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Travail de chimie 

Le chloroforme   

 

   

Travail réalisé par Boverie Cédric. 

       

Année scolaire 2007‐2008 


Sommaire    1. Introduction .................................................................................................................................. 3  2. Découverte ................................................................................................................................... 3  3. Formule et propriétés .................................................................................................................. 5  4. Production .................................................................................................................................... 6  5. Utilisations .................................................................................................................................... 8  6. Les risques liés au chloroforme .................................................................................................. 10  Que faire en cas d’exposition ? .................................................................................................. 11  7. Le chloroforme et l'environnement ........................................................................................... 11  Le chloroforme dans l'air ............................................................................................................ 11  Le chloroforme dans l'eau .......................................................................................................... 12  Les normes imposées par l'OMS ................................................................................................ 13  Sources de rejet de chloroforme dans la nature ....................................................................... 13  L’avenir du chloroforme ............................................................................................................. 14  8. Bibliographie............................................................................................................................... 15   

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1. Introduction    Le chloroforme est un liquide incolore, de formule CHCl3, une fois et demie plus  dense que l'eau et ayant à peu de chose près la même viscosité. Le chloroforme a  une odeur forte, semblable à celle de l'éther, son goût est sucré, environ quarante  fois plus sucré que le sucre de canne. Il est quasi insoluble dans l'eau mais miscible  dans les solvants organiques. Il est lui‐même un solvant important pour les gommes,  les résines, les graisses, les éléments tels que le soufre et l'iode. 

2. Découverte 

Justus Liebig 

 

Samuel Guthrie 

 

Soubeiran Eugène 

 

La paternité du chloroforme est partagée par 3 chercheurs qui l’auraient découvert au même  moment. L'américain Samuel Guthrie, l’allemand Justus Liebig et le français Eugène Soubeiran  auraient donc inventé la première substance anesthésique. Liebig tentait de fabriquer du  cyanide de potassium (KCN) et par erreur, il a donc découvert du chloroforme. Il préparait son  « somnifère de synthèse », car il le savait plus puissant que l’éther et plus efficace que l’alcool.  La formation du chloroforme fut obtenue par réaction du NaOCl sur l'éthanal et se présentait  ainsi :  CH3‐CH=O + 3NaOCl ―> CHCl3 + H‐CO2Na + 2NaOH  Jusqu’en 1840, les anesthésies se faisaient par inhalation d'alcool ou de vapeurs d’herbes. 

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inhalateur pour chloroforme  Le 12 novembre 1947, le britannique Sir James Young Simpson utilise pour la première fois lors  d'une opération, le chloroforme pour l'anesthésie d'un patient. Cette première anesthésie au  chloroforme, autrefois appelé chloral, fut un succès.  Le chloroforme commença à rivaliser avec l’éther, moins agréable à respirer, même si le  chloroforme mal dosé pouvait provoquer une paralysie cardiaque mortelle. Le chloroforme était  aussi administré par inhalation.  L’usage du chloroforme comme anesthésique fut officialisé en 1847 par le docteur Britannique  Sir James Young Simpson lors d’une opération.  Les femmes des classes aisées se sont mises à revendiquer le droit de ne plus souffrir,  soutenues par la reine Victoria d'Angleterre qui accoucha, en 1853, de son huitième enfant,  sous chloroforme.  La découverte du chloroforme suscita l’intérêt d’autres chercheurs dans le domaine médical,  notamment, dans des appareils de contrôles et de dosages. La médecine évolua à grands pas à  cette époque et les mentalités changèrent.   

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appareil d'anesthésie de 1950 

3. Formule et propriétés    Sa formule brute est CHCl3, son nom scientifique est trichlorométhane mais son nom commun  est chloroforme. Il fait partie de la famille des hydrocarbures aliphatiques halogénés. 

  formule développée plane du chloroforme    Le chloroforme est naturellement à l’état liquide. Il est clair voir incolore et possède une odeur  éthérée caractéristique. Il est très volatile. Le chloroforme est peu soluble et ininflammable. Sa  densité est de 1,484g/ml à 20°C et sa masse moléculaire est 119,38. Sa température de fusion  est de ‐63,5°C et sa température d'ébullition est de 61,3°C. Sous l’effet d’une forte chaleur le  chloroforme peut se décomposer en chlorure d’hydrogène (HCL) et en phosgène (COCl2), des  gaz corrosifs et toxiques, et ce bien que le chloroforme ne soit pas combustible.  Exposé longtemps à la lumière, et avec ou sans air, il se décompose lentement et donne de  l'oxychlorure de carbone, un produit hautement toxique. Lorsqu'il est conservé à l'air mais dans  le noir, il se décompose plus lentement.  5   


