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Édition du 2/03/15 à 19:10 page 1 / 18 HYPOCHLORITES ET EAUX DE JAVEL unités de concentration, préparation des solutions désinfectantes version 2015.Mars.02 par Jean-Noël Joffin (Professeur au Lycée Paul Éluard de Saint Denis) avec l'aide précieuse de Bernard Chevalier (Professeur au Lycée Galilée de Gennevilliers) Cet article est paru dans l'OPÉRON XXI - N°2 - Janvier 1996 revue de l'Union des Professeurs de Physiologie Biochimie Microbiologie (http://www.upbm.net) accompagné de "hypochlorites et eaux de Javel : un peu d'histoire et de chimie... et de biochimie" par Guy DURLIAT et Jean Louis VIGNES" et "extraits et eaux de Javel : quelques expériences avec une électrode à oxygène et un spectrophotomètre" par Guy DURLIAT et Sophie LOGNON L'article original est profondément remanié, complété par un travail réalisé par Pierre GANDOLFI, Professeur au Lycée Paul Éluard de Saint Denis et relu par Claudine SCHUSTER, Professeure dans le même lycée. Table des matières HYPOCHLORITES ET EAUX DE JAVEL unités de concentration, préparation des solutions désinfectantes version 2007 ............. 1 Table des matières ........................................................................................... 1 Histoire .............................................................................................................. 2 Méthodes de fabrication et propriétés ............................................................. 2 Propriétés .................................................................................................................... 2 Utilisations ................................................................................................................... 4 Que peut-on reprocher à l'eau de Javel ? ................................................................... 5 Les différentes formes commercialisées d'eau de Javel ................................ 6 Les unités .......................................................................................................... 7 Compléments : outils de calcul ................................................................................... 9 Comment préparer les solutions pour désinfecter ? ...................................... 10 Dakin ......................................................................................................................... 10 Tableau de désinfection hospitalière ......................................................................... 10 NORMES .................................................................................................................. 11 Cas des pastilles… ................................................................................................... 11 Documents de la chambre syndicale de l'eau de Javel ............................................ 12 Conserver l'eau de Javel ................................................................................. 15 ANNEXES ......................................................................................................... 16 tableau de correspondance des solutions selon les matières premières utilisées .... 16 Articles de journaux ................................................................................................... 16 Bibliographie ................................................................................................... 17 Édition du 2/03/15 à 19:10 page 2 / 18 Histoire Claude Louis BERTHOLLET, né à Talloires, près d’Annecy, situé alors en territoire piémontais, fit ses études à Chambéry, puis surtout à Turin, où il fut reçu licencié et docteur en médecine, en janvier et mai 1770. En 1772, il vint à Paris, où il s’intéressa à la chimie en suivant principalement les cours de MACQUER et BUCQUET. Reçu médecin de la faculté de Paris en 1779, naturalisé Français l’année précédente, il était devenu, grâce à la protection du médecin genevois TRONCHIN, « médecin ordinaire » de Mme de MONTESSON, épouse du duc d’Orléans. Grâce à ce poste, il disposait d’un laboratoire pour ses recherches personnelles. Ses premiers mémoires furent présentés à l’Académie royale des sciences dès 1778. Le jeune chimiste y fut admis comme adjoint le 15 avril 1780, associé le 23 avril 1785, et pensionnaire le 7 janvier 1792. Avec FOURCROY, GUYTON de MORVEAU et MONGE, il faisait partie du petit cercle de jeunes savants qui se réunissaient à l’Arsenal, autour de LAVOISIER, dont il subit ainsi directement l’influence. En 1784, il succéda à MACQUER à la « direction des teintures de la Manufacture des Gobelins ». Son ouvrage Éléments de l’art de la teinture (1791) était un traité sur cet « art » qui devint, grâce à lui, une technique dérivée de la chimie. Objet d’une seconde édition, en 1804, l’ouvrage de BERTHOLLET resta longtemps le manuel des ouvriers en teinture. Il découvrit aussi le procédé du blanchiment des toiles par le chlore. La chimie industrielle lui doit enfin des études importantes sur la fabrication et la nature des aciers, qu’il réalisa en 1786 avec VANDERMONDE et MONGE. Comme théoricien, BERTHOLLET fit progresser la chimie par ses découvertes de la composition des acides prussique (HCN) et sulfhydrique (H2S), ainsi que de celle de l’ammoniac. Il étudia également les propriétés du chlore (acide marin déphlogistiqué), ce qui le conduisit à la découverte de l’eau de Javel appelée à l’époque « lessive