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Chlore

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Chlore
Image illustrative de l’article Chlore
Chlore liquide dans une ampoule.
SoufreChloreArgon
F
 Structure cristalline orthorhombique
 
17
Cl
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  
                      
Cl
Br
Tableau completTableau étendu
Position dans letableau périodique
SymboleCl
NomChlore
Numéro atomique17
Groupe17
Période3e période
BlocBloc p
Famille d'élémentsHalogène
Configuration électronique[Ne] 3s2 3p5
Électrons parniveau d’énergie2, 8, 7
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique35,453 ± 0,002 u[1]
Rayon atomique(calc)100 pm (79 pm)
Rayon de covalence102 ± 4 pm[2]
Rayon de van der Waals180 pm[3]
État d’oxydation0, ±1, +3, +5, +7
Électronégativité(Pauling)3,16
OxydeAcide fort
Énergies d’ionisation[4]
1re :12,967 63 eV2e :23,813 6 eV
3e :39,61 eV4e :53,465 2 eV
5e :67,8 eV6e :97,03 eV
7e :114,195 8 eV8e :348,28 eV
9e :400,06 eV10e :455,63 eV
11e :529,28 eV12e :591,99 eV
13e :656,71 eV14e :749,76 eV
15e :809,40 eV16e :3 658,521 eV
17e :3 946,296 0 eV
Isotopes les plus stables
IsoANPériodeMDEdPD
MeV
35Cl75,77 %stable avec 18neutrons
36Cltraces
{syn.}
301 000 ansβ-
—-—
ε /β+
0,709
—-—
1,142
36Ar
—-—
36S
37Cl24,23 %stable avec 20neutrons
Propriétés physiques ducorps simple
État ordinaireGaz (non-magnétique)
Allotrope à l'état standardDichlore Cl2
Masse volumique3,214 g·l-1,

1,56 g·cm-3 (−33,6 °C)[1]

Système cristallinOrthorhombique
CouleurVert jaunâtre
Point de fusion−101,5 °C[1]
Point d’ébullition−34,04 °C[1]
Enthalpie de fusion3,203 kJ·mol-1
Enthalpie de vaporisation10,2 kJ·mol-1
Température critique143,8 °C
Volume molaire22,062×10-3 m3·mol-1
Pression de vapeur>Patm. à20 °C
Vitesse du son206 m·s-1 à20 °C
Chaleur massique480 J·kg-1·K-1
Conductivité thermique8,9×10-3 W·m-1·K-1
Divers
No CAS7782-50-5[5]
No EE925
Précautions
SGH[6]
Dichlore Cl2 :
SGH03 : ComburantSGH04 : Gaz sous pressionSGH06 : ToxiqueSGH09 : Danger pour le milieu aquatique
Danger
H270,H280,H315,H319,H330,H335,H400,EUH071,P220,P244,P260,P273,P280,P315,P302+P352,P304+P340,P305+P351+P338,P332+P313,P370+P376,P403 etP405
H270 : Peut provoquer ou aggraver un incendie ; comburant
H280 : Contient un gaz sous pression ; peut exploser sous l'effet de la chaleur
H315 : Provoque une irritation cutanée
H319 : Provoque une sévère irritation des yeux
H330 : Mortel par inhalation
H335 : Peut irriter les voies respiratoires
H400 : Très toxique pour les organismes aquatiques
EUH071 : Corrosif pour les voies respiratoires
P220 : Tenir/stocker à l’écart des vêtements/…/matières combustibles
P244 : S’assurer de l’absence de graisse ou d’huile sur les soupapes de réduction.
P260 : Ne pas respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols.
P273 : Éviter le rejet dans l’environnement.
P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage.
P315 : Consulter immédiatement un médecin.
P302+P352 : En cas de contact avec la peau : laver abondamment à l’eau et au savon.
P304+P340 : En cas d'inhalation : transporter la victime à l’extérieur et la maintenir au repos dans une position où elle peut confortablement respirer.
P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer.
P332+P313 : En cas d’irritation cutanée : consulter un médecin.
P370+P376 : En cas d’incendie : obturer la fuite si cela peut se faire sans danger.
P403 : Stocker dans un endroit bien ventilé.
P405 : Garder sous clef.
NFPA 704[7]
Transport[6]
Dichlore Cl2 :
Code Kemler :
265 : gaz toxique et comburant (favorise l'incendie)
Numéro ONU :
1017 : CHLORE
Classe :
2.3
Étiquettes :
pictogramme ADR 2.3
2.3 : Gaz toxiques (correspond aux groupes désignés par un T majuscule, c'est-à-dire T, TF, TC, TO, TFC et TOC).
pictogramme ADR 5.1
5.1 : Matières comburantes

8 : Matières corrosives
Emballage :
-

Unités duSI &CNTP, sauf indication contraire.
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Lechlore est l'élément chimique denuméro atomique 17, de symbole Cl. C'est le plus commun deshalogènes.

