Mercredi, 03 Août 2011 00: 05

Matériaux alcalins

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Cet article traite de l'ammoniac, du sodium, du potassium, du calcium et du lithium, et de leurs composés. À l'exception de l'ammoniac, ce sont les métaux alcalins et alcalino-terreux les plus courants.

Les usages

Ammoniac est une source importante de divers composés azotés. Une énorme quantité d'ammoniac est utilisée dans la production de sulfate d'ammonium et nitrate d'ammonium, qui sont utilisés comme engrais. L'ammoniac est en outre utilisé pour l'oxydation en acide nitrique, pour la production d'urée et de soude synthétiques et pour la préparation de solutions aqueuses utilisées dans les industries chimiques et pharmaceutiques. Il est employé dans l'industrie des explosifs, en médecine et dans l'agriculture. En réfrigération, l'ammoniac est utilisé pour abaisser les températures sous le point de congélation et pour la fabrication de glace synthétique.

L'hydroxyde d'ammonium est employé dans les industries du textile, du caoutchouc, de la pharmacie, de la céramique, de la photographie, de la détergence et de l'alimentation. Il est également utilisé pour extraire des métaux tels que le cuivre, le nickel et le molybdène de leurs minerais. L'hydroxyde d'ammonium est utile pour enlever les taches et blanchir. C'est un nettoyant ménager ainsi qu'un solvant pour la caséine dans l'industrie des pâtes et papiers. Phosphate diammonique est utilisé pour ignifuger les textiles, le papier et les produits en bois. On le trouve dans les engrais et dans les flux pour métaux à souder. Chlorure d'ammonium est utilisé comme fondant pour le revêtement de tôles de fer avec du zinc, dans les explosifs de sécurité, la médecine et dans le ciment pour tuyaux en fer. De plus, il est utilisé dans l'étamage, la teinture, la galvanoplastie et le tannage.

Calcium est le cinquième élément le plus abondant et le troisième métal le plus abondant; il est répandu dans la nature comme carbonate de calcium (calcaire et marbre), sulfate de calcium (gypse), fluorure de calcium (spath fluor) et phosphate de calcium (apatite). Les minéraux de calcium sont extraits ou extraits; le calcium métallique est obtenu par électrolyse de chlorure ou de fluorure de calcium fondu. Le calcium métallique est utilisé dans la production d'uranium et de thorium et dans l'industrie électronique. Il sert de désoxydant pour le cuivre, le béryllium et l'acier, et de durcisseur pour les roulements en plomb. De plus, le calcium est un catalyseur industriel pour les fibres de polyester.

Le chlorure de calcium est obtenu comme déchet dans le procédé Solvay ammoniaque-soude. Il est utilisé comme dégivreur de chaussée, réfrigérant et agent de séchage dans les systèmes de climatisation. Le chlorure de calcium est utilisé dans la production de chlorure de baryum, de calcium métallique et de divers colorants. Il est également utilisé pour empêcher la formation de poussière lors de la construction de routes, pour accélérer les temps de durcissement du béton et pour inhiber la combustion spontanée du charbon dans les mines de charbon. Nitrate de calcium est utilisé en agriculture comme engrais et dans la fabrication d'allumettes comme agent oxydant. On le trouve également dans les industries des explosifs et de la pyrotechnie. Le sulfite de calcium est utilisé comme agent réducteur dans la production de cellulose. Carbure de calcium est utilisé pour la production industrielle d'acétylène et dans la fabrication de cyanamide de calcium. Il est utilisé dans l'industrie pyrotechnique et dans les générateurs d'acétylène pour lampes à acétylène. Le carbure de calcium est également utilisé pour le soudage et le coupage oxyacétylénique.

de citron vert est un terme général pour les produits de calcaire calciné - par exemple, oxyde de calcium et hydroxyde de calcium. Oxyde de calcium est utilisé comme matériau réfractaire, comme fondant dans la sidérurgie, comme liant dans l'industrie du bâtiment et comme matière première pour la poudre de blanchiment à la chaux chlorée. Il est employé dans les industries des pâtes et papiers, du raffinage du sucre, de l'agriculture et du tannage du cuir. Hydroxyde de calcium est utilisé dans le bâtiment et le génie civil pour les mortiers, enduits et ciments. Il est utilisé pour le traitement des sols, l'épilation des peaux et l'ignifugation. L'hydroxyde de calcium trouve également une utilisation dans les lubrifiants et dans l'industrie des pâtes et papiers.

