Peroxyde d'acétone

Peroxyde d'acétone
Structure du peroxyde d'acétone
Général
Nom IUPAC	3,3,6,6-tétraméthyl-1,2,4,5-tétraoxane (dimère) 3,3,6,6,9,9-hexaméthyl-1,2,4,5,7,8-hexaoxacyclononane (trimère)
No CAS	17088-37-8
No E	E929
Apparence	poudre blanche, odeur âcre
Propriétés chimiques
Formule brute	dimère : C6H12O4  [Isomères] 148,157328 g∙mol-1 trimère : C9H18O6  [Isomères] 222,235992 g∙mol-1 tétramère : C12H24O8  [Isomères] 296,314656 g∙mol-1
Propriétés physiques
T° fusion	91 °C
T° ébullition	130 °C
Solubilité	Insoluble dans l'eau; Peu soluble dans l'éthanol, l'isopropanol, la glycérine, l'acide acétique glacial; Soluble dans l'acétone, l'éther, l'acétate d'éthyle, l'hexane, le benzène
Masse volumique	1,18
Pression de vapeur saturante	* 6,46 Pa (30 °C, trimère)[1] 45,53 Pa (50 °C, trimère)[1]
Cristallographie
Système cristallin	monoclinique[2]
Précautions
Directive 67/548/EEC
E
Symboles : E : Explosif
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Peroxyde d'Acétone (poudre)

Trimère du peroxyde d'acétone (représentation 3D)

Le peroxyde d'acétone est un explosif primaire découvert en 1895 par Richard Wolffenstein^[3]. C'est une famille de molécules instables constituées de peroxydes organiques cycliques. On le rencontre le plus souvent sous la forme d'une poudre blanche cristalline. Il a une odeur âcre caractéristique.

Chimie

Synthèse

De fabrication simple^[4], il peut être obtenu à partir d’eau oxygénée (peroxyde d'hydrogène) et d’acétone (propanone). L'acide chlorhydrique^[5], l'acide sulfurique^[6], l'acide nitrique^[7] (acides forts) ou encore le chlorure d'étain(IV)^[8] servent à catalyser la réaction qui doit se faire à froid. L'obtention du précipité (des cristaux blancs) se fait par une réaction fortement exothermique. Les molécules contiennent dans leur cycle des liaisons peroxydes, ce qui explique l'instabilité du produit.

Expérimentalement, si l'on essaie de produire la réaction à chaud, le peroxyde d'acétone et le peroxyde d'hydrogène se vaporisent et se dégagent lentement sous forme d'une fumée blanche, épaisse et âcre, plus lourde que l'air ambiant, qui détone très violemment au contact d'une source de chaleur incandescente (étincelle, filament d'ampoule électrique,...), ce qui est extrêmement dangereux et totalement incontrôlable.^{[réf. nécessaire]}

La réaction est quasiment complète, mais la réaction produisant beaucoup de chaleur peut vaporiser le peroxyde d'hydrogène ou l'acide fort utilisé comme catalyseur, ce qui peut provoquer des brûlures irréversibles aux mains et aux yeux.

D'ailleurs, si le mélange est "noyé" dans l'acétone, les flocons de peroxyde d'acétone se dissolvent et le mélange se met spontanément à bouillir, jusqu'à disparition complète du peroxyde. À cette occasion, le récipient contenant le mélange peut se fêler ou se briser net sous l'effet de la chaleur intense.^{[réf. nécessaire]}

Formes oligomères

Le peroxyde d'acétone existe sous plusieurs formes oligomères cycliques dont les formules chimiques sont:

• C₆H₁₂O₄ (diperoxyde d'acétone)
• C₉H₁₈O₆ (triperoxyde d'acétone)
• C₁₂H₂₄O₈ (tétraperoxyde d'acétone)

Les conditions de catalyse déterminent la part de chaque oligomère dans le mélange obtenu. Lorsque la concentration en catalyseur acide est faible, le trimère est obtenu majoritairement, quelle que soit la température ou le type d'acide^[7]. Lorsque la concentration en catalyseur augmente, le dimère est obtenu comme produit secondaire, puis comme unique produit^[7].

