- Szerkezet
- Tulajdonságok
- savasság
- Oxidálószer
- Stabilitás
- Szintézis
- Víz és klór
- Elektrolízis
- Alkalmazások
- Általános jellemzők
- Fertőtlenítés és tisztítás
- kockázatok
- Irodalom
A hipoklórsav egy szervetlen vegyület, amelynek képlete HClO. A klór oxo-savak közül a legkevésbé oxidáltnak felel meg, mivel csak egy oxigénatomot tartalmaz. Ebből származnak a hipoklorit-anion, a ClO - és sói, amelyeket széles körben használnak kereskedelmi vízfertőtlenítőszerként.
A HClO a legerősebb oxidáló és antimikrobiális szer, amely akkor keletkezik, ha a klórgáz vízben oldódik. Antiszeptikus hatása több mint egy évszázaddal ismert, még azelőtt, hogy klóroldatokat használták a katonák sebének tisztításához az első világháborúban.
Hipoklóros sav molekula, amelyet egy gördítõmodell képvisel. Forrás: Ben Mills és Jynto
Felfedése valójában 1834-re nyúlik vissza, amelyet Antoine Jérôme Balard francia kémikus tett ki, aki a klór részleges oxidációját azáltal juttatta elő, hogy higany-oxid vizes szuszpenziójában (HgO) buborékolta fel. Azóta fertőtlenítő és vírusellenes szerként használják.
Kémiai szempontból a HClO egy oxidálószer, amely a klóratom végén más molekulák számára feladja; vagyis vele klórozott vegyületek szintetizálhatok, amelyek kloroaminok, amelyek nagy jelentőséggel bírnak az új antibiotikumok kifejlesztésében.
Az 1970-es években felfedezték, hogy a test a myeloperoxidase enzim hatására képes természetesen ezt a savat előállítani; enzim, amely a peroxidokra és klorid anionokra hat a fagocitózis során. Így ugyanabból a szervezetből kiderülhet a betolakodók "gyilkosa", ám ártalmatlan mértékben a saját jóléte érdekében.
Szerkezet
A felső kép a HClO szerkezetét mutatja. Vegye figyelembe, hogy a képlet ellentmond a szerkezetnek: a molekula HO-Cl, és nem H-Cl-O; Azonban az utóbbi általában előnyös annak érdekében, hogy össze lehessen hasonlítani, hogy közvetlenül maga több oxidált társaik: HCIO 2, HCIO 3 és HClO 4.
A hipoklórsav kémiai szerkezete.
A HClO által felszabadult savas hidrogén, H +, a klóratomhoz kapcsolódó OH csoportban helyezkedik el. Figyelembe kell venni az OH és a Cl-O kötésekben mutatkozó figyelemre méltó hosszúságbeli különbségeket is, amelyek utóbbi a leghosszabb, mivel a klórpályák kisebb átfedési fokúak, diffúzabbak az oxigénatomokkal.
A HOCl-molekula normál körülmények között alig képes megmaradni; Vizes oldataiból nem lehet elkülöníteni, ha aránytalan vagy klórtartalmú gázként szabadul fel, Cl 2.
Ezért nincsenek vízmentes kristályok (még ezek hidrátjai sem is); És a mai napig semmi sem utal arra, hogy extravagáns módszerekkel elkészíthetők. Ha kristályosodni tudnak, a HClO molekulák állandó dipolokon keresztül kölcsönhatásba lépnek egymással (az oxigén felé irányuló negatív töltések).
Tulajdonságok
savasság
A HClO monoprotikus sav; vagyis csak egy H + -ot adhat a vizes közeghez (ahol keletkezik):
HClO (aq) + H 2 O ↔ ClO - (aq) + H 3 O + (aq) (pKa = 7,53)
Ezen egyensúlyi egyenlet alapján megfigyelhető, hogy a H 3 O + -ionok csökkenése (a táptalaj lúgosságának növekedése) további hipoklorit anionok, ClO - képződését támogatja. Következésképpen, ha egy oldat ClO - van kell tartani viszonylag stabil, a pH-értéket az alap, ami úgy érhető NaOH.
Disszociációs állandója (pKa) megkérdőjelezi, hogy a HClO gyenge sav. Ezért koncentrált kezeléskor nem annyira aggódnia kell a H 3 O + -ionok miatt, hanem maga a HClO miatt (tekintettel a magas reakcióképességére, és nem a korrozív hatás miatt).
