Chloramine

Définition

Une chloramine est un composé utilisé en chloramination. La monochloramine est un composé chimique de formule NH₂Cl. Elle est habituellement utilisée comme solution diluée avec une fonction désinfectante. Le terme chloramine désigne également une famille de composés organiques de formules R₂NCl et RNCl₂ (où R est un groupe organique). On connaît également la dichloramine, NHCl₂ et le trichlorure d'azote NCl₃.

L'eau d'une piscine avec chloramine :

Traitée avec de la chloramine, l'eau H2O de cette nouvelle piscine initialement remplie d'eau du robinet est verte. La couleur est moins évidente dans de plus petits volumes, mais elle est perceptible dans une cruche blanche de 20 litres, ou même légèrement perceptible dans un récipient en verre sous une inspection minutieuse.

Explications

La chloramine est un liquide incolore instable à odeur piquante, produit par la réaction de l'hypochlorite de sodium et de l'ammoniac. Est assimilé à une chlormine tout composé produit en remplaçant des atomes d'hydrogène dans un groupe azo ou amine par des atomes de chlore.

🚩 NH₂Cl est toxique en grande quantité. La concentration de chloramine des approvisionnements en eau publique est réglementée.

Synthèse et réactions chimiques

Une chloramine est un composé hautement instable sous forme concentrée, et beaucoup plus instable lorsqu'il est trouvé sous forme de liquide pur. Le NH₂Cl pur est violemment décomposé au-dessus de -40 °C. En solution diluée, cependant, NH₂Cl est assez stable et cette stabilité considérable est la base de ses applications.

La monochloramine est préparé par réaction chimique entre l'ammoniac et l'acide hypochloreux dans des conditions légèrement alcalines : NH₃ + HClO → NH₂Cl + H₂O.

La synthèse est réalisée en solution diluée. Dans cette réaction, HClO est attaqué par le nucléophile NH₃. À des niveaux de pH inférieurs, une plus grande chloramination intervient !

Les synthèses ci-dessus sont utiles, mais elles ne permettent pas d'obtenir NH₂Cl sous forme pure. Le composé pur est préparé en mettant en contact la fluoramine avec du chlorure de calcium : NH₂F + CaCl₂ → NH₂Cl + CaClF.

Des composés proches de la chlorine sont la porphyrine et le porphyrinogène par exemple.

Utilisations

Les chloramines sont des intermédiaires clés dans la synthèse traditionnelle de l'hydrazine.

La monochloramine oxyde les sulfhydryles et les disulfures de la même manière que HClO mais seulement 0,4 % de l'effet biocide de HClO.

Une variété de chloramines organiques sont connues et se sont révélées être utiles dans la synthèse organique. Un exemple est la N- chloromorpholine ClN(CH₂CH₂)₂O, N- pipéridine, et le chlorure de N- quinuclidine chlorure.

La chloramine dans le traitement de l'eau

Par chloramination, la monochloramine est couramment utilisée à de faibles concentrations comme désinfectant secondaire dans les systèmes de distribution d'eau municipaux comme alternative à la chloration avec du chlore libre. Son exploitation est en pleine croissance.

Le chlore (également appelé chlore libre) est remplacé par la chloramine, qui est beaucoup plus stable et ne se dissipe pas dans l'eau avant d'atteindre les consommateurs. NH₂Cl a également une tendance beaucoup plus faible (bien que toujours présente) que le chlore libre pour convertir la matière organique en chlorocarbones tels que le chloroforme et le tétrachlorure de carbone. Ces composés ont été identifiés comme cancérigènes et, depuis la fin des années 1970, certaines agences de protection de l'environnement réglementent leurs niveaux dans l'eau potable. De plus, l'eau traitée à la chloramine n'a pas l'odeur de chlore caractéristique du traitement gazeux, ce qui améliore son goût.

Cependant, dans son ensemble, l'utilisation de la chloramine peut entraîner un nombre plus important et plus génotoxique de sous-produits de la désinfection au chlore.

