Peroxyde d'azote

Peroxyde d'azote
Structure du peroxyde d'azote.
Général
Nom IUPAC	Tétraoxyde d'azote
No CAS	10544-72-6
No EINECS	234-126-4
No RTECS	QW9800000
PubChem	25352
ChEBI	29803
SMILES	[N+](=O)([N+](=O)[O-])[O-] PubChem, Vue 3D
InChI	InChI : Vue 3D InChI=1S/N2O4/c3-1(4)2(5)6 InChIKey : WFPZPJSADLPSON-UHFFFAOYSA-N
Apparence	liquide incolore
Propriétés chimiques
Formule brute	N2O4  [Isomères]
Masse molaire[1]	92,011 ± 0,0016 g·mol-1 N 30,45 %, O 69,55 %,
Propriétés physiques
T° fusion	-9,3 °C [2]
T° ébullition	21,15 °C [2]
Solubilité	réagit avec l'eau
Masse volumique	1,45 g·cm-3 à 20 °C [2]
Point critique	431 K; 10,1 MPa; 167 cm3·mol-1 [2]
Thermochimie
ΔvapH°	38,12 kJ·mol-1 (1 atm, 21,15 °C)[3]
Précautions
Directive 67/548/EEC[4]
T+ O
Numéro index : 007-002-00-0 Classification : O; R8 - T+; R26 - C; R34 Symboles : T+ : Très toxique O : Comburant Phrases R : R8 : Favorise l’inflammation des matières combustibles. R26 : Très toxique par inhalation. R34 : Provoque des brûlures. Phrases S : S9 : Conserver le récipient dans un endroit bien ventilé. S26 : En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l’eau et consulter un spécialiste. S28 : Après contact avec la peau, se laver immédiatement et abondamment avec … (produits appropriés à indiquer par le fabricant). S45 : En cas d’accident ou de malaise, consulter immédiatement un médecin (si possible, lui montrer l’étiquette). S1/2 : Conserver sous clef et hors de portée des enfants. S36/37/39 : Porter un vêtement de protection approprié, des gants et un appareil de protection des yeux/du visage.
Phrases R : 8, 26, 34,
Phrases S : 1/2, 9, 26, 28, 36/37/39, 45,
Transport
265    1067    Code Kemler : 265 : gaz toxique et comburant (favorise l'incendie) Numéro ONU : 1067 : DIOXYDE D’AZOTE; ou TÉTROXYDE DE DIAZOTE Classe : 2.3 Étiquettes : 2.3 : Gaz toxiques (correspond aux groupes désignés par un T majuscule, c'est-à-dire T, TF, TC, TO, TFC et TOC). 5.1 : Matières comburantes 8 : Matières corrosives
SIMDUT[5]
Produit non classifié La classification de ce produit n'a pas encore été validée par le Service du répertoire toxicologique Divulgation à 1,0 % selon la liste de divulgation des ingrédients
SGH[6],[7]
Danger H270, H280, H314, H330, P220, P260, P280, P284, P310, P305+P351+P338, H270 : Peut provoquer ou aggraver un incendie; comburant H280 : Contient un gaz sous pression; peut exploser sous l'effet de la chaleur H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H330 : Mortel par inhalation P220 : Tenir/stocker à l’écart des vêtements/.../matières combustibles P260 : Ne pas respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P284 : Porter un équipement de protection respiratoire. P310 : Appeler immédiatement un CENTRE ANTIPOISON ou un médecin. P305+P351+P338 : EN CAS DE CONTACT AVEC LES YEUX: rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer.
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le peroxyde d'azote, ou tétraoxyde de diazote, est un composé chimique de formule N₂O₄. C'est un liquide incolore à jaune brun selon la concentration de dioxyde d'azote NO₂ qu'il contient : N₂O₄ est en équilibre avec NO₂, dont il constitue en fait un dimère. C'est un oxydant très puissant, corrosif et toxique. Appelé également NTO en astronautique, le peroxyde d'azote est un comburant très employé notamment avec l'hydrazine et ses dérivés pour former des propergols liquides stockables hypergoliques.

Propriétés et structure

La structure de cette molécule a été très discutée jusqu'à la fin des années 1940, où on a commencé à la comprendre^[8], tout comme celle du trioxyde d'azote ^[9]. La molécule N₂O₄ est plane, avec une liaison N-N de 178 pm et une liaison N-O de 119 pm. Contrairement à la molécule NO₂, le dimère N₂O₄ est diamagnétique^[10],[11]. Dans les années 1940 également on a montré que sour forme liquide, à la différence de l'ammoniac ou du dioxyde de soufre, ce milieu n'était pas propice aux réactions inorganiques qui étaient initialement supposées possible par l'ionisation du milieu. On n'a pas trouvé à l'époque de sels minéraux solubles dans ce liquide, et compte tenu de la solubilité élevée de nombreux composés organiques, les chimistes ont alors conclu que ce liquide avait un caractère non-ionisant et un comportement évoquant celui de solvants organiques tels que le benzène^[12].

En condition normale de température et de pression, et en vertu de l'équilibre entre peroxyde d'azote et dioxyde d'azote, les deux espèces sont toujours présentes simultanément, l'augmentation de température déplaçant l'équilibre de cette réaction endothermique vers le dioxyde par dissociation du dimère :

N₂O₄ $\begin{smallmatrix}\rightleftharpoons\end{smallmatrix}$ 2 NO₂ : ΔH = 57,23 kJ⋅mol^-1.

