Cyanogène

Le cyanogène est un gaz incolore toxique dont l'odeur est proche de celle de l'amande.

Cyanogène
Identification
Nom UICPA	Ethanedinitrile
Synonymes	oxalonitrile
No CAS	460-19-5
No ECHA	100.006.643
Apparence	gaz incolore ou gaz comprimé liquefie, d'odeur caractéristique[1].
Propriétés chimiques
Formule	C2N2  [Isomères] NCCN
Masse molaire[2]	52,034 8 ± 0,002 g/mol C 46,16 %, N 53,84 %,
Propriétés physiques
T° fusion	−27,9 °C[1]
T° ébullition	−21,2 °C[1]
Solubilité	dans l'eau à 20 °C : 450 ml/100 ml[1]
Masse volumique	0,95 g·cm-3 à −21 °C[1] équation[3] : ${\displaystyle \rho =1.0761/0.20984^{(1+(1-T/400.15)^{0.20635})}}$ Masse volumique du liquide en kmol·m-3 et température en kelvins, de 245,25 à 400,15 K. Valeurs calculées : 0,86641 g·cm-3 à 25 °C. T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 245,25 −27,9 18,513 0,96334 255,58 −17,57 18,17983 0,94601 260,74 −12,41 18,00862 0,9371 265,9 −7,25 17,834 0,92801 271,07 −2,08 17,65573 0,91873 276,23 3,08 17,47358 0,90926 281,39 8,24 17,28727 0,89956 286,56 13,41 17,09652 0,88963 291,72 18,57 16,90098 0,87946 296,88 23,73 16,70026 0,86901 302,05 28,9 16,49395 0,85828 307,21 34,06 16,28155 0,84723 312,37 39,22 16,06248 0,83583 317,54 44,39 15,8361 0,82405 322,7 49,55 15,60164 0,81185 T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 327,86 54,71 15,35818 0,79918 333,03 59,88 15,10464 0,78598 338,19 65,04 14,8397 0,7722 343,35 70,2 14,56175 0,75774 348,52 75,37 14,26877 0,74249 353,68 80,53 13,95817 0,72633 358,84 85,69 13,62658 0,70907 364,01 90,86 13,26942 0,69049 369,17 96,02 12,88027 0,67024 374,33 101,18 12,44965 0,64783 379,5 106,35 11,96252 0,62248 384,66 111,51 11,39255 0,59282 389,82 116,67 10,68556 0,55603 394,99 121,84 9,68959 0,50421 400,15 127 5,128 0,26684
Point d’éclair	Gaz Inflammable[1]
Limites d’explosivité dans l’air	6,6–42,6 %vol[1]
Pression de vapeur saturante	équation[3] : ${\displaystyle P_{vs}=exp(88.589+{\frac {-5059.9}{T}}+(-10.483)\times ln(T)+(1.5403E-5)\times T^{2})}$ Pression en pascals et température en kelvins, de 245,25 à 400,15 K. Valeurs calculées : 573 395,66 Pa à 25 °C. T (K) T (°C) P (Pa) 245,25 −27,9 73 385 255,58 −17,57 118 704,96 260,74 −12,41 148 425,33 265,9 −7,25 183 686,43 271,07 −2,08 225 156,85 276,23 3,08 273 537,66 281,39 8,24 329 560,92 286,56 13,41 393 988,6 291,72 18,57 467 611,87 296,88 23,73 551 250,95 302,05 28,9 645 755,4 307,21 34,06 752 005,05 312,37 39,22 870 911,54 317,54 44,39 1 003 420,4 322,7 49,55 1 150 513,8 T (K) T (°C) P (Pa) 327,86 54,71 1 313 213,96 333,03 59,88 1 492 587,1 338,19 65,04 1 689 748,16 343,35 70,2 1 905 865,99 348,52 75,37 2 142 169,37 353,68 80,53 2 399 953,52 358,84 85,69 2 680 587,42 364,01 90,86 2 985 521,72 369,17 96,02 3 316 297,4 374,33 101,18 3 674 555,24 379,5 106,35 4 062 045,98 384,66 111,51 4 480 641,43 389,82 116,67 4 932 346,43 394,99 121,84 5 419 311,79 400,15 127 5 943 800
Point critique	59,8 bar, 126,85 °C [4]
Thermochimie
Cp	équation[3] : ${\displaystyle C_{P}=(3.1322E6)+(-2.4320E4)\times T+(48.844)\times T^{2}}$ Capacité thermique du liquide en J·kmol-1·K-1 et température en kelvins, de 245,25 à 300 K. Valeurs calculées : 223,102 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 245,25 −27,9 105 570 2 029 248 −25,15 104 941 2 017 250 −23,15 104 950 2 017 252 −21,15 105 349 2 025 254 −19,15 106 140 2 040 256 −17,15 107 320 2 062 258 −15,15 108 892 2 093 259 −14,15 109 824 2 111 261 −12,15 111 982 2 152 263 −10,15 114 531 2 201 265 −8,15 117 470 2 257 267 −6,15 120 800 2 321 268 −5,15 122 611 2 356 270 −3,15 126 528 2 432 272 −1,15 130 834 2 514 T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 274 0,85 135 532 2 605 276 2,85 140 621 2 702 278 4,85 146 100 2 808 279 5,85 148 986 2 863 281 7,85 155 051 2 980 283 9,85 161 507 3 104 285 11,85 168 354 3 235 287 13,85 175 591 3 374 289 15,85 183 220 3 521 290 16,85 187 180 3 597 292 18,85 195 395 3 755 294 20,85 204 000 3 920 296 22,85 212 996 4 093 298 24,85 222 383 4 274 300 26,85 232 160 4 462 équation[5] : ${\displaystyle C_{P}=(22.445)+(1.6837E-1)\times T+(-2.3212E-4)\times T^{2}+(1.5784E-7)\times T^{3}+(-4.0479E-11)\times T^{4}}$ Capacité thermique du gaz en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 100 à 1 500 K. Valeurs calculées : 55,874 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 100 −173,15 37 115 713 193 −80,15 47 373 910 240 −33,15 51 531 990 286 12,85 55 034 1 058 333 59,85 58 103 1 117 380 106,85 60 724 1 167 426 152,85 62 916 1 209 473 199,85 64 829 1 246 520 246,85 66 466 1 277 566 292,85 67 847 1 304 613 339,85 69 074 1 327 660 386,85 70 155 1 348 706 432,85 71 104 1 366 753 479,85 71 991 1 384 800 526,85 72 818 1 399 T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 846 572,85 73 590 1 414 893 619,85 74 355 1 429 940 666,85 75 107 1 443 986 712,85 75 835 1 457 1 033 759,85 76 573 1 472 1 080 806,85 77 302 1 486 1 126 852,85 77 997 1 499 1 173 899,85 78 677 1 512 1 220 946,85 79 308 1 524 1 266 992,85 79 858 1 535 1 313 1 039,85 80 323 1 544 1 360 1 086,85 80 659 1 550 1 406 1 132,85 80 828 1 553 1 453 1 179,85 80 798 1 553 1 500 1 226,85 80 515 1 547
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	13,37 ± 0,01 eV (gaz)[6]
Précautions
SGH[7]
Danger H220, H331 et H410 H220 : Gaz extrêmement inflammable H331 : Toxique par inhalation H410 : Très toxique pour les organismes aquatiques, entraîne des effets à long terme
NFPA 704
4 4 2
Transport
263 1026 Code Kemler : 263 : gaz toxique, inflammable Numéro ONU : 1026 : CYANOGÈNE Classe : 2.3 Code de classification : 2TF : Gaz liquéfié, toxique, inflammable ; Étiquettes : 2.3 : Gaz toxiques (correspond aux groupes désignés par un T majuscule, c'est-à-dire T, TF, TC, TO, TFC et TOC). 2.1 : Gaz inflammables (correspond aux groupes désignés par un F majuscule) ;
Écotoxicologie
LogP	0,07[1]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le même terme cyanogène peut également désigner le radical CN. Employé comme adjectif, il caractérise en médecine la propriété de provoquer une cyanose (« bleuissement de la peau ») par diminution de l'oxygénation du sang. On parle par exemple de cardiopathie congénitale cyanogène. En zoologie, il indique la propriété de produire de l'acide cyanhydrique HCN (ex. glande cyanogène).

