Gaz-ethane

Ethane

GÉNÉRALITÉS :
L'éthane est le résultat de la combinaison de deux éléments : deux atomes de carbone C et six atomes d'hydrogène H, soit C₂H₆
(ou H₃C-CH₃). Appelé également Biméthyl ou Méthylméthane et quelquefois éthyle hydrique.
Masse molaire : 30,07 g mol^-1.
L'éthane est un hydrocarbure saturé de la famille des alcanes. C'est un gaz combustible, incolore et inodore qu'on peut trouver dans le gaz naturel et aussi dans le raffinage du pétrole.
C'est un des gaz à effet de serre (voir ici), dont la contribution relative à ce phénomène est cependant faible car sa concentration atmosphèrique est de l'ordre de 0,5 ppbv* (contre 365000 ppbv pour CO₂ et 1800 ppbv pour CH₄).
*ppbv : parties par billion en volume (billion = millard).

Propriétés.
Incolore et inodore, ce gaz est par ailleurs extrêmement inflammable.
Il peut former un mélange explosif avec l'air, et peut réagir violemment avec les oxydants.
Aux conditions "normales" de pression, c'est un gaz plus lourd que l'air (1,282 kg m3^-1 à 15°C).

Il se liquéfie à T • = -88,7 °C (P = 1atm). C'est aussi le point d'ébullition de l'éthane liquide.

Le point de fusion de l'éthane solide (glace d'éthane) est de -183,3°C (89,85 K), et donc c'est aussi le point de solidification de l'éthane liquide.

Point triple : température = -183,26 °C (89,89 K) et pression : 0,008 hPa [0,008 mbar].

Le Point critique (Critical point) se situe à P = 48839 hPa (48,839 bar) et Tc = 32,2 °C (305,35 K]).

Graphique de Pression de vapeur en fonction de la Température :

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L'éthane est un combustible. La réaction de combustion complète du C₂H₆ peut s'écrire :

2C₂H₆ + 7O₂ ===> 4CO₂ + 6H₂O
(éthane + oxygène => dioxyde de carbone + eau)

et 1 m³ (1,282 kg) d'éthane à 15 °C libère une énergie de 66,5 MJ (18,47 kWh).

Quelques caractéristiques :

Phase gazeuse :
- Masse volumique (1013,25 hPa, à 15 °C ) : 1,282 kg m3^-1
- Équivalent gaz/liquide (1013,25 hPa, 15 °C) : 1 m3 de gaz (1,282 kg) > 0,002314 m3 de liquide (2,314 litre, masse : 1,282 kg)
- Volume Spécifique (1013,25 hPa, 21 °C) : 0,799 m3/kg
- Chaleur spécifique du gaz à pression constante (Cv) (1000 hPa et 25 °C) : 53 J/(mol.K)
- Chaleur spécifique du gaz à volume constant (Cv) (1000 hPa et 25 °C) : 44 J/(mol.K)
- Viscosité (1013,25 hPa, 0 °C) : 0,0000855 Poise
- Solubilité du gaz dans l'eau (1013,25 hPa et 20 °C) : 0,052 vol/vol (52 ml par litre d'eau)
Phase liquide :
- Masse volumique (1013,25 hPa, au point d'ébullition) : 546,49 kg m3^-1
- Équivalent liquide/gaz (1013,25 hPa, 15 °C) : 1 litre de liquide > 0,432 m3 de gaz (0,553 kg)
- Point d'ébullition (1013,25 hPa) : -88,7 °C (184,45 K)
- Chaleur latente de vaporisation (1013,25 hPa, au point d'ébullition) : 488,76 kJ kg^-1
- Pression de vapeur (à 21 °C) : 38300 hPa (38,3 bar).
Phase solide (glace) :
- Point de fusion : -183,3 °C (89,85 K).
- Chaleur latente de fusion (1013,25 hPa, au point triple) : 94,977 kJ kg^-1
Température d'auto-inflammation : 515 °C (788 K)

Utilisations.
L'éthane est utilisé dans la fabrication d'intermédiaires en synthèse organique; par exemple il permet la production de chlorure d'éthylène par chloration ou la production de l'éthylène par vapocracking.

Risques majeurs.

Risques d'incendie
Toxicité (Am. Conf. Of Gov. Ind. Hygienists ACGIH 2000 Edition) : Asphyxiant
(pas d'effet toxicologique connu)
Limites d'inflammabilité dans l'air (conditions normales TPN) : 3,0-16 %vol
Odeur : Aucune
Code UN : UN1035 (gaz); UN1961 (liquide refrigéré)
Classe de risque USA (DOT Hazard class) : Gaz inflammable

Fiches de données de sécurité.
Téléchargement des Fiches Techniques de Sécurité - Air Liquide (fichiers pdf) : éthane comprimé (24 ko) et éthane liquide réfrigéré (24 ko).
Divers.
L'éthane a pu être trouvé à l'état de traces dans plusieurs nuages interstellaires, et dans certaines comètes.
Ce composé se trouve partout sur Titan (la plus grande des "lunes" de la planète Saturne), dans des lacs d'éthane (composition moyenne : C2H6=76 à 79%, méthane CH4 = 5 à 10%, propane C3H8 =7 à 8%, acide cyanhydrique HCN=2 à 3%, acétylène C2H2=1% et azote N2=0,3% [2009*]) et dans l'atmosphère ().
Nota : l'atmosphère de Titan {rappel >Patm =1,5 bar et T= -179/-210°C} est au point triple du méthane ( P = 117 hPa et T = -182,47 °C [90,68 K] ), comme l'atmosphère de la Terre est au point triple de l'eau ( P = 6,11 hPa et T = 0,01 °C [273,16 K] ).
La chaleur dégagée par la sonde Huygens, lors de l'impact du 14 janvier 2005 a provoqué un notable dégagement de méthane gazeux. Titan présente une atmosphère uniforme d'azote-méthane. Il ne pleuvait pas lorsque la sonde Huygens s'est posée sur Titan, mais l'ESA (l'Agence Spatiale Européenne) n'exclut pas que des averses (pluie ou neige) d'éthane, de méthane, et d'autres hydrocarbures, y compris d'azote en hiver vers -210°C (il y a des saisons sur cette planète). Simplement, l'aridité du sol absorberait rapidement ces précipitations, à la manière des déserts terrestres.

*Institut de Physique de Rennes, D. Cordier (Astrochimie Expérimentale), O. Mousis (University of Arizona, USA et Université de Franche-Comté), Etude des données Huygens/Cassini.

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