Izopren

Izopren
Isoprene.svgIsoprene-3d.png
formula structurală și modelul 3d de izopren
Identificare
Numele IUPAC 2-metilbut-1,3-dienă
N o CAS 78-79-5
N o ECHA 100.001.040
N o EC 201-143-3
PubChem 6557
ZÂMBETE C = C (C) C = C
PubChem , vizualizare 3D
InChI InChI: vizualizare 3D
InChI = 1 / C5H8 / c1-4-5 (2) 3 / h4H, 1-2H2,3H3
Aspect lichid incolor, foarte volatil, cu miros caracteristic
Proprietăți chimice
Formulă C 5 H 8   [Izomeri]
Masă molară 68,117 ± 0,0046  g / mol
C 88,16%, H 11,84%,
Momentul dipolar 0,25  ± 0,01  D
Proprietăți fizice
T ° fuziune −146  ° C
T ° fierbere 34,05  ° C
Solubilitate în apă: nici unul
Parametrul de solubilitate δ 15,1  MPa 1/2 ( 25  ° C )
Masa volumică 0,680 6  g cm −3

ecuaţie:
Densitatea lichidului în kmol · m -3 și temperatura în Kelvin, de la 127,27 la 484 K.
Valori calculate:
0,67595 g · cm -3 la 25 ° C.

T (K) T (° C) ρ (kmol m -3 ) ρ (gcm -3 )
127,27 −145,88 12.205 0,83139
151.05 −122,1 11.91806 0,81185
162,94 −110,21 11.77189 0,80189
174,83 −98,32 11,62367 0,79179
186,73 −86,43 11.47327 0,78155
198,62 −74,53 11.32053 0,77114
210,51 −62,64 11.1653 0,76057
222.4 −50,75 11.00741 0,74981
234,29 −38,86 10.84664 0,73886
246.18 −26,97 10.68279 0,7277
258.07 −15,08 10.51558 0,71631
269,96 −3.19 10.34473 0,70467
281,85 8.7 10.16991 0,69276
293,74 20.59 9.99072 0,68056
305,64 32,49 9.80673 0,66802
T (K) T (° C) ρ (kmol m -3 ) ρ (gcm -3 )
317,53 44,38 9.61739 0,65513
329,42 56,27 9.42207 0,64182
341,31 68,16 9.22001 0,62806
353.2 80.05 9.01028 0,61377
365.09 91,94 8.79172 0,59888
376,98 103,83 8.56283 0,58329
388,87 115,72 8.3217 0,56687
400,76 127,61 8.06573 0,54943
412,65 139,5 7.79131 0,53074
424,55 151.4 7.49314 0,51043
436,44 163,29 7.16291 0,48793
448,33 175,18 6.7862 0,46227
460,22 187.07 6.33384 0,44145
472.11 198,96 5.72588 0,39004
484 210,85 3.612 0,24605

Graficul P = f (T)

Temperatura de autoaprindere 220  ° C
Punct de aprindere −54  ° C (cupă închisă)
Limite explozive în aer 1,5 - 8,9  % vol
Presiunea saturată a vaporilor la 20  ° C  : 53,2  kPa

ecuaţie:
Presiunea în pascale și temperatura în Kelvins, de la 127,27 la 484 K.
Valori calculate:
73 405,16 Pa la 25 ° C.

T (K) T (° C) P (Pa)
127,27 −145,88 0,002
151.05 −122,1 0,4
162,94 −110,21 2,78
174,83 −98,32 14.3
186,73 −86,43 58.12
198,62 −74,53 195,22
210,51 −62,64 561.09
222.4 −50,75 1417.17
234,29 −38,86 3.212,71
246.18 −26,97 6 648,45
258.07 −15,08 12.732,24
269,96 −3.19 22 817,86
281,85 8.7 38.621,49
293,74 20.59 62.214,13
305,64 32,49 95.992,27
T (K) T (° C) P (Pa)
317,53 44,38 142.631,27
329,42 56,27 205.027,74
341,31 68,16 286.237,15
353.2 80.05 389.412,18
365.09 91,94 517.746,35
376,98 103,83 674.426,01
388,87 115,72 862.592,36
400,76 127,61 1.085.314,25
412,65 139,5 1.345.571,47
424,55 151.4 1 646 247,71
436,44 163,29 1.990.132,05
448,33 175,18 2.379.927,52
460,22 187.07 2.818.265,4
472.11 198,96 3.307.723,98
484 210,85 3.850.900
P = f (T)
Punct critic 206,05  ° C , 38,5  bari
Termochimie
C p

ecuaţie:
Capacitatea termică a lichidului în J · kmol -1 · K -1 și temperatura în Kelvin, de la 130,32 la 307,2 K.
Valori calculate:
152,387 J · mol -1 · K -1 la 25 ° C.

