Chlorométhane

Chlorométhane
Général
Nom IUPAC	chlorométhane
Synonymes	chlorure de méthyle Fréon 40 R40
No CAS	74-87-3
No EINECS	200-817-4
PubChem	6327
ChEBI	36014
SMILES	CCl PubChem, Vue 3D
InChI	InChI : Vue 3D InChI=1/CH3Cl/c1-2/h1H3
Apparence	gaz incolore à odeur douceâtre
Propriétés chimiques
Formule brute	CH3Cl  [Isomères]
Masse molaire[1]	50,488 ± 0,003 g·mol-1 C 23,79 %, H 5,99 %, Cl 70,22 %,
Propriétés physiques
T° fusion	-97,6 °C[2]
T° ébullition	-24,2 °C[2]
Solubilité	5 g·l-1 (eau,25 °C) [3]
Masse volumique	2,3065 g·l-1 (0 °C,1 013 mbar) [3] équation[4] : $\rho=1.817/0.25877^{(1+(1-T/416.25 )^{ 0.2833 })}$ Masse volumique du liquide en kmol·m-3 et température en kelvins, de 175,43 à 416,25 K. Valeurs calculées : 0,91307 g·cm-3 à 25 °C. T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 175,43 -97,72 22,347 1,12826 191,48 -81,67 21,85157 1,10324 199,51 -73,64 21,59877 1,09048 207,54 -65,61 21,3422 1,07753 215,57 -57,58 21,08165 1,06437 223,59 -49,56 20,81683 1,051 231,62 -41,53 20,54745 1,0374 239,65 -33,5 20,27321 1,02355 247,68 -25,47 19,99372 1,00944 255,7 -17,45 19,70857 0,99505 263,73 -9,42 19,41731 0,98034 271,76 -1,39 19,1194 0,9653 279,79 6,64 18,81423 0,94989 287,81 14,66 18,5011 0,93408 295,84 22,69 18,17919 0,91783 T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 303,87 30,72 17,84752 0,90109 311,89 38,74 17,50495 0,88379 319,92 46,77 17,15007 0,86587 327,95 54,8 16,78119 0,84725 335,98 62,83 16,39618 0,82781 344 70,85 15,99234 0,80742 352,03 78,88 15,56613 0,7859 360,06 86,91 15,11283 0,76302 368,09 94,94 14,62583 0,73843 376,11 102,96 14,09542 0,71165 384,14 110,99 13,50636 0,68191 392,17 119,02 12,83225 0,64787 400,2 127,05 12,0195 0,60684 408,22 135,07 10,92107 0,55138 416,25 143,1 7,022 0,35453
T° d'auto-inflammation	632 °C [2]
Limites d’explosivité dans l’air	7,6–19 %vol [3]
Pression de vapeur saturante	4,896 bar à 20 °C 6,6 bar à 30 °C 10,9 bar à 50 °C [3] équation[4] : $P_{vs}=exp(64.697+\frac{-4048.1}{T}+(-6.8066) \times ln (T) + (1.0371E-5) \times T^{2})$ Pression en pascals et température en kelvins, de 175,43 à 416,25 K. Valeurs calculées : 573 927,27 Pa à 25 °C. T (K) T (°C) P (Pa) 175,43 -97,72 8,7091E2 191,48 -81,67 3 530,86 199,51 -73,64 6 456,95 207,54 -65,61 11 193,54 215,57 -57,58 18 515,28 223,59 -49,56 29 384,98 231,62 -41,53 44 959,22 239,65 -33,5 66 587,05 247,68 -25,47 95 803,04 255,7 -17,45 134 315,99 263,73 -9,42 183 995,03 271,76 -1,39 246 854,89 279,79 6,64 325 041,79 287,81 14,66 420 821,49 295,84 22,69 536 570,42 T (K) T (°C) P (Pa) 303,87 30,72 674 770,65 311,89 38,74 838 009,41 319,92 46,77 1 028 983,11 327,95 54,8 1 250 506,25 335,98 62,83 1 505 525,09 344 70,85 1 797 135,96 352,03 78,88 2 128 608,12 360,06 86,91 2 503 411,16 368,09 94,94 2 925 246,72 376,11 102,96 3 398 084,61 384,14 110,99 3 926 203,41 392,17 119,02 4 514 235,69 400,2 127,05 5 167 218,1 408,22 135,07 5 890 646,7 416,25 143,1 6,6905E6
Point critique	143 °C, 66,7 bar, 0,353 kg·l-1 [3]
Point triple	-97,71 °C, 0,00876 bar [3]
Thermochimie
S0gaz, 1 bar	234,36 J·K-1·mol-1 [5]
S0liquide, 1 bar	140,08 J·K-1·mol-1 [5]
ΔfH0gaz	-83,68 kJ·mol-1 [5]
ΔfH0liquide	-102,4 kJ·mol-1 [5]
ΔfusH°	6,431 kJ·mol-1 à 175,44 K [5]
ΔvapH°	20,5 kJ·mol-1 [5]
