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CHLORE

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Fabrication industrielle

On se limitera à indiquer le principe de sa préparation la plus importante : l' électrolyse de solutions aqueuses de chlorure de sodium, ou de potassium, et à décrire deux modes de réalisation.

Lors de l'électrolyse d'une solution de chlorure de sodium, tout se passe comme s'il se formait du chlore à l' anode et du sodium à la cathode, lequel en présence d'eau donne de l'hydrogène et de la soude. En l'absence de précautions spéciales, la soude et le chlore risquent de donner lieu, par suite de réactions secondaires, à la formation d'hypochlorite et de chlorate. Pour éviter ces réactions, on a recours à deux procédés : le procédé au diaphragme ou aux membranes et le procédé à cathode de mercure, dont les réactions peuvent être schématisées ainsi :

– procédé au diaphragme

– procédé à cathode de mercure

Procédé au diaphragme

Une couche d' amiante, parfois additionné d'une charge (sulfate de baryum, par exemple), montée sur une toile métallique ou une tôle perforée formant cathode, isole celle-ci de l'anode en s'opposant à la diffusion de la soude vers cette dernière : ce diaphragme, perméable aux ions, augmente cependant la résistance du bain et cela d'autant plus qu'il devient moins poreux par suite de la précipitation de chaux et de magnésie, consécutive à une purification incomplète des saumures.

Aux divers types de cellules classiques à diaphragme filtrant vertical, on a de plus en plus substitué les cellules Hooker, employées aux États-Unis depuis 1919 et introduites en France en 1945. Elles ne présentent pas l'inconvénient majeur inhérent à la plupart de ces appareils : un montage long et délicat.

Cellule Hooker - crédits : Encyclopædia Universalis France

Cellule Hooker

La cellule Hooker de type S3, qui a 1,5 m de largeur et 1,2 m de hauteur, comprend trois parties indépendantes : le fond portant les anodes, le porte-cathodes et le chapeau.

Le fond de la cuve est constitué par un bac en béton sur lequel est fixé par de l'asphalte le bloc anodique, qui comprend une barre d'arrivée de courant en cuivre et deux rangées de 15 anodes. Les anodes étaient initialement en graphite, encastrées dans un lit de plomb. Par suite de la formation de faibles quantités d'oxygène à l'anode, cette dernière était attaquée, avec formation d'oxyde de carbone souillant le chlore ; les anodes s'usaient en se délitant et devaient être changées après une année de fonctionnement. On leur a substitué les anodes dites D.S.A. (dimensionnellement stables) en titane platiné (ou ruthénié), qui, théoriquement inusables, sont changées bien moins souvent (tous les dix ans et non plus tous les ans) que les anodes en graphite et ne donnent pas naissance à de l'oxyde de carbone.

Le porte-cathodes comporte un cadre s'adaptant sur le fond et deux peignes dont les dents, qui forment cathodes, s'intercalent entre les anodes. Ces dents comprennent une armature en tôle d'acier, dont la partie creuse constituera le compartiment cathodique d'où s'écoulera la soude et d'où se dégagera l'hydrogène, et sur laquelle est fixé le diaphragme. Pour fabriquer celui-ci, on plonge le bloc cathodique dans une suspension sodique d'amiante et on aspire sur le collecteur d'hydrogène, de façon à appliquer l'amiante sur la tôle d'acier. Le chapeau est mis en place et la cellule est prête.

La saumure à 315-320 grammes de NaCl par litre, dont on a éliminé la chaux et la magnésie par addition de soude, et éventuellement les sulfates par BaCl2, arrive en haut, par un diaphragme en tantale qui règle son débit et recouvre les électrodes portées à 80-85 0C par effet Joule.

Une telle cellule, qui peut fonctionner sous 30 000 ampères, travaille sous 3,45 V (tension théorique : 2,33 V) en donnant environ 900 kilogrammes de chlore par jour.

Un atelier[...]

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Écrit par

  • : ingénieur de l'École supérieure de physique et chimie industrielles, professeur honoraire de l'université de Paris-XI

Classification

Pour citer cet article

Henri GUÉRIN. CHLORE [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Article mis en ligne le et modifié le 14/03/2009

Médias

Chlore : propriétés physiques - crédits : Encyclopædia Universalis France

Chlore : propriétés physiques

Électrolyse - crédits : Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.

Électrolyse

Cellule Hooker - crédits : Encyclopædia Universalis France

Cellule Hooker

Autres références

  • ARMES - Armes lourdes

    • Écrit par
    • 3 925 mots
    • 2 médias
    ...avril 1915, près d'Ypres, la première attaque chimique massive ; elle fit environ dix mille morts ou hommes hors de combat. Il s'agissait de vapeur de chlore. La suite du conflit connut une « course » parallèle aux produits plus toxiques, mais aussi aux équipements protecteurs. Les effets létaux furent...
  • ATMOSPHÈRE - Chimie

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    • 5 médias
    La famille des halogènes n'a été introduite que tout récemment en chimie atmosphérique. Il s'agit du fluor, du chlore, du brome et de l'iode. On peut appliquer le cycle catalytique (6) avec un atome tel que le chlore, Cl, en présence de son monoxyde, ClO. On a, en effet :
  • BAÏKAL LAC

    • Écrit par et
    • 4 073 mots
    • 2 médias
    ...la quantité des sulfates était passée de 330 000 tonnes par an en 1962 à 470 000 tonnes par an en 1992 ; pour la même période, le taux des dérivés du chlore a augmenté de 49 000 à 69 000 tonnes par an, et les matières organiques sont passées de 500 000 à 790 000 tonnes par an. S'agissant de la pollution...
  • BERTHOLLET CLAUDE LOUIS (1748-1822)

    • Écrit par
    • 1 193 mots
    ...édition en 1804, l'ouvrage de Berthollet resta longtemps le manuel des ouvriers en teinture. Il découvrit aussi le procédé du blanchiment des toiles par le chlore. La chimie industrielle lui doit enfin des études importantes sur la fabrication et la nature des aciers, qu'il réalisa en 1786 avec Vandermonde...
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