T
(K)
T
(° C)
C p
C p
130,32 −142,83 122.390 1797
142 −131,15 122,484 1798
148 −125,15 122 650 1.801
153 −120,15 122,848 1.803
159 −114,15 123 158 1.808
165 −108,15 123.547 1.814
171 −102,15 124.014 1.821
177 −96,15 124.560 1.829
183 −90,15 125 184 1.838
189 −84,15 125 887 1.848
195 −78,15 126.669 1.860
201 −72,15 127.529 1 872
206 −67,15 128 305 1.884
212 −61,15 129.310 1.898
218 −55,15 130.392 1.914
T
(K)
T
(° C)
C p
C p
224 −49,15 131.553 1.931
230 −43,15 132.793 1.949
236 −37,15 134.111 1.969
242 −31,15 135.508 1 989
248 −25,15 136.983 2.011
254 −19,15 138.537 2.034
260 −13,15 140 170 2.058
265 −8,15 141.590 2.079
271 −2,15 143,366 2 105
277 3,85 145 221 2 132
283 9,85 147 155 2 160
289 15,85 149.167 2 190
295 21,85 151.258 2.220
301 27,85 153,427 2 252
307.2 34.05 155.750 2 286
Proprietăți electronice
1 re energie de ionizare 8,84  ± 0,01  eV (gaz)
Proprietati optice
Indicele de refracție  1.4194
Precauții
SGH
SGH02: InflamabilSGH08: Sensibilizant, mutagen, cancerigen, reprotoxic
Pericol H224, H341, H350, H412, H224  : Lichid și vapori extrem de inflamabili
H341  : suspectat de a provoca defecte genetice (indicați calea de expunere dacă se dovedește în mod concludent că nicio altă cale de expunere nu cauzează același pericol)
H350  : Poate provoca cancer (Indicați calea de expunere dacă este dovedit că nici o altă
cale de expunere nu provoacă pericolul) H412  : Nociv pentru viața acvatică cu efecte de lungă durată
WHMIS

Produs neclasificatClasificarea acestui produs nu a fost încă validată de

divulgarea serviciului directorului toxicologic la 1,0%, conform listei de divulgare a ingredientelor.
NFPA 704

Simbol NFPA 704

4 1 2
Transport
-
   1218   
Număr ONU  :
1218  : ISOPREN, STABILIZAT
Clasificarea IARC
Grupa 2B: posibil cancerigenă pentru oameni
Ecotoxicologie
LogP 2.30
Unități de SI și STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel.

Izoprenul , un termen inventat în 1860 de către chimistul Charles Greville Williams  (în) fără explicații din prefixul I- ( „egal“) și contracția pr (opyl) enă , este un sinonim comun pentru compusul chimic 2- metilbut-1 , 3-dienă . Este unul dintre cei patru izomeri ai pentadienei care are legături duble conjugate. La temperatura obișnuită, este un lichid incolor volatil și mirositor, ușor inflamabil, capabil să formeze amestecuri explozive cu aerul. Este solubil în alcool, acetonă și benzen .

Acest monomer se poate polimeriza în cauciuc . Datorită reactivității sale ridicate, această polimerizare poate deveni explozivă sub acțiunea temperaturii. Izoprenul este toxic dincolo de anumite praguri, ceea ce îl face poluant dacă este emis în mediu în cantități semnificative printr-un proces industrial.

Prezență în mediul natural

Isoprenul este unul dintre gazele care sunt distribuite pe scară largă, în concentrații scăzute, în natură și în unele dintre alimentele noastre. Contribuie la producerea de aerosoli reactivi și în special a terpenelor (care sunt hidrocarburi rezultate din combinația mai multor unități de izopren).