Stabilité

Le produit connu sous le nom de péroxyde d'acétone contient majoritairement la forme trimère cyclique, le triperoxyde de tricycloacétone (en anglais TATP : triacetone triperoxide ou TCAP : tricyclicacetonperoxide ). Cette molécule est métastable et se décompose lentement en diperoxyde d'acétone en présence de certains catalyseurs^[8]. Le dimère est moins stable vis-à-vis de sa décomposition explosive que la forme trimère. Cette baisse de stabilité est en partie explicable par des contraintes structurales accrues chez la forme dimère par rapport au trimère, notamment en ce qui concerne les angles de liaisons des atomes d'oxygène inclus dans le cycle des molécules. C'est une raison supplémentaire pour éviter de stocker ce produit pendant une longue durée.

Formes cristallines

Le trimère du peroxyde d'acétone se présente généralement sous la forme de cristaux monocliniques^[2], mais d'autres formes peuvent être observées en fonction du type de catalyse employé^[9].

Utilisation en synthèse

Le peroxyde d'acétone peut être utilisé pour oxyder les alcools^[10].

Explosion

Le peroxyde d'acétone est extrêmement instable, il est très sensible à la chaleur, au choc et à la friction^[11]. L’explosion de 10 grammes de peroxyde d'acétone produit 250 cm³ de gaz alors que le TNT en produit 285^{[réf. nécessaire]}.

Durant sa décomposition - en partie pour un départ flamme - le péroxyde d'acétone dégagerait du gaz, du méthane essentiellement, expliquant ainsi un résultat soufflant (voir brisant si combiné) mais exempt de brulures.

La vitesse de détonation d'un échantillon de densité égale à 1,18 est de 5 300 m·s^-1[12].

Une caractéristique du peroxyde d'acétone est que son explosion est peu exothermique, elle est dite entropique car le principal facteur favorisant sa réaction de décomposition est la création d'entropie.

Non confiné, c'est un explosif soufflant, il produit alors une violente flamme (mais détone s'il est initié par une onde de choc). Il peut aussi être mélangé avec d'autres produits : plastifiant, poudre sans fumée... ce qui lui permet d'exploser sans être confiné. Il devient alors un explosif brisant et produit une détonation.

Note : même les explosifs industriels comme la nitroglycérine ou le TNT brûlent dans certains cas s'ils sont mis à feu par une flamme

Il faut mettre quelques réserves aux propos précédents car les caractéristiques de cet explosif dépendent avant tout de la méthode de fabrication. La méthode la plus simple avec un catalyseur à l'acide chlorhydrique ou sulfurique à froid, donne la formule trimère dont la sensibilité est proche de celle du fulminate de mercure (un choc violent est requis). Mais ce produit est très sensible à la friction (accidents fréquents !).

Il a tendance à se sublimer et doit être conservé dans de l'eau ou un mélange stabilisant pour plus de sécurité^[13].

Utilisation

Le peroxyde d'acétone est utilisé comme charge primaire dans des détonateurs^[14].

Cet explosif, extrêmement instable, est facile à fabriquer avec des moyens artisanaux. Outre cette facilité de production, il est difficile à détecter^[15], ce qui en fait un explosif souvent employé par les terroristes^[4]. Il a été utilisé lors d'un attentat raté par Richard Reid durant le vol Paris-Miami d'American Airlines en décembre 2001^[16], ainsi que pour plusieurs autres attentats ou tentatives d'attentat^[17] dont l'attentat de Marrakech en avril 2011.

Il est régulièrement utilisé par le Hamas^[18].

Alimentation

Le péroxyde d'acétone est repris dans les additifs alimentaires et codé E929. Il est utilisé comme agent de traitement de farines^[19].

