Phénol (composé)

Le phénol, appelé aussi hydroxybenzène, acide phénique, ou encore acide carbolique, est un hydrocarbure aromatique composé d'un noyau phényle et d'une fonction hydroxyle. C'est la plus simple molécule de la famille des phénols.

Phénol
Structure du phénol.
Identification
Nom UICPA	phénol
Synonymes	Acide phénique Acide carbolique
No CAS	108-95-2
No ECHA	100.003.303
No CE	203-632-7
DrugBank	DB03255
PubChem	996
No FEMA	3223
SMILES	c1(ccccc1)O PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/C6H6O/c7-6-4-2-1-3-5-6/h1-5,7H
Apparence	cristaux incolores à jaunes ou rose clair, d'odeur caractéristique[1]
Propriétés chimiques
Formule	C6H6O  [Isomères]
Masse molaire[2]	94,111 2 ± 0,005 5 g/mol C 76,57 %, H 6,43 %, O 17 %,
pKa	pKa(PhOH2+/PhOH) = -6,4 pKa(PhOH/PhO−) = 9,95
Moment dipolaire	1,224 ± 0,008 D[3]
Diamètre moléculaire	0,557 nm[4]
Propriétés physiques
T° fusion	43 °C[1]
T° ébullition	182 °C[1]
Solubilité	76,04 g·l-1 d'eau
Paramètre de solubilité δ	25,1 J1/2·cm-3/2 (40 °C)[4] ; 11,4 cal1/2·cm-3/2[5]
Masse volumique	1,073 g·cm-3[6] équation[7] : ${\displaystyle \rho =1.3798/0.31598^{(1+(1-T/694.25)^{0.32768})}}$ Masse volumique du liquide en kmol·m-3 et température en kelvins, de 314,06 à 694,25 K. Valeurs calculées : T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 314,06 40,91 11,244 1,05821 339,41 66,26 11,00829 1,03602 352,08 78,93 10,88837 1,02474 364,75 91,6 10,76678 1,01329 377,43 104,28 10,64341 1,00168 390,1 116,95 10,51816 0,9899 402,77 129,62 10,39088 0,97792 415,44 142,29 10,26143 0,96573 428,12 154,97 10,12966 0,95333 440,79 167,64 9,99537 0,94069 453,46 180,31 9,85836 0,9278 466,14 192,99 9,71839 0,91463 478,81 205,66 9,57519 0,90115 491,48 218,33 9,42845 0,88734 504,16 231,01 9,2778 0,87316 T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 516,83 243,68 9,12282 0,85858 529,5 256,35 8,96298 0,84353 542,17 269,02 8,79767 0,82798 554,85 281,7 8,62614 0,81183 567,52 294,37 8,44745 0,79501 580,19 307,04 8,26039 0,77741 592,87 319,72 8,06342 0,75887 605,54 332,39 7,85445 0,73921 618,21 345,06 7,63057 0,71814 630,89 357,74 7,38753 0,69526 643,56 370,41 7,11867 0,66996 656,23 383,08 6,81248 0,64114 668,9 395,75 6,44577 0,60663 681,58 408,43 5,95543 0,56048 694,25 421,1 4,367 0,41099
T° d'auto-inflammation	715 °C[1]
Point d’éclair	79 °C (coupelle fermée)[1]
Limites d’explosivité dans l’air	1,36–10 %vol[1]
Pression de vapeur saturante	à 20 °C : 47 Pa[1] équation[7] : ${\displaystyle P_{vs}=exp(95.444+{\frac {-10113}{T}}+(-10.09)\times ln(T)+(6.7603E-18)\times T^{6})}$ Pression en pascals et température en kelvins, de 314,06 à 694,25 K. Valeurs calculées : T (K) T (°C) P (Pa) 314,06 40,91 187,98 339,41 66,26 955,03 352,08 78,93 1 933,15 364,75 91,6 3 681,69 377,43 104,28 6 641,49 390,1 116,95 11 414,19 402,77 129,62 18 784,1 415,44 142,29 29 732,81 428,12 154,97 45 445,34 440,79 167,64 67 307,76 453,46 180,31 96 897,6 466,14 192,99 135 969,64 478,81 205,66 186 440,49 491,48 218,33 250 375,92 504,16 231,01 329 985,08 T (K) T (°C) P (Pa) 516,83 243,68 427 625,87 529,5 256,35 545 825,45 542,17 269,02 687 319,74 554,85 281,7 855 115,78 567,52 294,37 1 052 581,26 580,19 307,04 1 283 566,02 592,87 319,72 1 552 561,97 605,54 332,39 1 864 909,83 618,21 345,06 2 227 064,44 630,89 357,74 2 646 934,79 643,56 370,41 3 134 321,78 656,23 383,08 3 701 485,4 668,9 395,75 4 363 886,45 681,58 408,43 5 141 165,93 694,25 421,1 6 058 500
Point critique	61,3 bar, 694,2 K[8]
Thermochimie