Le chlore est abondant dans la nature, son dérivé le plus important est lesel de table ou chlorure de sodium (NaCl). Ce dernier est nécessaire à de nombreuses formes de vie.

Le chlore, à l'état decorps simple, se présente sous la forme de la molécule dedichlore Cl2, qui est un gaz jaune-vert2,5 fois plus dense que l'air, auxconditions normales de température et de pression. Ce gaz a une odeur suffocante très désagréable et est extrêmementtoxique.

L'ionhypochlorite de l'eau de Javel contenant un atome de chlore, on dit souvent d'une eau javellisée qu'elle est « chlorée ». Il s'agit toutefois d'un abus de langage, source fréquente de confusions entre l'élément chlore, le gaz dichlore et l'ion hypochlorite. C'est sous le nom de chlore que le dichlore est en effet répertorié pour le transport des matières dangereuses par exemple.

Découverte

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Le premier chimiste à avoir isolé ledichlore est réputé être le SuédoisCarl Wilhelm Scheele, en 1774. Il lui donna le nom d'acide muriatiquedéphlogistiqué, car il pensait que c'était un gaz composé.

Avec l'abandon du phlogistique, on crut pendant quelques années que ce gaz contenait de l'oxygène, et ce n'est qu'en 1809 que le chimiste britanniqueHumphry Davy prouva qu'il n'en était pas ainsi, reconnut que c'était un corps simple, et lui donna son nom actuel de chlore.

Le nom de chlore vient du grecchloros qui signifie « vert pâle », en référence à la couleur de l'élément chimique pur.

Isotopes

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Article détaillé :Isotopes du chlore.

Le chlore possède24 isotopes connus denombre de masse variant entre 28 et 51, ainsi que deuxisomères,34 mCl et38 mCl. Seuls deux isotopes sont stables,35Cl et37Cl, et représentent la quasi-totalité du chlore naturellement présent (respectivement 75,77 et 24,23 %), le reste étant lechlore 36, unradioisotopecosmogénique présent à l'état de trace. Lamasse atomique standard du chlore est de 35,453(2) u. Trois isotopes du chlore (35, 36 et 37) ont desspins nucléaires, ce qui permet de les étudier parRMN[8].

Caractéristiques notables

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Dichlore gazeux.
Dichlore liquide.

L'élément chimique pur a la forme d'un gaz jaune-verdâtrediatomique Cl2, ledichlore cité plus haut, dans lesconditions normales de température et de pression. Le chlore est produit à partir des chlorures, paroxydation et principalement parélectrolyse. Avec des métaux, il forme des sels appelés les chlorures.

Le chlore se liquéfie aisément, il bout à−34 °C à pression atmosphérique. Il est transporté (ou conservé) liquide, sous pression (vers7 bars), aux températures ambiantes : sous6,95 bars à21 °C[9].

Avec lefluor, lebrome et l'iode, le chlore appartient à lafamille deshalogènes, dans legroupe 17 dutableau périodique — groupe d'éléments trèsélectronégatifs, donc très réactifs. Il se combine aisément avec presque tous les éléments. En effet, la liaison entre les deux atomes est relativement faible (seulement242,580 ± 0,004 kJ/mol), ce qui fait de Cl2 une molécule fortement réactive.

Des composés avec l'oxygène, l'azote, lexénon et lekrypton sont connus. Ils ne se forment pas par une réaction directe entre ces éléments[10], mais qui doit êtreinitiée par un agent externe, catalyseur ou ionisation. Bien que très réactif, le chlore n'est pas aussi réactif que lefluor. Le gaz de chlore pur, cependant, est (comme l'oxygène) uncomburant et peut soutenir la combustion des composés organiques tels que leshydrocarbures, bien que le carbone composant le carburant tende à ne brûler qu'incomplètement, une grande partie demeurant sous forme desuie[11]. Ce qui montre l'affinité (relative) extrême du chlore pour l'hydrogène (comme tous les halogènes), produisant duchlorure d'hydrogène, un corps mieux lié que l'eau (l'oxyde d'hydrogène).

