Dichlore

Le dichlore (Cl₂) est un gaz jaune-vert dans les conditions normales de température et de pression (chloros signifie « vert » en grec). Il est 2,5 fois plus dense que l'air. Il a une odeur suffocante très désagréable et est extrêmement toxique car il se recombine avec l'humidité des muqueuses et des poumons pour former des acides qui attaquent les tissus.

Dichlore

Dichlore dans une ampoule.

Identification

Nom UICPA

dichlore

N^o CAS

7782-50-5

N^o ECHA

100.029.053

N^o CE

231-959-5

N^o E

E925

Apparence

gaz jaune-verdâtre, d'odeur âcre[1]

Propriétés chimiques

Formule

Cl₂ [Isomères]

Masse molaire[2]

70,906 ± 0,004 g/mol
Cl 100 %,

Propriétés physiques

T° fusion

−101 °C[1]

T° ébullition

−34,6 °C[1]

Solubilité

14,6 g·l^-1 dans l'eau à 0 °C,
7,3 g·l^-1 à 20 °C,
5,7 g·l^-1 à 30 °C

Masse volumique

2,48 (densité par rapport à l'air)
à 20 °C, 6,864 atm : 1,4085 g·cm^-3 (liq.)
à −35 °C, 0,9949 atm : 1,5649 g·cm^-3 (liq.)

équation[3] : $\rho =2.23/0.27645^{(1+(1-T/417.15)^{0.2926})}$
Masse volumique du liquide en kmol·m^-3 et température en kelvins, de 172,12 à 417,15 K.
Valeurs calculées :
1,39384 g·cm^-3 à 25 °C.

T (K)	T (°C)	ρ (kmol·m^-3)	ρ (g·cm^-3)
172,12	−101,03	24,242	1,71888
188,46	−84,69	23,71481	1,6815
196,62	−76,53	23,44566	1,66241
204,79	−68,36	23,17254	1,64305
212,96	−60,19	22,8952	1,62338
221,13	−52,02	22,61336	1,6034
229,29	−43,86	22,32672	1,58308
237,46	−35,69	22,03492	1,56239
245,63	−27,52	21,73758	1,5413
253,8	−19,35	21,43427	1,5198
261,96	−11,19	21,1245	1,49783
270,13	−3,02	20,8077	1,47537
278,3	5,15	20,48323	1,45236
286,47	13,32	20,15036	1,42876
294,64	21,49	19,8082	1,4045

T (K)	T (°C)	ρ (kmol·m^-3)	ρ (g·cm^-3)
302,8	29,65	19,45574	1,37951
310,97	37,82	19,09176	1,3537
319,14	45,99	18,71478	1,32697
327,31	54,16	18,32301	1,29919
335,47	62,32	17,91421	1,27021
343,64	70,49	17,4855	1,23981
351,81	78,66	17,03319	1,20774
359,98	86,83	16,55228	1,17364
368,14	94,99	16,03579	1,13702
376,31	103,16	15,4735	1,09715
384,48	111,33	14,84936	1,05289
392,65	119,5	14,13554	1,00228
400,81	127,66	13,27571	0,94131
408,98	135,83	12,11543	0,85904
417,15	144	8,067	0,57199

Pression de vapeur saturante

6,776 bar à 20 °C
8,8 bar à 30 °C
14,3 bar à 50 °C

équation[3] : $P_{vs}=exp(71.334+{\frac {-3855}{T}}+(-8.5171)\times ln(T)+(1.2378E-2)\times T^{1})$
Pression en pascals et température en kelvins, de 172,12 à 417,15 K.
Valeurs calculées :
780 559,59 Pa à 25 °C.