Cp	81,2 J·K-1·mol-1 à 298 K [5] équation[4] : $C_{P} = (9.6910E4) + (-207.90) \times T + (0.37456) \times T^{2} + (4.8800E-4) \times T^{3}$ Capacité thermique du liquide en J·kmol-1·K-1 et température en kelvins, de 175,43 à 373,15 K. Valeurs calculées : 81,154 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp $( \tfrac { J } { kmol \times K } )$ Cp $( \tfrac { J } { kg \times K } )$ 175,43 -97,72 74 600 1 478 188 -85,15 74 306 1 472 195 -78,15 74 231 1 470 201 -72,15 74 218 1 470 208 -65,15 74 263 1 471 214 -59,15 74 355 1 473 221 -52,15 74 525 1 476 228 -45,15 74 764 1 481 234 -39,15 75 024 1 486 241 -32,15 75 392 1 493 247 -26,15 75 764 1 501 254 -19,15 76 265 1 511 261 -12,15 76 840 1 522 267 -6,15 77 391 1 533 274 0,85 78 104 1 547 T (K) T (°C) Cp $( \tfrac { J } { kmol \times K } )$ Cp $( \tfrac { J } { kg \times K } )$ 280 6,85 78 776 1 560 287 13,85 79 631 1 577 294 20,85 80 564 1 596 300 26,85 81 426 1 613 307 33,85 82 507 1 634 313 39,85 83 497 1 654 320 46,85 84 728 1 678 327 53,85 86 041 1 704 333 59,85 87 234 1 728 340 66,85 88 703 1 757 346 72,85 90 031 1 783 353 79,85 91 660 1 815 359 85,85 93 126 1 845 366 92,85 94 919 1 880 373,15 100 96 840 1 918 équation[6] : $C_{P} = (27.385) + (2.6036E-2) \times T + (1.0320E-4) \times T^{2} + (-1.0887E-7) \times T^{3} + (3.1642E-11) \times T^{4}$ Capacité thermique du gaz en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 150 à 1 500 K. Valeurs calculées : 41,686 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp $( \tfrac { J } { kmol \times K } )$ Cp $( \tfrac { J } { kg \times K } )$ 150 -123,15 33 261 659 240 -33,15 38 178 756 285 11,85 40 876 810 330 56,85 43 678 865 375 101,85 46 546 922 420 146,85 49 443 979 465 191,85 52 339 1 037 510 236,85 55 205 1 093 555 281,85 58 014 1 149 600 326,85 60 743 1 203 645 371,85 63 375 1 255 690 416,85 65 891 1 305 735 461,85 68 279 1 352 780 506,85 70 528 1 397 825 551,85 72 631 1 439 T (K) T (°C) Cp $( \tfrac { J } { kmol \times K } )$ Cp $( \tfrac { J } { kg \times K } )$ 870 596,85 74 585 1 477 915 641,85 76 388 1 513 960 686,85 78 042 1 546 1 005 731,85 79 554 1 576 1 050 776,85 80 931 1 603 1 095 821,85 82 185 1 628 1 140 866,85 83 331 1 651 1 185 911,85 84 386 1 671 1 230 956,85 85 372 1 691 1 275 1 001,85 86 313 1 710 1 320 1 046,85 87 234 1 728 1 365 1 091,85 88 168 1 746 1 410 1 136,85 89 147 1 766 1 455 1 181,85 90 208 1 787 1 500 1 226,85 91 390 1 810
PCI	-764,0 kJ·mol-1 (gaz) [5]
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	11,22 ± 0,01 eV (gaz)[7]
Précautions
Directive 67/548/EEC[9]
Xn F+
Numéro index : 602-001-00-7 Classification : F+; R12 - Carc. Cat. 3; R40 - Xn; R48/20 Symboles : Xn : Nocif F+ : Extrêmement inflammable Phrases R : R12 : Extrêmement inflammable. R40 : Effet cancérogène suspecté. Risque possible d’effets irréversibles. R48/20 : Nocif : risque d’effets graves pour la santé en cas d’exposition prolongée par inhalation. Phrases S : S2 : Conserver hors de portée des enfants. S9 : Conserver le récipient dans un endroit bien ventilé. S16 : Conserver à l’écart de toute flamme ou source d’étincelles - Ne pas fumer. S33 : Éviter l’accumulation de charges électrostatiques.
Phrases R : 12, 40, 48/20,
Phrases S : 2, 9, 16, 33,
Transport[3]
23    1063    Code Kemler : 23 : gaz inflammable Numéro ONU : 1063 : CHLORURE DE MÉTHYLE; ou GAZ RÉFRIGÉRANT R 40 Classe : 2.1 Étiquette : 2.1 : Gaz inflammables (correspond aux groupes désignés par un F majuscule); Emballage : -
NFPA 704
4 2 0
SGH[10]
Danger H220, H351, H373, H220 : Gaz extrêmement inflammable H351 : Susceptible de provoquer le cancer (indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger) H373 : Risque présumé d'effets graves pour les organes (indiquer tous les organes affectés, s'ils sont connus) à la suite d'expositions répétées ou d'une exposition prolongée (indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger)
Classification du CIRC
Groupe 3 : Inclassable quant à sa cancérogénicité pour l'Homme[8]
Écotoxicologie
DL50	1,8 g·kg-1 (rat, oral) [11]
LogP	0,91 [3]
Seuil de l’odorat	bas : 10 ppm[12]
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le chlorométhane, connu aussi sous le nom de chlorure de méthyle, de Fréon 40, ou R40, est un fluide frigorigène qui est également utilisé comme réactif pour de nombreuses synthèses.