Notes et références

1. ↑ ^{a et b} H: Félix-Rivera, M.L. Ramírez-Cedeño, R.A. Sánchez-Cuprill, S.P. Hernández-Rivera: Triacetone triperoxide thermogravimetric study of vapor pressure and enthalpy of sublimation in 303–338 K temperature range in Thermochim. Acta 514 (2011) 37–43, DOI:10.1016/j.tca.2010.11.034.
2. ↑ ^{a et b} Per Groth, « Crystal structure of 3,3,6,6,9,9-hexamethyl-1,2,4,5,7,8-hexaoxacyclononane (trimeric acetone peroxide) », dans Acta Chemica Scandinavica (1947-1973), vol. 23, n^o 4, 1969, p. 1311-1329 [lien DOI] 
3. ↑ R Wolffenstein, « Über die Einwirkung von Wasserstoffsuperoxyd auf Aceton und Mesityloxyd », dans Chemische Berichte, vol. 28, 1895, p. 2265 
4. ↑ ^{a et b} Hiroyuki Arai et Jun Nakamura, « Analysis of triacetonetriperoxide », dans Current Topics in Forensic Science, Proceedings of the Meeting of the International Association of Forensic Sciences, 14th, Tokyo, Aug. 26-30, 1996, vol. 4, 1997, p. 209-211 
5. ↑ « Stand off synthesis and vapour detection of peroxide based explosive (PBE) », dans International Annual Conference of ICT, vol. 41, 2010, p. wuill1/1-wuill1/12 
6. ↑ Pacheco-Londono, Leonardo C.; Pena, Alvaro J.; Primera-Pedrozo, Oliva M.; Hernandez-Rivera, Samuel P.; Mina, Nairmen; Garcia, Rafael; Chamberlain, R. Thomas; Lareau, Richard T., « An experimental and theoretical study of the synthesis and vibrational spectroscopy of triacetone triperoxide (TATP) », dans Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering, vol. 5403, 2004, p. 279-287 [lien DOI] 
7. ↑ ^{a, b et c} Robert Matyas et Jiri Pachman, « Study of TATP: Influence of Reaction Conditions on Product Composition », dans Propellants, Explosives, Pyrotechnics, vol. 35, n^o 1, 2010, p. 31-37 [lien DOI] 
8. ↑ ^{a et b} Robert Matyas, Jiri Pachman et How-Ghee Ang, « Study of TATP: Spontaneous Transformation of TATP to DADP - Full Paper », dans Propellants, Explosives, Pyrotechnics, vol. 34, n^o 6, 2009, p. 484-488 [lien DOI] 
9. ↑ Reany, Ofer; Kapon, Moshe; Botoshansky, Mark; Keinan, Ehud, « Rich Polymorphism in Triacetone-Triperoxide », dans Crystal Growth & Design, vol. 9, n^o 8, 2009, p. 3661-3670 [lien DOI] 
10. ↑ Nesprias, Karina; Canizo, Adriana; Eyler, Nora; Mateo, Carmen, « Oxidation of alcohols employing polyfunctional cyclic organic peroxides », dans Afinidad, vol. 61, n^o 514, 2004, p. 471-475 
11. ↑ Li, Yun-cai; Ji, Guo-feng; Chen, Jun; Mu, Jing-xia, « Analysis handling and prevention countermeasures of an explosion accident in a shoes manufacturer », dans Zhongguo Anquan Shengchan Kexue Jishu, vol. 5, n^o 5, 2009, p. 184 - 187 
12. ↑ Cooper, Paul W., Explosives Engineering, New York: Wiley-VCH, 1996. ISBN 0-471-18636-8
13. ↑ Newman, Melvin S.; Fukunaga, Tadamichi, « An explosion during the preparation of neopentyl alcohol », dans J. Am. Chem. Soc., vol. 77, 1955, p. 6073 
14. ↑ Brevet DE 202 008 004 920
15. ↑ Lin, Hengwei; Suslick, Kenneth S., « A Colorimetric Sensor Array for Detection of Triacetone Triperoxide Vapor », dans J. Am. Chem. Soc., vol. 132, n^o 44, 2010, p. 15519-15521 [lien DOI] 
16. ↑ Le figaro : une attaque terroriste aurait été déjouée à New-York
17. ↑ Le Figaro : Une menace imminente terroriste déjouée en Allemagne
18. ↑ http://www.timesonline.co.uk/tol/news/uk/article544334.ece
19. ↑ Liste officielle d'additifs alimentaires : http://www.codexalimentarius.net/web/more_info.jsp?id_sta=7

Voir aussi

Articles connexes

• Acétone
• peroxyde
• Liste de composés explosifs

Liens et documents externes

• ChemSub Online : Peroxyde d'acétone.