À10 °C etpression atmosphérique normale,1 l d'eau dissout3,10 l de chlore et1,77 l à30 °C[12].

En solution, le chlore se trouve généralement sous forme d'ionchlorure Cl. Cet ion est le principal ion dissous dans l'eau de mer : environ 1,9 % de la masse de l'eau de mer est celle des ions chlorure.

Utilisations

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Le chlore est un produit chimique important dans lapurification de l'eau, dans lesdésinfectants, lesagents de blanchissement ainsi que dans legaz moutarde.

En raison de sa toxicité, ledichlore a été un des premiers gaz employés lors de laPremière Guerre mondiale comme gaz de combat. Les premiersmasques à gaz inventés pour s'en protéger étaient en fait des compresses ou des cagoules de toiles imbibées dethiosulfate de sodium.

Le dichlore est depuis largement utilisé pour fabriquer de nombreux objets et produits courants :

Certains virus (norovirus par exemple[14]), certaines bactéries ou les biofilms peuvent développer une certainerésistance au chlore. Ce phénomène est d'intérêtépidémiologique[15] etécoépidémiologique.

Lachimie organique emploie le chlore comme oxydant et ensubstitution de l'hydrogène, parce que cette substitution confère souvent des propriétés intéressantes auxcomposés organiques, par exemple aunéoprène (un caoutchouc synthétique résistant auxhydrocarbures).

Il existe d'autres emplois dans la production deschlorates,chloroforme,tétrachlorure de carbone, et dans l'extraction debrome.

Engéomorphologie etpaléosismologie, l'isotope36Cl, créé par les rayons cosmiques, est utilisé pour ladatation d'une surface ou la détermination d'un taux d'érosion.

Historique

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Le mot chlore vient du greckhlôros signifiant « vert pâle ».

Le dichlore est découvert en1774 par lechimisteCarl Wilhelm Scheele en versant quelques gouttes d'acide chlorhydrique sur du dioxyde de manganèse. Scheele pense à tort qu'il contient de l'oxygène. C'est en1810 queHumphry Davy lui attribue le nom dechlore, en insistant sur le fait que c'était en fait un élément chimique bien distinct.

À partir duXIXe siècle, le chlore, notamment sous forme d'eau de Javel, est utilisé comme désinfectant et pour le traitement de l'eau potable. Il est également utilisé pour le blanchiment des tissus dans l'industrie textile.

Dès la fin de laSeconde Guerre mondiale, le chlore est utilisé en prépondérance pour la désinfection des eaux de centres de remise en forme et de piscines publiques et privées. Le chlore est quelquefois associé à d'autres produitsalgicides, pour neutraliser le développement des algues dans les eaux de baignades chaudes et froides.

En2010, le chlore intervient sous la forme du 5-chloro-uracile, remplaçant lathymine du code génétique d'une bactérie et formant unAXN (voirxénobiologie).

Sources

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Dans la nature, on ne trouve le chlore que combiné avec d'autres éléments, en particulier dusodium, sous forme desel (chlorure de sodium : NaCl), mais également avec lacarnallite et lasylvine.

L'électrolyse chlore-soude est la principale méthode de production du chlore. Elle a lieu à partir d'une solution aqueuse dechlorure de sodium : le chlore se dégage à l'anode et l'eau est décomposée à lacathode en hydrogène (qui se dégage) et en ionshydroxyde formant progressivement une solution de soude. On peut aussi électrolyser directement le sel fondu.

En laboratoire, le chlore peut s'obtenir en chauffant un mélange de solution d'acide chlorhydrique et dedioxyde de manganèse[16].

Composés

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En analyse biologique

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Le taux sanguin de chlore est appeléchlorémie.Dans le sang d'un adulte de poids moyen à jeun, il doit être compris entre 98 et 107 mEq/L.

Effets sur la santé

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Des études ont montré une influence de lachloration des piscines sur le risque d'asthme et derhinites allergiques[17], soit à cause du chlore, soit à cause des produits secondaires ou sous-produits que son usage génère[18],[19], qui peuvent aussi en cas d'exposition chroniques affecter le personnel travaillant dans les piscines (trihalométhanes[20] ou autres[21]) qui peuvent être toxiques ou génotoxiques[22].

Le chlore irrite lesystème respiratoire, spécialement chez les enfants et les personnes âgées. Une forte exposition au chlore peut entraîner un asthme induit ousyndrome de Brooks. Cet asthme serait prédisposé par l'exposition chronique à l'air des piscines intérieures qui s'accompagne d'une destruction descellules de Clara (cellules protectrices situées dans les poumons)[23].

