Azoture de sodium

Comme tous les membres de la famille des azotures, l’azoture de sodium est un composé peu stable, très sensible aux chocs, d’où son utilisation dans les airbags d’abord employé pour l’atterrissage de sondes spatiales et maintenant présents dans tous les véhicules automobiles de fabrication récente.

L’azoture de sodium de formule NaN3, fait partie de la famille des azotures, qu’ils ne faut pas confondre avec les amidures qui dérivent de l’ammoniac et des amines primaires et secondaires. Comme tous les sels de l’acide azothydrique ou hydrozoïque, il est peu stable : il se décompose avant la fusion et est très sensible aux chocs ou au chauffage. Cette instabilité s’explique par le fort contenu énergétique de l’anion azoture.

Il est préparé en deux étapes par réaction de l’ammoniac (cf. Ammoniac )et du sodium conduisant à l’amidure de sodium :

2 Na + 2 NH3 ------> 2 NaNH2 + H2

suivie de sa réaction avec le protoxyde d’azote (cf. Protoxyde d’azote) :

2 NaNH2 + N2 O ------> NaN3 + NaOH + NH3

L’azoture de sodium est employé dans la fabrication de l’azoture de plomb, Pb(N3)2 :

2 NaN3 + Pb(CH3 COO)2 ------> Pb(N3 )2 + 2 CH3 COONa

Cette réaction a été découverte avant 1890, mais la fabrication de l’azoture de plomb, explosif utilisé comme détonateur, n’a démarré en France qu’après 1925, après de nombreux accidents qui ont émaillés son développement. En effet, même s’il est plutôt stable thermiquement jusqu’à 300 °-350 °C, et s’il est aussi moins sensible aux chocs que le fulminate de mercure, il est extrêmement sensible à la friction.

Composé ionique, l’azoture de sodium est un solide cristallisé blanc qui jaunit à la lumière. Il est très soluble dans l’eau et est classé comme extrêmement toxique. Il donne des solutions d’acide hydrozoïque dont les vapeurs peuvent, par inhalation, amener des étourdissements et des maux de têtes. Par ingestion, il peut entraîner des pertes de conscience, la défibrillation, et un œdème cérébral précédant la mort par empoisonnement.

Il a cependant de nombreuses applications, notamment comme biocide. Il limite par exemple la trop rapide dégradation biologique des biopolymères dits biodégradables. C’est aussi, à faible concentration, un agent de conservation pour les solutions et fluides biologiques. Il est ainsi présent dans les laboratoires d’analyses médicales et d’hématologie dans les échantillons de sérum, les tests diagnostic et les solutions d’analyse. Il est également employé pour l’entreposage des membranes d’ultra-filtration.

Il faut signaler à ce sujet quelques précautions d’emplois ! Notamment pour les solutions qui sont jetées à l’évier, non suffisamment diluées. En effet, l’acide hydrozoïque peut, dans les évacuations, engendrer des azotures de cuivre ou de plomb, qui lors d’une intervention, peuvent déflagrer sous l’action d’un choc ou par chauffage au chalumeau.

La plus importante utilisation est celle qui fait appel au pouvoir de libération de diazote dans les coussins de sécurité de l’automobile, les « airbags ».

En fait, cette application développée aux États-Unis (General Motors et Ford) dans les années 70, fut d’abord exploitée dans le domaine de l’astronautique pour amortir l’atterrissage des sondes spatiales. Ce sont les sondes lunaires soviétiques Luna 9 et Luna 13 qui, en 1966, furent les premières équipées de coussins gonflables.
Bien plus tard, les sondes martiennes telles que Mars Pathfinder, Mars Exploration Rover et Beagle 2 utilisèrent ce système. Cependant pour Beagle 2, un problème encore non expliqué, est survenu durant la descente, occasionnant la perte de l’engin.

Dans l’airbag pour automobile (en bon français : coussin gonflable), on utilise en fait des pastilles où sont mélangés NaN3 , KNO3 , et SiO2 . Lors du déclenchement par impulsion électrique provoquée par un accéléromètre associé à l’informatique embarquée, les réactions suivantes ont lieu :

2 NaN3 ------> 2 Na + 3 N2
10 Na + 2 KNO3 ------> K2O + 5 Na2O + 3N2
K2 O + Na2 O + SiO2 ------> K2 Na2 SiO4

Les quelques grammes qui détonent par déclenchement électrique en cas de choc frontal de l’ordre de 20 à 30 km/h libèrent en quelques 50 à 150 millisecondes de 35 à 70 L de diazote dans un sac qui se déploie devant le conducteur ou le passager : à titre de comparaison, le clignement de l’œil se fait en environ 150 ms…

Pensée du jour

« Quand l’airbag se déclenche, l’azoture explose, mais où est donc le pare-choc ? »

Sources

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