T (K)	T (°C)	P (Pa)
172,12	−101,03	1 366
188,46	−84,69	5 383,11
196,62	−76,53	9 705,92
204,79	−68,36	16 595,59
212,96	−60,19	27 088,66
221,13	−52,02	42 448,72
229,29	−43,86	64 165,89
237,46	−35,69	93 947,98
245,63	−27,52	133 704,87
253,8	−19,35	185 528,08
261,96	−11,19	251 667,32
270,13	−3,02	334 506,1
278,3	5,15	436 537,96
286,47	13,32	560 344,58
294,64	21,49	708 576,7

T (K)	T (°C)	P (Pa)
302,8	29,65	883 938,57
310,97	37,82	1 089 176,15
319,14	45,99	1 327 069,1
327,31	54,16	1 600 426,65
335,47	62,32	1 912 086,9
343,64	70,49	2 264 919,45
351,81	78,66	2 661 830,79
359,98	86,83	3 105 772,37
368,14	94,99	3 599 750,72
376,31	103,16	4 146 839,5
384,48	111,33	4 750 193,07
392,65	119,5	5 413 061,46
400,81	127,66	6 138 806,36
408,98	135,83	6 930 918,13
417,15	144	7 793 000

Point critique

143,81 °C
79,914 bar
0,57688 kg·l^-1

Point triple

−100,98 °C
0,01387 bar

Vitesse du son

206 m·s^-1 (0 °C, 1 atm)[4]

Thermochimie

Δ_vapH°

20,41 kJ·mol^-1 (1 atm, −34,04 °C) ;

17,65 kJ·mol^-1 (1 atm, 25 °C)[5]

C_p

équation[3] : $C_{P}=(6.3936E4)+(46.350)\times T+(-0.16230)\times T^{2}$
Capacité thermique du liquide en J·kmol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 172,12 à 239,12 K.
Valeurs calculées :

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
172,12	−101,03	67 110	946
176	−97,15	67 066	946
178	−95,15	67 044	946
181	−92,15	67 008	945
183	−90,15	66 983	945
185	−88,15	66 956	944
187	−86,15	66 928	944
189	−84,15	66 899	943
192	−81,15	66 852	943
194	−79,15	66 820	942
196	−77,15	66 786	942
198	−75,15	66 750	941
201	−72,15	66 695	941
203	−70,15	66 657	940
205	−68,15	66 617	940

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
207	−66,15	66 576	939
210	−63,15	66 512	938
212	−61,15	66 468	937
214	−59,15	66 422	937
216	−57,15	66 375	936
219	−54,15	66 303	935
221	−52,15	66 252	934
223	−50,15	66 201	934
225	−48,15	66 148	933
227	−46,15	66 094	932
230	−43,15	66 011	931
232	−41,15	65 954	930
234	−39,15	65 895	929
236	−37,15	65 835	928
239,12	−34,03	65 740	927

Propriétés électroniques

1^re énergie d'ionisation

11,480 ± 0,005 eV (gaz)[6]

Cristallographie

Symbole de Pearson

oC8\,

[7]

Classe cristalline ou groupe d’espace

Cmca (n^o 64)[7]

Strukturbericht

A14[7]

Structure type

I₂[7]

Précautions

SGH[8]

Danger

H270, H315, H319, H331, H335 et H400

SIMDUT[9]

A, D1A, E,

1017

Inhalation

odeur suffocante

Écotoxicologie

CL₅₀

1 heure :
rat 293 ppm
souris 137 ppm

Seuil de l’odorat

bas : 0,02 ppm
haut : 3,4 ppm[10]

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le dichlore a été découvert par Carl Wilhelm Scheele en 1774. Il a été utilisé lors de la Première Guerre mondiale en tant que gaz de combat, la bertholite.

Le dichlore est soluble dans l'eau formant l'eau de chlore, mais il n'est pas soluble dans l'eau salée.

La molécule de dichlore est formée de deux atomes de chlore.

Production

Le dichlore peut être produit facilement en électrolysant une solution de chlorure de sodium (procédé chlore-alcali) :

2Na⁺ + 2Cl^– + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂ + H₂

Scheele le synthétisa en faisant réagir du dioxyde de manganèse (MnO₂) avec de l'acide chlorhydrique (HCl).

On peut également en fabriquer de petites quantités grâce à la réaction de l'acide chlorhydrique sur le permanganate de potassium.

De plus, quand on verse un acide dans de l'eau de Javel, on observe une libération de dichlore (mais en présence d'urée, présent dans l'urine, elle dégage de la trichloramine (NCl₃) ; gaz très irritant)[11]. Le degré chlorométrique d'une solution de Javel est le volume de dichlore libéré par un litre de cette solution (acide en excès).

