HOMEL'eau de Javel, un produit du futut
ImprimerLa Chimie de l'Eau de Javel

** 1. Notion de "chlore actif", "chlore actif libre" et "chlore total"

  • La Chimie de l'eau de Javel
    L'expression "chlore actif" correspond au concept scientifique de "available chlorine" (soit chlore disponible). Le chlore actif correspond à l'ion ClO- et aux gaz HOCl et Cl2 dissous dans l'eau (solution assez concentrée et alcaline).
  • L'expression "chlore actif" désigne, en réalité, un pouvoir oxydant qui correspond bien au double de la quantité de chlore sous forme de NaOCl dans une solution assez concentrée et alcaline.
  • L'expression "chlore actif libre" correspond au concept américain de "active chlorine". Le "chlore actif libre" correspond aux gaz HOCl et Cl2 dissous dans l'eau (solution très diluée en milieu neutre ou acide).
  • L'expression "chlore total" désigne le chlore sous toutes ses formes : hypochlorite, mais aussi le chlorure de sodium qui pourrait, d'ailleurs, être éliminé, ainsi que les chlorites et les chlorates.

 

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** 2. L'hydrolyse du chlore :

La production d’Eau de Javel (ou hypochlorite de sodium) est généralement basée sur la réaction d'hydrolyse du chlore dissous en solution.
Ce mécanisme (proposé par Shilov & Solodushenkov puis Lifshitz & Perlmutter-Hayman), est une réaction directe d'une molécule de chlore et d'une molécule d'eau ou d’hydroxyde selon les réactions :

Hydrolyse du chlore

L'ajout de bases faibles (B-) en solution augmentant la vitesse d'hydrolyse du chlore, une réaction supplémentaire entre alors en jeu :

Hydrolyse du chlore

Cette base faible peut également fournir des ions hydroxydes par sa réaction avec l'eau selon :

Hydrolyse du chlore

La fabrication industrielle est un barbotage de chlore gazeux dans de la soude liquide :

Hydrolyse du chlore

La réaction, fortement exothermique, nécessite une maîtrise de la température aux environs de 40°C afin de limiter la formation de chlorates et chlorures.

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** 3. Les différentes qualités de solutions industrielles d'hypochlorite
de sodium :

  • La solution d'hypochlorite de sodium à 13% de chlore actif (auparavant appelée : 47/50° chlorométrique) :
    Fabriquée par barbotage direct de chlore dans de la soude de qualité sélectionnée, elle titre au minimum 13% de chlore actif et sa plage de titre s’étend jusqu’à environ 15% de chlore actif.
  • La solution d'hypochlorite de sodium à 24% de chlore actif, aussi appelée "hypochlorite à haut titre" (auparavant : 100° chlorométrique) :
    Le principe de fabrication, identique à celui de l'hypochlorite de sodium à 13%, nécessite cependant de pouvoir « surchlorer » la soude afin de déplacer l’équilibre de la réaction. Ainsi une partie du chlorure de sodium est retiré de la solution par précipitation.
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** 4. L'évolution des différentes qualités d'Eau de Javel :

L'évolution des différentes qualités d'Eau de Javel

La solution de Berthollet (eau chlorée) évolua au cours du 19ème siècle. Les chimistes Cotelle et Fouchet mirent au point dès 1868 un procédé de fabrication industrielle de l'Eau de Javel permettant d’obtenir des solutions à 2° chlorométrique (0,94 % de chlore actif), puis 6° (1,85 % de chlore actif) et enfin 12° (3,6% de chlore actif). Il faudra cependant attendre la fin des années 1950 pour voir apparaître sur le marché l’Eau de Javel concentrée à 48° chlorométrique (vendue en berlingots ou en cruchons) et 1963 pour que le plastique remplace le verre des flacons.

Jusqu'en 1976, l'Eau de Javel était stabilisée et colorée en orangé à l’aide de bichromate de sodium (environ 20 g pour 100 litres).
Actuellement, l’Eau de Javel est un liquide limpide, de couleur jaune vert, ayant une odeur caractéristique dite « chlorée » et une densité moyenne comprise entre 1,0 et 1,2.
Les concentrations les plus courantes disponibles sur le marché grand public sont 2,6% et 9,6% de chlore actif.