Propriétés physico-chimiques

Le chlorométhane est hydrolysé par l'eau à haute température pour former du méthanol et du chlorure d'hydrogène. Cette réaction est catalysée par des composés alcalins. A plus basse température, le chlorométhane forme un hydrate avec l'eau, ce qui pose problème dans les systèmes de réfrigération^[13].

Utilisation

Le chlorométhane est utilisé pour la préparation du diméthyldichlorosilane via la synthèse de Müller-Rochow^[13]:

$2 CH_3Cl \ + \ Si \ \rightarrow \ Si(CH_3)_2Cl_2$

C'est une voie de synthèse importante pour la fabrication des silicones.

Il est aussi utilisé comme réactif pour la réaction de Wurtz-Fittig ou les réactions de Friedel-Crafts utilisée pour la production d'alkylbenzènes^[13]. C'est un réactif important pour la méthylation notamment des amines pour la formation de méthylamines quaternaires ou des groupes hydroxyles pour former de éthers^[13].

Production et synthèse

Ce gaz est produit par chloration du méthane avec du chlore gazeux à 400 à 500 °C. Le mécanisme de chloration est une réaction radicalaire en chaîne via des radicaux issus de la dissociation du chlore. Cette dissociation peut être obtenue par voie thermique, photochimique ou par des catalyseurs. La voie thermique est préférée^[13] et elle conduit à une série de substitutions successives:

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl

Le résultat de cette série de réaction est un mélange de chlorométhane, dichlorométhane, chloroforme et tétrachlorure de carbone. Ces composés sont ensuite séparés par distillation. Un excès de méthane est utilisé dans le réacteur et un recyclage est employé en présence d'un gaz inerte afin d'éviter de travailler dans un domaine où le mélange méthane-chlore est explosif^[13].

Une autre voie de synthèse est l'hydrochloration du méthanol par du chlorure d'hydrogène. Cette réaction est actuellement privilégiée, car elle consomme du chlorure d'hydrogène, au lieu d'en produire comme dans le cas de la chloration, qui est un sous-produit difficile à écouler. De plus la synthèse conduit à la seule production du chlorométhane et évite la production des composés multichlorés^[13].

Notes et références

1. ↑ Masse molaire calculée d’après Atomic weights of the elements 2007 sur www.chem.qmul.ac.uk.
2. ↑ ^{a, b et c} CHLORURE DE METHYLE, fiche de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée le 9 mai 2009
3. ↑ ^{a, b, c, d, e, f, g et h} Entrée de « Methyl chloride » 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 2 février 2010 (JavaScript nécessaire)
4. ↑ ^{a, b et c} (en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill, 1997, 7^e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5), p. 2-50 
5. ↑ ^{a, b, c, d, e, f, g et h} (en) « Methyl chloride » sur NIST/WebBook, consulté le
6. ↑ (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, 2 et 3, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., 1996 (ISBN 0-88415-857-8, ISBN 0-88415-858-6, ISBN 0-88415-859-4) 
7. ↑ (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 9781420066791), p. 10-205 
8. ↑ IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, « Evaluations Globales de la Cancérogénicité pour l'Homme, Groupe 3 : Inclassables quant à leur cancérogénicité pour l'Homme » sur http://monographs.iarc.fr, CIRC, 16 janvier 2009. Consulté le 22 août 2009
9. ↑ « chlorométhane » sur ESIS, consulté le 2 février 2010
10. ↑ Numéro index 602-001-00-7 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
11. ↑ (en) « Methyl chloride » sur ChemIDplus, consulté le
12. ↑ Methyl chloride sur hazmap.nlm.nih.gov. Consulté le 14 novembre 2009
13. ↑ ^{a, b, c, d, e, f et g} (en) Manfred Rossberg, Wilhelm Lendle, Gerhard Pfleiderer, Adolf Tögel, Eberhard-Ludwig Dreher, Ernst Langer, Heinz Rassaerts, Peter Kleinschmidt, Heinz Strack, Richard Cook, Uwe Beck, Karl-August Lipper, Theodore R. Torkelson, Eckhard Löser, Klaus K. Beutel, Trevor Mann, Chlorinated Hydrocarbons, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., coll. « Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry », 15 juillet 2006