Tétrachlorométhane

Le tétrachlorométhane ou tétrachlorure de carbone est un composé chimique chloré de formule brute : CCl₄. À pression et température ambiante, c'est un liquide incolore, très volatil dont les vapeurs sont nocives pour les êtres vivants. C'est aussi un polluant dangereux pour la couche d'ozone. Il a longtemps été utilisé pour la synthèse de fluides frigorifiques et comme solvant. Son utilisation diminue depuis plusieurs décennies à cause de contraintes environnementales et toxicologiques.

Tétrachlorométhane
Formule développée et représentation 3D du tétrachlorométhane
Identification
Nom UICPA	tétrachlorométhane
Synonymes	tétrachlorure de carbone R-10
No CAS	56-23-5
No ECHA	100.000.239
No CE	200-262-8
PubChem	5943
ChEBI	27385
SMILES	C(Cl)(Cl)(Cl)Cl PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/CCl4/c2-1(3,4)5
Apparence	liquide incolore, d'odeur caractéristique.
Propriétés chimiques
Formule	CCl4  [Isomères]
Masse molaire	153,823 ± 0,009 g/mol C 7,81 %, Cl 92,19 %,
Diamètre moléculaire	0,537 nm
Propriétés physiques
T° fusion	−23 °C
T° ébullition	76,7 °C
Solubilité	800 mg·l-1 dans l'eau à 20 °C
Paramètre de solubilité δ	17,6 MPa1/2 (25 °C)
Masse volumique	1,594 liquide 1.831 à −186 °C (solide) 1.809 à −80 °C (solide) 5.32 (/ air) équation : $\rho =0.99835/0.274^{(1+(1-T/556.35)^{0.287})}$ Masse volumique du liquide en kmol·m-3 et température en kelvins, de 250,33 à 556,35 K. Valeurs calculées : 1,58352 g·cm-3 à 25 °C. T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 250,33 −22,82 10,843 1,66789 270,73 −2,42 10,61354 1,6326 280,93 7,78 10,49637 1,61457 291,13 17,98 10,3774 1,59627 301,33 28,18 10,25654 1,57768 311,53 38,38 10,13364 1,55878 321,73 48,58 10,00858 1,53954 331,94 58,79 9,88119 1,51995 342,14 68,99 9,75131 1,49997 352,34 79,19 9,61874 1,47957 362,54 89,39 9,48326 1,45873 372,74 99,59 9,3446 1,43741 382,94 109,79 9,2025 1,41555 393,14 119,99 9,0566 1,3931 403,34 130,19 8,90652 1,37002 T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 413,54 140,39 8,7518 1,34622 423,74 150,59 8,59189 1,32162 433,94 160,79 8,42613 1,29612 444,14 170,99 8,25369 1,2696 454,34 181,19 8,07358 1,24189 464,54 191,39 7,8845 1,21281 474,74 201,59 7,68477 1,18209 484,95 211,8 7,47215 1,14938 495,15 222 7,24347 1,11421 505,35 232,2 6,99412 1,07585 515,55 242,4 6,71684 1,0332 525,75 252,6 6,39903 0,98431 535,95 262,8 6,01515 0,92526 546,15 273 5,49505 0,84526 556,35 283,2 3,644 0,56053
T° d'auto-inflammation	982 °C
Pression de vapeur saturante	119,4 hPa (20 °C) 186,1 hPa (30 °C) 411,9 hPa (50 °C) 705 hPa (65 °C) équation : $P_{vs}=exp(78.441+{\frac {-6128.1}{T}}+(-8.5766)\times ln(T)+(6.8465E-6)\times T^{2})$ Pression en pascals et température en kelvins, de 250,33 à 556,35 K. Valeurs calculées : 15 212,2 Pa à 25 °C. T (K) T (°C) P (Pa) 250,33 −22,82 1 122,5 270,73 −2,42 3 900,41 280,93 7,78 6 714,63 291,13 17,98 11 052,34 301,33 28,18 17 482,66 311,53 38,38 26 692,25 321,73 48,58 39 485,66 331,94 58,79 56 782,09 342,14 68,99 79 609,2 352,34 79,19 109 094,97 362,54 89,39 146 458,69 372,74 99,59 193 001,88 382,94 109,79 250 100,35 393,14 119,99 319 197,7 403,34 130,19 401 801,27 T (K) T (°C) P (Pa) 413,54 140,39 499 480,57 423,74 150,59 613 868,66 433,94 160,79 746 666,46 444,14 170,99 899 650,13 454,34 181,19 1 074 681,44 464,54 191,39 1 273 721,05 474,74 201,59 1 498 844,72 484,95 211,8 1 752 262,29 495,15 222 2 036 339,52 505,35 232,2 2 353 622,76 515,55 242,4 2 706 866,5 525,75 252,6 3 099 064,11 535,95 262,8 3 533 481,7 546,15 273 4 013 695,69 556,35 283,2 4 543 600
Point critique	45,6 bar, 283,25 °C
Vitesse du son	930 m·s-1 à 25 °C
Thermochimie
S0gaz, 1 bar	309,41 J·K-1·mol-1
S0liquide, 1 bar	214,43 J·K-1·mol-1
ΔfH0gaz	−106,69 kJ·mol-1
ΔfH0liquide	−139,49 kJ·mol-1
