Chimie

La demi-vie de l’eau de javel

Question :

J’ai lu sur internet que la demi-vie de l’eau de javel domestique est de deux heures. Je ne trouve pas d’information sur la demi-vie de l’eau de javel acidifiée à pH 5 ou 6. Serait-ce également à peu près deux heures? Merci de votre attention.

Réponse :

Je crois qu’il est faux de dire que la demi-vie de l’eau de javel est de deux heures dans les conditions d’utilisation domestique normales

La principale voie de décomposition de l’hypochlorite de sodium (NaOCl, eau de javel) est la suivante :

3 NaOCl à 2 NaCl + NaClO3

Le taux de décomposition de l’eau de javel varie en fonction des matières en suspension, de la température, de la concentration, du pH, de la chaleur, de la lumière et de la présence de traces de métaux lourds. En ce qui concerne la température, une augmentation de 10 °C augmente généralement le taux de décomposition d’un facteur de 3,5. Lorsque le pH de la solution se situe entre 11,86 et 13, en l’absence de matières en suspension, de chaleur, de lumière et de métaux, l’hypochlorite de sodium se décompose suivant une réaction du deuxième ordre (taux = k[OCl-]2). En d’autres mots, une solution de NaOCl à 10 % (en poids) se décompose 4 fois plus vite qu’une solution à 5 %. Par exemple, la concentration d’une solution de NaOCl à 5 % entreposée à une température de 25 °C ne sera plus que de 4,964 % 7 jours plus tard. Calculée avec exactitude, la demi-vie à 25 °C devrait être de 1 743 jours (près de 5 ans). Toutefois, si la température augmentait à 40 °C, la demi-vie de la même solution à 5 % ne serait plus que de 127 jours (près de 4 mois).

Pour que la demi-vie soit de deux heures, il faudrait que la température soit très élevée, que le pH soit très bas ou que des métaux lourds contaminent la solution. Il ne faut jamais tenir pour acquis que la demi-vie de l’eau de javel sera la même à différents pH.

Pour des renseignements plus techniques :

Canadian Journal of Chemistry 1956, 34(4), 465-478. (NaOCl)
Inorganic Chemistry 1992, 31(17), 3534-3541. (pH 5-8)

- Chadron Friesen

 


 

Tétrachloroéthylène

Question :

Existe-t-il, au Canada, des politiques relatives à l’utilisation du tétrachloroéthylène (communément appelé perchloroéthylène) dans les entreprises de nettoyage à sec? Veuillez aussi me laisser savoir si ce composé sera interdit en raison de sa toxicité?

Réponse :

Environnement Canada a classé le tétrachloroéthylène (ou perchloroéthylène) dans la liste des substances toxiques, en vertu de la Loi canadienne sur la protection de l’environnement, et ce, depuis 1999. Ce composé fait partie des substances cancérogènes du groupe 2A (c’est-à-dire qui présentent un risque de cancer pour les humains). On peut consulter le Règlement sur le tétrachloroéthylène sur le site Web suivant : http://ec.gc.ca/lcpe-cepa/fra/reglements/DetailReg.cfm?intReg=61.

Je sais que l’Environmental Protection Agency des États-Unis veut interdire la présence de cette substance dans les immeubles résidentiels d’ici 2020 et il est fort probable que le Canada fera de même.

- Chadron Friesen

 


 

Tableau périodique

Question :

Où puis-je trouver une bonne carte des densités et un tableau périodique?

Réponse :

Si vous recherchez la densité des éléments je vous recommande le « Tableau périodique des éléments » par la compagnie Sargent-Welch Scientific.

- Chadron Friesen

 


 

Mélanger le soda à pâte et le vinaigre

Question :

Quand j’avais 5 ans, à l’émission Bill Nye The Science Guy, j’ai vu Bill mélanger du soda à pâte et du vinaigre pour créer un petit volcan. J’ai voulu refaire cet essai et à la fin de celui-ci, après avoir vidé l’eau, il restait une masse molle gluante. Pouvez-vous me dire si c’est un minéral, un composé chimique, un élément, une vitamine ou autre chose? Merci à l’avance.

Réponse  :

Les chimistes (et Bill Nye) appellent le soda à pâte « bicarbonate de sodium » (NaHCO3) et le vinaigre, « acide acétique » (CH3COOH). Si on les combine, il se produit une simple réaction acide-base qui donne de l’acétate de sodium, de l’eau et du gaz carbonique (CH3COOH + NaHCO3 –> CH3COONa + H2O + CO2). Il est probable que la « masse molle gluante » qui restait était un excès d’acétate de sodium non dissous. L’acétate de sodium est un composé inorganique.