Lithium est utilisé comme « getter » dans les tubes à vide, comme constituant des alliages de soudure et de brasage, comme liquide de refroidissement ou échangeur de chaleur dans les réacteurs et comme catalyseur dans la fabrication de caoutchouc synthétique et de lubrifiants. Il trouve une utilisation dans la fabrication de catalyseurs pour les plastiques polyoléfiniques et dans les industries métallurgiques et céramiques. Le lithium est également utilisé dans des verres spéciaux et dans des carburants pour avions et missiles. Chlorure de lithium est utilisé dans la fabrication des eaux minérales et pour le brasage de l'aluminium. Il est employé dans l'industrie pyrotechnique et en médecine comme antidépresseur. Carbonate de lithium est utilisé dans la production d'émaux sur céramique et porcelaine électrique et pour le revêtement d'électrodes de soudage à l'arc. On le trouve dans les peintures luminescentes, les vernis et les teintures. Le carbonate de lithium est également utilisé en médecine comme médicament stabilisateur de l'humeur et antidépresseur. L'hydrure de lithium est une source d'hydrogène et un matériau de protection nucléaire.

Potassium est utilisé dans la synthèse de composés inorganiques de potassium. On le trouve en agriculture comme composant des engrais. Le potassium est également utilisé dans l'alliage sodium-potassium pour le transfert de chaleur dans les systèmes de réacteurs nucléaires et dans les thermomètres à lecture élevée.

L'hydroxyde de potassium est utilisé pour la fabrication de savon liquide, pour absorber le dioxyde de carbone, merceriser le coton et pour la production d'autres composés de potassium. Il trouve une utilisation dans la galvanoplastie, la lithographie et comme mordant pour le bois. L'hydroxyde de potassium est également utilisé dans les décapants pour peintures et vernis et dans les encres d'imprimerie.

D'autres composés de potassium comprennent bromate de potassium, chlorate de potassium, nitrate de potassium, perchlorate de potassium et le permanganate de potassium. Ils sont utilisés dans les industries pyrotechnique, alimentaire et des explosifs, et ils servent d'agents oxydants. Le chlorate de potassium est un composant des pointes d'allumettes, un agent de blanchiment et un agent de teinture pour les fourrures, le coton et la laine. Il est également utilisé dans les industries des teintures et des pâtes et papiers. Le chlorate de potassium est utilisé dans la fabrication d'explosifs, d'allumettes, de pièces pyrotechniques et de colorants.

Le bromate de potassium est un conditionneur de pâte, un additif alimentaire, un agent oxydant et un composé permanent. Le nitrate de potassium est utilisé dans les feux d'artifice, les fondants, la poudre à canon et dans les industries du verre, des allumettes, du tabac et de la céramique. Il est également utilisé pour mariner les viandes et pour imprégner les mèches de bougies. Le nitrate de potassium agit comme engrais dans l'agriculture et comme oxydant dans les propergols solides pour fusées. Le perchlorate de potassium est utilisé dans les industries des explosifs, de la pyrotechnie et de la photographie. Il sert d'agent de gonflage dans les airbags de sécurité automobile. Le permanganate de potassium est utilisé comme agent oxydant, désinfectant et agent de blanchiment dans les industries du cuir, du métal et du textile. Il est également utilisé dans le nettoyage, la séparation et la purification des métaux dans les mines. De plus, le permanganate de potassium est un agent tannant dans l'industrie du cuir.

Sodium est utilisé dans la fabrication de composés sodiques et dans les synthèses organiques. Il sert d'agent réducteur pour les métaux et de liquide de refroidissement dans les réacteurs nucléaires. Le sodium se trouve également dans les lampes au sodium et dans les câbles électriques. Chlorate de sodium est un agent oxydant dans l'industrie des colorants et un agent oxydant et de blanchiment dans l'industrie des pâtes et papiers. Il est utilisé pour la teinture et l'impression des tissus, le tannage et la finition du cuir et le traitement de l'uranium. Il est également utilisé comme herbicide et oxydant pour carburant de fusée. Le chlorate de sodium trouve d'autres utilisations dans les industries des explosifs, des allumettes et pharmaceutiques.