Préparation

Le peroxyde d'azote est produit par oxydation catalysée de l'ammoniac NH₃ dans de la vapeur d'eau pour limiter la température, ce qui permet d'oxyder le monoxyde d'azote N≡O en dioxyde d'azote NO₂ tandis que l'eau est évacuée sous forme d'acide nitrique HNO₃ ; le gaz résiduel est composé essentiellement de peroxyde d'azote, qu'il suffit alors de refroidir.

Utilisation astronautique

Le peroxyde d'azote est l'un des principaux ergols utilisés aujourd'hui en propulsion spatiale. Il a remplacé l'acide nitrique d'abord utilisé comme comburant des propergols de moteurs-fusée, avec des carburants tels que RP-1, UDMH ou MMH. Les moteurs étaient protégé de l'acidité du comburant par un ajout de 0,6 % de fluorure d'hydrogène HF, plutôt cher, très toxique et de manipulation dangereuse. L'acide nitrique a été remplacé par d'autres comburants, notamment le peroxyde d'azote, dès le début des années 1990. Les lanceurs spatiaux et les missiles ballistiques ont commencé à l'utiliser vers la fin des années 1950, lorsque les États-Unis et l'URSS l'ont choisi comme comburant formant avec l'hydrazine et ses dérivés^[13] des propergols liquides stockables hypergoliques. Appelé NTO (pour Nitrogen Tetroxide) dans le cadre de la propulsion spatiale, le peroxyde d'azote est aujourd'hui utilisé par le lanceur russe Proton, la fusée chinoise Longue Marche, le système de manœuvre orbital (OMS) de la navette spatiale de la NASA, l'étage à propergol stockable (EPS) d'Ariane 5, ou encore le lanceur indien GSLV.

Lorsqu'il est utilisé comme ergol oxydant, le peroxyde d'azote est généralement mélangé à un faible pourcentage de monoxyde d'azote N≡O pour en limiter les effets corrosifs sur les alliages de titane intervenant dans le système de propulsion des engins spatiaux : c'est ce qu'on appelle le MON (pour Mixed Oxides of Nitrogen) ; l'OMS de la navette spatiale utilise par exemple du MON-3, à 3 % de N≡O (fraction pondérale).

Synthèse

Lors de la combustion Nitrate de cuivre + Nitrate de plomb (II), du Dioxyde d'azote et du Peroxyde d'azote apparaissent.

Toxicité, écotoxicité

La toxicité du peroxyde d'azote inhalée est avérée et a été étudiée chez l'animal de laboratoire.
Elle découle de son caractère oxydant, qui a des effets directs sur les cellules, mais aussi d'effets de perturbation endocrinienne. Des chercheurs militaires chinois ont montré que le peroxyde d'azote affecte notamment certains facteurs produits par l'oreillette droite du cœur^[14], (facteurs hormonaux qui régulent la tension). Ces mêmes chercheurs ont montré que d'autres facteurs de régulation (dits natriurétiques), des polypeptides (« Atrial natriuretic polypeptide » ou « ANP ») produits par les poumons, et présent dans le mucus pulmonaire étaient également perturbés^[15].

Notes et références

1. ↑ Masse molaire calculée d’après Atomic weights of the elements 2007 sur www.chem.qmul.ac.uk.
2. ↑ ^{a, b, c et d} « Nitrogen Tetroxide » dans la base de données Hazardous Substances Data Bank, consulté le 11 juin 2010
3. ↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-4200-9084-0) 
4. ↑ « Dinitrogen tetraoxide » sur ESIS, consulté le 11 juin 2010
5. ↑ « Tétroxyde d’azote » 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
6. ↑ Numéro index 007-002-00-0 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
7. ↑ SIGMA-ALDRICH
8. ↑ J. S. BROADLEY & J. MONTEATH ROBERTSON Structure of Dinitrogen Tetroxide nature 164, 915-915 1949/11/26 ; doi:10.1038/164915a0
9. ↑ C. K. INGOLD & E. HILDA INGOLD [Constitutions of Dinitrogen Tetroxide and Trioxide] Nature 159, 743-744 ; Date 1947/05/31 ; doi:10.1038/159743b0
10. ↑ Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press, 2001, San Diego. ISBN 978-0-12-352651-9.
11. ↑ W. ROGIE ANGUS , RICHARD W. JONES & GLYN O. PHILLIPS Existence of Nitrosyl Ions (NO+) in Dinitrogen Tetroxide and of Nitronium Ions (NO2 +) in Liquid Dinitrogen Pentoxidenature 164, 433-434 (1949/11/10) ; doi:10.1038/164433aZ
12. ↑ C. C. ADDISON & R. THOMPSON Ionic Reactions in Liquid Dinitrogen Tetroxide ; nature 162, 369-370 (1948/11/04) ; doi:10.1038/162369a0
13. ↑ Hydrate d'hydrazine, MMH, UDMH, Aérozine 50 et UH 25 principalement
14. ↑ YE Ming Liang, XIA Ya Dong, WEN Si Zhen, GUO Xu Yi ; [Change in atrial natriuretic factor content in rats suffered from acute pulmonary edema induced by dinitrogen tetroxide] ; (Institute of Pharmacology and Toxicology, Academy f Military Medical Sciences, Beijing 100850) (Accès à l'article, en chinois)
15. ↑ [Effect of dinitrogen tetroxide on atrial natriuretic polypeptide and lung surfactant in rats Ye Mingliang] *,Wu Haihuan,Peng Liyi,et al. ; Institute of Pharmacology and Toxicology,Academy of Military Medical Sciences,Beijing 100850 (Lien vers l'article original (chinois), résumé

Articles connexes

• Solvant
• Comburant
• Propergol liquide

Liens et documents externes