- Chadron Friesen

 


 

Piscine au sel

Question :

J’ai une piscine au sel (chlorure de sodium). Ces piscines sont équipées d’une cellule électrique qui fabrique du chlore avec le sel qui est dans la piscine. Puisque que le chlore s’évapore quotidiennement alors pourquoi n’ai-je pas besoin d’ajouter de sel régulièrement à l’eau de la piscine ? Le chlore produit est-il le même que celui qui est dans une piscine traditionnelle au chlore ?

Réponse :

Comme vous l’avez mentionné dans votre question, le sel ajouté à la piscine contient du chlorure de sodium. Le chlorure (Cl-) du chlorure de sodium est nécessaire à la conversion, ou oxydation, du chlorure en chlore (Cl2) par la pile. Le chlore réagit ensuite avec l’eau pour former, au pH approprié, des composés désinfectants en faible concentration : de l’acide hypochloreux (HClO) et de l’hypochlorite (ClO-). Une fois que ces désinfectants ont été épuisés par leur réaction avec les composés organiques, qu’ils ont été éclaboussés hors de la piscine ou qu’une partie du chlore s’est évaporée, on doit rajouter une nouvelle « source de chlore » à l’eau. Dans les piscines ordinaires où l’on utilise des pastilles, ces dernières produisent les mêmes composés désinfectants, à savoir l’acide hypochloreux (HClO) et l’hypochlorite (ClO-). Par ailleurs, l’hypochlorite est également le principe actif de l’eau de Javel.

- Chadron Friesen

 


 

Les solutions supersaturées

Question :

J’ai deux questions concernant les solutions supersaturées, soit 1) Que se passe-t-il, sur le plan moléculaire, lorsqu’une certaine quantité d’eau dissout plus de soluté que sa capacité le permet ?  2) Lorsque le sel se dissout dans l’eau, les ions de sel se retrouvent entourés d’un certain nombre de molécules d’eau pour les garder séparés.  Que la solution soit saturée ou non, les molécules d’eau sont abondantes et entourent les ions en nombre suffisant.  Comment cela se passe-t-il lorsque la solution est supersaturée ?  Autrement dit, si la solution est supersaturée, comment les ions de la solution et les molécules interagissent-ils pour produire la dissolution dans la quantité d’eau présente ?      

Réponse :

1) Au niveau moléculaire, on s’attend à ce que la supersaturation ressemble entièrement à la sous-saturation, sauf qu’il y a plus d’ions dissous en moyenne.  La situation change constamment d’un état à l’autre, ce qui fait que la tableau moléculaire ne montre vraiment rien d’intéressant.  Toutefois, si vous examinez le tableau en général, on y retrouve plus de stabilité dans les deux phases co-existantes (eau et précipité solide) que pour les ions présents dans la solution.  À l’échelle du système dans son entier, il serait préférable d’avoir une situation de séparation.  Toutefois, à une échelle microscopique, il faut beaucoup trop d’énergie pour créer un noyau solide.  Une autre façon d’envisager la chose serait que, à l’échelle moléculaire, il est particulièrement défavorable de créer des interfaces entre l’eau et des solides, ce qui fait que les ions demeurent dissous dans l’eau. (Même si, par définition, la supersaturation signifie que le système dans son entier préférerait certaines matières solides et non dissoutes.)           

2) Dans plusieurs situations de supersaturation, on retrouve beaucoup plus de molécules d’eau que d’ions de sel.  Par conséquent, on pourrait s’attendre à ce que les ions soient encore entourés par un nombre suffisant de molécules d’eau.  À titre d’exemple, le sel de table (NaCl) présente une solubilité de 360 g par 100 g d’eau, ce qui signifie qu’il y a environ 10 molécules d’eau pour chaque paire d’ions positifs et d’ions négatifs.  Dans ce cas-là, les ions peuvent commencer à interagir, dépendant de la façon dont l’eau entoure ces derniers (l’eau forme souvent de « minces voiles » qui entourent les ions).  Toutefois, dans le cas plus extrême du sulfate de baryum, on retrouve ~5 000 000 molécules d’eau pour chaque paire d’ions.  Pour l’ensemble des fins auxquelles on la destine, le milieu moléculaire d’une solution supersaturée est presque identique à celui d’une solution sous-saturée, même si, en moyenne, il contiendra au peu plus d’ions.  Néanmoins, à l’échelle du système dans son entier, la petite différence d’énergie produite en moyenne par un grand nombre de molécules s’additionne, ce qui fait que ce système cherchera à se stabiliser en créant des précipités (soit des solides non dissous).       