De biosferă emite mai nemetan compuși organici volatili (COV) în atmosferă decât activitățile umane și formele izopren , o parte semnificativă de mai sus copertine , ceea ce contribuie , de asemenea , la formarea ( în mod neașteptat , până la debutul 2000s ) a epoxidici molecule .

Cunoașterea și modelarea ciclului său (și, prin urmare, a fluxurilor și rolurilor sale) sunt probleme pentru modelarea și evaluarea calității aerului și a evoluției climatelor și microclimatelor din trecut, prezent și viitor. Un model numit „MEGAN” (acronim pentru Emisii de gaze și aerosoli din natură ) a fost produs (2006), în special pentru a evalua emisiile nete (regionale și globale) de izopren în atmosferă de către biosfera terestră, cu rezoluție spațială. de aproximativ 1  km 2 . Se bazează pe date teoretice și de teren, rezultate din măsurători in situ și experimente de laborator, pe factorii care explică ratele și variațiile emisiilor de izopren de către ecosisteme (acești factori de emisie sunt complexi; biologic, fizic și chimic, direct și indirect, imediat și întârziată și interacționând între ele). Acest model utilizează aceleași variabile ca și alte modele, observații prin satelit și măsurători efectuate la sol. Conform modelului MEGAN:

Roluri biologice celulare

Este implicat în structura multor compuși celulari, de exemplu în terpene precum carotenul (tetraterpene), care sunt derivate din izopren.

Alți derivați ai izoprenului

Rolul ecologic la scara eco-peisajului

Potrivit Consiliului pentru Cercetarea Mediului Natural din Marea Britanie (NERC), izoprenul este emis de plantele vasculare în caz de stres biotic și abiotic , în special în caz de secetă și / sau val de căldură, deoarece le îmbunătățește termotoleranța , nu fără efecte secundare. deoarece acest compus organic volatil (VOC) interacționează în special cu ozonul troposferic toxic și ecotoxic (prin distrugerea acestuia), dar reacționează și cu oxizii de azot (reacție fotochimică, adică catalizată de lumină) pentru a restabili ozonul.

Multe specii de copaci ( stejarul , de exemplu, produce cantități mari) îl eliberează în aer, în principal prin stomatele frunzelor lor. Vegetația planetară emite aproximativ 600 de milioane de tone pe an, din care 50% provin din centura intertropicală.

În aer, izoprenul este transformat în particule epoxidice de radicali liberi, cum ar fi radicalul hidroxil (OH). Astfel ajută la producerea de aerosoli care creează ei înșiși microclimate . Acești aerosoli ajută într-adevăr la nucleația picăturilor de apă care formează ceață sau nori, apoi smoguri sau picături de ploaie.

Acest mecanism pare a fi unul dintre mecanismele evolutive dezvoltate de păduri pentru a depăși efectele negative ale supraîncălzirii frunzelor și / sau a iradierii ultraviolete UV . De asemenea, ar putea ajuta copacii să lupte împotriva radicalilor liberi, care sunt cei mai agresivi pentru frunze, (inclusiv ozonul troposferic).

Istoria chimiei

Izoprenul a fost descoperit și izolat de descompunerea termică a cauciucului natural în 1860 .

Utilizări

Izoprenul este mai activ chimic decât butadiena . Se obține prin cracarea de nafta , este utilizat pe scară largă de către industria chimică , în principal pentru producerea cis-1,4-poliizopren , care este cauciucul sintetic , de exemplu , compunerea pneumatic masina sau mănuși de intervenție chirurgicală .

Moleculele de cauciuc sunt formate din lanțuri de câteva mii de verigi -CH 2 - C (CH 3 ) = CH - CH 2 ... Masa moleculară a polimerului poate varia de la 100.000 la 1 milion. Cauciuc natural este de bună calitate, dar conține urme de alte substanțe: proteine , acizi grași , rășini ,  etc. În alte cauciucuri naturale se poate găsi izomerul structural, trans-1,4-poliizopren, care îi conferă proprietăți ușor diferite. De exemplu, o rășină, gutaperca , este un polimer natural "all trans" al izoprenului.