Hydroxyde de sodium est utilisé dans les industries de la rayonne, du coton mercerisé, du savon, du papier, des explosifs, des teintures et des produits chimiques. Il est également utilisé dans le nettoyage des métaux, l'extraction électrolytique du zinc, l'étamage, le blanchissage et le blanchiment. Phosphate trisodique trouve une utilisation dans les révélateurs photographiques, dans les mélanges détergents et dans l'industrie du papier. Il est utilisé pour clarifier le sucre, éliminer le calcaire de la chaudière, adoucir l'eau, blanchir et tanner le cuir. Le phosphate trisodique est également un agent de traitement de l'eau et un émulsifiant dans le fromage fondu. Phosphate disodique est utilisé dans les engrais, les produits pharmaceutiques, la céramique et les détergents. Il est utilisé pour alourdir la soie, teindre et imprimer dans l'industrie textile, et pour ignifuger le bois et le papier. Le phosphate disodique est également un additif alimentaire et un agent tannant. L'hypochlorite de sodium est un agent de blanchiment domestique et de blanchisserie, et un agent de blanchiment dans les industries du papier, de la pâte à papier et du textile. Il est utilisé comme désinfectant pour le verre, la céramique et l'eau ainsi que comme désinfectant dans les piscines. Chlorure de sodium est utilisé pour le travail des métaux, le séchage des peaux, le dégivrage des routes et la conservation des aliments. Il trouve également une utilisation dans les industries de la photographie, de la chimie, de la céramique et du savon, ainsi que dans les réacteurs nucléaires.

Les sels de l'acide carbonique (H2CO3), ou carbonates, sont répandus dans la nature en tant que minéraux. Ils sont utilisés dans les industries de la construction, du verre, de la céramique, de l'agriculture et de la chimie. Bicarbonate d'ammonium est utilisé dans les industries du plastique, de la céramique, des teintures et du textile. Il trouve une utilisation comme agent gonflant pour le caoutchouc mousse et comme agent levant dans la production de produits de boulangerie. Le bicarbonate d'ammonium est également utilisé dans les engrais et dans les extincteurs. Carbonate de calcium est principalement utilisé comme pigment et est utilisé dans les industries de la peinture, du caoutchouc, des plastiques, du papier, des cosmétiques, des allumettes et des crayons. Le carbonate de calcium trouve également une utilisation dans la fabrication de ciment Portland, d'aliments, de vernis, de céramiques, d'encres et d'insecticides. Le carbonate de sodium est largement utilisé dans la fabrication du verre, de la soude caustique, du bicarbonate de sodium, de l'aluminium, des détergents, des sels et des peintures. Il est utilisé pour la désulfuration de la fonte brute et pour la purification du pétrole. Bicarbonate de sodium est utilisé dans les industries de la confiserie, de la pharmacie, des boissons non alcoolisées, du cuir et du caoutchouc, et pour la fabrication d'extincteurs et d'eaux minérales. Carbonate de potassium est largement utilisé dans les engrais potassiques et dans l'industrie textile pour teindre la laine. Il trouve également une utilisation dans les industries du verre, du savon et pharmaceutique.

Alcalis

Les alcalis sont des substances caustiques qui se dissolvent dans l'eau pour former une solution avec un pH nettement supérieur à 7. Ceux-ci comprennent l'ammoniac ; l'hydroxyde d'ammonium; hydroxyde et oxyde de calcium; potassium; hydroxyde et carbonate de potassium; sodium; carbonate, hydroxyde, peroxyde et silicates de sodium; et le phosphate trisodique.

