Etylenglykol

Etylenglykol
Illustrasjonsbilde av varen Etylenglykol
Struktur av etylenglykol
Identifikasjon
IUPAC-navn Etan-1,2-diol
Synonymer

1,2-dihydroksyetan

N o CAS 107-21-1
N o ECHA 100,003,159
N o EC 203-473-3
PubChem 174
SMIL C (CO) O
PubChem , 3D-visning
InChI InChI: 3D-visning
InChI = 1 / C2H6O2 / c3-1-2-4 / h3-4H, 1-2H2
Utseende fargeløs, tyktflytende, hygroskopisk væske.
Kjemiske egenskaper
Brute formel C 2 H 6 O 2   [isomerer]
Molarmasse 62,0678 ± 0,0026  g / mol
C 38,7%, H 9,74%, O 51,55%,
Fysiske egenskaper
T ° fusjon −12,69  ° C ren
−26  ° C ved 40% vol i vann
T ° kokende 197,3  ° C
Løselighet Blandbar med vann , glyserol , pyridin , aceton , aldehyder , eddiksyre . Lite jord i eter (1 av 200). Praktisk talt uløselig i benzen , oljer .
Løselighetsparameter δ 29,9  MPa 1/2 ( 25  ° C );

32,4  J 1/2  cm −3/2 ( 25  ° C )

Volumisk masse 1.127 4  g cm −3 ( ° C )
1.120 4  g cm −3 ( 10  ° C )
1.113 5  g cm −3 ( 20  ° C )
1.106 5  g cm −3 ( 30  ° C )

ligning:
Væskens tetthet i kmol · m -3 og temperatur i Kelvin, fra 260,15 til 719,7 K.
Beregnede verdier:
1,11016 g · cm -3 ved 25 ° C.

T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 )
260.15 −13 18.31 1.13647
290,79 17.64 17.96983 1.11535
306.11 32,96 17.79509 1.10451
321,42 48,27 17.617 1.09345
336,74 63,59 17.43533 1.08218
352.06 78,91 17.24986 1.07066
367,38 94,23 17.06031 1.0589
382,7 109,55 16.86641 1.04686
398.02 124,87 16.66782 1.03454
413,33 140,18 16.46417 1.0219
428,65 155,5 16.25504 1.00892
443,97 170,82 16.03995 0,99557
459,29 186,14 15.81835 0,98181
474,61 201.46 15.58961 0,96762
489,93 216,78 15.35296 0,95293
T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 )
505,24 232.09 15.10753 0,93769
520,56 247,41 14.85226 0,92185
535,88 262,73 14.58588 0,90532
551.2 278.05 14.30682 0,888
566,52 293,37 14.01312 0,86977
581,84 308,69 13.70228 0,85047
597.15 324 13.37102 0,82991
612,47 339,32 13.01492 0,80781
627,79 354,64 12.6278 0,78378
643.11 369,96 12.20048 0.75726
658,43 385,28 11.71849 0,72734
673,75 400,6 11.15651 0,69246
689.06 415,91 10.46256 0,64939
704,38 431,23 9.49138 0,58911
719,7 446,55 5.234 0,32486

Graf P = f (T)

Selvantennelsestemperatur 398  ° C
Flammepunkt 111  ° C (lukket kopp).
Eksplosjonsgrenser i luft 3,2–15,3% vol
Mettende damptrykk ved 20  ° C  : 7  Pa

ligning:
Trykk i pascal og temperatur i Kelvins, fra 260,15 til 719,7 K.
Beregnede verdier:
12,59 Pa ved 25 ° C.

T (K) T (° C) P (Pa)
260.15 −13 0,248
290,79 17.64 6.44
306.11 32,96 24,91
321,42 48,27 83,23
336,74 63,59 245,14
352.06 78,91 647,59
367,38 94,23 1,556,39
382,7 109,55 3443,93
398.02 124,87 7,087,15
413,33 140,18 13 679,63
428,65 155,5 24 947,42
443,97 170,82 43 255,79
459,29 186,14 71.693,2
474,61 201.46 114,121.01
489,93 216,78 175 180,76
T (K) T (° C) P (Pa)
505,24 232.09 260,255,71
520,56 247,41 375 388,44
535,88 262,73 527,161.01
551.2 278.05 722,547,66
566,52 293,37 968,752,35
581,84 308,69 1.273.044,39
597.15 324 1 642 604,72
612,47 339,32 2.084.394,23
627,79 354,64 2.605.053,24
643.11 369,96 3,210,838,85
658,43 385,28 3.907.604,58
673,75 400,6 4.700.824,06
689.06 415,91 5.595.659,3
704,38 431,23 6.597.072,22
719,7 446,55 7100000
P = f (T)
Dynamisk viskositet (16,06 × 10 −3  Pa s ved 25  ° C )
Kritisk punkt 8  MPa , 446,85  ° C
Lydens hastighet 1658  m s −1 ved 25  ° C
Termokjemi
S 0 gass, 1 bar 303,8  J mol −1  K −1
S 0 væske, 1 bar 163.2  J mol −1  K −1
Δ f H 0 gass −392,2  kJ mol −1
Δ f H 0 væske −460,0  kJ mol −1
C s