Obținerea

Dintre cele patru metode de sinteză industrială a izoprenului, una, prin adăugarea de acetonă la acetilenă , dezvoltată de Georg Merling în 1911, a fost utilizată până în 1982; altele două, prin dimerizarea de propenă la isohexene sau prin dublu adăugarea de formaldehidă la izobutena ( reacția Prins ), au fost încă utilizate în 2000; acesta din urmă, prin metateza izobutenului și a but-2-enei , a trezit un mare interes, dar nu era încă utilizat la acea dată.

Este cel mai ușor disponibil industrial ca subprodus al crăpării naftei sau petrolului, ca subprodus al producției de etilenă .

Aproximativ 20.000 de tone sunt produse anual de industrie, din care 95% sunt utilizate pentru a produce cis-1,4-poliizopren ( cauciuc sintetic ).

Toxicitate

În 2012, OMS încă nu consideră izoprenul ca fiind cancerigen. Cu un an mai devreme, însă, în 2011, Departamentul Sănătății din SUA a scris: „Nu există niciun motiv să credem că mecanismele prin care izoprenul provoacă tumori la animalele de laborator nu ar funcționa la om” , dar precizează: „Niciun studiu epidemiologic nu a avut a fost găsit dedicat evaluării relației dintre cancerul uman și expunerea caracterizată la izopren. "

Începând cu 2008, în conformitate cu Regulamentul european (CE) nr .  1272/2008, izoprenul este clasificat în categoria 2B carcinogen (cancerigen presupus la om) și în categoria 2 mutageni (suspectată de vizită mutagenă „umană”). Informațiile disponibile cu privire la acest subiect rămân insuficiente în 2015.