Dangers pour la santé

En général, les alcalis, qu'ils soient sous forme solide ou en solution liquide concentrée, sont plus destructeurs pour les tissus que la plupart des acides. Les poussières caustiques libres, les brouillards et les pulvérisations peuvent provoquer une irritation des yeux et des voies respiratoires et des lésions de la cloison nasale. Les alcalis forts se combinent avec les tissus pour former des albuminats et avec les graisses naturelles pour former des savons. Ils gélatinisent les tissus pour former des composés solubles qui peuvent entraîner une destruction profonde et douloureuse. L'hydroxyde de potassium et de sodium sont les matières les plus actives de ce groupe. Même les solutions diluées des alcalis les plus forts ont tendance à ramollir l'épiderme et à émulsionner ou à dissoudre les graisses de la peau. Les premières expositions à des atmosphères légèrement contaminées par des alcalis peuvent être irritantes, mais cette irritation devient rapidement moins perceptible. Les travailleurs travaillent souvent dans de telles atmosphères sans montrer aucun effet, alors que cette exposition provoquera une toux et une irritation douloureuse de la gorge et du nez chez les personnes non habituées. Le plus grand danger associé à ces matériaux est l'éclaboussure ou l'éclaboussure de particules ou de solutions d'alcalis plus forts dans les yeux.

Hydroxyde de potassium et hydroxyde de sodium. Ces composés sont très dangereux pour les yeux, à la fois sous forme liquide et solide. En tant qu'alcalis puissants, ils détruisent les tissus et provoquent de graves brûlures chimiques. L'inhalation de poussières ou de brouillards de ces matériaux peut causer des lésions graves à l'ensemble des voies respiratoires, et l'ingestion peut gravement endommager le système digestif. Même s'ils ne sont pas inflammables et ne favorisent pas la combustion, une grande quantité de chaleur se dégage lorsque le matériau solide est dissous dans l'eau. Par conséquent, l'eau froide doit être utilisée à cette fin; sinon la solution peut bouillir et éclabousser du liquide corrosif sur une large surface.

Carbonates et bicarbonates. Les principaux carbonates sont : le carbonate de calcium (CaCO3), magnésite (MgCO3), carbonate de sodium (NaCO3), bicarbonate de sodium (NaHCO3) et la potasse (K2CO3). Les carbonates normaux (avec l'anion CO3) et l'acide ou les bicarbonates (avec l'anion HCO3) sont les composés les plus importants. Tous les bicarbonates sont solubles dans l'eau ; des carbonates normaux seuls les sels de métaux alcalins sont solubles. Les carbonates anhydres se décomposent lorsqu'ils sont chauffés avant d'atteindre le point de fusion. Les solutions de carbonate donnent lieu à des réactions alcalines en raison de l'hydrolyse importante impliquée. Les bicarbonates sont transformés en carbonates normaux par chauffage :

2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O+QUOI2

Les carbonates normaux sont décomposés par des acides forts (H2SO4, HCl) et libérer le CO2.

Les carbonates de sodium se présentent sous les formes suivantes : carbonate de soude - carbonate de sodium anhydre (Na2CO3); soude cristallisée — bicarbonate de sodium (NaHCO3); et carbonate de sodium décahydraté (Na2CO3·10 heures2O)

Les carbonates alcalins peuvent provoquer des irritations nocives de la peau, des conjonctives et des voies respiratoires supérieures lors de diverses opérations industrielles (manutention et stockage, transformation). Les travailleurs qui chargent et déchargent des carbonates ensachés peuvent présenter des portions de peau nécrotiques de la taille d'une cerise sur leurs bras et leurs épaules. Des piqûres ulcérées assez profondes sont parfois observées après la chute des croûtes brun noir. Un contact prolongé avec des solutions de soude peut provoquer un eczéma, une dermatite et une ulcération.

Calcium et composés. Le calcium est un constituant essentiel bien connu du corps humain, et son métabolisme, seul ou en association avec le phosphore, a été largement étudié avec une référence particulière au système musculo-squelettique et aux membranes cellulaires. Plusieurs conditions peuvent entraîner des pertes de calcium telles que l'immobilisation, les troubles gastro-intestinaux, la basse température, l'apesanteur dans les vols spatiaux, etc. L'absorption du calcium de l'environnement de travail par inhalation de poussières de composés de calcium n'augmente pas de manière significative l'apport quotidien en calcium des légumes et autres aliments (généralement 0.5 g). D'autre part, le calcium métallique a des propriétés alcalines et réagit avec l'humidité, provoquant des brûlures aux yeux et à la peau. Exposé à l'air, il peut présenter un risque d'explosion.

