Dioxyde de chlore

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.

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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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

1. DIOXYDE DE CHLORE, Fiches internationales de sécurité chimique
2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
3. « CHLORINE DIOXIDE », sur toxnet.nlm.nih.gov, Hazardous Substances Data Bank (consulté le 23 août 2009).
4. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-4200-9084-0)
5. (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
6. Numéro index 006-089-00-2 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
7. Numéro index 006-089-01-X dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
8. « Dioxyde de 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 24 avril 2009
9. (en) « Dioxyde de chlore », sur ChemIDplus, consulté le 23 août 2009
10. « Chlorine dioxide », sur hazmap.nlm.nih.gov (consulté le 14 novembre 2009).

Lien externe

• (en) National Pollutant Inventory - Chlorine dioxide

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