Vezi și tu

Articole similare

Bibliografie

Note și referințe

  1. ISOPRENE , fișă (e) de siguranță a Programului internațional privind siguranța substanțelor chimice , consultat la 9 mai 2009
  2. (în) David R. Lide, Manual de chimie și fizică , Boca Raton, CRC,16 iunie 2008, 89 th  ed. , 2736  p. ( ISBN  978-1-4200-6679-1 ) , p.  9-50.
  3. calculate în masă moleculară de „  masele atomice ale elementelor 2007  “ pe www.chem.qmul.ac.uk .
  4. (în) Iwona Owczarek și Krystyna Blazej, „  Temperaturi critice recomandate. 1 st  parte: Hidrocarburi alifatice  " , J. Phys. Chem. Ref. Date , vol.  32, nr .  4,4 august 2003, p.  1411 ( DOI  10.1063 / 1.1556431 ).
  5. (în) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook , Springer,2007, A 2 -a  ed. , 1076  p. ( ISBN  978-0-387-69002-5 și 0-387-69002-6 , citit online ) , p.  294
  6. (ro) Norbert Adolph Lange și James G. Speight (eds), Lange's Handbook of Chemistry , New York, McGraw-Hill,2005, Ediția a 16- a  . , 2.623  p. ( ISBN  978-0-07-143220-7 ) , p.  2.289.
  7. (ro) Robert H. Perry și Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers 'Handbook , Statele Unite, McGraw-Hill,1997, A 7- a  ed. , 2400  p. ( ISBN  0-07-049841-5 ) , p.  2-50.
  8. „  Proprietățile diferitelor gaze  ” la flexwareinc.com (accesat la 12 aprilie 2010 ) .
  9. (în) David R. Lide, Manual de chimie și fizică , Boca Raton, CRC,16 iunie 2008, 89 th  ed. , 2736  p. ( ISBN  978-1-4200-6679-1 ) , p.  10-205.
  10. „izopren” , pe ESIS (accesat la 15 februarie 2009)
  11. Grupul de lucru IARC pentru evaluarea riscurilor cancerigene pentru oameni, „  Evaluări globale ale carcinogenității pentru oameni, grupul 2B: posibil cancerigen pentru oameni  ” , pe monographs.iarc.fr , IARC,16 ianuarie 2009(accesat la 22 august 2009 )
  12. Număr index 601-014-00-5 în tabelul 3.1 din apendicele VI la Regulamentul CE nr. 1272/2008 (16 decembrie 2008)
  13. Isopren  " în baza de date cu produse chimice Reptox a CSST (organizația din Quebec responsabilă de securitatea și sănătatea în muncă), accesată la 25 aprilie 2009
  14. Jean-Paul Kurtz, Dicționar etimologic al anglicismelor și americanismelor , BoD,2014, p.  681.
  15. Paulot, F., Crounse, JD, Kjaergaard, HG, Kürten, A., Clair, JMS, Seinfeld, JH și Wennberg, PO (2009), Formarea neașteptată a epoxidului în fotooxidarea izoprenului în fază gazoasă , Science , 325 ( 5941), 730-733.
  16. (în) Hans Martin Weitz și Eckhard Loser, „Isopren” în Enciclopedia Ullmann de chimie industrială , Weinheim, Wiley-VCH,2002( DOI  10.1002 / 14356007.a14_627 ).
  17. (ro) Alex Guenther, Thomas Karl, Peter Harley, Christine Wiedinmyer, Paul I. Palmer și Chris Geron, „  Estimări ale emisiilor globale de izopren terestru folosind MEGAN (Modelul emisiilor de gaze și Aerosoli din natură)  ” , Atmos. Chem. Fizic. , Uniunea Europeană a Științelor Geologice (EGU), vol.  6,2006, p.  3181-3210 ( rezumat , citit online )
  18. Singsaas EL, Lerdau M., Winter K. și Sharkey TD (1997), Isoprenul crește termotoleranța speciilor care emit izopren , Fiziologia plantelor , 115 (4), 1413-1420.
  19. (în) Alex Guenther, Karl Thomas, Peter Harley, Christine Wiedinmyer Paul I. Palmer și Chris Geron, „  Estimări ale emisiilor globale de izopren terestru folosind MEGAN (Modelul emisiilor de gaze și aerosoli din natură)  ” , Atmos. Chem. Phys , European Geosciences Union (EGU), vol.  6,2006, p.  3181-3210 ( rezumat ).
  20. (în) California Institute of Technology, „  Compușii organici de carbon emiși de copaci afectează calitatea aerului  ” , ScienceDaily ,7 august 2009( citește online ).
  21. (în) Sid Perkins, „  A Source of Haze: Oamenii de știință identifică modul în care o hidrocarbură emisă în mod obișnuit de plante este convertită în aerosoli care împrăștie lumina  ” , Science News , Vol.  176,29 august 2009, p.  15 ( rezumat ).
  22. (în) Thomas D. Sharkey, Amy E. Wiberley și Autumn R. Donohue, "  Isoprene emission from Plants: Why and How  " , Annals of Botany , Vol.  101, nr .  1,6 octombrie 2007, p.  5-18 ( citiți online ).
  23. (în) Charles Greville Williams, „  We Isoprene and Caoutchine  ” , Proceedings of the Royal Society , vol.  150,1 st ianuarie 1860, p.  241-255 ( citiți online ).
  24. (ro) Georg Hugo Merling și Koehler, Procesul de producere a izoprenului , brevetul SUA nr .  1.026.691,18 februarie 1911( citește online ).
  25. Klaus Weissemel și Hans-Jürgen Arpe ( trans.  Din engleza de 3 th  ed. Engleză Philippe și Brigitte Kalck Zahner), Industrial Chimie organica [ "  Industrial Organic Chemistry  "], Paris / Bruxelles, De Boeck , al.  "Universitate",2000, XVIII-453  p. ( ISBN  2-7445-0073-9 , citit online ) , p.  121-126.
  26. (în) Monografii IARC privind evaluarea riscurilor cancerigene pentru oameni , vol.  71: Reevaluarea unor substanțe chimice organice, hidrazină și peroxid de hidrogen , OMS ,1999( citiți online ) , partea 3. A: Compuși neexaminați în sesiunile plenare: noi date extinse care necesită noi rezumate, „Isopren”, p.  1015-1025 : datele prezentate datează din 1994 și aceeași organizație, citându-se în 2012 în zbor.  100 ( Radiation: A Review of Human Carcinogens , p.  325 ), nu oferă altele noi.
  27. (în) Raport privind agenții cancerigeni , Departamentul SUA pentru Sănătate și Servicii Umane - Serviciul Național de Sănătate Publică - Programul de toxicologie,2011, A 12- a  ed. , 499  p. ( citiți online ) , „Isopren CAS CAS 78-79-5”, p.  247.
  28. „  Clasificarea IARC  ” , pe cancer-environnement.fr (accesat la 28 martie 2019 )