Cp	équation[7] : ${\displaystyle C_{P}=(101720)+(317.61)\times T}$ Capacité thermique du liquide en J·kmol-1·K-1 et température en kelvins, de 314,06 à 425 K. Valeurs calculées : T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 314,06 40,91 201 470 2 141 321 47,85 203 673 2 164 325 51,85 204 943 2 178 328 54,85 205 896 2 188 332 58,85 207 167 2 201 336 62,85 208 437 2 215 339 65,85 209 390 2 225 343 69,85 210 660 2 238 347 73,85 211 931 2 252 351 77,85 213 201 2 265 354 80,85 214 154 2 275 358 84,85 215 424 2 289 362 88,85 216 695 2 302 365 91,85 217 648 2 313 369 95,85 218 918 2 326 T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 373 99,85 220 189 2 340 376 102,85 221 141 2 350 380 106,85 222 412 2 363 384 110,85 223 682 2 377 388 114,85 224 953 2 390 391 117,85 225 906 2 400 395 121,85 227 176 2 414 399 125,85 228 446 2 427 402 128,85 229 399 2 437 406 132,85 230 670 2 451 410 136,85 231 940 2 464 413 139,85 232 893 2 475 417 143,85 234 163 2 488 421 147,85 235 434 2 502 425 151,85 236 700 2 515 équation[9] : ${\displaystyle C_{P}=(4.408)+(3.6338E-1)\times T+(-6.0417E-5)\times T^{2}+(-1.2794E-7)\times T^{3}+(5.5287E-11)\times T^{4}}$ Capacité thermique du gaz en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 100 à 1 500 K. Valeurs calculées : 104,425 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 40 019 425 193 −80,15 71 447 759 240 −33,15 86 554 920 286 12,85 100 770 1 071 333 59,85 114 669 1 218 380 106,85 127 901 1 359 426 152,85 140 174 1 489 473 199,85 151 998 1 615 520 246,85 163 082 1 733 566 292,85 173 202 1 840 613 339,85 182 793 1 942 660 386,85 191 629 2 036 706 432,85 199 554 2 120 753 479,85 206 926 2 199 800 526,85 213 585 2 269 T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 846 572,85 219 440 2 332 893 619,85 224 776 2 388 940 666,85 229 501 2 439 986 712,85 233 577 2 482 1 033 759,85 237 235 2 521 1 080 806,85 240 438 2 555 1 126 852,85 243 196 2 584 1 173 899,85 245 701 2 611 1 220 946,85 247 967 2 635 1 266 992,85 250 034 2 657 1 313 1 039,85 252 084 2 679 1 360 1 086,85 254 168 2 701 1 406 1 132,85 256 340 2 724 1 453 1 179,85 258 805 2 750 1 500 1 226,85 261 633 2 780
PCS	3 053,5 kJ·mol-1 (25 °C, solide)[10]
Cristallographie
Classe cristalline ou groupe d’espace	P1121[11]
Paramètres de maille	a = 6,050 Å b = 8,925 Å c = 14,594 Å α = 90,00° β = 90,00° γ = 90,36° Z = 6[11]
Volume	788,01 Å3[11]
Propriétés optiques
Indice de réfraction	${\displaystyle {\textit {n}}_{D}^{25}}$ 1,5427[4]
Précautions
SGH[12]
Danger H301, H311, H314, H331, H341 et H373 H301 : Toxique en cas d'ingestion H311 : Toxique par contact cutané H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H331 : Toxique par inhalation H341 : Susceptible d'induire des anomalies génétiques (indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger) H373 : Risque présumé d'effets graves pour les organes (indiquer tous les organes affectés, s'ils sont connus) à la suite d'expositions répétées ou d'une exposition prolongée (indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger)
SIMDUT[13]
D1A, E, D1A : Matière très toxique ayant des effets immédiats graves Transport des marchandises dangereuses : classe 6.1 groupe II E : Matière corrosive nécrose de la peau chez l'animal Divulgation à 1,0 % selon la liste de divulgation des ingrédients
NFPA 704
2 4 0
Transport[14]
60 1671 Code Kemler : 60 : matière toxique ou présentant un degré mineur de toxicité Numéro ONU : 1671 : PHÉNOL SOLIDE Classe : 6.1 Étiquette : 6.1 : Matières toxiques Emballage : Groupe d'emballage II : matières moyennement dangereuses ; 60 2312 Code Kemler : 60 : matière toxique ou présentant un degré mineur de toxicité Numéro ONU : 2312 : PHÉNOL FONDU Classe : 6.1 Étiquette : 6.1 : Matières toxiques Emballage : Groupe d'emballage II : matières moyennement dangereuses ; 60 2821 Code Kemler : 60 : matière toxique ou présentant un degré mineur de toxicité Numéro ONU : 2821 : PHÉNOL EN SOLUTION Classe : 6.1 Étiquette : 6.1 : Matières toxiques Emballage : Groupe d'emballage II/III : matières moyennement/faiblement dangereuses.
Classification du CIRC
Groupe 3 : Inclassable quant à sa cancérogénicité pour l'Homme[15]
Écotoxicologie
LogP	1,46[1]
Seuil de l’odorat	bas : 0,004 5 ppm haut : 1 ppm[16]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Représentations