Cl^– + ClO^– + 2H⁺ → Cl₂ + H₂O

Utilisation

Le dichlore est utilisé comme matière première pour produire de l'acide chlorhydrique par réaction entre le dichlore et le dihydrogène.

Cl₂ + H₂ → 2HCl

Il est aussi utilisé pour produire du polychlorure de vinyle (PVC).

Il sert dans la fabrication des produits avec une liaison carbone-chlore comme le fluide frigorigène R12 dichlorodifluorométhane.^{[réf. nécessaire]}

Il sert aussi à désinfecter l'eau potable en remplacement de l'eau de Javel.

Il a été utilisé comme gaz de combat (car irritant pour les voies respiratoires supérieures et toxique[12]) pendant la Première Guerre mondiale où il a fait cinq mille morts et quinze mille rescapés, et il a laissé aux victimes des séquelles à vie[13] dans les cas les plus graves.

Propriétés

Le dichlore a la propriété de décolorer la solution d'indigo[14] et plusieurs autres substances organiques. La couleur de plusieurs colorants organiques vient des différences entre les nombreux niveaux d’énergie de leurs liaisons conjuguées. Or le dichlore oxyde les doubles liaisons carbone-carbone qui constituent les systèmes de liaisons conjuguées.

Références

CHLORE, fiche(s) de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée(s) le 9 mai 2009
Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, États-Unis, McGraw-Hill, 1997, 7^e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5), p. 2-50
(en) W. M Haynes, Handbook of chemistry and physics, CRC, 2010-2011, 91^e éd., 2610 p. (ISBN 978-1-4398-2077-3), p. 14-40
(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, 2009, 90^e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-4200-9084-0)
(en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205
« The Molecular Iodine (I2) Crystal Structure (A14) », sur http://cst-www.nrl.navy.mil/ (consulté le 17 décembre 2009)
Numéro index 017-001-00-7 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE n^o 1272/2008 (16 décembre 2008)
« Chlore » 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
« Chlorine », sur hazmap.nlm.nih.gov (consulté le 14 novembre 2009)
« Dossier : L’Eau de Javel - Solution aqueuse d’hypochlorite de sodium » [PDF], Chambre syndicale nationale de l’eau de Javel, mai 2010, p. 8, § 7 : Sécurité pour l'homme, sur eaudejavel.fr
« Expositions individuelles et collectives aux vapeurs de chlore », Centre Antipoisons belge
« Les gaz : 22 avril 1915 à Ypres (Belgique) », sur La Grande Guerre
Chimie, terminale S obligatoire, programme 2002, Nathan, coll. « Sirius », 2008, 351 p. (ISBN 978-2-09-172496-6), p. 248

Articles connexes

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[ICSC-1] CHLORE, 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.

[Perry’s-3] (en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, États-Unis, McGraw-Hill, 1997, 7^e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5), p. 2-50

[HBCP91-4] (en) W. M Haynes, Handbook of chemistry and physics, CRC, 2010-2011, 91^e éd., 2610 p. (ISBN 978-1-4398-2077-3), p. 14-40

[HbkChmPhys90ed-5] (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, 2009, 90^e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-4200-9084-0)

[ouvrage-6] (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205

[CCMS-7] « The Molecular Iodine (I2) Crystal Structure (A14) », sur http://cst-www.nrl.navy.mil/ (consulté le 17 décembre 2009)

[SGH-8] Numéro index 017-001-00-7 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE n^o 1272/2008 (16 décembre 2008)

[9] « Chlore » 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

[hazmap-10] « Chlorine », sur hazmap.nlm.nih.gov (consulté le 14 novembre 2009)

[11] « Dossier : L’Eau de Javel - Solution aqueuse d’hypochlorite de sodium » [PDF], Chambre syndicale nationale de l’eau de Javel, mai 2010, p. 8, § 7 : Sécurité pour l'homme, sur eaudejavel.fr

[12] « Expositions individuelles et collectives aux vapeurs de chlore », Centre Antipoisons belge

[13] « Les gaz : 22 avril 1915 à Ypres (Belgique) », sur La Grande Guerre

[14] Chimie, terminale S obligatoire, programme 2002, Nathan, coll. « Sirius », 2008, 351 p. (ISBN 978-2-09-172496-6), p. 248