Chimie Organique de A à Z

Les CFC

Les chlorofluorocarbures ou CFC sont une sous-classe de gaz fluorés, eux-mêmes faisant partie de la famille des halogénoalcanes. Ce sont des gaz composés dérivés des alcanes, où tous les atomes d’hydrogène ont été substitués par des atomes de chlore et de fluor.

Ils font partie des gaz qui contribuent à la dégradation de la couche d'ozone.

Le chimiste français Henri Victor Regnault est le premier à isoler le chlorure de méthylène en 1840. C'est le chimiste belge Frédéric Swarts qui a développé la synthèse des CFC au cours des années 1890.

Vers la fin des années 1920, Thomas Midgley Jr. a amélioré le procédé de synthèse et breveté l'usage des CFC comme réfrigérants, en substitution à l'ammoniac (NH₃), au chlorométhane (CH₃Cl) et au dioxyde de soufre (SO₂), qui étaient alors utilisés communément malgré leur toxicité. Parmi les avantages des CFC comme agents réfrigérants, une basse température d'ébullition, un moindre degré de toxicité et plus généralement les propriétés d'un gaz inerte.

En 1930, à l'assemblée du congrès de l’Association américaine de chimie, Midgley démontra le caractère non toxique et ininflammable du Fréon en inhalant le gaz et le soufflant ensuite lentement sur une bougie allumée, qu’il éteignit.

Contrairement à d'autres halogénoalcanes, par exemple les hydrochlorofluorocarbures (HCFC), les CFC ne contiennent plus aucun atome d'hydrogène; ces molécules sont complètement halogénées. Seuls subsistent les atomes de carbone centraux de l'alcane, entourés par des atomes de chlore et de fluor. Les différences entre les diverses molécules de CFC sont le nombre d'atomes de carbone, de chlore et de fluor, et la disposition des atomes dans l'espace (isomères). 

Synthèse

Les chlorofluorocarbures sont synthétisés à partir d'alcanes, par substitution des atomes d'hydrogène par des atomes de chlore et de fluor.

• Exemple de synthèse de CFC : le Fréon 12 ou dichlorodifluorométhane :

CH₄ + 4Cl₂ → CCl₄ + 4HCl

CCl₄ + 2HF → CCl₂F₂ + 2HCl.

Dans ce cas, c'est le méthane qui est substitué par deux atomes de fluor et deux de chlore.

Les CFC doivent leurs succès industriels et commerciaux à leurs propriétés : inerte, stable, ininflammable, non-toxique et très faible prix de fabrication. Ce qui explique que les gaz nobles, très coûteux, ne sont pas utilisés à leur place. En outre, chaque CFC a un point d'ébullition différent, convenant à des applications variées. Avant que les CFC ne soient découverts et industriellement produits, pour les mêmes usages on utilisait : l'ammoniac anhydre (NH₃), le tétrachlorométhane (CCl₄), le chlorométhane (CH₃Cl), le dioxyde de soufre (SO₂) et le méthane (CH₄) qui étaient toxiques et/ou inflammables et/ou explosifs, source d'accidents domestiques : des gens mouraient asphyxiés ou brûlés vifs durant leur sommeil à cause d’une fuite de leur réfrigérateur ou lors de l’utilisation d’une bombe aérosol, le méthane propulsant le liquide pouvant former un mélange détonant avec l’air dans une pièce close.

Dans les années 1980, les CFC étaient utilisés dans plusieurs secteurs industriels :

• l'industrie du froid ;
• l'industrie des nettoyants industriels ;
• l'industrie des propulseurs ;
• l'industrie des mousses isolantes.

Certains CFC sont de puissants gaz à effet de serre et sont en outre responsables, pour une bonne part, de la destruction de la couche d'ozone stratosphérique — couche qui protège les écosystèmes des effets délétères des UV solaires et évite aux humains de nombreux cancers de la peau et des dégâts oculaires et immunitaires. Chaque atome de chlore issu de la décomposition de CFC en altitude détruirait en moyenne cent mille molécules d'ozone⁵. Le brome, bien moins abondant que le chlore, est cependant 45 à 60 fois plus efficace que lui (par atome) pour détruire l'ozone stratosphérique. On combine leurs effets pour donner un indice global en « équivalent-chlore » ; dont le pic planétaire a eu lieu entre mi-1992 et mi-1994².

La catastrophe!

Les CFC modifient les molécules d'ozone stratosphérique (O₃) en leur ôtant un atome d'oxygène. Comme ils ne se dégradent que très lentement, l'effet destructeur des CFC se poursuit jusqu'à plusieurs siècles après leur émission. Par exemple le CFC-11 ou trichlorofluorométhane:

qui a une durée de vie estimée de 52 à 58 ans dans l'atmosphère selon l'OMM est un destructeur d’ozone stratosphérique et un puissant gaz à effet de serre (son potentiel de réchauffement global est de 5,160 sur 100 ans).

Les États ont interdit les CFC, via le Protocole de Montréal, signé en 1987. Depuis les années 1990, le trou de la couche d'ozone a commencé à se réparer, mais l'amélioration semble moins rapide depuis le début du XXI^e siècle.

