Acide benzoïque

équation^[3] : $\rho =0.71587/0.24812^{(1+(1-T/751)^{0.2857})}$
Masse volumique du liquide en kmol·m^-3 et température en kelvins, de 395,45 à 751 K.
Valeurs calculées :

T (K)	T (°C)	ρ (kmol·m^-3)	ρ (g·cm^-3)
395,45	122,3	8,8935	1,0861
419,15	146	8,70021	1,0625
431,01	157,86	8,60152	1,05044
442,86	169,71	8,50134	1,03821
454,71	181,56	8,39959	1,02578
466,56	193,41	8,29615	1,01315
478,41	205,26	8,19093	1,0003
490,26	217,11	8,08378	0,98722
502,12	228,97	7,97456	0,97388
513,97	240,82	7,86312	0,96027
525,82	252,67	7,74926	0,94636
537,67	264,52	7,63279	0,93214
549,52	276,37	7,51345	0,91757
561,37	288,22	7,39098	0,90261
573,23	300,08	7,26505	0,88723

T (K)	T (°C)	ρ (kmol·m^-3)	ρ (g·cm^-3)
585,08	311,93	7,13527	0,87138
596,93	323,78	7,00119	0,85501
608,78	335,63	6,86227	0,83804
620,63	347,48	6,71782	0,8204
632,48	359,33	6,56702	0,80198
644,34	371,19	6,4088	0,78266
656,19	383,04	6,24176	0,76226
668,04	394,89	6,06405	0,74056
679,89	406,74	5,87305	0,71723
691,74	418,59	5,66495	0,69182
703,59	430,44	5,43373	0,66358
715,45	442,3	5,16898	0,63125
727,3	454,15	4,8496	0,59225
739,15	466	4,41761	0,53949
751	477,85	2,885	0,35232

Graphique P=f(T)

T° d'auto-inflammation

570 °C^[1]

Point d’éclair

121 °C (coupelle fermée)^[1]

Pression de vapeur saturante

à 25 °C : 0,1 Pa^[1]

équation^[3] : $P_{vs}=exp(88.513+{\frac {-11829}{T}}+(-8.6826)\times ln(T)+(2.3248E-19)\times T^{6})$
Pression en pascals et température en kelvins, de 395,45 à 751 K.
Valeurs calculées :

T (K)	T (°C)	P (Pa)
395,45	122,3	795,5
419,15	146	2 605,79
431,01	157,86	4 445,48
442,86	169,71	7 323,62
454,71	181,56	11 684,87
466,56	193,41	18 102,62
478,41	205,26	27 295,66
490,26	217,11	40 141,64
502,12	228,97	57 686,09
513,97	240,82	81 146,35
525,82	252,67	111 909,49
537,67	264,52	151 524,07
549,52	276,37	201 685,72
561,37	288,22	264 217,08
573,23	300,08	341 042,63

T (K)	T (°C)	P (Pa)
585,08	311,93	434 159,5
596,93	323,78	545 605,4
608,78	335,63	677 424,7
620,63	347,48	831 634,26
632,48	359,33	1 010 189,86
644,34	371,19	1 214 954,66
656,19	383,04	1 447 670,45
668,04	394,89	1 709 932,72
679,89	406,74	2 003 169,94
691,74	418,59	2 328 627,72
703,59	430,44	2 687 357,96
715,45	442,3	3 080 213,14
727,3	454,15	3 507 845,59
739,15	466	3 970 711,64
751	477,85	4 469 100

Point critique

45,6 bar, 478,85 °C^[4]

Thermochimie

S⁰_solide

165,7 J mol⁻¹ K⁻¹ sous 1 bar

Δ_fH⁰_solide

−384,8 kJ/mol^[5]

C_p

148 J mol⁻¹ K⁻¹ à 300 K
259 J mol⁻¹ K⁻¹ à 413 K (liquide)

équation^[3] : $C_{P}=(-5480.0)+(647.12)\times T$
Capacité thermique du liquide en J·kmol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 395,45 à 450 K.
Valeurs calculées :

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
395,45	122,3	250 420	2 051
399	125,85	252 721	2 069
400	126,85	253 368	2 075
402	128,85	254 662	2 085
404	130,85	255 956	2 096
406	132,85	257 251	2 107
408	134,85	258 545	2 117
409	135,85	259 192	2 122
411	137,85	260 486	2 133
413	139,85	261 781	2 144
415	141,85	263 075	2 154
417	143,85	264 369	2 165
419	145,85	265 663	2 175
420	146,85	266 310	2 181
422	148,85	267 605	2 191

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
424	150,85	268 899	2 202
426	152,85	270 193	2 212
428	154,85	271 487	2 223
429	155,85	272 134	2 228
431	157,85	273 429	2 239
433	159,85	274 723	2 250
435	161,85	276 017	2 260
437	163,85	277 311	2 271
439	165,85	278 606	2 281
440	166,85	279 253	2 287
442	168,85	280 547	2 297
444	170,85	281 841	2 308
446	172,85	283 136	2 318
448	174,85	284 430	2 329
450	176,85	285 720	2 340

P=f(T)

équation^[6] : $C_{P}=(16.158)+(2.8234E-1)\times T+(1.7811E-4)\times T^{2}+(-3.2176E-7)\times T^{3}+(1.0752E-10)\times T^{4}$
Capacité thermique du gaz en J·mol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 200 à 1 500 K.
Valeurs calculées :
108,492 J·mol^-1·K^-1 à 25 °C.

