HIPOCHLORIDO RŪGŠTIS (HCLO): STRUKTŪRA, SAVYBĖS, PANAUDOJIMAS, SINTEZĖ - CHEMIJA - 2025

Hipochlorito rūgštis yra neorganinis junginys su Cheminė formulė HClO. Tai atitinka mažiausiai oksiduotus chloro oksorūgščius, nes jame yra tik vienas deguonies atomas. Iš jo jie gauna hipochlorito anijonų, ClO ^- ir jo druskos, plačiai naudojamas kaip komercinės vandens dezinfekavimo priemonės.

HClO yra stipriausias oksiduojantis ir antimikrobinis agentas, kuris susidaro, kai chloro dujos ištirpsta vandenyje. Jos antiseptinis veikimas buvo žinomas daugiau nei šimtmetį, dar prieš pradedant chloro tirpalus valyti karių žaizdas Pirmajame pasauliniame kare.

Hipochlorido rūgšties molekulė, vaizduojama rutulio ir lazdelės modeliu. Šaltinis: Benas Millsas ir Jynto

Jį iš tikrųjų atrado 1834 m. Prancūzų chemikas Antoine'as Jérôme Balard'as, kuris pasiekė dalinį chloro oksidaciją, pūsdamas jį vandeninėje gyvsidabrio oksido suspensijoje HgO. Nuo to laiko jis buvo naudojamas kaip dezinfekavimo priemonė ir antivirusinis agentas.

Chemiškai kalbant, HClO yra oksiduojantis agentas, galintis atiduoti savo chloro atomą kitoms molekulėms; tai yra, su juo galima sintetinti chlorintus junginius, kurie yra labai svarbūs kuriant naujus antibiotikus.

Aštuntajame dešimtmetyje buvo nustatyta, kad organizmas sugeba natūraliai gaminti šią rūgštį veikdamas fermentą mieloperoksidazę; fermentas, veikiantis peroksidus ir chlorido anijonus fagocitozės metu. Taigi iš to paties organizmo gali išbristi šis įsibrovėlių „žudikas“, tačiau nekenksmingas savo gerovei.

Struktūra

Viršutinis paveikslėlis parodo HClO struktūrą. Atminkite, kad formulė prieštarauja struktūrai: molekulė yra HO-Cl, o ne H-Cl-O; Tačiau, kuris yra paprastai teikiama pirmenybė tam, kad būtų galima palyginti jį tiesiogiai su daugiau oksiduotų analogiškomis: HClO ₂ , HClO ₃ ir HClO ₄ .

Hipochlorinės rūgšties cheminė struktūra.

Rūgštus vandenilis H ⁺ , kurį išskiria HClO, yra OH grupėje, prijungtoje prie chloro atomo. Taip pat atkreipkite dėmesį į didelius OH ir Cl-O jungčių ilgio skirtumus, pastarieji yra ilgiausi dėl mažesnio chloro orbitų sutapimo laipsnio, labiau difuzinio ir deguonies.

HOCl molekulė normaliomis sąlygomis vos neišlieka stabili; Jis negali būti išskirtas iš jo vandeninių tirpalų, jei jis nėra neproporcingas arba išsiskiria kaip chloro dujos, Cl ₂ .

Todėl nėra bevandenių hipochlorinės rūgšties kristalų (net ne jų hidratų); Ir iki šiol taip pat nėra duomenų, kad juos būtų galima paruošti ekstravagantiškais metodais. Jei jos galėtų kristalizuotis, HClO molekulės sąveikautų viena su kita per savo nuolatinius dipolius (neigiami krūviai, orientuoti į deguonį).

Savybės

Rūgštingumas

HClO yra monoprotinė rūgštis; tai yra, jūs galite paaukoti tik vieną H ⁺ vandeninei terpei (ten, kur ji susidaro):

HClO (aq) + H ₂ O ↔ ClO ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq) (pKa = 7,53)

Iš šios pusiausvyros lygties pastebima, kad H ₃ O ⁺ jonų sumažėjimas (terpės baziškumo padidėjimas) skatina sudaryti daugiau hipochlorito anijonų, ClO ^- . Todėl, jei iš ClO tirpalas ^- yra būti laikomi gana stabili, pH turi būti pagrindinis, kuris yra pasiekiamas su NaOH.

Jo disociacijos konstanta pKa verčia abejoti, ar HClO yra silpna rūgštis. Todėl, dirbdami su koncentruota, turėtumėte nerimauti ne tiek dėl H ₃ O ⁺ jonų , kiek dėl paties HClO (atsižvelgiant į jo aukštą reaktyvumą, o ne dėl korozijos).