• 
  Modèle compact.
• 
  Modèle boules et bâtonnets.

Histoire

Le phénol est découvert à l'état impur par le chimiste allemand Johann Rudolf Glauber au milieu du xvii^e siècle, à partir de la distillation du goudron de houille. Glauber décrit le composé comme « une huile vive et rouge sang qui assèche et guérit tous les ulcères humides »^[17].

En 1834, Friedrich Ferdinand Runge parvient à l'isoler et le nomme alors acide carbolique.

En 1836, Auguste Laurent invente le terme « phène » pour benzène^[18] ; ceci est la racine des termes « phénol » et « phényl ».

En 1841, le chimiste français Auguste Laurent l'obtient dans une forme pure^[19].

De 1865 aux années 1880, le phénol est utilisé comme antiseptique sous l'impulsion de Joseph Lister, permettant de réduire le taux de mortalité lors des opérations chirurgicales de 65 % à 20 %.

Le phénol est synthétisé et manufacturé, en 1889, par la firme BASF.

Énol

Le phénol est aussi un énol (dérivé alcoolique dont la fonction alcool est portée par un atome de carbone hybridé sp2). Il est la forme tautomère de la cyclohexa-2,4-diènone. Mais contrairement à la majorité des énols, il est la forme la plus stable comparé à sa cétone tautomère, stabilité due en majorité à la présence d'un cycle aromatique non présent dans la cétone correspondante.

Propriétés physiques

Phénol.

Le phénol a une constante molale cryoscopique de 6,84 °C∙kg/mol et une constante molale ébullioscopique de 3,54 °C∙kg/mol.

De couleur blanche à l'état pur, il a tendance à s'oxyder légèrement au contact de l'air pour donner des traces de quinones qui le colorent en rose, puis en rouge.

