice de réfraction = 1,4538 à 0 °C
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Ce composé a été découvert en 1873 par Sir Benjamin Collins Brodie en soumettant du monoxyde de carbone, CO à un courant électrique. Il affirma que le produit faisait partie d'une série d'oxydes de carbone de formule générale Cx+1Ox soit C, C2O, C3O2, C4O3, C5O4, ..., et avoir identifié les deux derniers[2],[3]. Toutefois, seul C3O2 est connu. En 1891, Marcellin Berthelot a observé que le chauffage de monoxyde de carbone (CO) pur, à 550 °C crée de petites quantités de dioxyde de carbone, CO2 mais aucune trace de carbone et a supposé qu'un autre oxyde de carbone riche en carbone était donc créé, il le nomma « sous-oxyde ». Il supposa qu'il s'agissait du même produit obtenu par décharge électrique et proposa la formule C2O[4]. Otto Diels a déclaré plus tard que les noms plus organiques de dicarbonylméthane et de dioxallène étaient aussi corrects. Il est plus communément décrit comme un gaz à odeur diabolique.

Préparation et réactions

Le suboxyde de carbone est synthétisé en chauffant un mélange sec de pentoxyde de phosphore, P4O10 et d'acide malonique, HOOC-CH2-COOH ou d'un ester de l'acide malonique[5]. Par conséquent, il peut être considéré comme l'anhydride de l'anhydride malonique[6], à savoir l'"anhydride second" de l'acide malonique[7].

Plusieurs autres voies pour la synthèse et les réactions du suboxyde de carbone peuvent être trouvées dans un article de revue de 1930 par L. Reyerson[8],[9],[10].

En 1969, il a été supposé que la couleur de la surface de Mars était causée par ce composé ce qui a été démenti par les sondes martiennes du programme Viking[11].

Notes et références
  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. (en) Sir Benjamin Collins Brodie, 2nd Baronet, « Note on the Synthesis of Marsh-Gas and Formic Acid, and on the Electric Decomposition of Carbonic Oxide », Proceedings of the Royal Society (London), vol. 21,‎ , p. 245–247 (DOI 10.1098/rspl.1872.0052, lire en ligne). Citation: « Quand de l'oxyde de carbone [= monoxyde de carbone] pur et sec circule dans un tube d'induction et est soumis à l'action de l'électricité, une décomposition du gaz se produit [...]De l'acide carbonique [= dioxyde de carbone] est formé et parallèlement à sa formation, un dépôt solide peut être observé dans le tube. Ce dépôt apparaît comme un film transparent d'une couleur rouge-brun, tapissant les parois du tube. Il est parfaitement soluble dans l'eau qu'il colore fortement. La solution a une réaction intensément acide. Le dépôt solide, à l'état sec avant d'avoir été en contact avec l'eau, est un oxyde de carbone ». (« When pure and dry carbonic oxide [=carbon monoxide] is circulated through the induction-tube, and there submitted to the action of electricity, a decomposition of the gas occurs [...] Carbonic acid [=carbon dioxide] is formed, and simultaneously with its formation a solid deposit may be observed in the induction-tube. This deposit appears as a transparent film of a red-brown color, lining the walls of the tube. It is perfectly soluble in water, which is strongly colored by it. The solution has an intensely acid reaction. The solid deposit, in the dry condition before it has been in contact with the water, is an oxide of carbon. »
  3. (en) Brodie B. C., « Über eine Synthese von Sumpfgas und Ameisensäure und die electrische Zersetzung des Kohlenoxyds », Annalen der Chemie, vol. 169,‎ , p. 270 (DOI 10.1002/jlac.18731690119).
  4. (en) Marcellin Berthelot, « Action de la chaleur sur l'oxyde de carbone », Annales de chimie et de physique, vol. 6, no 24,‎ , p. 126–132 (lire en ligne).
  5. (en) Diels O, Wolf B, « Ueber das Kohlensuboxyd. I », Chemische Berichte, vol. 39,‎ , p. 689–697 (DOI 10.1002/cber.190603901103).
  6. à ne pas confondre avec l'anhydride maléique
  7. H. Mark Perks and Joel F. Liebman, Paradigms and Paradoxes: Aspects of the Energetics of Carboxylic Acids and Their Anhydride, Structural Chemistry, 2000, vol. 11(4), 265269. DOI:10.1023/A:1009270411806, (ISSN 1040-0400).
  8. (en) Reyerson L. H., Kobe K., « Carbon Suboxide », Chemical Reviews, vol. 7,‎ , p. 479–492 (DOI 10.1021/cr60028a002).
  9. (en) M. Ballauff, L. Li, S. Rosenfeldt, N. Dingenouts, J. Beck, P. Krieger-Beck, « Analysis of Poly(carbon suboxide) by Small-Angle X-ray Scattering », Angewandte Chemie International Edition, vol. 116, no 43,‎ , p. 5843–5846 (DOI 10.1002/anie.200460263)
  10. (en) A. Ellern, T. Drews, K. Seppelt, « The Structure of Carbon Suboxide, C3O2, in the Solid State », Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, vol. 627, no 1,‎ , p. 73–76 (DOI 10.1002/1521-3749(200101)627:1<73::AID-ZAAC73>3.0.CO;2-A)
  11. (en) William T. Plummer & Robert K. Carsont, « Mars: Is the Surface Colored by Carbon Suboxide? », Science, vol. 166, no 3909,‎ , p. 1141 (PMID 17775571, DOI 10.1126/science.166.3909.1141)
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