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
200	−73,15	77 348	633
286	12,85	104 668	857
330	56,85	118 438	970
373	99,85	131 635	1 078
416	142,85	144 491	1 183
460	186,85	157 218	1 287
503	229,85	169 173	1 385
546	272,85	180 595	1 479
590	316,85	191 685	1 570
633	359,85	201 898	1 653
676	402,85	211 468	1 732
720	446,85	220 574	1 806
763	489,85	228 790	1 873
806	532,85	236 331	1 935
850	576,85	243 357	1 993

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
893	619,85	249 564	2 044
936	662,85	255 145	2 089
980	706,85	260 243	2 131
1 023	749,85	264 671	2 167
1 066	792,85	268 604	2 199
1 110	836,85	272 179	2 229
1 153	879,85	275 304	2 254
1 196	922,85	278 144	2 278
1 240	966,85	280 846	2 300
1 283	1 009,85	283 387	2 321
1 326	1 052,85	285 934	2 341
1 370	1 096,85	288 666	2 364
1 413	1 139,85	291 585	2 388
1 456	1 182,85	294 883	2 415
1 500	1 226,85	298 796	2 447

PCS

3 226,9 kJ mol⁻¹ (25 °C, solide)^[7]

Cristallographie

Classe cristalline ou groupe d’espace

P21/c^[8]

Paramètres de maille

a = 5,500 Å

b = 5,128 Å
c = 21,950 Å
α = 90,00°
β = 97,37°
γ = 90,00°
Z = 4 (22,0 °C)^[8]

Volume

613,96 Å³^[8]

Propriétés optiques

Indice de réfraction

n_{}^{15}

1,539 7^[9]

Précautions

SIMDUT^[10]

D2B,

Symbole NFPA 704

DL₅₀

1 700 mg kg⁻¹ (rats, peroral)

LogP

1,87^[1]

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

L'acide benzoïque, de formule chimique C₆H₅COOH (ou C₇H₆O₂) est un acide carboxylique aromatique dérivé du benzène.

Description

Il est utilisé comme conservateur alimentaire et est naturellement présent dans certaines plantes. C'est par exemple l'un des principaux constituants de la gomme benjoin, utilisée dans des encens dans les églises de Russie et d'autres communautés orthodoxes. Bien qu'étant un acide faible, l'acide benzoïque n'est que peu soluble dans l'eau du fait de la présence du cycle benzénique apolaire.

On trouve de l'acide benzoïque dans les plantes alimentaires :

en quantité notable dans le canneberge d'Amérique^[11] (Vaccinium macrocarpon) : 48,10 mg/100 ml ;
dans une moindre mesure dans la poudre de cacao (Theobroma cacao) : 0,06 mg/100 ml.

Parmi les principaux composés qui dérivent de l'acide benzoïque, on peut citer l'acide salicylique et l'acide acétylsalicylique plus connu sous le nom d'aspirine.

En tant qu'additif alimentaire, il est référencé en Europe sous le code E210. Ses sels, appelés des « benzoates », sont référencés sous les numéros :

E211, benzoate de sodium (Ba) ;
E212, benzoate de potassium (Ba) ;
E213, benzoate de calcium (Ba).

Au-dessus de 370 °C, il se décompose en formant du benzène et du dioxyde de carbone. A température ambiante, l'acide benzoïque possède une légère odeur rappelant celle du miel et n'est pas inflammable.

Historique

En 1830, Friedrich Wöhler rencontre Justus von Liebig, qui poursuit des recherches similaires sur les cyanates. Ils extraient, en 1837, l’amygdaline à partir des amandes amères, et découvrent l’acide benzoïque en oxydant l’amygdaline par l’acide nitrique. En 1832, ils publient les résultats de travaux et montrent que les radicaux organiques peuvent se combiner à l’hydrogène électropositif aussi bien qu’à l’oxygène électronégatif. Ils éditent ensemble les Annalen der Chemie und Pharmazie.

En 2021, la NASA annonce la découverte de traces d'acide benzoïque sur la planète Mars ^[12].

Production

Production industrielle

L'acide benzoïque est produit industriellement par oxydation partielle du toluène par l'oxygène en phase gazeuse en présence de catalyseurs tels que des sels de cuivre^[13] ou le pentoxyde de vanadium (V₂O₅).

Synthèse au laboratoire

L'acide benzoïque est peu cher et disponible auprès de nombreux fournisseurs. Sa synthèse au laboratoire est seulement pratiquée à titre d'exercices pédagogiques.

L'oxydation du toluène, de l'alcool benzylique ou du benzaldéhyde par le permanganate de potassium produit aussi de l'acide benzoïque. L'oxydation catalytique de l'alcool benzylique^[14]^,^[15]^,^[16]^,^[17] avec de l'air ou de l'O₂ gazeux comme oxydant est une alternative durable prometteuse à l'oxydation avec du permanganate. Cette réaction peut devenir pertinente sur le plan industriel, en particulier si un catalyseur à base de métal non noble est utilisé^[14].

