Propyne

Le propyne est un composé insaturé aliphatique de formule chimique C₃H₄. C'est un gaz incolore très inflammable qui appartient à la famille des alcynes. C'est un des composés du MADP, avec son tautomère le propadiène avec lequel il est en équilibre. Ce mélange est utilisé pour le soudage et l'oxycoupage. Contrairement à l'acétylène, le méthylacétylène peut être compressé sans danger[10].

Propyne

Identification

Nom UICPA

propyne

Synonymes

méthylacétylène

N^o CAS

74-99-7

N^o ECHA

100.000.754

N^o CE

200-828-4

SMILES

InChI

Apparence

gaz comprimé incolore, d'odeur caractéristique[1].

Propriétés chimiques

Formule

C₃H₄ [Isomères]

Masse molaire[2]

40,063 9 ± 0,002 7 g/mol
C 89,94 %, H 10,06 %,

Moment dipolaire

0,784 ± 0,001 D[3]

Propriétés physiques

T° fusion

−102,7 °C[1]

T° ébullition

−23,23 °C[4]

Solubilité

dans l'eau : 3,6 g·l^-1[1]

Masse volumique

0,70 g·cm^-3[1]

équation[5] : $\rho =1.6086/0.26448^{(1+(1-T/402.39)^{0.279})}$
Masse volumique du liquide en kmol·m^-3 et température en kelvins, de 170,45 à 402,39 K.
Valeurs calculées :
0,60683 g·cm^-3 à 25 °C.

T (K)	T (°C)	ρ (kmol·m^-3)	ρ (g·cm^-3)
170,45	−102,7	19,027	0,76232
185,91	−87,24	18,61747	0,74591
193,64	−79,51	18,40839	0,73753
201,38	−71,77	18,19609	0,72903
209,11	−64,04	17,98037	0,72038
216,84	−56,31	17,76101	0,71159
224,57	−48,58	17,53775	0,70265
232,3	−40,85	17,31032	0,69354
240,03	−33,12	17,07841	0,68425
247,76	−25,39	16,84167	0,67476
255,49	−17,66	16,5997	0,66507
263,23	−9,92	16,35204	0,65514
270,96	−2,19	16,09817	0,64497
278,69	5,54	15,8375	0,63453
286,42	13,27	15,56932	0,62378

T (K)	T (°C)	ρ (kmol·m^-3)	ρ (g·cm^-3)
294,15	21	15,29281	0,61271
301,88	28,73	15,00696	0,60125
309,61	36,46	14,7106	0,58938
317,35	44,2	14,40227	0,57703
325,08	51,93	14,08013	0,56412
332,81	59,66	13,74189	0,55057
340,54	67,39	13,38452	0,53625
348,27	75,12	13,00397	0,521
356	82,85	12,59457	0,5046
363,73	90,58	12,148	0,48671
371,46	98,31	11,65118	0,4668
379,2	106,05	11,08144	0,44398
386,93	113,78	10,3927	0,41638
394,66	121,51	9,45836	0,37895
402,39	129,24	6,082	0,24368

Graphique P=f(T)

Point d’éclair

Gaz Inflammable[1]

Limites d’explosivité dans l’air

2,4–11,7 %vol[1]

Pression de vapeur saturante

à 20 °C : 521 kPa[1]

équation[5] : $P_{vs}=exp(119.42+{\frac {-5364.5}{T}}+(-16.81)\times ln(T)+(2.5523E-2)\times T^{1})$
Pression en pascals et température en kelvins, de 170,45 à 402,39 K.
Valeurs calculées :
574 043,52 Pa à 25 °C.

T (K)	T (°C)	P (Pa)
170,45	−102,7	372,64
185,91	−87,24	1 760,22
193,64	−79,51	3 420,9
201,38	−71,77	6 250,87
209,11	−64,04	10 823,15
216,84	−56,31	17 875,18
224,57	−48,58	28 319,23
232,3	−40,85	43 246,28
240,03	−33,12	63 924,1
247,76	−25,39	91 790,6
255,49	−17,66	128 443,99
263,23	−9,92	175 631,5
270,96	−2,19	235 238,09
278,69	5,54	309 276,49
286,42	13,27	399 879,79

T (K)	T (°C)	P (Pa)
294,15	21	509 297,1
301,88	28,73	639 893,05
309,61	36,46	794 151,17
317,35	44,2	974 681,36
325,08	51,93	1 184 231,35
332,81	59,66	1 425 702,14
340,54	67,39	1 702 167,09
348,27	75,12	2 016 894,68
356	82,85	2 373 374,77
363,73	90,58	2 775 348,27
371,46	98,31	3 226 840,22
379,2	106,05	3 732 196,28
386,93	113,78	4 296 122,93
394,66	121,51	4 923 731,29
402,39	129,24	5 620 600

Point critique

5 628 kPa[6], 129,24 °C[4]

Thermochimie

C_p

équation[5] : $C_{P}=(7.9791E4)+(89.490)\times T$
Capacité thermique du liquide en J·kmol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 200 à 249,94 K.
Valeurs calculées :

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
200	−73,15	97 690	2 438
203	−70,15	97 957	2 445
204	−69,15	98 047	2 447
206	−67,15	98 226	2 452
208	−65,15	98 405	2 456
209	−64,15	98 494	2 458
211	−62,15	98 673	2 463
213	−60,15	98 852	2 467
214	−59,15	98 942	2 470
216	−57,15	99 121	2 474
218	−55,15	99 300	2 478
219	−54,15	99 389	2 481
221	−52,15	99 568	2 485
223	−50,15	99 747	2 490
224	−49,15	99 837	2 492

