Tétrabromure de carbone

Le tétrabromure de carbone ou tétrabromométhane (CBr4) est un composé moléculaire de la famille des halogénométhanes. Il s'agit d'une molécule de méthane dont tous les atomes d'hydrogène ont été substitués par des atomes de brome. Il est parfois considéré comme une molécule organique ce que souligne l'appellation « tétrabromométhane », bien qu'il ne comporte aucune liaison C-H caractéristique des composés organiques, et est donc couramment considéré comme inorganique, ce que souligne l'appellation « tétrabromure de carbone » (les deux appellations étant acceptées par l'IUPAC).

Tétrabromure de carbone
   
Molécule de tétrabromométhane
Identification
Nom UICPA tétrabromométhane / tétrabromure de carbone
Synonymes

R-10B4
No CAS 558-13-4
No ECHA 100.008.355
No CE 209-189-6
No RTECS FG4725000
PubChem 11205
SMILES
InChI
Apparence solide cristallin incolore, odeur douce[1]
Propriétés chimiques
Formule CBr4  [Isomères]
Masse molaire[2] 331,627 ± 0,005 g/mol
C 3,62 %, Br 96,38 %,
Propriétés physiques
T° fusion 90,1 °C[1]
T° ébullition 189,5 °C[1]
Solubilité 240 mg·l-1 (eau, 30 °C)[3]
Masse volumique 2,960 8 g·cm-3 (100 °C)[1]
Point critique 439 °C / 4,26 MPa[4]
Cristallographie
Système cristallin monoclinique
Précautions
SGH[1],[5]
H302, H315, H318, H335, P261, P280 et P305+P351+P338
NFPA 704[5]

 
Transport[1]
   2516   
Écotoxicologie
DL50 56 mg·kg-1 (souris, i.v.)[6]
298 mg·kg-1 (souris, sous-cutanée)[7]
LogP 3,42[1]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Propriétés

Le tétrabromure de carbone est un solide incolore se présentant sous la forme de cristaux monocliniques aux conditions normales de température et de pression. Il possède deux formes cristallines : la forme cristalline II ou β lorsque la température est inférieure à 46,9 °C et la forme cristalline I ou α au-dessus de 46,9 °C. La forme monoclinique a pour groupe d'espace C2/c avec des paramètres de maille : a = 20,9, b = 12,1, c = 21,2 (Å) et β = 110,5°[4]. L'énergie de liaison de la liaison C-Br est de 235 kJ.mol−1[8].

De par sa structure tétraédrique parfaitement symétrique[9], son moment dipolaire est nul. Sa symétrie sphérique[Quoi ?] fait qu'il a une très haute constante de cryoscopie (80 K·kg·mol−1).

Le tétrabromométhane se décompose sous l'effet de la chaleur, notamment en bromure d'hydrogène[1]. Il présente des risques d'explosion en cas de contact avec les métaux alcalins, l'hexacyclohexyle de plomb et les poudres métalliques[1].

Le tétrabromométhane est quasiment insoluble dans l'eau, mais est très solubles dans les solvants apolaires tels que le chloroforme ou le toluène.

Il est significativement moins stable que les autres tétrahalogénométhanes, du moins ceux portant des atomes d'halogène plus légers (fluor et chlore). Il perd assez facilement un atome de brome et peut donc être utilisé comme un agent de bromation doux.

Synthèse

Le tétrabromométhane est préparé par bromation du méthane en utilisant du bromure d'hydrogène (HBr) ou du dibrome (Br2). Il peut également être préparé de façon plus économique par réaction entre le tétrachlorométhane et le bromure d'aluminium à 100 °C[8].

Utilisation

Le tétrabromométhane est utilisé comme solvant pour les graisses, cires et huiles, dans l'industrie des plastiques et du caoutchouc pour soufflage et vulcanisation, pour polymérisation, comme sédatif et comme intermédiaire dans la fabrication de produits agrochimiques. Du fait qu'il est ininflammable, il est utilisé comme ingrédient pour les produits chimiques résistants au feu. De par sa forte densité, il est aussi utilisé fondu comme liquide lourd pour séparer les minéraux par densité.

Il peut être utilisé pour le dopage p de l'arséniure de gallium sur carbone (GaAs:C) par épitaxie par jet moléculaire (MBE)[10].

Réactions chimiques

Avec la triphénylphosphine (PPh3), le tétrabromométhane est utilisé dans la réaction d'Appel qui convertit les alcools en bromure d'alkyle, ou dans la réaction de Corey-Fushs qui converti les aldéhydes en alcyne.

Notes et références
  1. Entrée « Carbon tetrabromide » 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 13 juillet 2012 (JavaScript nécessaire)
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. (en) « Tétrabromure de carbone », sur ChemIDplus, consulté le 13 juillet 2012
  4. F. Brezina, J. Mollin, R. Pastorek, Z. Sindelar. Chemicke tabulky anorganickych sloucenin (Chemical tables of inorganic compounds). SNTL, 1986.
  5. Fiche Sigma-Aldrich du composé Tetrabromomethane, consultée le 13 juillet 2012.
  6. U.S. Army Armament Research & Development Command, Chemical Systems Laboratory, NIOSH Exchange Chemicals. Vol. NX#01612
  7. [Toxicology and Applied Pharmacology. Vol. 4, Pg. 354, 1962. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?cmd=Search&db=pubmed&term=14460943 PMID]
  8. N. N. Greenwood, A. Earnshaw. Chemie prvku (Chemistry of the Elements). Informatorium, Prague, 1993.
  9. note: les 4 liaisons C-Br sont en première approximation équivalentes - Néanmoins et pour rappel, la modélisation LCAO des 4 liaisons du carbone tétraédrique fait apparaître certaines différences entre les orbitales issues du mélange des orbitales atomiques 2px et 2py, d'une part, et celle issues des OA 2pz et 2s de symétrie différente, d'autre part.
  10. Q. F. Huang: Carbon doping in GaAs using carbon tetrabromide in solid source molecular beam epitaxy, in: Journal of Crystal Growth, 2003, 252 (1–3), S. 37–43; DOI:10.1016/S0022-0248(02)02503-4.
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