En 2018, Montzka et al., l'OMM⁹, la NOAA et l'AGAGE montrent que l'émission mondiale de CFC-11 était d’environ treize gigagrammes par an (Gg/an) pour 2014-2016, dépassant la moyenne 2002-2012. L'Asie de l'Est semble en cause, avec une augmentation détectée dès 2013 par l'AGAGE. Une augmentation de 10 Gg/an a été observée de 2014 à 2016, par rapport à la période de référence 2002-2012⁷ et cette augmentation pourrait avoir commencé dès 2007⁷.

Thomas Midgley Jr. (1889-1944)

l'une des personnes ayant causé le plus de dommages à la couche d'ozone dans l'Histoire humaine

C'est un ingénieur américain formé à la mécanique mais rapidement devenu chimiste et inventeur dans le domaine de l'automobile, des carburants et des caoutchoucs synthétiques.

Il a cofondé et codirigé Ethyl Gasoline Corp. qui a été et reste le premier producteur mondial d'additifs de carburants, et en particulier du plomb tétraéthyle.

Il s'est principalement fait connaître pour avoir développé deux inventions qui ont marqué le XX^e siècle : le plomb tétraéthyle, un additif antidétonant pour carburants, et les chlorofluorocarbures (CFC), utilisés durant la Seconde Guerre mondiale comme diffuseur atmosphérique de répulsifs chimiques contre les insectes, mais surtout massivement utilisés dans le monde durant plusieurs décennies dans les aérosols et systèmes de climatisation.

Malgré leur utilité apparente, ces deux produits se sont révélés gravement nocifs pour l'environnement et pour la santé.

mercurochrome

ou

merbromine

ou

Sel disodique de l'acide 2-(2,7-dibromo-3-hydroxy-4-hydroxymercuri-6-oxoxanthèn-9-yl)benzoïque

1917

nom composé de mercuro pour la présence de mercure

et chrome pour sa couleur rouge.

Cette molécule fait partie de la famille des composés organomercuriels eux-mêmes intégrés dans les composés organométalliques.

Action antiseptique par l'utilisation de cette molécule sous forme diluée (dans des solutions d'eau ou un mélange eau + alcool), généralement à 2 %. Souvent on appelait cette solution: le rouge.

Toxicité: En raison du mercure organique qu'elle contient, il existe un risque d’allergie et d'intoxication lors d'applications cutanées répétées. En outre, sa couleur rouge peut masquer des lésions.

aux messagers rouges de B&JL

le papier d'Arménie

À la fin du XIX^ème siècle, Auguste Ponsot, chimiste français, découvre lors d'un voyage que les Arméniens font brûler du benjoin, une résine qui vient de Malaisie, pour parfumer et désinfecter leurs maisons. 

C'est un papier parfumé à la résine de benjoin du Laos (Styrax benzoin).

Le principal composant du benjoin est l'acide benzoïque pour le benjoin d'Indochine et l'acide cinnamique pour le benjoin de Sumatra. Ils contiennent également un petit pourcentage de vanilline. Le nom de benjoin est à l'origine de celui du benzène.

acide benzoïque:

acide cinnamique:

vanilline:

D’abord le benjoin est macéré dans de l'éthanol, des feuilles de papier buvard passent dans les bacs d'eau salée (pour retarder la combustion) puis sont séchées avant d'être trempées dans le benjoin et placées en étuve. Le procédé permet au produit final de se consumer sans flamme.

Auguste Ponsot

(1846 - 1907)

Cinq acides alpha-aminés

(2ème partie)

l'asparagine, l'acide aspartique, la leucine,

la sérine, la glycine

Sauf la glycine, tous ces acides alpha-aminés, à savoir la présence d'un groupement amine sur l'atome de carbone en C2 de la fonction acide carboxylique, ont un atome de carbone asymétrique justement en C2. C'est à dire un atome de carbone entouré de quatre atome(s) ou groupement(s) d'atomes différents. Cela entraîne l'existence de deux isomères optiques ou énantiomères notés R (ou D pour destro) et S (ou L pour levo).

Pour exemple l'asparagine a un atome de carbone en C2 entouré d'un atome d'hydrogène, d'un groupement éthanamide CH₂-C(=O)NH₂, d'un groupement amine NH₂ et d'un groupement acide carboxylique C(=O)-OH.

1/ l'asparagine

ou acide 2,4-diamino-4-oxobutanoïque

L ou S(–)-asparagine


D ou R(+)-asparagine

2/ l'acide aspartique

ou acide 2-aminobutanoïque

Acide L ou S(+)-aspartique


Acide D ou R(-)-aspartique

3/ la leucine

ou acide 2-amino-4-méthylpentanoïque

L ou S(+)-leucine


D ou R(–)-leucine

4/ la sérine

ou acide 2-amino-3-hydroxypropanoïque

L ou S(–)-sérine   et   D ou R(+)-sérine

5/ la glycine

ou acide 2-aminoéthanoïque

C'est le seul acide aminé qui ne soit pas une molécule chirale, car elle n'a pas de carbone asymétrique. Un analogue structurel est le glyphosate, molécule utilisée comme matière active de la plupart des pesticides désherbants totaux foliaires utilisés dans le monde.

Un analogue structurel est le glyphosate, molécule utilisée comme matière active de la plupart des pesticides désherbants totaux foliaires utilisés dans le monde. Un atome d'hydrogène de la fonction amine est substitué par un groupement phosphonométhyl CH₂-P(=O)(OH)₂.

Voir Alerte!!! -05- le glyphosate