Carbure de calcium. Le carbure de calcium exerce un effet irritant prononcé en raison de la formation d'hydroxyde de calcium lors de la réaction avec l'air humide ou la sueur. Le carbure sec en contact avec la peau peut provoquer une dermatite. Le contact avec la peau et les muqueuses humides entraîne des ulcérations et des cicatrices. Le carbure de calcium est particulièrement dangereux pour les yeux. Un type particulier de mélanodermie avec une forte hyperpigmentation et de nombreuses télangiectasies est souvent observé. Les brûlures causées par le carbure de calcium chaud sont courantes. Les tissus sont généralement endommagés à des profondeurs de 1 à 5 mm ; les brûlures évoluent très lentement, sont difficiles à traiter et nécessitent souvent une excision. Les travailleurs blessés ne peuvent reprendre le travail qu'après que la surface de la peau brûlée est complètement cicatrisée. Les personnes exposées au carbure de calcium souffrent fréquemment de chéilite caractérisée par une sécheresse, un gonflement et une hyperémie des lèvres, une desquamation intense et des fissures radiales profondes ; des lésions érosives avec tendance à la suppuration peuvent être observées dans les angles buccaux. Les travailleurs ayant une longue histoire professionnelle souffrent souvent de lésions des ongles, c'est-à-dire d'onychie et de paronychie professionnelles. Des lésions oculaires avec hyperhémie prononcée des paupières et de la conjonctive, souvent accompagnées de sécrétions mucopurulentes, sont également observées. Dans les cas lourds, la sensibilité de la conjonctive et de la cornée est fortement réduite. Alors que la kératite et la kératoconjonctivite évoluent d'abord sans symptômes, elles peuvent ensuite dégénérer en opacités cornéennes.

Dans la production de carbure de calcium, les impuretés peuvent entraîner des risques supplémentaires. Le carbure de calcium contaminé par du phosphate de calcium ou de l'arséniate de calcium peut, lorsqu'il est humidifié, dégager de la phosphine ou de l'arsine, qui sont toutes deux extrêmement toxiques. Le carbure de calcium lui-même, lorsqu'il est exposé à l'air humide, dégage de l'acétylène, qui est un anesthésique et asphyxiant modéré, et un risque considérable d'incendie et d'explosion.

Le chlorure de calcium a une puissante action irritante sur la peau et les muqueuses, et des cas ont été signalés, chez des travailleurs emballant du chlorure de calcium sec, d'irritation accompagnée d'érythème et de desquamation de la peau du visage, de larmoiement, d'écoulement oculaire, de sensation de brûlure et de douleur dans les fosses nasales, saignements de nez occasionnels et chatouillements dans la gorge. Des cas de perforation de la cloison nasale ont également été signalés.

Nitrate de calcium a une action irritante et cautérisante sur la peau et les muqueuses. C'est un agent oxydant puissant et présente un risque dangereux d'incendie et d'explosion.

Sulfite de calcium. Aucun cas d'intoxication professionnelle au sulfite de calcium ne semble avoir été signalé. L'ingestion accidentelle de quelques grammes peut provoquer des vomissements répétés, des diarrhées violentes, des troubles circulatoires et une méthémoglobinémie.

Ammoniac

L'ammoniac est présent en petites quantités dans l'air, l'eau, la terre et particulièrement dans la matière organique en décomposition. C'est le produit du métabolisme humain, animal et végétal normal. L'effort musculaire et l'excitation du système nerveux entraînent la formation d'une quantité accrue d'ammoniac dont l'accumulation dans les tissus entraînerait une intoxication. La formation endogène d'ammoniac augmente également au cours de nombreuses maladies. Par des processus vitaux, il est combiné et excrété par l'organisme, principalement via l'urine et la sueur, sous forme de sulfate d'ammonium et d'urée. L'ammoniac est également d'une importance primordiale dans le métabolisme de l'azote des plantes.