Cp	83,51 J·K-1·mol-1 (g) 131,75 J·K-1·mol-1 (l) équation : $C_{P}=(-752700)+(8966.1)\times T+(-30.394)\times T^{2}+(3.4455E-2)\times T^{3}$ Capacité thermique du liquide en J·kmol-1·K-1 et température en kelvins, de 250,33 à 388,71 K. Valeurs calculées : 131,897 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$ Cp $({\tfrac {J}{kg\times K}})$ 250,33 −22,82 127 630 830 259 −14,15 129 280 840 264 −9,15 129 973 845 268 −5,15 130 415 848 273 −0,15 130 847 851 278 4,85 131 170 853 282 8,85 131 368 854 287 13,85 131 560 855 291 17,85 131 687 856 296 22,85 131 832 857 301 27,85 131 988 858 305 31,85 132 137 859 310 36,85 132 377 861 314 40,85 132 626 862 319 45,85 133 032 865 T (K) T (°C) Cp $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$ Cp $({\tfrac {J}{kg\times K}})$ 324 50,85 133 567 868 328 54,85 134 105 872 333 59,85 134 938 877 337 63,85 135 747 882 342 68,85 136 961 890 347 73,85 138 422 900 351 77,85 139 786 909 356 82,85 141 759 922 361 87,85 144 051 936 365 91,85 146 133 950 370 96,85 149 068 969 374 100,85 151 696 986 379 105,85 155 355 1 010 384 110,85 159 454 1 037 388,71 115,56 163 740 1 064 équation : $C_{P}=(19.816)+(3.3311E-1)\times T+(-5.0511E-4)\times T^{2}+(3.4057E-7)\times T^{3}+(-8.4249E-11)\times T^{4}$ Capacité thermique du gaz en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 100 à 1 500 K. Valeurs calculées : 82,592 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$ Cp $({\tfrac {J}{kg\times K}})$ 100 −173,15 48 408 315 193 −80,15 67 623 440 240 −33,15 75 097 488 286 12,85 81 173 528 333 59,85 86 270 561 380 106,85 90 391 588 426 152,85 93 610 609 473 199,85 96 193 625 520 246,85 98 178 638 566 292,85 99 648 648 613 339,85 100 761 655 660 386,85 101 569 660 706 432,85 102 141 664 753 479,85 102 569 667 800 526,85 102 897 669 T (K) T (°C) Cp $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$ Cp $({\tfrac {J}{kg\times K}})$ 846 572,85 103 169 671 893 619,85 103 435 672 940 666,85 103 719 674 986 712,85 104 033 676 1 033 759,85 104 400 679 1 080 806,85 104 815 681 1 126 852,85 105 257 684 1 173 899,85 105 728 687 1 220 946,85 106 188 690 1 266 992,85 106 591 693 1 313 1 039,85 106 906 695 1 360 1 086,85 107 065 696 1 406 1 132,85 107 005 696 1 453 1 179,85 106 645 693 1 500 1 226,85 105 897 688
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	11,47 ± 0,01 eV (gaz)
Cristallographie
Paramètres de maille	a = 9,079 Å b = 5,764 Å c = 9,201 Å α = 90,00 ° β = 104,29 ° γ = 90,00 ° Z = 14
Volume	466,60 Å3
Propriétés optiques
Indice de réfraction	${\textit {n}}_{D}^{25}$ 1,457
Précautions
SGH
Danger H301, H311, H331, H351, H372, H412 et EUH059 H301 : Toxique en cas d'ingestion H311 : Toxique par contact cutané H331 : Toxique par inhalation 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) H372 : Risque avéré 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) H412 : Nocif pour les organismes aquatiques, entraîne des effets à long terme EUH059 : Dangereux pour la couche d'ozone
SIMDUT
D1A, D2A, D2B, D1A : Matière très toxique ayant des effets immédiats graves Transport des marchandises dangereuses : classe 6.1 groupe II D2A : Matière très toxique ayant d'autres effets toxiques cancérogénicité : CIRC groupe 2B, ACGIH A2 D2B : Matière toxique ayant d'autres effets toxiques irritation de la peau chez l'animal; toxicité chronique: hépatotoxicité Divulgation à 0,1 % selon la liste de divulgation des ingrédients
NFPA 704
0 2/3 0
Transport
60    1846    Code Kemler : 60 : matière toxique ou présentant un degré mineur de toxicité Numéro ONU : 1846 : TÉTRACHLORURE DE CARBONE Classe : 6.1 Code de classification : T1 : Matières toxiques sans risque subsidiaire : Organiques, liquides ; Étiquette : 6.1 : Matières toxiques Emballage : Groupe d'emballage II : matières moyennement dangereuses ;
Classification du CIRC
Groupe 2B : Peut-être cancérogène pour l'homme
Écotoxicologie
LogP	2,64
Seuil de l’odorat	bas : 140 ppm haut : 584 ppm
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Propriétés