Oxidálószer
Megemlítették, hogy a sósav klóratomának oxidációs száma +1. Ez azt jelenti, hogy ez alig igényel az erősítés egyetlen elektron, hogy visszatérjen alapállapotba (Cl 0), és hogy képes legyen alkotják a Cl 2 molekula. Következésképpen, HCIO csökkenni fog a Cl 2 és H 2 O, oxidáló másik faj gyorsabban, mint az azonos Cl 2 vagy ClO -:
2HClO (aq) + 2H + + 2e - ↔ Cl 2 (g) + 2H 2 O (l)
Ez a reakció már lehetővé teszi, hogy megfigyeljük, mennyire stabil a sósav vizes oldataiban.
Oxidáló képességét nem csak a Cl 2 képződése, hanem annak a képessége is mérni, hogy ki tudja-e hagyni a klóratomot. Például reakcióba léphet nitrogéntartalmú fajokkal (beleértve az ammóniát és a nitrogéntartalmú bázisokat), hogy klór-aminokat állítson elő:
HCIO + NH → N-Cl + H 2 O
Megjegyezzük, hogy a NH kötés van törve, az aminocsoport (-NH 2) a legtöbb, és helyébe egy N-CI. Ugyanez történik a hidroxilcsoportok OH kötésével:
HCIO + OH → O-CI + H 2 O
Ezek a reakciók elengedhetetlenek és magyarázzák a HClO fertőtlenítő és antibakteriális hatását.
Stabilitás
A HClO szinte mindenhol instabil. Például a hipoklorit-anion aránytalan a -1 és +5 oxidációs számú klórfajokban, stabilabb, mint +1 sósavban (H + Cl + O 2):
3ClO - (aq) ↔ 2Cl - (aq) + ClO 3 - (aq)
Ez a reakció ismét elmozdítja az egyensúlyt a HCl eltűnése felé. Hasonlóképpen, a HClO közvetlenül vesz részt egy párhuzamos egyensúlyban a vízzel és a klórgázzal:
Cl 2 (g) + H 2 O (l) ↔ HCl (aq) + H + (aq) + Cl - (aq)
Ez az oka annak, hogy egy HClO-oldat melegítése annak koncentrálására (vagy izolálására) megkísérli a sárga gázként azonosított Cl 2 képződését. Hasonlóképpen, ezeket az oldatokat nem lehet túl sokáig kitéve fénynek és fém-oxidoknak sem, mivel ezek lebontják a Cl 2-t (a HClO még inkább eltűnik):
2CI 2 + 2H 2 O → 4HCl + O 2
A sósav reagál a sósavval további Cl 2 előállítására:
HCIO + HCI → Cl 2 + H 2 O
És így tovább, amíg nincs több HClO.
Szintézis
Víz és klór
A hipoklórsav előállításának vagy szintézisének egyik módszerét már hallgatólagosan kifejtették: a klórgáz vízben történő feloldásával. Egy másik, nagyon hasonló módszer szerint ennek a savnak az anhidridjét vízben oldjuk: diklór-monoxid, Cl 2 O:
Cl 2 O (g) + H 2 O (l) ↔ 2HClO (aq)
A tiszta HClO-t sem lehet elkülöníteni, mivel a víz elpárologtatása az egyensúlyt elmozdítja a Cl 2 O képződéséhez, amely gáz kilép a vízből.
Másrészt lehetséges volt, hogy töményített sósavoldatot (20%) állítsanak elő higany-oxid, HgO felhasználásával. Ehhez a klórt egy bizonyos mennyiségű vízben oldják fel közvetlenül a fagyáspontján oly módon, hogy klórozott jég keletkezzen. Ezután ugyanezt a jégt keverjük, és amint megolvad, keveredik a HgO-val:
2Cl 2 + HgO + 12H 2 O → 2HClO + HgCl 2 + 11H 2 O
A 20% -os sósavoldatot végül vákuumban ledesztillálhatjuk.
Elektrolízis
A hipoklórsav oldatok előállításának egyszerűbb és biztonságosabb módszere a sóoldat felhasználása nyersanyagként a klór helyett. A sós sók klorid-anionokban, Cl - ban gazdagok, amelyek elektrolízis útján Cl 2- ig oxidálódhatnak:
2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e -
2Cl - ↔ 2e - + Cl 2
Ez a két reakció az anódnál fordul elő, ahol klór képződik, amely azonnal feloldódik, és így HCl keletkezik; míg a katódtartóban a víz csökken:
2H 2 O + 2e - → 2OH - + H 2
Ily módon a HClO szintetizálható kereskedelmi és ipari méretekben; és ezek a sóoldatokból nyert oldatok valójában ennek a savnak a kereskedelemben kapható termékei.
