Dioxyde de chlore

Dioxyde de chlore
Dioxyde de chlore à sa pression de vapeur saturante : Le haut du tube contient la phase gazeuse tandis que le bas est sous forme liquide. Le changement d'état s'effectue à 11°C à pression atmosphérique.
Identification
Nom UICPA	Dioxyde de chlore
Synonymes	Oxyde de chlore Peroxyde de chlore Oxyde de chlore(IV)
No CAS	10049-04-4
No ECHA	100.030.135
No CE	233-162-8
No E	E926
Apparence	gaz rouge-jaune, d'odeur acre[1].
Propriétés chimiques
Formule	ClO2  [Isomères]
Masse molaire[2]	67,452 ± 0,003 g/mol Cl 52,56 %, O 47,44 %,
Propriétés physiques
T° fusion	−59 °C[1]
T° ébullition	11 °C[1]
Solubilité	dans l'eau à 20 °C : 8 g·l-1[1]
Masse volumique	1,642 à 0 °C (liquide)[3] 1,77 à −55 °C Densité de vapeur : 2,3
Limites d’explosivité dans l’air	en volume % dans l'air : >10[1]
Pression de vapeur saturante	à 20 °C : 101 kPa[1]
Thermochimie
ΔvapH°	30 kJ·mol-1 (1 atm, 11 °C)[4]
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	10,33 ± 0,02 eV (gaz)[5]
Précautions
SGH[6],[7]
Danger H270, H314, H330, H400 et EUH006 H270 : Peut provoquer ou aggraver un incendie ; comburant H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H330 : Mortel par inhalation H400 : Très toxique pour les organismes aquatiques EUH006 : Danger d'explosion en contact ou sans contact avec l'air Danger H301, H314 et H400 H301 : Toxique en cas d'ingestion H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H400 : Très toxique pour les organismes aquatiques
SIMDUT[8]
C, D1A, E, F, C : Matière comburante cause ou favorise la combustion d'une autre matière en dégageant de l'oxygène; cause ou favorise la combustion d'une autre matière en dégageant une autre substance comburante D1A : Matière très toxique ayant des effets immédiats graves Exposition mortelle d'un travailleur à 19 ppm E : Matière corrosive forme au contact de l'eau une substance corrosive : acide chlorhydrique F : Matière dangereusement réactive sujet à une réaction violente de décomposition Divulgation à 1,0 % selon la liste de divulgation des ingrédients
Inhalation	Très toxique
Peau	provoque des brûlures
Yeux	provoque des brûlures
Ingestion	Très toxique
Écotoxicologie
DL50	292 mg·kg-1 (rat, oral)[9]
Seuil de l’odorat	bas : 0,1 ppm haut : 15 ppm[10]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le dioxyde de chlore (ou bioxyde de chlore) est un gaz jaune rougeâtre, de formule ClO₂, qui est l'un des divers oxydes connus du chlore. Le dioxyde de chlore est relativement stable dans ses états gazeux et liquide, mais prompt à exploser. En pratique, on ne l'utilise jamais à l'état pur.

Utilisations

• Désinfectant
• Blanchiment du papier, tissus, etc.
• Traitement de farines alimentaires (E926).

Préparation

Le dioxyde de chlore peut être produit avec du chlorate de sodium en solution aqueuse concentrée (à saturation) chaude (60 °C) par un réducteur par exemple du peroxyde d'hydrogène, du dioxyde de soufre (risque d'explosion par élévation de la température dans la zone de réaction) ou l'acide chlorhydrique :

2 ClO₃⁻ + 2Cl⁻ + 4 H⁺   →   2 ClO₂ + Cl₂ + 2 H₂O

ainsi

2 NaClO₃ + 4 HCl   →   2 ClO₂ + Cl₂ + 2NaCl + 2 H₂O

Cette réaction a le défaut de produire du chlore, on peut la combiner avec la réaction suivante:

2 NaClO₂ + Cl₂   →   2 NaCl + 2 ClO₂

Mais comme le chlorite de sodium NaClO₂ est plus coûteux à produire que le chlorate de sodium NaClO₃, la réaction suivante est préférée :

5 NaClO₃ + 6 HCl   →   6 ClO₂ + 5 NaCl + 3 H₂O

Afin d'éviter la manipulation du chlorure d'hydrogène HCl, volatil et corrosif, une autre réaction utilise l'acide sulfurique H₂SO₄ moins cher et peu volatil :

5 NaClO₃ + 3 H₂SO₄ + NaCl   →   6 ClO₂ + 3 Na₂SO₄ + 3 H₂O

ou encore avec un réducteur plus puissant, le sulfite de sodium Na₂SO₃ qui donne du dioxyde de soufre SO₂ comme intermédiaire :

H₂SO₄ + Na₂SO₃   →   Na₂SO₄ + H₂O + SO₂

puis

2 NaClO₃ + SO₂   →   2 ClO₂ + Na₂SO₄

au total :

2 NaClO₃ + H₂SO₄ + Na₂SO₃   →   2 ClO₂ + 2 Na₂SO₄ + H₂O

Pour diluer le dioxyde de chlore, un réducteur encore plus puissant peut être utilisé, l'oxalate de sodium, Na₂C₂O₄ :

2 NaClO₃ + 2 H₂SO₄ + Na₂C₂O₄   →   2 ClO₂ + 2 Na₂SO₄ + 2 CO₂ + 2 H₂O

Le dioxyde de carbone CO₂ produit dilue le dioxyde de chlore ce qui diminue le risque d'explosion.

Le dioxyde de chlore peut être produit par action de chlorite de sodium et de chlore gazeux :

2 NaClO₂ + Cl₂ → 2 ClO₂ + 2 NaCl.

Il est explosif si sa concentration dans l’air dépasse 10 %. Il ne peut donc pas être stocké et acheminé dans une station, il doit donc être préparé in situ.

Références

• National Library of Medicine (US)
• WebElements
• NIST Standard Reference Database
• European Chemicals Bureau
• Fiche toxicologique de l'INRS

Lien externe

• (en) National Pollutant Inventory - Chlorine dioxide

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