Dans son état gazeux, il irrite les membranes des muqueuses tandis que, dans son état liquide, il brûle la peau. Il suffit de 3,5 ppm pour distinguer son odeur, mais ce gaz est mortel à partir de 1 000 ppm pour une bouffée d'environ une minute. L'exposition à ce gaz ne devrait donc pas excéder 0,5 ppm (valeur d'exposition moyenne pondérée sur 8 heures, 40 heures par semaine).

Sur les sites industriels, la détection du chlore est primordiale pour la sécurité des personnes de sorte que des détecteurs sont mis en place. L'Institut national de recherche et de sécurité (INERIS) a réalisé une étude indépendante sur cinq détecteurs de chlore à la demande de l'EXERA[24].

Son utilisation pour la désinfection de l'eau potable ou des piscines génère des sous-produits dangereux, dont certains gazeux comme leschloramines, particulièrement au contact de la sueur et de l'urine[23]. Certains sont toxiques, d'autres peuvent entraîner desdéfauts de naissance, d'autres encore sontgénotoxiques et enfin certains sont descancérigènes connus[25],[26].

D'autres effets secondaires du chlore dans l'eau potable seraient liés à ses caractéristiques trèsoxydantes avec pour conséquences des irritations de la peau et une sensation de sécheresse en bouche conduisant parfois à un défaut d'hydratation. La plupart des filtres à base decharbon actif éliminent facilement le chlore paradsorption, au risque toutefois d'entraîner alors dans le réservoir à température ambiante une proliférationmicrobienne[27].