Alkalmazások
Általános jellemzők
A HClO oxidálószerként felhasználható az alkoholok ketonokká való oxidálására és klór-aminok, klór-amidok vagy klórhidrin-származékok szintézisére (az alkénekből kiindulva).
Minden más felhasználását azonban egyetlen szóba sorolhatjuk: biocid. A gombák, baktériumok, vírusok gyilkosa és a kórokozók által felszabadított toxinok semlegesítője.
Testünk immunrendszere a mieloperoxidáz enzim hatására szintetizálja saját HClO-ját, segítve a fehérvérsejteket a fertőzést okozó betolakodók felszámolásában.
Számtalan tanulmány javasolja a HClO biológiai mátrixra gyakorolt hatásának különféle mechanizmusait. Ez a klóratomot egyes fehérjék aminocsoportjaira adományozza, és az SS diszulfidhidakban jelenlévő SH-csoportjait oxidálja, ezek denaturációjához vezetnek.
Megállítja a DNS replikációját is, ha nitrogén bázisokkal reagál, befolyásolja a glükóz teljes oxidációját és deformálhatja a sejtmembránt is. Mindezek a tevékenységek a baktériumok meghalását eredményezik.
Fertőtlenítés és tisztítás
Ez az oka annak, hogy a HClO oldatok hozzászoktak:
- Fertőző és gangrenos sebek kezelése
-Tisztítsa meg a vízellátást
- Sterilizáló szer sebészeti anyagokhoz vagy állatorvosi, orvosi és fogorvosi célokra használt eszközökhöz
- Általában bármilyen felület vagy tárgy fertőtlenítőszer: rudak, korlát, kávéfőző, kerámia, üveg asztalok, laboratóriumi pultok stb.
- Szintetizálja azokat a klór-aminokat, amelyek kevésbé agresszív antibiotikumokként szolgálnak, ugyanakkor tartósabbak, specifikusabbak és stabilabbak, mint maga a HClO
kockázatok
A HClO oldatok veszélyesek lehetnek, ha erősen koncentráltak, mivel hevesen reagálhatnak az oxidációra hajlamos fajokkal. Ezen túlmenően hajlamosak a gáznemű klór kibocsátására, amikor destabilizálódnak, ezért szigorú biztonsági protokoll szerint kell őket tárolni.
A HClO annyira reaktív a baktériumokkal szemben, hogy ahol az itatja, azonnal eltűnik, anélkül, hogy később veszélyt jelentene azoknak, akik érintkeznek a kezelt felülettel. Ugyanez történik a szervezetben: gyorsan lebomlik, vagy a biológiai környezetben lévő bármely faj semlegesíti.
Amikor magát a szervezetet állítja elő, feltételezhető, hogy képes tolerálni az alacsony HCl-koncentrációkat. Ha azonban erősen koncentrált (szintetikus célokra használják, és nem fertőtlenítőszert), akkor nemkívánatos hatások lehetnek, ha megtámadják az egészséges sejteket (például a bőrön).
Irodalom
- Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
- Gottardi, W., Debabov, D. és Nagl, M. (2013). N-klóraminok, a jól tolerálható helyi fertőzésellenes szerek ígéretes osztálya. Antimikrobiális szerek és kemoterápia, 57 (3), 1107–1114. doi: 10.1128 / AAC.02132-12
- Jeffrey Williams, Eric Rasmussen és Lori Robins. (2017. október 06.). Hipoklórsav: A veleszületett reakció kihasználása. Helyreállítva: fertőzés-ellenőrzés.tips
- Vízműszerek. (Sf). A klórozás alapvető kémiája. Helyreállítva: hydroinstruments.com
- Wikipedia. (2019). Hipoklórsav. Helyreállítva: en.wikipedia.org
- Serhan Sakarya et al. (2014). Hipoklórsav: Ideális sebkezelő szer, erős mikrobiciddel, antibiofilmmel és a sebgyógyító képességgel. HMP sebek. Helyreállítva: woundsresearch.com
- PrebChem. (2016). Hipoklórsav előállítása. Helyreállítva: prepchem.com