L'ammoniac est légèrement réactif, subissant facilement une oxydation, une substitution (d'atomes d'hydrogène) et des réactions supplémentaires. Il brûle dans l'air ou dans l'hydrogène pour former de l'azote. Un exemple de substitution serait la formation d'amides de métaux alcalins et alcalino-terreux. À la suite de l'addition, il forme des ammoniates (par exemple, CaCl2·8NH3, AgCl3NH3) et d'autres composés. Lorsque l'ammoniac se dissout dans l'eau, il forme de l'hydroxyde d'ammonium (NH4OH), qui est une base faible et se dissocie comme suit :

NH4OH → NH4+ + OH-

Le radical NH4+ n'existe pas sous forme libre puisqu'il se décompose en ammoniac et en hydrogène lorsqu'on tente de l'isoler.

L'empoisonnement à l'ammoniac peut se produire dans la production d'ammoniac et dans la fabrication d'acide nitrique, de nitrate et de sulfate d'ammonium, d'engrais liquides (ammoniates), d'urée et de soude, dans la réfrigération, les usines de glace synthétique, les imprimeries de coton, la teinture des fibres, les procédés de galvanoplastie, les la synthèse, le traitement thermique des métaux (nitruration), les laboratoires de chimie, et dans un certain nombre d'autres procédés. Il est formé et émis dans l'air lors du traitement du guano, lors de la purification des déchets, dans les raffineries de sucre et les tanneries, et il est présent dans l'acétylène non purifié.

L'intoxication industrielle est généralement aiguë, tandis que l'intoxication chronique, bien que possible, est moins fréquente. L'effet irritant de l'ammoniac se fait sentir surtout dans les voies respiratoires supérieures, et à fortes concentrations, il affecte le système nerveux central, provoquant des spasmes. L'irritation des voies respiratoires supérieures se produit à des concentrations supérieures à 100 mg/m3, tandis que la concentration maximale tolérable en 1 heure est comprise entre 210 et 350 mg/m3. Les éclaboussures d'eau ammoniaquée dans les yeux sont particulièrement dangereuses. La pénétration rapide de l'ammoniac dans le tissu oculaire peut entraîner une perforation de la cornée et même la mort du globe oculaire. Des risques particuliers pour la santé existent dans chaque section d'une usine d'ammoniac. Dans les sections où le gaz est généré, converti (oxydation du CO en CO2), comprimé et purifié, le principal problème est l'émission de monoxyde de carbone et de sulfure d'hydrogène. Des quantités considérables d'ammoniac peuvent s'échapper lors de sa synthèse. L'ammoniac qui s'échappe dans l'atmosphère peut atteindre des limites explosives.

Chlorates et perchlorates

Les chlorates et les perchlorates sont les sels de l'acide chlorique (HClO3) et l'acide perchlorique (HClO4 ). Ils sont de puissants partisans de la combustion et leur principal danger est associé à cette propriété. Les sels de potassium et de sodium sont typiques du groupe et sont les plus couramment utilisés dans l'industrie.

Risques d'incendie et d'explosion. Les chlorates sont de puissants agents oxydants, et les principaux dangers sont ceux d'incendie et d'explosion. Ils ne sont pas eux-mêmes explosifs mais forment des mélanges inflammables ou explosifs avec des matières organiques, du soufre, des sulfures, des poudres métalliques et des composés d'ammonium. Le tissu, le cuir, le bois et le papier sont extrêmement inflammables lorsqu'ils sont imprégnés de ces chlorates.

Les perchlorates sont également des agents oxydants très puissants. Les sels de métaux lourds de l'acide perchlorique sont explosifs.

Dangers pour la santé. Les chlorates sont nocifs s'ils sont absorbés par ingestion ou par inhalation de la poussière, ce qui peut provoquer des maux de gorge, de la toux, une méthémoglobinémie avec une peau bleuâtre, des étourdissements et des évanouissements, ainsi que de l'anémie. En cas d'absorption importante de chlorate de sodium, une augmentation de la teneur en sodium dans le sérum sera observée.

Les perchlorates peuvent pénétrer dans l'organisme soit par inhalation sous forme de poussière, soit par ingestion. Ils sont irritants pour la peau, les yeux et les muqueuses. Ils provoquent une anémie hémolytique avec méthémoglobinémie, des corps de Heinz dans les globules rouges et des lésions hépatiques et rénales.

Tableaux des matériaux alcalins

Tableau 1 - Informations chimiques.

Tableau 2 - Dangers pour la santé.

Tableau 3 - Dangers physiques et chimiques.

Tableau 4 - Proprietes physiques et chimiques.

 

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