Notes et références

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  1. abc etd(en) David R. Lide,CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc,,90e éd., 2804 p., Relié(ISBN 978-1-420-09084-0)
  2. (en)Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited »,Dalton Transactions,‎,p. 2832 - 2838(DOI 10.1039/b801115j)
  3. Paul Arnaud, Brigitte Jamart, Jacques Bodiguel, Nicolas Brosse,Chimie organique1er cycle/Licence, PCEM, Pharmacie, Cours, QCM et applications, Dunod,, 710 p., Broché(ISBN 2100070355)
  4. (en) David R. Lide,CRC Handbook of Chemistry and Physics, TF-CRC,,87e éd.(ISBN 0849304873),p. 10-202
  5. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  6. a etbEntrée « Chlorine » dans la base de données de produits chimiquesGESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand,anglais), accès le 21 août 2018(JavaScript nécessaire)
  7. (en) « CHLORINE : Lung Damaging Agent », surcdc.gov.
  8. (en) Tarasov V.P., Guerman K.E., Simonoff G.et al.,36Cl-NMR Parameters for Molten Salt Reprocessing Analyses:Quadrupole Moment, Spin-Lattice Relaxation and SternheimerAntishielding Factor for Chloride and Perchlorate Ion . Available from:https://www.researchgate.net/publication/358875334_Cl-NMR_Parameters_for_Molten_Salt_Reprocessing_Analyses_Quadrupole_Moment_Spin-Lattice_Relaxation_and_Sternheimer_Antishielding_Factor_for_Chloride_and_Perchlorate_Ions [accessed Jul 05 2023]., Pontresina, NRC,, 500 p.(lire en ligne),p. 641 - 644.
  9. « L’encyclopédie des gaz », Air Liquide.
  10. (en)Merck Index of Chemicals and Drugs,9e éd.
  11. (en)Lange's Handbook of Chemistry,10th ed.
  12. (en) « Chlorine », surWebElements.com, Mark Winter [The University of Sheffield and WebElements Ltd, UK](consulté le).
  13. (en)Christian Zwiener (de),Susan D. Richardson (en), David M. DeMarini, Tamara Grummt, Thomas Glauner etFritz H. Frimmel (de), « Drowning in Disinfection Byproducts? Assessing Swimming Pool Water »,Environmental Science & Technology,vol. 41,no 2,‎,p. 363-372(ISSN 0013-936X,e-ISSN 1520-5851,OCLC 110404049,PMID 17310693,DOI 10.1021/es062367v,lire en ligne).
  14. (en) L. J. Podewilset al., « Outbreak of norovirus illness associated with a swimming pool »,Epidemiology and Infection (en),vol. 135,no 5,‎,p. 827-833(ISSN 0950-2688,e-ISSN 1469-4409,OCLC 664251550,PMID 17076938,PMCID PMC2870624,DOI 10.1017/S0950268806007370,JSTOR 4621127,lire en ligne, consulté le).
  15. (en) Darla M. Goeres, T. Palys, B. B. Sandel et J. Geiger, « Evaluation of disinfectant efficacy against biofilm and suspended bacteria in a laboratory swimming pool model »,Water Research (en),vol. 38,no 13,‎,p. 3103-3109(ISSN 0043-1354,OCLC 111603748,PMID 15261549,DOI 10.1016/j.watres.2004.04.041).
  16. Collectif,Mémento Larousse, Larousse,, 956 p.,p. 682.
  17. Alfred Bernard, Catherine Voisin et Marc Nickmilder, « Risques d’asthme et d’allergie associés à la fréquentation des piscines désinfectées au chlore »,Louvain médical,vol. 126,no 10,‎,p. 212-216(ISSN 0024-6956,OCLC 191667864,lire en ligne).
  18. (en) Ricardo Cantú, Otis Evans, Fred K. Kawahara, Larry J. Wymer et Alfred P. Dufour, « HPLC Determination of Cyanuric Acid in Swimming Pool Waters Using Phenyl and Confirmatory Porous Graphitic Carbon Columns »,Analytical Chemistry,vol. 73,no 14,‎,p. 3358-3364(ISSN 0003-2700,e-ISSN 1520-6882,OCLC 4666091663,PMID 11476236,DOI 10.1021/ac001412t).
  19. (en) Edmondo Canelli, « Chemical, Bacteriological, and Toxicological Properties of Cyanuric Acid and Chlorinated Isocyanurates as Applied to Swimming Pool Disinfection : A Review »,American Journal of Public Health (en),vol. 64,no 2,‎,p. 155-162(ISSN 0090-0036,OCLC 4814008797,PMID 4594286,PMCID PMC1775396,DOI 10.2105/ajph.64.2.155,lire en ligne).
  20. (en) J. Caro et M. Gallego, « Assessment of Exposure of Workers and Swimmers to Trihalomethanes in an Indoor Swimming Pool »,Environmental Science & Technology,vol. 41,no 13,‎1er juillet 2007,p. 4793-4798(ISSN 0013-936X,e-ISSN 1520-5851,OCLC 165211189,PMID 17695931,DOI 10.1021/es070084c).
  21. (en) Vasilios Sakkas, Dimosthenis L. Giokas, Dimitra A. Lambropoulou et Triantafyllos A. Albanis, « Aqueous photolysis of the sunscreen agent octyl-dimethyl-p-aminobenzoic acid: Formation of disinfection byproducts in chlorinated swimming pool water »,Journal of Chromatography A,vol. 1016,no 2,‎,p. 211-222(OCLC 4923816800,PMID 14601840,DOI 10.1016/S0021-9673(03)01331-1).
  22. (en)Susan D. Richardson (en)et al., « What’s in the Pool? A Comprehensive Identification of Disinfection By-products and Assessment of Mutagenicity of Chlorinated and Brominated Swimming Pool Water »,Environmental Health Perspectives,vol. 118,no 11,‎,p. 1523–1530(ISSN 0091-6765,PMID 20833605,PMCID PMC2974688,DOI 10.1289/ehp.1001965,JSTOR 40963835,lire en ligne[PDF]).
  23. a etbAlfred Bernard de l'université de Louvain-la-Neuve cité dansGHI, 15-,Chlore dangereux pour les poumons des bébés,p. 23.
  24. INERIS,Sécurité industrielle : Évaluation des performances des détecteurs fixes de fluorure d'hydrogène (HF)(lire en ligne),p. 3.
  25. (en) Debra Levey Larson, « What's in your Water?: Disinfectants Create Toxic By-products », surACES News,College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences - University of Illinois at Urbana-Champaign,(consulté le).
  26. (en)Susan D. Richardson (en), Michael J. Plewa, Elizabeth D. Wagner, Rita Schoeny et David M. DeMarini, « Occurrence, genotoxicity, and carcinogenicity of regulated and emerging disinfection by-products in drinking water: a review and roadmap for research »,Mutation research (en),vol. 636,nos 1-3,‎,p. 178-242(ISSN 1383-5742,OCLC 182544231,PMID 17980649,DOI 10.1016/j.mrrev.2007.09.001).
  27. Benoît Saint Girons,La qualité de l'eau, Paris, Médicis,, 218 p.,p. 24, 36, 63.

Voir aussi

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Articles connexes

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Liens externes

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7  Fr Ra  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
8  119 120*  
 * 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 


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