Production

En 2005, le phénol a été produit à hauteur de 8,8 millions de tonnes dans le monde, dont environ 26 % aux États-Unis et 2 % en France. Le principal producteur est Ineos Phenol^[20] (Royaume-Uni) avec une capacité de production de 1,6 million de tonnes^[21].

Le phénol est produit aujourd'hui à plus de 85 % par le procédé au cumène. Ce procédé, mis au point en 1944 par Hock^[22] et Lang^[23], est utilisé depuis les années 1950^[21]. Son avantage réside dans la simplicité de sa mise en œuvre, son bon rendement (90 %) et le fait d'obtenir phénol et acétone à partir du cumène, disponible en grande quantité par pétrochimie. Il consiste en une oxydation du cumène par l'air fournissant l'hydroperoxyde de cumène en tant qu'intermédiaire qui, en milieu aqueux acide, donne du phénol et de l'acétone.

Utilisation

• Les deux tiers de la production de phénol sont utilisés pour produire des plastiques (polycarbonates, résines époxyde).
• Intermédiaire important pour de nombreuses synthèses de produits pharmaceutiques. Voir Phénol (groupe).
• En parfumerie : thymol, estragol, eugénol, vanilline, etc.
• En médecine, il est surtout utilisé comme antiseptique puissant. Il est aussi utilisé en dermatologie dans le traitement des ongles incarnés (phénolisation)^[24].
• En biologie moléculaire, le phénol est utilisé pour éliminer les protéines dans les protocoles d'extraction d'acides nucléiques.
• Préparation de la phénolphtaléine, un indicateur pH-métrique bien connu des chimistes.
• Par action du chlore gazeux sur le phénol, on obtient des chlorophénols, tels le 2,4,6-trichlorophénol.
• Utilisé en entomologie pour la conservation des planches d'insectes contre les moisissures.
• En alimentation, pour la conservation de la viande.
• Le phénol est utilisé pour la production de papier.
• En combinaison avec l'acide sulfurique concentré, il est utilisé comme méthode de coloration des glucides pour leur dosage par spectrophotométrie^[25],[26].

Sécurité

Le phénol est fortement corrosif pour les organismes vivants. Une solution aqueuse à 1 % suffit à provoquer des irritations sévères.

Les brûlures au phénol sont très douloureuses et longues à guérir. De plus, elles peuvent être suivies de complications graves pouvant mener à la mort par la toxicité de ce composé et sa capacité à pénétrer dans l’organisme en traversant la peau.

Ces propriétés font du phénol un agent de mutilations génitales féminines. En effet, le D^r Kellogg préconisait la brûlure au phénol du clitoris comme « remède » contre la masturbation^[27].

Durant la Seconde Guerre mondiale, des prisonniers d'Auschwitz et d'autres camps ont été exécutés par une piqûre de phénol dans le cœur. Maximilien Kolbe a été tué par une injection de phénol dans le bras après quatorze jours de détention sans nourriture. Le médecin SS Karl Babor officiant dans le camp de Gross-Rosen était spécialiste de l'assassinat à la seringue de phénol.

Articles connexes

Les substances suivantes sont des composés organiques simples dérivés du phénol :

• Crésol, phénol substitué par un groupe méthyle (3 isomères de position)
• Xylénol, phénol substitué par deux groupes méthyle (6 isomères de position)
• Benzènediol, phénol substitué par un deuxième groupe hydroxyle pour former l'un des trois isomères de position :
  • Pyrocatéchol (catéchol), isomère ortho
  • Résorcine (résorcinol), isomère méta
  • Hydroquinone, isomère para
• Benzènetriol, phénol substitué par deux groupes hydroxyle supplémentaires, donnant aussi trois isomères de position :
  • Pyrogallol, avec les substituants en position 1,2,3
  • Hydroxyquinol, avec les substituants en position 1,2,4
  • Phloroglucinol, avec les substituants en position 1,3,5
• Benzènetétrol (en)
• Benzènepentol (en)
• Benzènehexol