Propriétés

Formule chimique : (CN)₂, N≡C–C≡N.

Masse molaire : 52,04 g·mol^-1.

Densité de vapeur : 1,8 (air = 1).

Température d'autocombustion : > 650 °C.

Il est soluble dans l'eau.

Il réagit avec les acides et les oxydants forts (ozone, chlorure d'hydrogène, chlorates, nitrates, nitrites, fluor) et peut ainsi entraîner une explosion (d'où une possible utilisation comme propergol pour les fusées). Sa combustion en mélange équimolaire avec le dioxygène produit la deuxième flamme la plus chaude à 4 525 °C après celle du dicyanoacétylène N≡C–C≡C–C≡N, à 4 990 °C :

N≡C–C≡N + O₂ → N₂ + 2 CO.

Le cyanogène se polymérise sous l'action de rayons ultraviolets en un solide noir (paracyanogène (CN)_x), qui, chauffé en vase clos, se transforme en cyanogène par une réaction limitée et réversible.

Historique

Le cyanogène a probablement été synthétisé pour la première fois par Carl Wilhelm Scheele en 1782. En 1802, il est utilisé pour produire du chlorure de cyanogène.

En 1815, Louis Joseph Gay-Lussac étudie les composés de la série du cyanogène. Il note que, dans toutes ses expériences, un CN reste inchangé qu'il nomme le radical cyanogène.

Depuis la fin du XIX^e siècle (et encore de nos jours) il est utilisé comme précurseur de nombreux engrais : on le retrouve dans l'eau potable à des concentrations extrêmement faibles.

En 1934, Jean Dufay et Marie Bloch de l'observatoire de Lyon observent les bandes d'absorption du cyanogène dans le spectre de la Nova Herculis ^[8],[9].

Le cyanogène est aussi utilisé dans la production de nitrocellulose.

Préparation

On peut obtenir le cyanogène en laboratoire par chauffage au rouge du cyanure de mercure ou d'un mélange de cyanure alcalin et de chlorure mercurique. Il s'unit à l'hydrogène pour donner l'acide cyanhydrique.

Combustible, il brûle en donnant de l'azote et, selon la quantité d'oxygène, du gaz carbonique ou de l'oxyde de carbone. Son hydratation est catalysée par les acides et fournit divers produits.

En présence de bases, le cyanogène réagit comme un halogène et donne un mélange de sels d'hydracide et d'acide oxygéné :

(CN)₂ + 2KOH → KCN + KOCN + H₂O

Effets d'une exposition

Le cyanogène est un gaz très toxique : il est métabolisé en cyanure et inhibe l'action de l'hémoglobine et surtout de la cytochrome oxydase, enzyme terminale de la respiration oxygénée.

Sa manipulation nécessite une protection pour les yeux et l'utilisation d'un appareil respiratoire autonome. Une inhalation provoque des troubles graves pouvant aller jusqu'à l'arrêt respiratoire et la mort.

Les risques liés à l'ingestion ne sont pas bien connus.

Composés

• iodure de cyanogène
• bromure de cyanogène
• chlorure de cyanogène