Le chloroforme réagit violemment lorsqu'il est en contact avec des hydroxydes (hydroxyde de  sodium, de potassium ou de calcium), du sulfure de potassium, du méthylate de sodium et de  l'acétone ou du méthanol. Il existe des risques sérieux d'explosion lorsque le chloroforme est en  présence d'oxydants forts, le lithium, le sodium, le potassium, l'aluminium en poudre, le  magnésium en poudre, le fluor et le tert‐butoxyde de potassium solide.  Un mélange de chloroforme avec du tétroxyde d'azote, ou avec du nitrométhane, produit des  composés explosibles et sensibles aux chocs.   

Propriétés physiques État physique : Liquide Masse moléculaire : 119,38  Densité : 1,484 g/ml à 20 °C  Solubilité dans l'eau : Peu soluble  Densité de vapeur (air=1) : 4,13  Point de fusion : ‐63,5 °C  Point d'ébullition : 61,3 °C  Tension de vapeur : 159,5 mm de Hg   (21,27 kPa) à 20 °C  Concentration à saturation : 210 000 ppm  Coefficient de partage (eau/huile) : 0,011  pH : Sans objet  Limite de détection olfactive : 133 ppm  Facteur de conversion (ppm‐>mg/m³) : 4,8826  Taux d'évaporation (éther=1) : 1,79 

  4. Production     Le chloroforme est obtenu par l'action du chlore sur l'alcool, plusieurs autres méthodes  existent. Nous allons donc aborder différents autres moyens de productions.   

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Schéma des réactions chimiques formant les composés potentiellement toxiques dans les  piscines désinfectées grâce au chlore 

La production de chloroforme est proche de celles d'autres chlorocarbones. Le chloroforme est  donc obtenu par la chloration successive du méthane ou de l'alcool éthylique.  Un autre procédé utilise le méthanol comme réactif en lieu et place du méthane. Le mélange de  chloration/hydrochloration permet d'éviter la séparation de l'acide chlorhydrique du méthane,  lors du recyclage du réactif non‐utilisé.  Nous pouvons aussi l'obtenir industriellement par réaction du fer et d'acide sur le tétrachlorure  de carbone.  La chloration du méthane et la chloration du chlorure de méthyle produit par réaction du  méthanol avec l'acide chlorhydrique sont les deux méthodes habituelles de production du  chloroforme. Elles mettent en jeu les réactions successives suivantes :  CH4 + Cl2 → CH2Cl + HCl  CH2Cl + Cl2 → CH2Cl2 +HCl  CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl  Le chloroforme (CHCl3) est obtenu en mélange avec les composés chlorés CH3Cl et CH2Cl2  résultant des réactions précédentes.  On peut aussi obtenir du chloroforme plus simplement en traitant l'acétone par le dichlore en  présence d'alcalis. Il se forme intermédiairement de la trichloracétone, substance que l'alcali  scinde facilement en chloroforme et en sel acétique :  CH3COCH3 + 3Cl2 + 2KOH → CH3COCCl3 + 3KCl + 3H2O  CH3COCCl3 + KOH → CH3COOK + CHCl3  7   


Le chloroforme est aussi fabriqué de manière involontaire lors de la désinfection de l’eau par le  chlore. Cette production est difficilement mesurable, mais semble très importante, elle  représente la majeure partie du chloroforme rejeté dans l’environnement. Ce phénomène est  inévitable, mais peut varier en fonction de la température, le pH ou les procédés de  traitements.  Le chloroforme est également présent dans les effluents de papeterie lorsqu'il y a blanchiment  au chlore et les rejets sont conséquents. 