ligning:
Væskens termiske kapasitet i J · kmol -1 · K -1 og temperatur i Kelvin, fra 260,15 til 493,15 K.
Beregnede verdier:
149,333 J · mol -1 · K -1 ved 25 ° C.

T
(K)
T
(° C)
C s
C s
260.15 −13 136,660 2 202
275 1,85 141.674 2283
283 9,85 144,343 2 326
291 17.85 146,989 2.368
298 24,85 149,284 2 405
306 32,85 151.885 2,447
314 40,85 154 462 2489
322 48,85 157 016 2.530
330 56,85 159,546 2,571
337 63,85 161.740 2 606
345 71,85 164,226 2,646
353 79,85 166,688 2,686
361 87,85 169,126 2,725
368 94,85 171 241 2 759
376 102,85 173,635 2,797
T
(K)
T
(° C)
C s
C s
384 110,85 176,005 2.836
392 118,85 178,351 2 873
399 125,85 180 385 2.906
407 133,85 182,688 2 943
415 141,85 184 966 2 980
423 149,85 187 221 3,016
431 157,85 189,452 3 052
438 164,85 191 385 3,083
446 172,85 193,572 3 119
454 180,85 195.736 3.154
462 188,85 197 875 3 188
469 195.85 199,728 3,218
477 203,85 201 823 3,252
485 211,85 203 895 3,285
493.15 220 205 980 3 319

P = f (T)

ligning:
Varmekapasiteten til gassen i J · mol -1 · K -1 og temperatur i Kelvin, fra 200 til 1500 K.
Beregnede verdier:
98,807 J · mol -1 · K -1 ved 25 ° C.

T
(K)
T
(° C)
C s
C s
200 −73.15 83 589 1.347
286 12.85 97,002 1,563
330 56,85 103,431 1.666
373 99,85 109.427 1.763
416 142,85 115 140 1 855
460 186,85 120,692 1.945
503 229,85 125 834 2,027
546 272,85 130,696 2 106
590 316,85 135 387 2.181
633 359,85 139,696 2251
676 402,85 143 741 2316
720 446,85 147,613 2.378
763 489,85 151,143 2 435
806 532,85 154 431 2488
850 576,85 157,556 2.538
T
(K)
T
(° C)
C s
C s
893 619,85 160 387 2.584
936 662,85 163,009 2,626
980 706,85 165,489 2666
1.023 749,85 167 728 2 702
1.066 792,85 169.801 2,736
1110 836,85 171 767 2,767
1.153 879,85 173,553 2,796
1.196 922,85 175 224 2823
1.240 966,85 176835 2 849
1.283 1.009,85 178,333 2 873
1.326 1 052,85 179 777 2.896
1370 1096,85 181 222 2 920
1.413 1 139,85 182 627 2 942
1.456 1.182,85 184.047 2 965
1500 1 226,85 185,545 2 989
PCS 1189,2  kJ mol −1 (væske)
Elektroniske egenskaper
1 re ioniseringsenergi 10,16  eV (gass)
Krystallografi
Krystallklasse eller romgruppe P 212121
Mesh-parametere a = 5,013  Å

b = 6,915  Å
c = 9,271  Å
α = 90,00 °
β = 90,00 °
γ = 90,00 °
Z = 4 ( −143,0  ° C )

Volum 321.38  Å 3
Optiske egenskaper
Brytningsindeks  1.4318
Forholdsregler
SGH
SGH07: Giftig, irriterende, sensibiliserende, narkotiskSGH08: Sensibilisator, mutagen, kreftfremkallende, reproduksjonstoksisk
Advarsel H302, H373, P260, P301, P312, P330, H302  : Farlig ved svelging
H373  : Kan forårsake organskader (angi alle berørte organer, hvis kjent), etter gjentatt eksponering eller langvarig eksponering (angi eksponeringsvei hvis det er endelig bevist at ingen annen eksponeringsvei gir samme fare)
P260  : Ikke pust støv / røyk / gass / tåke / damp / spray.
P301  : Ved svelging:
P312  : Ring et GIFTINFORMASJONSSENTER eller lege hvis du føler deg uvel.
P330  : Skyll munnen.
WHMIS
D2A: Meget giftig materiale som forårsaker andre toksiske effekter
D2A, D2A  : Meget giftig materiale som forårsaker andre toksiske effekter
teratogenisitet og embryotoksisitet hos dyr.

