Mélange sulfonitrique

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SGH05

Le mélange sulfonitrique acide SGH05 est un mélange très employé en synthèse organique. Sa préparation est très dangereuse, il convient de savoir la fabriquer en sécurité et connaître son mode d'action.

1 Sécurité

  • Le mélange sulfonitrique est un mélange de deux acides très réactifs, à savoir : l'acide sulfurique SGH05 et l'acide nitrique SGH03SGH05, tous deux très concentrés. C'est une substance redoutablement corrosive, très réactive et peu stable dans le temps. On le prépare en général peu de temps avant l'emploi ; il ne se stocke pas.
  • L'acide sulfurique SGH05 employé dans cette préparation est concentré à 96% (au maximum), il contient le moins d'eau.
  • L'acide nitrique SGH03SGH05 employé ici est concentré (au minimum) à 68-70%, c'est le moins concentré des deux acides, il contient le plus d'eau.
  • Le mélange sulfonitrique est souvent un mélange 60%/40% (acide sulfurique/acide nitrique), parfois 50%/50%, rarement d'autres ratios, mais cependant toujours en volumes, et non en masses. En tous cas, suivant le protocole que vous avez en main, ajustez alors les volumes à employer, et calculez toujours la quantité de matière d'acide nitrique introduite.

2 Matériel

  • Eprouvette graduée de 25 mL
  • Erlenmeyer de 100 mL
  • Thermomètre en verre
  • Bain de glace/sel
  • Agitateur magnétique + barreau aimanté

3 Mise en œuvre

Travail impératif sous hotte aspirante, munis de gants et de lunettes de sécurité, en plus de la classique blouse en coton.

Pour un mélange 60%/40% acide sulfurique/acide nitrique :

  • Prélevez, avec une éprouvette graduée, 12 mL d'acide nitrique concentré SGH05, versez les ensuite dans un erlenmeyer installé dans un bain de glace/sel, et posé sur un agitateur magnétique. Contrôlez la température de l'acide nitrique dans l'erlenmeyer au moyen d'un thermomètre en verre (pas de métal, sinon la sonde risque d'être attaquée). Refroidir jusqu'aux environs de 0°C.
  • Prélevez (avec la même éprouvette graduée) 8 mL d'acide sulfurique concentré SGH05.
  • Versez à présent l'acide sulfurique dans l'acide nitrique, goutte à goutte, en contrôlant la température, en refroidissant, et en agitant convenablement avec l'agitateur magnétique. Ne pas dépasser 10°C.
  • Si vous montez trop haut en température, vous risquez de détruire l'acide nitrique : des vapeurs rousses de dioxyde d'azote SGH03SGH06SGH05 se dégageraient du mélange.

4 Mise en garde

  • Le mélange sulfonitrique est très corrosif et dégage des vapeurs irritantes. Le manipuler sous hotte aspirante.
  • Ne pas verser l'acide nitrique dans l'acide sulfurique, car l'acide nitrique est le plus hydraté, et on ne verse jamais d'eau dans un acide concentré, mais l'inverse. On verse donc l'acide sulfurique dans l'acide nitrique, en le refroidissant convenablement lors de l'addition.

5 Théorie

  • Le mélange sulfonitrique est ainsi prêt :
HNO3 + H2SO4NO2+ + HSO4 + H2O
  • L'acide sulfurique sert à former l'ion nitronium NO2+, et il sert également de solvant à cet ion. Il sert également (mais de manière non prépondérante) à capter l'eau formée durant cet équilibre, ce qui le déplace dans le sens de la formation de l'ion nitronium.
  • L'ion nitronium est l'agent électrophile employé en synthèse organique, c'est l'ion responsable des nitrations, il est sauvagement attaqué par le cycle aromatique, ce méchant nucléophile (qui aime les noyaux, les charges positives). L'acide sulfurique catalyse sa formation et sa réaction en synthèse.

6 Utilisations

  • Substitutions électrophiles sur cycle aromatique, sur polyols...
  • Obtention du nitrobenzène SGH06, de la 4-nitroaniline SGH06SGH08, etc.
  • Obtention de colorants, d'explosifs...

7 Voir aussi

8 Références