CCl₄ est une molécule comportant un atome de carbone central, et 4 atomes de chlore reliés au carbone par des liaisons covalentes. L'ensemble forme un tétraèdre parfait. Cette molécule fait donc partie des halométhanes comme CF₄. Le tétrachlorométhane est donc apolaire, ce qui le rend apte à solubiliser des molécules telles que des huiles ou des graisses.

Sa pression de vapeur saturante à température ambiante est relativement élevée : 119,4 hPa avec une odeur caractéristique typique des hydrocarbures chlorés. Par rapport à d'autres solvants organiques, CCl₄ a une densité élevée, largement supérieure à celle de l'eau : 1,59.

Le tétrachlorométhane a une constante molale ébullioscopique de 5,26 °C¹ kg¹ mol⁻¹.

Synthèse

On distingue deux grandes familles de procédés de synthèse: celui qui utilise le méthane comme substrat de départ et celui qui utilise le méthanol. Le premier est basé sur la chloration du méthane par le dichlore:

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

Le second utilise l'acide chlorhydrique:

CH₃OH + HCl → CH₃Cl + H₂O

Dans les deux cas, une fois que l'on a obtenu le chlorure de méthyle, on poursuit la synthèse en utilisant le dichlore:

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl

Ce sont des réactions radicalaires qui peuvent être initiées soit de façon thermique en chauffant autour de 400°C, soit en ajoutant un initiateur comme l'AIBN.

Usages

En chimie organique, le tétrachlorométhane était souvent employé en tant que solvant. Du fait de sa toxicité (hépatotoxicité et néphrotoxicité), il est souvent remplacé par d'autres solvants moins toxiques comme le chloroforme ou le dichlorométhane.

CCl₄ est aussi un fluide utilisable dans les installations de réfrigération, il était connu sous le code R10, Halon 104 ou fréon 10. Il est aujourd'hui interdit pour cet usage du fait de sa forte toxicité et de son action sur la couche d'ozone.

Dangerosité et interdiction

En raison de son atteinte à la couche d'ozone, cette substance est interdite au niveau mondial en un usage industriel massif par le protocole de Montréal depuis 1985 mais sa présence dans l’atmosphère a diminué moins vite que prévu et en 2014 une augmentation inexpliquée a même été constatée. En 2011, l'industrie Arkema Mont a rejeté 118 tonnes de tétrachlorure de carbone, soit 7 fois plus que le seuil toléré pour l'ensemble du territoire européen.

Les effets de tétrachlorure de carbone sur la santé humaine et l'environnement ont été évalués au titre de REACH en 2012 dans le cadre de l'évaluation de substance par la France. Par la suite, des informations complémentaires ont été demandées aux producteurs, mais plus tard cette décision a été renversée.

Un lien significatif entre l’exposition au tétrachlorométhane et le risque de survenue de la maladie de Parkinson est établi.

Composés apparentés

• Chlorométhane
• Dichlorométhane
• Chloroforme (ou trichlorométhane)
• Tétrachlorure de silicium

Voir aussi

Articles connexes

• Margo Jones (1911-1955), pionnière du théâtre au Texas, victime du tétrachlorométhane.

Liens externes

• (fr) Fiche toxicologique de l'INRS
• (fr) Fiche internationale de sécurité