Qu’est-ce que le chlorure de cérium ?
Le chlorure de cérium est un composé inorganique dont la formule chimique est CeCl3.
Il est parfois appelé Chlorure de cérium (III) pour préciser sa valence. Outre l’anhydride, on connaît surtout l’heptahydrate, dont les numéros d’enregistrement CAS sont respectivement 7790-86-5 (anhydride) et 18618-55-8 (heptahydrate). L’anhydride forme facilement des hydrates en raison de sa forte hygroscopicité.
Le chlorure de cérium anhydre et heptahydraté est classé comme corrosif/irritant pour la peau et irritant pour les yeux dans la classification du SGH.
Utilisations du chlorure de cérium
Le chlorure de cérium est notamment utilisé comme matière première synthétique pour d’autres composés du cérium et comme acide de Lewis dans la synthèse organique. Le trifluorométhanesulfonate de cérium (Ce(OTf)3), utilisé comme acide de Lewis dans la réaction d’acylation de Friedel-Crafts, est un composé particulièrement utile basé sur le chlorure de cérium comme matière première.
Le chlorure de cérium sert également de catalyseur pour la polymérisation des oléfines. On le retrouve dans la réduction de Rouxier des composés carbonylés α,β-insaturés, dans les réactions d’alkylation des cétones et comme additif dans les réactions de Grignard.
Propriétés du chlorure de cérium
1. Chlorure de cérium (anhydre)
Le chlorure de cérium anhydre a un poids moléculaire de 246,48, un point de fusion de 817°C et un point d’ébullition de 1 727°C. Il se présente sous la forme d’un cristal ou d’une poudre de couleur blanche à jaune pâle à température ambiante. Sa densité est de 3,97 g/mL et sa solubilité dans l’eau est de 100 g/100 mL. Outre l’eau, il est soluble dans l’alcool.
2. Chlorure de cérium (heptahydraté)
Le chlorure de cérium heptahydraté a un poids moléculaire de 372,58 et un point de fusion de 848 °C. Il a une apparence de poudre cristalline blanche à jaune pâle ou de poudre à température ambiante. Il a une densité de 3,97 g/mL et est extrêmement soluble dans l’eau et l’éthanol.
Types de chlorure de cérium
Le chlorure de cérium est vendu comme produit réactif pour la recherche et le développement, ainsi que comme composé de terre rare à usage industriel.
1. Produits réactifs pour la recherche et le développement
La plupart des produits vendus en tant que produits réactifs pour la recherche et le développement sont du chlorure de cérium heptahydraté. Toutefois, un petit nombre de fabricants proposent également de l’anhydride. Le produit est généralement disponible en volumes de 10g, 25g, 100g, 500g,, qui sont faciles à manipuler en laboratoire. L’heptahydrate est considéré comme un produit réactif stable qui peut être conservé à température ambiante.
2. Composés de terres rares à usage industriel
En ce qui concerne les produits industriels, l’heptahydrate est essentiellement commercialisé en tant qu’heptahydrate stable. Ici aussi, l’utilisation envisagée est celle d’une matière première et d’un catalyseur pour les composés de cérium. Il est vendu sous forme de substance pure et de solution aqueuse. Il convient de se renseigner individuellement sur les volumes parce qu’ils varient d’un fabricant à l’autre.
Autres informations sur le chlorure de cérium
1. Synthèse du chlorure de cérium
Le chlorure de cérium peut être synthétisé à partir du métal cérium et du chlorure d’hydrogène. Il est également connu pour être obtenu en chauffant de l’oxyde, de l’hydroxyde ou du carbonate de cérium trivalent mélangé à du chlorure d’ammonium. Le chauffage de l’hydrate produit un anhydride, mais le chauffage rapide de l’hydrate seul peut provoquer une légère hydrolyse.
Pour obtenir de l’anhydride pur, l’hydrate peut être chauffé lentement à 400 °C avec quatre à six équivalents de chlorure d’ammonium sous vide poussé, ou avec un excès de chlorure de thionyle pendant environ trois heures. L’anhydride peut également être obtenu plus simplement en chauffant progressivement l’heptahydrate à 140 °C sous vide pendant de nombreuses heures. Cependant, il se peut qu’il contienne quelques hydrolysats. Ce degré de pureté peut toutefois encore être utilisé avec les réactifs organolithiques et de Grignard.
2. Réaction chimique du chlorure de cérium
Le chlorure de cérium ne sert pas seulement de matière première pour d’autres composés de cérium. En effet, il peut également être utilisé seul comme acide de Lewis dans la synthèse organique. Par exemple, dans la réduction de Rouxier des composés carbonylés α,β-insaturés, l’heptahydrate de cérium est utilisé avec le borohydrure de sodium NaBH4. Par ailleurs, il empêche la formation d’énolates lors de l’alkylation des cétones.