On peut l'obtenir par l'hydrolyse d'un composé de même niveau d'oxydation que lui (par exemple à partir du benzonitrile ou du benzamide).

On peut aussi l'obtenir par réaction d'un réactif de Grignard avec le dioxyde de carbone. Le schéma réactionnel ci-dessous montre par exemple l'obtention de l'acide benzoïque à partir du bromobenzène.

Précautions

Phrases de risque :
- R22 (Nocif en cas d’ingestion)
- R36 (Irritant pour les yeux)
Conseils de prudence :
- S24 (Éviter le contact avec la peau)

Risques

Selon une étude britannique publiée en 2007, un lien a été établi entre la consommation d'acide benzoïque en association avec des mélanges de colorants synthétiques, et l'hyperactivité infantile, plus précisément le trouble du déficit de l'attention^[18]^,^[19].

Alimentation

L'acide benzoïque fait partie des additifs alimentaires et porte le numéro SIN E210^[20].
Il est aussi contenu naturellement dans certains aliments (notamment dans les fruits de la plaquebière).

Réglementation

Sur le plan de la réglementation des produits phytopharmaceutiques :

pour l’Union européenne : cette substance active est inscrite à l’annexe I de la directive 91/414/CEE par la directive 2004/30/CE ;
pour la France : cette substance active est autorisée dans la composition de préparations bénéficiant d’une autorisation de mise sur le marché.

Voir aussi

Benzoate de sodium
Acide benzènedicarboxylique
Acide benzènetricarboxylique
Acide 4-tert-butylbenzoïque (PTBBA)
Acide thiobenzoïque

Liens externes

Fiche internationale de sécurité

Références

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ACIDE BENZOIQUE, Fiches internationales de sécurité chimique
↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
1 2 3 (en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, États-Unis, McGraw-Hill, 1997, 7^e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5), p. 2-50
↑ « Properties of Various Gases », sur flexwareinc.com (consulté le 12 avril 2010)
↑ http://bilbo.chm.uri.edu/CHM112/tables/thermtable.htm
↑ (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 2, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., 1996 (ISBN 0-88415-858-6)
↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, Boca Raton, CRC Press, 18 juin 2002, 83^e éd., 2664 p. (ISBN 0849304830, présentation en ligne), p. 5-89
1 2 3 « Benzoic acid », sur reciprocalnet.org (consulté le 12 décembre 2009)
↑ (en) J. G. Speight et Norbert Adolph Lange, Lange's Handbook of Chemistry, McGraw-Hill, 2005, 16^e éd., 1623 p. (ISBN 0-07-143220-5), p. 2.289
↑ « Acide benzoïque » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 24 avril 2009
↑ d'après Phenol ExplorerPhenol Explorer INRA
↑ sur Futura science
↑ Klaus Weissermel et Hans-Jürgen Arpe, Chimie organique industrielle, Éd. De Boeck Université, trad. de la 3^e éd., p. 364.
1 2 (en) « Multifunctionality of Crystalline MoV(TeNb) M1 Oxide Catalysts in Selective Oxidation of Propane and Benzyl Alcohol », ACS Catal,‎ 2013, p. 1103-1113 (lire en ligne)
↑ (en) Gergely Nagy, Andrea Beck, György Sáfrán et Zoltán Schay, « Nanodisperse gold catalysts in oxidation of benzyl alcohol: comparison of various supports under different conditions », Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 128, n^o 1,‎ 1^er octobre 2019, p. 71–95 (ISSN 1878-5204, DOI 10.1007/s11144-019-01615-8, lire en ligne, consulté le 10 mai 2020)
↑ (en) Ben Qi, Yanbing Wang, Lan-Lan Lou et Ying Yang, « Solvent-free aerobic oxidation of benzyl alcohol over palladium catalysts supported on MnOxprepared using an adsorption method », Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 108, n^o 2,‎ 1^er avril 2013, p. 519–529 (ISSN 1878-5204, DOI 10.1007/s11144-012-0529-y, lire en ligne, consulté le 10 mai 2020)
↑ (en) Liming Sun, Wenwen Zhan, Jiang Shang et Guojian Chen, « Carbon-encapsulated Fe3O4 for catalyzing the aerobic oxidation of benzyl alcohol and benzene », Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 126, n^o 2,‎ 1^er avril 2019, p. 1055–1065 (ISSN 1878-5204, DOI 10.1007/s11144-018-01529-x, lire en ligne, consulté le 10 mai 2020)
↑ Jim Stevenson et al., université de Southampton, dans The Lancet, septembre 2007. Étude relatée dans Le Monde, 7 septembre 2007.
↑ Documentaire Reporter diffusé sur RTL TVI, 5 février 2010.
↑ Codex alimentarius, « Noms de catégorie et système international de numérotation des additifs alimentaires », sur codexalimentarius.net, 2009 (consulté le 19 mai 2010)