Opplysning om 0,1% i henhold til klassifiseringskriterier
NFPA 704

NFPA 704 Symbol

1 2 0
Innånding Oppkast, lammelse
Økotoksikologi
DL 50 8,54  g kg -1 (rotte, oral)
6,61 (marsvin, oral)
13,79  ml kg -1 (mus, oral)
Eksponeringsverdi 10  ml m −3 , 26  mg m −3
annen Antenner ved kontakt med KMnO 4etter 10 til 20  s .
LogP −1.93
Luktterskel lav: 0,08  spm
høy: 25  spm
Enheter av SI og STP med mindre annet er oppgitt.

Den etylenglykol eller glykol eller etan-1,2-diol er den enkleste kjemisk forbindelse av familien av glykoler .

Dets strukturelle formel er HO - CH 2 -CH 2 -OHog dens urene formel C 2 H 6 O 2(det er den enkleste av diolene ). Etylenglykol er ofte brukt som et antifryse i bil kjølevæske . Ved romtemperatur er det en fargeløs, luktfri, tyktflytende væske med en søt smak. Etylenglykol er giftig og svelging krever øyeblikkelig legehjelp.

Etternavn

"Etan-1,2-diol" er den systematiske navn er definert av IUPAC nomenklatur innen organisk kjemi til et molekyl med to atomer av karbon (prefiks eth- ) med en binding Enkelt dem (suffiks -ane ) og festet til to grupper hydroksyl på hvert av de to karbonene (suffikset -1,2-diol ). "Etylenglykol" er det trivielle navnet som ofte brukes for etan-1,2-diol.

Historie

Etylenglykol ble først syntetisert i 1859 av den franske kjemi Charles Adolphe Wurtz via den forsåpning av etylenglykol-diacetat av kaliumhydroksid , på den ene side, og ved hydrering av hydrogen oksyd. Etylen på den annen side. Den ble produsert i små mengder under første verdenskrig som et kjølemiddel og som en komponent av eksplosiver . Dens industrielle produksjon begynte i 1937 , da forløperen, etylenoksid , selv ble produsert i industrielle mengder til lave kostnader.

Det forårsaket en liten revolusjon i luftfartsverdenen ved å erstatte vannet i kjølesystemet . Den høye koketemperaturen gjorde det mulig å redusere størrelsen på radiatoren og dermed vekten og dens aerodynamiske motstand. Før etylenglykol var tilgjengelig, brukte kjølesystemer høytrykksvann  ; disse systemene var tungvint og upålitelige, og i luftkamp ble lett rammet av fiendens kuler.

Fysisk-kjemiske egenskaper

Etylenglykol er den enkleste av de vicinale dioler , og har spesielle fysikalsk-kjemiske egenskaper på grunn av sin struktur som omfatter to tilstøtende hydroksyl grupper langs den hydrokarbonkjeden.

Det er en fargeløs, luktfri, lav flyktighet og hygroskopisk væske med lav viskositet (16,06 × 10 −3  Pa s ved 25  ° C ). Det er fullstendig blandbart med mange polare løsningsmidler , som vann , alkoholer og aceton , og veldig lett løselig i ikke- polære løsningsmidler , som benzen , toluen , dikloretan eller kloroform .

Etylenglykol har en kryoskopisk molarkonstant på 3,11  K kg mol −1 og en ebullioskopisk molarkonstant på 2,26  K kg mol −1 .

Produksjon

Det syntetiseres fra etylen , via et etylenoksyd- mellomprodukt som reagerer med vann , i henhold til ligningen:

C 2 H 4 O + H 2 O → C 2 H 6 O 2

Denne reaksjonen kan katalyseres i et surt eller basisk medium , eller til og med ved høy temperatur. I et surt medium og med et overskudd av vann kan reaksjonsutbyttet nå 90%. De oligomerer av etylenglykol ( dietylenglykol , trietylenglykol , tetraetylenglykol ) kan oppnås på samme måte.