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
226	−47,15	100 016	2 496
228	−45,15	100 195	2 501
229	−44,15	100 284	2 503
231	−42,15	100 463	2 508
233	−40,15	100 642	2 512
234	−39,15	100 732	2 514
236	−37,15	100 911	2 519
238	−35,15	101 090	2 523
239	−34,15	101 179	2 525
241	−32,15	101 358	2 530
243	−30,15	101 537	2 534
244	−29,15	101 627	2 537
246	−27,15	101 806	2 541
248	−25,15	101 985	2 545
249,94	−23,21	102 160	2 550

P=f(T)

équation[7] : $C_{P}=(27.565)+(1.2037E-1)\times T+(-6.0666E-6)\times T^{2}+(-4.0713E-8)\times T^{3}+(1.5078E-11)\times T^{4}$
Capacité thermique du gaz en J·mol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 200 à 1 500 K.
Valeurs calculées :
61,954 J·mol^-1·K^-1 à 25 °C.

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
200	−73,15	51 095	1 275
286	12,85	60 643	1 514
330	56,85	65 342	1 631
373	99,85	69 798	1 742
416	142,85	74 110	1 850
460	186,85	78 364	1 956
503	229,85	82 360	2 056
546	272,85	86 192	2 151
590	316,85	89 937	2 245
633	359,85	93 423	2 332
676	402,85	96 735	2 415
720	446,85	99 942	2 495
763	489,85	102 901	2 568
806	532,85	105 688	2 638
850	576,85	108 364	2 705

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
893	619,85	110 813	2 766
936	662,85	113 104	2 823
980	706,85	115 290	2 878
1 023	749,85	117 281	2 927
1 066	792,85	119 138	2 974
1 110	836,85	120 910	3 018
1 153	879,85	122 529	3 058
1 196	922,85	124 050	3 096
1 240	966,85	125 519	3 133
1 283	1 009,85	126 886	3 167
1 326	1 052,85	128 202	3 200
1 370	1 096,85	129 514	3 233
1 413	1 139,85	130 783	3 264
1 456	1 182,85	132 060	3 296
1 500	1 226,85	133 396	3 330

Propriétés électroniques

1^re énergie d'ionisation

10,37 ± 0,01 eV (gaz)[8]

Précautions

SIMDUT[9]

A, B1,

NFPA 704

Symbole NFPA 704

Transport

-
1954

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Propriétés

Le propyne est un gaz relativement stable, quoique très inflammable. En grande concentration, il devient asphyxiant.

C'est un gaz incolore d'odeur caractéristique, plus lourd que l'air, presque insoluble dans l'eau.

Production et équilibre avec le propanediène

Le méthylacetylène existe en équilibre avec le propadiène. Le mélange des deux gaz est appelé MAPD:

H₃CC≡CH = H₂C=C=CH₂, K_eq = 0.22 (270 °C), 0.1 K (5 °C)

Le MAPD est un produit secondaire, souvent indésirable, du cracking du propane pour produire du propène, élément important dans l'industrie chimique[10]. Présent, il interfère en effet dans la polymérisation catalytique du propène (synthèse de polypropylène).

Utilisations

En chimie organique

Le propyne est une molécule avec un squelette de trois atomes de carbone utile en synthèse organique. Sa triple liaison le rend très réactif, en particulier pour des réactions d'addition nucléophile.

Sa déprotonation avec le n-butyllithium donne le propynyl lithium. Ce dernier un réactif nucléophile qui peut réagir avec des groupes carbonyles pour produire des alcools et des esters[11]. Comme la purification du propyne coûte cher, on utilise généralement le gaz MAPD, meilleur marché[12].

Carburant pour fusée

L'agence spatiale européenne, qui travaille sur des systèmes hydrocarbure léger/oxygène liquide comme mélange à haut rendement propulsif et qui seraient moins toxiques que le « classique » monométhylhydrazine/peroxyde d'azote, a montré que le propyne présentait de nombreux avantages comme carburant pour fusée pour des engins destinés à une orbite basse.

Notes et références

PROPYNE, Fiches internationales de sécurité chimique
Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, 16 juin 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1 et 1-4200-6679-X), p. 9-50
(en) Iwona Owczarek et Krystyna Blazej, « Recommended Critical Temperatures. Part I. Aliphatic Hydrocarbons », J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 32, n^o 4,‎ 4 août 2003, p. 1411 (DOI 10.1063/1.1556431)
(en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill, 1997, 7^e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5), p. 2-50
(en) Iwona Owczarek et Krystyna Blazej, « Recommended Critical Pressures. Part I. Aliphatic Hydrocarbons », J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 35, n^o 4,‎ 18 septembre 2006, p. 1461 (DOI 10.1063/1.2201061)
(en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams : Organic Compounds C8 to C28, vol. 1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., 1996, 396 p. (ISBN 0-88415-857-8)
(en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205
« Méthylacétylène » 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
Peter Pässler, Werner Hefner, Klaus Buckl, Helmut Meinass, Andreas Meiswinkel, Hans-Jũrgen Wernicke, Günter Ebersberg, Richard Müller, Jürgen Bässler, Hartmut Behringer, Dieter Mayer, "Acetylene" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley-VCH, Weinheim, 2007. 10.1002/14356007.a01 097.pub2
Michael J. Taschner, Terry Rosen, and Clayton H. Heathcock, Ethyl Isocrotonate, vol. 7, page 226, 1990, CV7P0226
US patent number 5744071, 1996, Philip Franklin Sims, Anne Pautard-Cooper, Processes for preparing alkynyl ketones and precursors thereof

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