La chloramine dans l'eau du robinet donne une couleur verdâtre à l'eau en vrac, par rapport à la couleur bleue de l'eau pure. Cette couleur verte peut être observée en remplissant un seau en polyéthylène blanc avec de l'eau chloraminée provenant du robinet, et en la comparant avec de l'eau exempte de chloramine, telle que de l'eau distillée ou un échantillon provenant d'une piscine.

La chloramine peut être retirée de l'eau du robinet par traitement avec surchloration (10 ppm ou plus de chlore libre, comme une dose d'hypochlorite de sodium ou d'eau de javel désinfectante), tout en maintenant un pH de 7 (par exemple, avec une dose d'acide chlorhydrique). L'acide hypochloreux du chlore libre enlève l'ammoniac de la chloramine et l'ammoniac est libéré comme gaz de la surface de l'eau. Ce processus prend environ 24 heures pour l'eau du robinet normale de quelques ppm de chloramine. Le chlore libre résiduel peut être éliminé par exposition au soleil pendant environ 4 heures.

Risques

L'ajout de chloramine à l'approvisionnement en eau peut augmenter l'exposition au plomb dans l'eau potable, en particulier dans les zones où les maisons sont plus vieilles. Cette exposition peut entraîner une augmentation du taux de plomb dans la circulation sanguine et peut poser un risque important pour la santé.

Il existe également des preuves que l'exposition à la chloramine peut contribuer à des problèmes respiratoires tels que l'asthme chez les enfants. Les problèmes respiratoires liés à l'exposition à la chloramine sont fréquents, notamment chez les nageurs de compétition. La chloramine, ainsi que le dioxyde de chlore, l'ozone et la lumière ultraviolette (irradiation UV), ont été décrits comme des problèmes de santé publique et sont un exemple du résultat de la mauvaise application de la réglementation environnementale.

Ces méthodes de désinfection réduisent la formation de sous-produits réglementés, tels que le chloroforme, qui a conduit à son adoption généralisée. Cependant, ils peuvent augmenter la formation d'une série de sous-produits cytotoxiques et génotoxiques moins réglementés, dont certains présentent des risques pour la santé plus élevés que les produits chimiques réglementés, qui causent des maladies telles que le cancer, les maladies rénales et la thyroïde, et les défauts à la naissance.

🚩 Les propriétaires d'aquarium devraient retirer la chloramine de l'eau du robinet parce qu'elle est toxique pour les poissons. Le vieillissement de l'eau pendant quelques jours élimine le chlore, mais pas la chloramine qui est plus stable, peut être neutralisée par des produits disponibles dans les magasins pour animaux de compagnie sous le nom de conditionneur d'eau.

Beaucoup d'animaux sont sensibles à la chloramine et devraient être retirés de l'eau de boisson qui est donnée à de nombreux animaux dans les zoos.

La chloramine doit également être retirée de l'eau avant d'être utilisée dans les appareils de dialyse rénale, car ils entrent en contact avec la circulation sanguine à travers une membrane perméable. Cependant, puisque la chloramine est neutralisée par le processus digestif, les patients dialysés rénaux peuvent ingérer des liquides avec de la chloramine de l'eau traitée.

La bière utilise des agents tels que la réduction du métabisulfite de sodium ou du métabisulfite de potassium pour éliminer la chloramine de la liqueur dans le brassage, car, contrairement au chlore, elle ne peut pas être éliminée par ébullition. Le sodium résiduel peut provoquer des arômes dans la bière, de sorte que le métabisulfite est préféré.

La chloramine peut être retirée de l'eau du bain et des cuves d'accouchement en ajoutant 1 000 mg de vitamine C par 75 litres d'eau.

✅ Dans les piscines, les chloramines sont formées par la réaction du chlore libre avec des substances organiques. Les chloramines, comparées au chlore libre, sont moins efficaces comme désinfectant et plus irritantes pour les yeux des nageurs. Lorsque les nageurs se plaignent d'irritation dans les yeux de "trop de chlore" dans une piscine, le problème est généralement un niveau élevé de chloramines. Les kits d'essai pour des piscines conçues pour l'usage domestique sont sensibles au chlore libre et aux chloramines, qui peuvent être trompeurs.