Reaktivitet og reaksjoner

Bruk av etylenglykol er begrenset av noen få forholdsregler:

Etylenglykol brukes som en beskyttelsesgruppe for karbonylgrupper under syntetiske reaksjoner av organiske forbindelser. Behandling av et aldehyd eller keton med etylenglykol i nærvær av en syrekatalysator (f.eks. P-toluensulfonsyre; bortrifluorid) gir den tilsvarende 1,3-dioksolanen, som er motstandsdyktig mot virkningen av baser og andre nukleofile forbindelser. Videre kan 1,3-dioksolanbeskyttelsesgruppen deretter fjernes ved syrehydrolyse. I dette eksempelet er isoforonen beskyttet av etylenglykol og p-toluensulfonsyre i lavt utbytte. Vannet ble fjernet ved azeotrop destillasjon for å forskyve likevekten til høyre.

Den brukes for å beskytte karbonylfunksjonene i acetaliseringsreaksjonen .

Etylenglykolbeskyttelsesgruppe.png

bruk

Etylenglykol var mest kjent og brukes som frostvæske og kjølevæske . Det lave smeltepunktet har også blitt brukt som avis for vindruter og jetmotorer . Etylenglykol er først og fremst en kjemisk base innen petrokjemisk industri , der det muliggjør produksjon av tekstilfibre og polyesterharpikser , inkludert polyetylentereftalat , hovedmaterialet for plastflasker . Dens frostvæskeegenskaper gjør det også til en viktig komponent i løsninger beregnet på konservering av organisk vev ved lav temperatur.

Den høye koketemperaturen til etylenglykol og dens høye affinitet for vann gjør det til et ideelt tørkemiddel for produksjon av naturgass . I dehydreringstårnene blir den flytende etylenglykolen som strømmer fra toppen av tårnet, således laget for å møte blandingen av vann og gassformige hydrokarboner som rømmer fra bunnen. Glykolen tar opp vann og drenerer til bunnen, mens hydrokarbondampene samles opp på toppen. Etylenglykol injiseres deretter for å gjenta operasjonen.

Produktforgiftning

Den største faren med etylenglykol kommer fra toksisiteten ved svelging. På grunn av sin søte smak kan barn og kjæledyr innta store mengder etylenglykol hvis de er innen rekkevidde og tilfeller er langt fra sjeldne (over 7000 mistenkte forgiftninger i USA i 2011). Toksisiteten skyldes hovedsakelig metabolittene og ikke selve etylenglykol. Progresjonen av forgiftningssymptomer skjer i flere trinn. Den første er utseendet på nevrologiske symptomer. Offeret kan virke mildt beruset, klage over svimmelhet og se forvirret ut. Kroppen omdanner deretter etylenglykol til et annet toksin, oksalsyre, som vil utfelle i nyrene og forårsake akutt nyresvikt .

I tilfelle forgiftning kan det være en betydelig økning i blodlaktatnivåene , som faktisk er en falsk økning på grunn av den kjemiske nærheten mellom laktat og glykolnedbrytingsproduktene: glykolat og glykoksylat . Sistnevnte gir faktisk kryssreaksjoner med visse systemer for måling av laktatkonsentrasjonen. Det er også et "osmolar hull" med en målt osmolalitet mye høyere enn det som ble evaluert ved måling av natremi, glykemi og uremi .

Etylenglykol kan være dødelig for voksne. Uansett er det nødvendig med øyeblikkelig medisinsk hjelp. Hvis offeret fremdeles er ved bevissthet, gi ham mulig 100  ml (ett glass) sterk alkohol ved 45 ° å drikke. Den etanol erstatter faktisk etylenglykol med enzymer som nedbryter de sistnevnte mer giftige forbindelser, som begrenser produksjonen av toksiner (kjent som en konkurrerende inhibitor). Personen bør også føres til et sykehus der de kan gis, i stedet for etanol, andre hemmere av alkoholdehydrogenase, enzymet som er ansvarlig hos mennesker for å omdanne etanol til etanol. Etanol og etylenglykol i oksalsalt aldehyd , som vil transformere (takk til andre dehydrogenaser) til slutt til oksalat, som er giftig for det. En av disse hemmerne er fomepizol .

På grunn av sin toksisitet har etylenglykol allerede blitt snakket om i media:

sikkerhet

Brennbarhet

Ikke veldig brannfarlig i flytende tilstand, etylenglykol kan være eksplosiv i gassform. Det er derfor viktig å håndtere det i godt ventilerte rom (konsentrasjon mindre enn 100  mg m −3 ).