Oksidatorius

Minėta, kad chloro atomo HClO oksidacijos skaičius yra +1. Tai reiškia, kad ji sunkiai reikalaujama, kad vieno elektrono padidėjimas grąžinti į jo pagrindinės būsenos (Cl ⁰ ) ir, kad būtų galima suformuoti Cl ₂ molekulę . Taigi, HClO bus redukuotas iki Cl ₂ ir H ₂ O, oksiduodamas kitas rūšis greičiau nei tas pats Cl ₂ arba ClO ^- :

2HClO (vand) + 2H ⁺ + 2e ^- ↔ Cl ₂ (g) + 2H ₂ O (l)

Ši reakcija jau leidžia mums pamatyti, koks stabilus yra HClO vandeniniuose tirpaluose.

Jo oksidacinė galia matuojama ne tik susidarant Cl ₂ , bet ir atsižvelgiant į sugebėjimą atsisakyti chloro atomo. Pavyzdžiui, jis gali reaguoti su azotinėmis rūšimis (įskaitant amoniaką ir azotines bazes), kad gautų chloroaminus:

HClO + NH → N-Cl + H ₂ O

Atkreipkite dėmesį, kad NH jungtis yra pjūviu amino grupe (-NH ₂ ) didžiąja dalimi, ir yra pakeistas N-Cl. Tas pats nutinka ir su hidroksilo grupių OH ryšiais:

HClO + OH → O-Cl + H ₂ O

Šios reakcijos yra nepaprastai svarbios ir paaiškina dezinfekuojantį bei antibakterinį HClO poveikį.

Stabilumas

HClO yra nestabilus beveik visur, kur tik pažvelgiate. Pavyzdžiui, hipochlorito anijonas yra neproporcingas chloro rūšims, kurių oksidacijos skaičiai yra -1 ir +5, yra stabilesni nei +1 HClO (H ⁺ Cl ⁺ O ^2- ):

3ClO ^- (vand) ↔ 2Cl ^- (aq) + ClO- ₃ ^- (vand)

Ši reakcija vėl pakeistų pusiausvyrą link HClO išnykimo. Taip pat HClO tiesiogiai dalyvauja lygiagrečioje pusiausvyroje su vandeniu ir chloro dujomis:

Cl ₂ (g) + H ₂ O (l) ↔ HClO (vand) + H ⁺ (aq) + cl ^- (vand)

Štai kodėl bandymas pašildyti HClO tirpalą, kad jis būtų sukoncentruotas (arba izoliuotas), lemia Cl ₂ , kuris yra identifikuojamas kaip geltonos dujos, gamybą . Taip pat šie tirpalai negali būti ilgai veikiami šviesos ir metalų oksidų, nes jie skaido Cl ₂ (HClO išnyksta dar labiau):

2Cl ₂ + 2H ₂ O → 4HCl + O ₂

HCl reaguoja su HClO, kad susidarytų daugiau Cl ₂ :

HClO + HCl → Cl ₂ + H ₂ O

Ir taip toliau, kol nebėra HClO.

Sintezė

Vanduo ir chloras

Vienas iš hipochlorinės rūgšties paruošimo ar sintezės būdų jau buvo netiesiogiai paaiškintas: tirpinant chloro dujas vandenyje. Kitas gana panašus metodas yra šios rūgšties anhidrido ištirpinimas vandenyje: dichlormonoksidas, Cl ₂ O:

Cl ₂ O (g) + H ₂ O (l) ↔ 2HClO (aq)

Vėlgi, nėra jokio būdo išskirti gryno HClO, nes išgaravęs vanduo pakeistų pusiausvyrą, kad susidarytų Cl ₂ O - dujos, kurios išeitų iš vandens.

Kita vertus, buvo įmanoma paruošti labiau koncentruotus HClO (20%) tirpalus, naudojant gyvsidabrio oksidą HgO. Norėdami tai padaryti, chloras ištirpinamas vandens tūryje jo užšalimo taške tokiu būdu, kad būtų gautas chloruotas ledas. Tada tas pats ledas išmaišomas ir tirpstant jis susimaišo su HgO:

2Cl ₂ + HgO + 12H ₂ O → 2HClO + HgCl ₂ + 11H ₂ O

Pagaliau 20% HClO tirpalas gali būti distiliuotas vakuume.

Elektrolizė

Paprastesnis ir saugesnis hipochlorinės rūgšties tirpalų paruošimo būdas yra naudoti sūrymus kaip žaliavą, o ne chlorą. Sūrymuose gausu chlorido anijonų, Cl ^- , kurie elektrolizės metu gali būti oksiduojami iki Cl ₂ :

2H ₂ O → O ₂ + 4H ⁺ + 4e ^-

2Cl ^- ↔ 2e ^- + Cl ₂

Šios dvi reakcijos įvyksta anode, kur susidaro chloras, kuris iškart ištirpsta, kad susidarytų HClO; būdamas katodo skyriuje, vanduo sumažėja:

2H ₂ O + 2e ^- → 2OH ^- + H ₂

Tokiu būdu HClO gali būti sintetinamas komerciniu ir pramoniniu mastu; ir šie tirpalai, gauti iš sūrymų, iš tikrųjų yra šios rūgšties produktai.

