Nitrobenzène

Le nitrobenzène, de formule chimique C₆H₅N O₂, est un composé organique aromatique connu également sous le nom nitrophène ou essence de mirbane. Il se présente sous la forme d'un liquide incolore ou de cristaux jaunes suivant la température. C'est un composé toxique, possédant une odeur d'amande.

Nitrobenzène

Identification

Nom UICPA

Nitrobenzène

Synonymes

Nitrobenzol
Nitrophène
Essence de mirbane

N^o CAS

98-95-3

N^o ECHA

100.002.469

N^o CE

202-716-0

Apparence

liquide jaune pâle, huileux, d'odeur caractéristique, Amande[1].

Propriétés chimiques

Formule

C₆H₅N O₂ [Isomères]

Masse molaire[2]

123,1094 ± 0,006 g/mol
C 58,54 %, H 4,09 %, N 11,38 %, O 25,99 %,

Moment dipolaire

4,22 ± 0,08 D[3]

Diamètre moléculaire

0,584 nm[4]

Propriétés physiques

T° fusion

6 °C[1]

T° ébullition

211 °C[1]

Solubilité

1,9 g/l dans l'eau (20 °C)
2,1 g/l dans l'eau (25 °C)

Paramètre de solubilité δ

20,5 MPa^1/2 (25 °C)[5];

22,1 J^1/2·cm^-3/2 (30 °C)[4]

Masse volumique

1,1732 g·cm^-3 (25 °C)[6]

T° d'auto-inflammation

480 °C[1]

Point d’éclair

88 °C (coupelle fermée)[1]

Limites d’explosivité dans l’air

1,8–40 % vol[1]

Pression de vapeur saturante

à 20 °C : 20 Pa[1]

Viscosité dynamique

2 × 10^-3 Pa×s

Vitesse du son

1 463 m·s^-1 à 25 °C [7]

Thermochimie

Δ_fH⁰_liquide

12.5 kJ/mol[8]

C_p

181 J/mol·K[9]

équation[10] : $C_{P}=(-16.202)+(5.6182E-1)\times T+(-3.9302E-4)\times T^{2}+(1.0043E-7)\times T^{3}+(-1.2252E-12)\times T^{4}$
Capacité thermique du gaz en J·mol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 200 à 1 500 K.
Valeurs calculées :
119,02 J·mol^-1·K^-1 à 25 °C.

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
200	−73,15	81 243	660
286	12,85	114 672	931
330	56,85	129 993	1 056
373	99,85	143 864	1 169
416	142,85	156 694	1 273
460	186,85	168 793	1 371
503	229,85	179 659	1 459
546	272,85	189 624	1 540
590	316,85	198 939	1 616
633	359,85	207 227	1 683
676	402,85	214 756	1 744
720	446,85	221 723	1 801
763	489,85	227 858	1 851
806	532,85	233 374	1 896
850	576,85	238 425	1 937

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
893	619,85	242 829	1 972
936	662,85	246 753	2 004
980	706,85	250 319	2 033
1 023	749,85	253 411	2 058
1 066	792,85	256 162	2 081
1 110	836,85	258 669	2 101
1 153	879,85	260 867	2 119
1 196	922,85	262 859	2 135
1 240	966,85	264 733	2 150
1 283	1 009,85	266 449	2 164
1 326	1 052,85	268 096	2 178
1 370	1 096,85	269 757	2 191
1 413	1 139,85	271 402	2 205
1 456	1 182,85	273 114	2 218
1 500	1 226,85	274 982	2 234

Propriétés optiques

Indice de réfraction

{\textit {n}}_{D}^{25}

1,550[4]

Précautions

SGH[11]

Danger

H301, H311, H331, H351, H361f, H372 et H411

B3, D1A, D2A,

1662

Classification du CIRC

Groupe 2B : Peut-être cancérogène pour l'homme[13]

Inhalation

toxique

Peau

Après contact avec la peau, se laver immédiatement et abondamment avec de l'eau

Toxique

1,86[1]

bas : 0,07 ppm
haut : 1,9 ppm[14]

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le nitrobenzène est utilisé principalement comme solvant et comme agent d'oxydation modéré. Il est utilisé en particulier pour la fabrication de l'aniline, mais également pour la fabrication de vernis ou de cirage.

Propriétés physico-chimiques

Le nitrobenzène est un liquide incolore toxique et inflammable. Il possède un indice de réfraction élevé. Il est peu soluble dans l'eau, mais possède une bonne solubilité dans les alcools, dans l'éther et dans le benzène.

Utilisation

Le nitrobenzène est un intermédiaire de synthèse important utilisé à grande échelle pour la fabrication d'un grand nombre de composés chimiques. Il est utilisé principalement dans la production de l'aniline et de ses dérivés comme le diisocyanate de diphénylméthylène. Il est également utilisé pour la fabrication de caoutchouc synthétique, de pesticides, de colorants et de médicaments, ainsi que de vernis pour les sols et de cirage. Il est utilisé dans la fabrication de paracétamol. Il est utilisé comme solvant dans des peintures et dans d'autres types de produits pour masquer les odeurs désagréables. Redistillé sous forme d'essence de mirbane, il a été utilisé comme parfum pour des savons. Toutefois, son utilisation dans les produits cosmétiques a été interdite du fait de sa toxicité.

Le nitrobenzène est utilisé pour moduler les rayons lumineux par effet Kerr-optique du fait de l'effet électro-optique important qu'il présente sous l'application d'une tension électrique.

Il est également utilisé en apiculture comme répulsif des abeilles pour diriger un essaim ou pour la récolte du miel, ce qui cause parfois une mortalité relative des abeilles.