Den elektrolyse av etylenglykol med en sølvanode frembringer en eksotermisk reaksjon .

Forholdsregler

Etylenglykoldampene er irriterende før de er farlige. Kronisk eksponering er imidlertid kilden til patologier som er anerkjent i Frankrike som yrkessykdommer av personvernkoden .

Merknader og referanser

  1. ETHYLENE - GLYCOL , sikkerhetsark (er) til det internasjonale programmet for kjemisk sikkerhet , konsultert 9. mai 2009
  2. beregnede molekylmasse fra atomvekter av elementene 2007  "www.chem.qmul.ac.uk .
  3. D. R. Lide, 2007 , kap. 3 (“Fysiske konstanter av organiske forbindelser”), s. 232.
  4. (in) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook , Springer,2007, 2 nd  ed. , 1076  s. ( ISBN  978-0-387-69002-5 og 0-387-69002-6 , leses online ) , s.  294
  5. (in) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents , vol.  4, England, John Wiley & Sons Ltd,1999, 239  s. ( ISBN  0-471-98369-1 )
  6. (no) Robert H. Perry og Donald W. Green , Perrys Chemical Engineers 'Handbook , USA, McGraw-Hill,1997, 7 th  ed. , 2400  s. ( ISBN  0-07-049841-5 ) , s.  2-50
  7. D. R. Lide, 2007 , kap. 15 (“Praktiske laboratoriedata”), s. 17.
  8. DR Lide, 2007 , kap. 6 (“Fluid Properties”), s. 49.
  9. DR Lide, 2007 , kap. 14 (“Geofysikk, astronomi og akustikk”), s. 40.
  10. D. R. Lide, 2007 , kap. 5 ("Termokjemi, elektrokjemi og kinetikk"), s. 22.
  11. (i) Carl L. yaws, Handbook of Thermodynamic diagrammer: Organic Compounds C8 til C28 , vol.  1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co.,1996, 396  s. ( ISBN  0-88415-857-8 )
  12. (in) David R. Lide , CRC Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC Press,18. juni 2002, 83 th  ed. , 2664  s. ( ISBN  0849304830 , online presentasjon ) , s.  5-89
  13. DR Lide, 2007 , kap. 10 ("Atomisk, molekylær og optisk fysikk"), s. 213.
  14. "  Etylenglykol  " , på reciprocalnet.org (åpnet 14. juni 2012 )
  15. SDS etablert av Sigma-Aldrich [1]
  16. Etylenglykol  " i databasen over kjemikalier Reptox fra CSST (Quebec-organisasjonen med ansvar for arbeidsmiljø og helse), åpnet 24. april 2009
  17. "  Etylenglykol  "hazmap.nlm.nih.gov (åpnet 14. november 2009 )
  18. "Ethane-1,2-diol" , på ESIS , åpnet 20. februar 2009
  19. CA Wurtz , “  Memoir on glycols or diatomic alcohols  ”, Annal. Chim. Phys. , 3 E- serien, vol.  55,1859, s.  400-478 ( les online ).
  20. CA Wurtz , “  Syntese av glykol med etylenoksyd og vann  ”, CR Hebd. Acad-økter. Sci. , vol.  XLIX, n o  211859, s.  813-815 ( les online ).
  21. H. Yue, 2012 .
  22. DR Lide, 2007 , kap. 15 (“Praktiske laboratoriedata”), s. 28.
  23. DR Lide, 2007 , kap. 15 (“Praktiske laboratoriedata”), s. 27.
  24. http://xotxim.ru/etilenglikol/
  25. Bronstein AC, Spyker DA, Cantilena LR, Rumack BH og Dart RC, 2011 årsrapport fra American Association of Poison Control Centers 'National Poison Data System (NPDS): 29. årsrapport , Clin. Toxicol. (Phila), 2012, 50: 911-1164
  26. Guo C, Cenac TA, Li Y og McMartin KE, kalsiumoksalat, og ikke andre metabolitter, er ansvarlig for nyretoksisiteten til etylenglykol , Toxicol. Lett. , 2007, 173: 8-16
  27. Oostvogels R, Kemperman H, Hubeek I og ter Braak EW, Betydningen av osmolalitetsgapet i etylenglykolforgiftning , BMJ, 2013, 347: f6904
  28. INRS , "Fiche toxicologique n ° 25" , september 2016
  29. Brent J, McMartin K, Phillips S et al. , Fomepizole for behandling av etylenglykolforgiftning , N. Engl. J. Med. , 1999, 340: 832-838

Se også

Bibliografi

Relaterte artikler

Eksterne linker