Programos

Bendrosios savybės

HClO gali būti naudojamas kaip oksidatorius alkoholiams oksidinti iki ketonų ir chloroaminams, chloroamidams arba chlorohidrinams sintetinti (pradedant nuo alkenų).

Visus kitus jo naudojimo būdus galima apibūdinti vienu žodžiu: biocidas. Tai yra grybelių, bakterijų, virusų naikintojas ir patogenų išskiriamų toksinų neutralizatorius.

Mūsų organizmo imuninė sistema sintetinasi savo HClO, veikdama fermento mieloperoksidazės, ir padeda baltiesiems kraujo kūneliams išnaikinti įsibrovėlių, sukeliančių infekciją.

Nesuskaičiuojami tyrimai rodo įvairius HClO poveikio biologinei matricai mechanizmus. Tai padovanoja savo chloro atomą tam tikrų baltymų aminorūgštims, o taip pat oksiduoja jo SH grupes, esančias SS disulfido tiltuose, ir tai sukelia jų denatūraciją.

Tai taip pat sustabdo DNR replikaciją, reaguodama su azotinėmis bazėmis, paveikia visišką gliukozės oksidaciją, taip pat gali deformuoti ląstelės membraną. Visi šie veiksmai baigiasi mikrobų mirtimi.

Dezinfekavimas ir valymas

Štai kodėl HClO tirpalai yra naudojami:

-Infekcinių ir gangreninių žaizdų gydymas

- Dezinfekuokite vandens atsargas

-Sterilizuojanti medžiaga chirurginei medžiagai arba įrankiams, naudojamiems veterinarijoje, medicinoje ir odontologijoje

- Dezinfekuojantis bet kokio tipo paviršių ar daiktą apskritai: strypai, turėklai, kavos aparatai, keramika, stikliniai stalai, laboratoriniai skaitikliai ir kt.

-Sintetinami chloroaminai, kurie veikia kaip mažiau agresyvūs antibiotikai, tačiau tuo pat metu yra patvaresni, specifiškesni ir stabilesni už patį HClO

Pavojai

HClO tirpalai gali būti pavojingi, jei jie yra labai koncentruoti, nes gali žiauriai reaguoti su rūšimis, linkusiomis į oksidaciją. Be to, destabilizuodamiesi jie paprastai išskiria dujinį chlorą, todėl jie turi būti saugomi pagal griežtą saugumo protokolą.

HClO taip reaguoja į mikrobus, kad ten, kur laistomas, jis akimirksniu išnyksta, nesukeldamas pavojaus vėliau tiems, kurie liečiasi su jo apdorotais paviršiais. Tas pats atsitinka organizmo viduje: jis greitai skyla arba yra neutralizuojamas bet kurios rūšies biologinėje aplinkoje.

Manoma, kad gamindamas pats kūnas gali toleruoti mažą HClO koncentraciją. Tačiau jei jis yra labai koncentruotas (naudojamas sintetiniams tikslams, o ne dezinfekuojančioms medžiagoms), jis gali sukelti nepageidaujamą poveikį, puolant ir sveikas (pavyzdžiui, odos) ląsteles.

Nuorodos

1. Šiveris ir Atkinsas. (2008). Neorganinė chemija. (Ketvirtasis leidimas). Mc Graw Hill.
2. Gottardi, W., Debabov, D., ir Nagl, M. (2013). N-chloraminai, perspektyvi gerai toleruojamų vietinių antiinfekcinių vaistų klasė. Antimikrobiniai vaistai ir chemoterapija, 57 (3), 1107–1114. doi: 10.1128 / AAC.02132-12
3. Autorius: Jeffrey Williamsas, Ericas Rasmussenas ir Lori Robinsas. (2017 m. Spalio 06 d.). Hipochloridinė rūgštis: Įgimto atsako panaudojimas. Atkurta iš: infekcijakontrolė.tips
4. Hidroinstrumentai. (sf). Pagrindinė chlorinimo chemija. Atkurta iš: hydroinstruments.com
5. Vikipedija. (2019 m.). Hipochlorido rūgštis. Atkurta iš: en.wikipedia.org
6. Serhanas Sakarya ir kt. (2014). Hipochlorido rūgštis: idealus žaizdų priežiūros agentas, turintis galingą mikrobicidų, antibiofilų ir žaizdų gijimą. HMP žaizdos. Atkurta iš: woundsresearch.com
7. „PrebChem“. (2016). Hipo chlorido rūgšties paruošimas. Atkurta iš: prepchem.com