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** 5. La réactivité de l'Eau de Javel :

Dans l'Eau de Javel les équilibres de dissociation suivants sont en jeu simultanément :
Equilibre 1:

Réactivité à l'eau: équilibre 1

L’Eau de Javel en solution «donne» de la soude et de l’acide hypochloreux :
Equilibre 2:

Réactivité à l'eau: équilibre 2

L’acide hypochloreux « se transforme » en ion hypochlorite.

C'est le niveau de pH qui favorise soit l'équilibre 1 soit l'équilibre 2. Plus le pH et la température sont élevés et plus la réaction tendra vers la génération d’ions hypochlorite.
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L'acide hypochloreux et l'ion hypochlorite sont les deux formes chimiques du chlore actif. Ces deux formes n’ont pas le même pouvoir de désinfection. L’acide hypochloreux est de l’ordre de 100 fois plus réactif que l’ion hypochlorite.

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** 6. Stabilité des équilibres chimiques :

La dissolution du dioxyde de carbone de l'air acidifiant le milieu (diminution du pH) entraîne un déplacement des équilibres chimiques dans le sens de la décomposition de l'Eau de Javel.
Pour cette raison, un excès d'ions HO- (de 5 à 12 g/l exprimé en NaOH) est maintenu dans la solution d'hypochlorite de sodium (matrice) afin de neutraliser l’influence du CO2 de l'air.

En conséquence, le pH d'une Eau de Javel concentrée peut être fortement basique (pH ≥ 11,5).

L'ion hypochlorite en solution dans l'eau est, quant à lui, fortement oxydant et en particulier susceptible « d'oxyder » l'eau. La réaction globale est la suivante :

Stabilité des équilibres chimiques
Cette décomposition peut être accélérée par divers catalyseurs tels que :
  •  les ions métalliques,
  •  la chaleur,
  •  la lumière et en particulier les rayonnements U.V. (c’est pourquoi les Eaux de Javel sont conservées dans des récipients opaques non métalliques).

** 7. Produits de décomposition et impact sur l'environnement :

Produits de décomposition et impact sur l'environnement

L'hypochlorite de sodium est un produit hautement réactif et se transforme rapidement pendant et après son utilisation.
La réaction principale au cours de son utilisation est une oxydation qui entraîne à terme sa décomposition (à environ 99 %) en chlorure de sodium (sel de table), oxygène et eau.

D'autres substances se forment, en faible quantité, par réaction avec les substances organiques et azotées dans le milieu.
En fonction des utilisations, les sous-produits sont le chloroforme, les AOX appartenant à la classe des composés organohalogénés et les acides chloroacétiques.

De nombreuses études ont été effectuées qui ont montré que la quantité d'AOX formée pendant ou suite à des utilisations domestiques est extrêmement faible et que la plupart de ces sous-produits sont facilement dégradables, ont une toxicité faible et ne sont pas bio-accumulables.

D’autres produits peuvent se former lors de la décomposition chimique tels que les chlorates qui sont eux-mêmes désinfectants ou lors de réactions avec des molécules organiques diverses en formant les chloramines, légèrement désinfectantes. Les chloramines ont une durée de vie dans l’environnement aquatique de quelques heures.

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** 8. Un exemple de produit dérivé de l'hypochlorite
de sodium, la solution de Dakin :

La solution de Dakin (du nom de son inventeur) est une solution d’hypochlorite neutralisée par du permanganate de potassium (ou de l'acide borique ou du bicarbonate de Sodium) et titrant 1,5 degré chlorométrique, soit environ 5 g. de chlore actif par litre - c'est-à-dire 5.000 ppm de chlore actif (selon la pharmacopée française).

Toujours largement utilisée en chirurgie pour le lavage des plaies infectées car sa neutralisation en fait une solution qui n'altère pas les tissus.

 

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