5. Utilisations    Le chloroforme ne servait pas seulement d'anesthésique, il n'est d’ailleurs plus utilisé comme tel  aujourd’hui.  De nos jours, le chloroforme est utilisé pour la fabrication du chlorodifluorométhane (HCFC‐22)  destiné à la réfrigération ou à la production de fluoropolymères.  Il est réputé pour son important pouvoir réfrigérant. Les entreprises l'utilisent pour stocker des  objets à température basse et constante ou lors de transport de produits frais. Toutefois, cette  utilisation est aussi de moins en moins courante.  Les utilisations des hydrochlorofluorocarbones (HCFC) et en particulier du  chlorodifluorométhane (HCFC‐22) dans les laboratoires, comme intermédiaire de synthèse et  comme agent de fabrication sont autorisées et encore très répandues.  Le HCFC‐22 est utilisé pour la synthèse de résines fluorocarbonées, en particulier, le  polytétrafluoroéthylène (PTFE), mieux connu sous son nom commercial, le Téflon.   

  moules avec revêtement anti‐adhérent 

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semelle de fer à repasser anti‐adhérent  Le Téflon est utilisé dans de nombreux domaines, comme l'industrie automobile et l'aviation,  dans la construction, dans l'industrie pharmaceutique, dans l'industrie chimique, dans l'industrie  alimentaire, dans le milieu médical, pour la fabrication de vêtements et aussi plus présent dans  notre quotidien, le revêtement anti‐adhérents des poêles à frire et les fers à repasser.  Le chloroforme est aussi utilisé dans les réactifs de laboratoire et les solvants pour l'extraction  de produits pharmaceutiques Cela ne représente qu'une très faible part de sa production.  Le chloroforme est fabriqué principalement aux Etats‐Unis, au Japon et dans l’Union  Européenne.  Par exemple, sur les 316 kT de chloroforme produites, chaque année par la Belgique, France,  Allemagne, Italie, Espagne et Royaume‐Uni, 240 kT servent d’intermédiaires réactionnels, 12 kT  servent pour d'autres usages et le reste est exporté.  Le chloroforme était présent autrefois dans les dentifrices et les antitussifs; aujourd'hui, il est  interdit de l'utiliser dans la fabrication de ces produits.  Le chloroforme était aussi utilisé comme dissolvant, il n'avait aucune particularité hormis qu'en  association avec de l’essence de térébenthine, il est capable de faire fondre l’ambre. Le résultat  obtenu était tel un vernis de piètre qualité, à cause d’une dissolution trop importante.  Le chloroforme était utilisé dans les arts plastiques, il permet de souder du polystyrène non‐ extrudé avec un résultat immédiat, net et durable. Il peut être utilisé de la même manière pour  certaines sortes de verre organique tel que le plexiglas.  La plupart de ces utilisations sont aujourd'hui interdites ou ne sont plus exploitées.   

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6. Les risques liés au chloroforme   

                        

   nocif  

  Le chloroforme est un produit dangereux. Il est nocif en cas d'ingestion, irritant pour la peau et  a des effets cancérigènes.  Il y a aussi des risques d'effets graves en cas d'inhalation prolongée, c'est un psychotique. Lors  de sa manipulation, il est conseillé de porter un vêtement de protection et des gants appropriés.      

  Son port est nécessaire   (Dessin B. MARIN)       

Mesures de prévention 

  Jamais à la bouche ! 

  Jamais manger ! 

  Jamais fumer ! 

  Il est recommandé de porter un appareil de protection respiratoire si la concentration est  10   


supérieure à 5 ppm ou 24,4 mg/m³.  Il est également recommandé de porter un vêtement de protection.  Il est aussi recommandé de se protéger les yeux et d'éviter les éclaboussures. 

Que faire en cas d’exposition ?  L'inhalation de chloroforme peut provoquer une dépression du système nerveux central. Si  quelqu'un a inhalé du chloroforme, il est important de le placer dans un endroit aéré et même  de lui faire la respiration artificielle, si elle ne respire plus. En effet, des études ont montré  qu'après quelques minutes d'exposition, une personne peut présenter des vertiges et des  étourdissements.  En cas de contact avec la peau, il suffit de laver l’endroit avec de l’eau et du savon.  Le chloroforme cause un larmoiement, une sensation de brûlure, une rougeur quand il est en  contact avec les yeux. Il est nécessaire de les rincer abondamment à l’eau claire.  Si la personne a ingéré du chloroforme, ses symptômes sont semblables à ceux de l'inhalation. Il  ne faut surtout pas la faire vomir mais lui faire boire un verre d’eau.  Lors de toute intoxication au chloroforme, il est vivement recommandé de consulter un  médecin ou un spécialiste. 

7. Le chloroforme et l'environnement   

Le chloroforme dans l'air 

 

  Nous trouvons le chloroforme dans tous les milieux, mais à des concentrations variées.  11   


Selon une étude citée par l’OMS (2004), des concentrations moyennes de l’ordre de 0,09 μg/m3  ont été mesurées dans l’air, dans différents points du globe distant d’activités humaines.  Les concentrations en chloroforme sont plus faibles dans les zones rurales habitées et plus  importantes dans les zones urbaines habitées. Les plus fortes concentrations sont observées aux  abords de grands axes routiers. 