Production et synthèse

L'une des méthodes de fabrication du nitrobenzène est la nitration du benzène grâce à l'acide sulfonitrique. La première étape consiste en une protonation de l'acide nitrique :

$\mathrm {H_{2}SO_{4}+HNO_{3}\rightarrow HSO_{4}^{-}+H_{2}NO_{3}^{+}}$

Celui-ci est instable et se dissocie :

$\mathrm {H_{2}NO_{3}^{+}\rightarrow H_{2}O+NO_{2}^{+}}$

Le cation nitronium obtenu réagit avec le benzène par substitution électrophile aromatique :

$\mathrm {NO_{2}^{+}+C_{6}H_{6}\rightarrow C_{6}H_{5}NO_{2}+H^{+}}$

ce qui permet d'obtenir le nitrobenzène. L'ion H⁺ restant réagit avec l'ions HSO₄^- obtenu au cours de la première étape.

La production de nitrobenzène aux États-Unis était de 617 000 tonnes en 1991.

Sécurité et toxicité

Le nitrobenzène peut causer des empoisonnements graves par ingestion, inhalation ou contact avec la peau. Il réagit avec l'hémoglobine du sang et l'empêche de se lier à l'oxygène. Il peut également entraîner des troubles du système nerveux central, causant une sensation de faiblesse, des maux de tête et des vomissements. Un taux élevé de nitrobenzène peut entraîner la mort en moins d'une heure. Par ailleurs, son effet toxique est exacerbé par la prise d'alcool.

Phrases de risque et conseils de prudence d'après la fiche internationale

R: 26/27/28 (Très toxique par inhalation, par contact avec la peau et par ingestion)
R: 33 (Danger d’effets cumulatifs)
S: 1/2 (Conserver sous clé et hors de portée des enfants)
S: 28 (Après contact avec la peau, se laver immédiatement et abondamment avec de l'eau)
S: 36/37 (Porter un vêtement de protection et des gants appropriés.)
S: 45 (En cas d’accident ou de malaise consulter immédiatement un médecin et lui montrer l’emballage ou l’étiquette)

Phrases de risque et conseils de prudence d'après l'INRS

R: 23/24/25 (Toxique par inhalation, par contact avec la peau et par ingestion)
R: 48/23/24 (Toxique : risque d'effets graves pour la santé en cas d'exposition prolongée par inhalation et par contact avec la peau)

R: 51/53 (R 51/53 Toxique pour les organismes aquatiques, peut entraîner des effets néfastes à long terme pour l'environnement aquatique)
R: 62 (Risque possible d’altération de la fertilité)
R: 68 (Possibilité d'effets irréversibles)
S: 28 (Après contact avec la peau, se laver immédiatement et abondamment avec de l'eau)
S: 36/37 (Porter un vêtement de protection et des gants appropriés)
S: 45 (En cas d’accident ou de malaise consulter immédiatement un médecin et lui montrer l’emballage ou l’étiquette)
S: 61 (Éviter le rejet dans l’environnement. Consulter les instructions spéciales/la fiche de données de sécurité)

Voir aussi

Références

NITROBENZENE, fiche(s) de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée(s) le 9 mai 2009
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Pedley, J.B.; Naylor, R.D.; Kirby, S.P., Thermochemical Data of Organic Compounds, Chapman and Hall, New York, 1986, 1-792.
Lainez, A.; Rodrigo, M.; Roux, A.H.; Grolier, J.-P.E.; Wilhelm, E., Relations between structure and thermodynamic properties. Heat capacities of polar substances (nitrobenzene and benzonitrile) in alkane solutions, Calorim. Anal. Therm., 1985, 16, 153-158.
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Numéro index 609-003-00-7 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
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Liens externes

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[ICSC-1] NITROBENZENE, fiche(s) de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée(s) le 9 mai 2009

[2] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

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[Yitzhak_Marcus-4] (en) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents, vol. 4, England, John Wiley & Sons Ltd, 1999, 239 p. (ISBN 978-0-471-98369-9, LCCN 98018212)

[5] (en) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook, Springer, 2007, 2^e éd., 1076 p. (ISBN 978-0-387-69002-5 et 0-387-69002-6, lire en ligne), p. 294

[Lange_16ed-6] (en) J. G. Speight, Norbert Adolph Lange, Lange's handbook of chemistry, New York, McGraw-Hill, 2005, 16^e éd., 1623 p. (ISBN 978-0-07-143220-7, LCCN 84643191), p. 2.289

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[8] Pedley, J.B.; Naylor, R.D.; Kirby, S.P., Thermochemical Data of Organic Compounds, Chapman and Hall, New York, 1986, 1-792.

[9] Lainez, A.; Rodrigo, M.; Roux, A.H.; Grolier, J.-P.E.; Wilhelm, E., Relations between structure and thermodynamic properties. Heat capacities of polar substances (nitrobenzene and benzonitrile) in alkane solutions, Calorim. Anal. Therm., 1985, 16, 153-158.

[Yaws-10] (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams : Organic Compounds C8 to C28, vol. 2, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., 1996, 396 p. (ISBN 978-0-88415-858-5, LCCN 96036328)

[SGH-11] Numéro index 609-003-00-7 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)

[Reptox-12] « Nitrobenzène » 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

[13] IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, « Evaluations Globales de la Cancérogénicité pour l'Homme, Groupe 2B : Peut-être cancérogènes pour l'homme », sur http://monographs.iarc.fr, CIRC, 16 janvier 2009 (consulté le 22 août 2009)

[hazmap-14] « Nitrobenzene »^{(Archive • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?)}, sur hazmap.nlm.nih.gov (consulté le 14 novembre 2009)