À une autre extrême, comme dans le cas d’une solution d’acétate sodique introduite dans de l’eau, vous êtes en mesure d’en dissoudre une quantité vraiment surprenante.  De fait, à 100˚C, vous êtes capable de dissoudre 170 g de cette matière dans 100 g d’eau. (On y retrouve une molécule d’acétate pour chaque 2,5 molécules d’eau.)  Ce phénomène est en partie causé par la structure de l’acétate unique en son genre, laquelle permet d’interagir avec l’eau par liaison par pont d’hydrogène de la même façon que l’eau interagit avec elle-même.  (Parce que l’acétate présente les mêmes interactions, il est possible d’en dissoudre de grandes quantités dans l’eau.)  Dans ce genre de situation, la structure locale (soit le milieu moléculaire) sera vraiment différente en ce qui a trait à la sous-saturation et à la supersaturation, tandis que les interactions entre le sel et le sel seront très importantes avec une solution supersaturée.              

- Michael Gaultois

 


 

La source d’oxygène sur Terre

Question :

L’eau étant formée d’hydrogène et d’oxygène, comment cette eau a-t-elle pu se former sur la Terre si la seule source d’oxygène était constituée par les plantes et que celles-ci ne pouvaient se développer sans eau ?  Peut-être y avait-il une autre source d’oxygène, mais je n’en ai jamais entendu parler, sauf en ce qui concerne probablement la croûte terrestre.       

Réponse :

Les plantes ne sont pas la seule source d’oxygène sur Terre.  En fait, l’oxygène est l’élément le plus abondant à l’intérieur de la croûte terrestre.  Par conséquent, à mesure que s’est formé le système solaire, l’oxygène présent a abouti à la formation des planètes et des premières roches.  L’eau et l’atmosphère sont ensuite apparues (en formations compactes) et leurs compositions ont évolué jusqu’à devenir ce qu’elles sont aujourd’hui.           

Schéma chronologique : La croûte terrestre s’est formée il y a 4,5 milliards d’années. L’atmosphère dénuée d’oxygène il y a 3 milliards d’années.  Par la suite, il y a eu augmentation du niveau d’oxygène, dérive des continents et formation des montagnes.  Les premières preuves de vie dans les fossiles datent d’il y a 1,5 milliard d’années.  La vie abondait dans les mers il y a environ 1 milliard d’années.  Une atmosphère semblable à la nôtre et l’apparition des premières plantes sur Terre datent d’environ 400 millions d’années.            

-Ann Therriault

 


 

Mutations causées par la radiation

Question :

Si le rayonnement ionisant peut endommager l’ADN et causer des mutations, serait-il possible de provoquer toujours les mêmes mutations sur un génome donné, à condition que le rayonnement endommage toujours les mêmes points à la même intensité?

Réponse :

En effet, le rayonnement ionisant est un puissant agent mutagène et un facteur de changements évolutifs dans les organismes de notre planète, bien que ces changements soient surtout survenus quand notre planète était beaucoup plus jeune et quand son atmosphère protectrice ne s’était pas encore formée. Le rayonnement ionisant brise les liaisons des molécules d’ADN et il réagit avec l’ADN et l’eau qui l’entourent pour créer des produits issus de réactions chimiques qui ont des structures différentes comparativement aux produits originaux. Ces changements de structures et les bris de l’ADN peuvent être réparés par des enzymes et des protéines dans la cellule sans aucune perte de l’intégrité du plan génétique. Cependant, il est plus probable qu’un changement survienne dans l’ARN codé ou dans la prochaine génération d’ADN. Malheureusement, les liaisons qui se brisent et le site des changements de structure sont aléatoires. Avec un choix de trois milliards de bases, de sucres et de phosphates ayant tous une vulnérabilité similaire, la tâche d’orienter l’évolution est insurmontable.       

- Glen Loppnow


La température a-t-elle un effet sur le pH?

Question :

La température a-t-elle un effet sur le pH du jus d'orange? Si oui, pourquoi?

Réponse : Le jus d'orange est un mélange assez complexe, donc je vais répondre à la question par rapport à l'eau. Après tout, le jus d'orange est composé majoritairement d’eau. Le pH est une mesure de la concentration d'un ion spécifique dans une solution: l'ion hydronium. Plus la concentration d'ions hydronium est élevée, plus le pH est faible. En laissant des détails lourds de côté, l'eau liquide se dissocie partiellement en ions hydronium et ions hydroxyde. Cette dissociation est minimale (c'est-à-dire que la plupart d’eau reste comme H2O), mais la mesure dans laquelle cette dissociation se produit est influencée par la température. Des températures plus élevées ont tendance à augmenter la concentration d'ions hydronium et donc à diminuer le pH. ATTENTION: cela ne signifie pas que l'eau devient acide à des températures plus élevées!

-Juan Beltran

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