  Les concentrations moyennes annuelles varient entre 0,1 et 0,18 μg/m3. Nous constatons que  les plus fortes concentrations ont été mesurées dans des pièces fermées, et en général, dans  des atmosphères enfumées par le tabac, ces concentrations vont jusqu’à 16 μg/m3. 

Le chloroforme dans l'eau 

Les concentrations de chloroforme dans les océans varient entre 0,002 et 0,015 μg/L. La  concentration de référence dans des rivières non polluées par le chloroforme est de 0,5 μg/L. 

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Les concentrations en chloroforme augmentent quelquefois sensiblement dans des rivières  proches de sites industrialisés. Des niveaux supérieurs à 10 μg/L ont déjà été constatés.  Le chloroforme est un dérivé du traitement de potabilisation de l’eau, nous retrouvons des  traces importantes de chloroforme dans l’eau potable.  Une étude de l'OMS a ainsi mesuré une concentration moyenne de chloroforme de 47,3 μg/L,  dans des échantillons d’eau potable provenant de plusieurs régions, cette étude a été effectuée  sur plusieurs années.  En France, les réglementations relatives à la qualité des eaux de consommation limitent la  teneur en trihalométhanes (dont le chloroforme) et ceux ci sont autorisés jusqu'à 150 μg/L  jusqu’au 25/12/2008 et 100 μg/L après le 25/12/2008.  Les dépôts humides du chloroforme atmosphérique se volatilisent rapidement et ce malgré sa  solubilité dans l'eau. 

Les normes imposées par l'OMS  L’OMS recommande une teneur maximum de 0,2 mg/L, en chloroforme pour des eaux de  consommation.  Par contre, le chloroforme n’est pas concerné par la directive de qualité de l’air de l’OMS, alors  que l'OMS considère que plus de 99% du chloroforme est concentré dans l’air puisqu'il est  volatil. 

Sources de rejet de chloroforme dans la nature 

 

  N‐Dangereux pour l'environnement    Une étude de l’OMS de 2004 constate que le flux de chloroforme dans l'environnement est  apparemment constant et avoisine les 660 000 tonnes par an.  La majorité des émissions est naturelle et provient de l'eau de mer, des modifications dans le  sol, des activités géologiques et volcaniques, ainsi que des activités humaines.  Les usines produisant ou utilisant du chloroforme le laisse échapper dans l'environnement. Les  13   


émissions de chloroforme dans l'air sont dix fois plus élevées que celles faites dans l'eau.  Le secteur de la chimie, le secteur de la papeterie ainsi que les stations d'épuration, les usines  chimiques, les incinérateurs sont les secteurs qui rejettent le plus de chloroforme.  De nombreux éléments organiques présents naturellement dans l’eau comme les acides  humiques et fulviques peuvent contribuer à la formation de chloroforme, quand l’eau subit un  processus de chloration.  Les chiffres, ci dessous, nous donnent un aperçu des sources des émissions de chloroforme dans  l'environnement :    Sources d’émission 

Kilotonne par an

Sources naturelles  Mer et océan 

360

Sol 

220

Contribution géologique 

12

Fermentation anaérobie 

3

Sources Humaines  Papeteries 

34

Traitement des eaux 

21

Autres industries 

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L’avenir du chloroforme  Dans l'eau de consommation, le chloroforme pourrait être supprimé et remplacé par adsorption  sur charbon actif en poudre ou en grains, par préoxydation ou par filtration.  Une solution est aussi préconisée afin de limiter voire d'annuler toutes émissions de  chloroforme venant des usines de pâtes à papier où le remplacement du chlore par du dioxyde  de chlore est préconisée, dans le processus de blanchissement. 

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8. Bibliographie    OMS, 2004  France : commerce extérieur, 2005  Environment Canada, 1997a  http://rsde.ineris.fr/fiches/fiche_Chloroforme_VF.pdf  http://fr.wikipedia.org/wiki/Chloroforme  http://www.reptox.csst.qc.ca/Produit.asp?no_produit=2659  http://www.hc‐sc.gc.ca/ewh‐semt/pubs/water‐eau/trihalomethanes/sources_f.htm           

 

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Chimie : Le chloroforme