de BERTHOLLET. On l'a nommée javel car c'est à Javel, un ancien village, aujourd'hui un quartier de Paris, qu'on la fabriqua. C’est à l’occasion de l’étude des propriétés du chlore que BERTHOLLET se rallia officiellement à la nouvelle théorie de LAVOISIER, dans son mémoire Sur les propriétés de l’acide marin déphlogistiqué, lu à l’Académie le 6 avril 1785. Cette adhésion entraîna celle des chimistes de la jeune génération, parmi lesquels FOURCROY, qui l’enseigna immédiatement dans ses cours. Après l’expédition d’Égypte, où il participa à la fondation et aux travaux de l’Institut d’Égypte, les travaux de BERTHOLLET prirent une orientation nouvelle. Méthodes de fabrication et propriétés En général, l'eau de Javel est obtenue par action du dichlore sur l'hydroxyde de sodium (NaOH) : 2 HO−+ Cl2 →ClO−+ Cl−+ H2O Ces deux produits sont eux-mêmes fabriqués par électrolyse d'une solution de NaCl. Cette technique peut être utilisée directement pour obtenir de petites quantités de solutions diluées. La réaction est fortement exothermique (-103 kJ/mole) et la température ne doit pas dépasser 40°C afin de limiter la dismutation des ions hypochlorites en ions chlorates et chlorures. En conséquence, le milieu réactionnel est énergiquement refroidi. Les installations sont en PVC (cuves, canalisations) et en titane (pompes, échangeurs thermiques). On obtient des concentrations de 12,5 à 25 % de chlore actif (dans ce dernier cas, NaCl précipite en partie et doit être éliminé). Sur des sites industriels d'utilisation de l'eau de Javel, il existe souvent des unités de production de petite taille. L'eau de Javel est obtenue directement par électrolyse de NaCl en solution, dans des cellules ne comportant pas de séparation entre les compartiments anodiques et cathodiques. L'eau de Javel produite est, en général, de faible concentration (< 1 % de chlore actif). De l'eau de Javel diluée (0,1 à 0,3 % de chlore actif) est également préparée par électrolyse d'eau de mer. Cette production est effectuée dans des centrales nucléaires utilisant dans leur circuit de refroidissement de l'eau de mer (Gravelines en France) et dans les usines de dessalement d'eau de mer. La production est de 60 t/jour au Koweït, 48 t/jour en Arabie Saoudite. De l'eau de Javel est également obtenue comme sous produit de l'électrolyse de NaCl lors de la production de Cl2 et NaOH. À la sortie des cuves d'électrolyse, les solutions appauvries en NaCl contiennent du dichlore dissous. Avant d'être recyclées, ces solutions sont déchlorées, le dichlore produit traité par NaOH donne de l'eau de Javel. Propriétés Eau de Javel et pH Les solutions d'hypochlorite ont une composition dépendant du pH puisque l'ion ClO- est une base pouvant donner l'acide hypochloreux HClO. D'autre part, au dessous de pH 5, l'ion hypochlorite réagit avec les ions chlorures pour donner du dichlore gazeux extrêmement dangereux, qui fut le premier gaz de combat. Les équilibres chimiques sont représentés dans le graphe suivant : Édition du 2/03/15 à 19:10 page 3 / 18 Cl2 + H2O = HClO + H+ + Cl- HClO = H+ + ClO- courbe concentrations des différentes formes hypochlorite, acide hypochloreux et dichlore en fonction du pH Remarque : Le site http://cifec.fr propose une calculatrice déterminant le "chlore actif". Du point de vue terminologique, les définitions suivantes sont données : • Chlore actif : dichlore + acide hypochloreux • Chlore libre : dichlore + acide hypochloreux + hypochlorite (s'il y a de l'hypochlorite il n'y a plus de dichlore…) • Chlore combiné : chloramines et autres composés organochlorés • Chlore total : chlore libre : chlore combiné Stabilité À pH < 5, les équilibres ci-dessus sont déplacés avec libération de Cl2, d'où la nécessité de ne pas employer l'eau de Javel en présence de produits acides et en particulier en présence de détartrants. La réaction de l'eau de Javel avec un acide (chlorhydrique par exemple) est une méthode de préparation de Cl2 au laboratoire. L'ion hypochlorite se dismute1 avec une élévation de température en donnant des ions chlorates selon la réaction : 2 H2O + ClO−→ClO3 −+ 4H+ + 4e− 4H+ + 4e−+ 2 ClO−→2 Cl−+ 2 H2O 3 ClO−→2 Cl−+ ClO3 − La dissolution du dioxyde de carbone de l'air (HClO a un pKA = 7,5 ; celui de dioxyde de carbone CO2 en solution aqueuse est de 6,4), en diminuant le pH de l'eau de Javel, peut entraîner un déplacement des équilibres chimiques dans le sens de la décomposition de l'eau de Javel. Pour cette raison, un excès d'ions OH- (de 5 à 12 g/L exprimé en NaOH) est laissé pour neutraliser CO2 de l'air. En conséquence, le pH d'une eau de Javel est basique (11,5 < pH < 12,5). Propriétés oxydantes L'ion hypochlorite, en solution dans l'eau, est fortement oxydant et il est, en particulier, susceptible d'oxyder l'eau. L’équation de réaction est la suivante : 2 H2O →O2 + 4H+ + 4e− 4H+ + 4e−+ 2 ClO−→2 Cl−+ 2 H2O 2 ClO−→O2 + 2 Cl− Cette réaction est lente, c'est elle qui impose une limite de durée d'utilisation à l'eau de Javel : un an pour l'eau de javel diluée, trois mois pour les extraits. Cette décomposition peut être accélérée par divers catalyseurs tels que : • les ions métalliques, 1 On appelle dismutation la réaction d’oxydoréduction où la même espèce chimique est l’oxydant d’un des deux couples et le réducteur de l’autre. Édition du 2/03/15 à 19:10 page 4 uploads/Industriel/ eau-de-javel.pdf

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