ХИПОХЛОРОВА КИСЕЛИНА (ХЦЛО): СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, УПОТРЕБА, СИНТЕЗА - ХЕМИЈА - 2025

Хипохлорна киселина је неорганско једињење са хемијском формулом ХЦлО. Одговара најмање оксидованој од оксо киселина хлора, јер садржи само један атом кисеоника. Из њега се добија анион хипохлорита, ЦлО ^- и његове соли, који се широко користе као комерцијална дезинфекциона средства за воду.

ХЦлО је најјаче оксидационо и антимикробно средство које настаје када се гас хлора раствара у води. Његово антисептичко дејство познато је више од века, чак и пре него што су раствори хлора коришћени за чишћење рана војника у Првом светском рату.

Молекул хипохлорне киселине представљен моделом куглице и штапа. Извор: Бен Миллс и Јинто

Његово откриће у ствари потиче из 1834. године од стране француског хемичара Антоана Јеромеа Баларда, који је постигао делимичну оксидацију хлора мешајући га у воденој суспензији живе оксида ХгО. Од тада се користи као дезинфицијенс и антивирусно средство.

Хемијски гледано, ХЦлО је оксидантно средство које препушта свој атом хлора другим молекулама; то јест, са њом се могу синтетизовати хлорована једињења, која су хлороамини од велике важности у развоју нових антибиотика.

У 1970-има откривено је да је тело у стању да природно производи ову киселину дејством ензима миелопероксидаза; ензим који делује на пероксиде и анионе хлорида током фагоцитозе. Тако из истог организма може настати овај „убица“ уљеза, али у безопасној мери за сопствено благостање.

Структура

Горња слика приказује структуру ХЦлО. Имајте на уму да је формула супротна структури: молекул је ХО-Цл, а не Х-Цл-О; Међутим, овај последњи се обицно пожељна како би могли да га упореди директно са својих више оксидовани колега: ХЦлО ₂ , ХЦлО ₃ и ХЦлО ₄ .

Хемијска структура хипохлорне киселине.

Кисели водоник, Х ⁺ , који ослобађа ХЦлО налази се у ОХ групи прикљученој на атом хлора. Имајте на уму и приметне разлике у дужини у ОХ и Цл-О везама, при чему је последња најдужа због мањег степена преклапања орбита хлора, више дифузних, са кисеоником.

Молекул ХОЦл једва може да остане стабилан у нормалним условима; Не може се изоловано од својих водених раствора без да несразмерно или пуштени као гас хлора, Цл ₂ .

Стога не постоје безводни кристали (чак ни њихови хидрати) хипохлорне киселине; И до данас, такође нема назнака да се могу припремити екстравагантним методама. Ако би могли да кристализирају, молекули ХЦлО би међусобно комуницирали преко својих трајних дипола (негативни набоји оријентисани према кисеонику).

Својства

Киселост

ХЦлО је монопротска киселина; то јест, воденом медијуму (који је тамо где настаје) можете даровати само један Х ⁺ :

ХЦлО (ак) + Х ₂ О ↔ ЦлО ^- (ак) + Х ₃ О ⁺ (ак) (пКа = 7,53)

Из овог равнотежног једначине примећено је да смањење Х ₃ О ⁺ јони (пораст базности медијума) фаворизује формирање више хипохлорита ањона, Цло ^- . Сходно томе, ако раствор ЦлО ^- треба да буде релативно стабилан, пХ мора бити базичан, што се постиже са НаОХ.

Његова константа дисоцијације, пКа, чини сумњом да је ХЦлО слаба киселина. Стога, приликом руковања је концентрисана, не треба бринути толико о Х ₃ О ⁺ јони , али о самом ХЦлО (дао своју високу реактивност и не због корозивности).

Оксидирајуће средство

Споменуто је да атом хлора у ХЦлО има оксидациони број +1. То значи да једва захтева добит од једног електрона да се врати на основном стању (Цл ⁰ ) и да буде у стању да формира кл ₂ молекула . Сходно томе, ХЦлО биће сведена на Цл ₂ и Х ₂ О, оксидира друге врсте брже него у истом Цл ₂ или цло ^- :

2ХЦлО (ак) + 2Х ⁺ + 2е ^- ↔ Цл ₂ (г) + 2Х ₂ О (л)

Ова реакција нам већ омогућава да видимо колико је стабилан ХЦлО у његовим воденим растворима.

Његова оксидације моћ није само мери формирањем Цл ₂ , већ и својом способношћу да се одрекне атом хлора. На пример, може да реагује са азотним врстама (укључујући амонијак и азотне базе), да произведе хлороамине:

ХЦлО + НХ → Н-Цл + Х ₂ О

Напомена да је НХ веза је сломљена, амино групе (-НХ ₂ ) у највећој мери, а замењен Н-Цл. Исто се догађа и са ОХ везама хидроксилних група:

ХЦлО + ОХ → О-Цл + Х ₂ О

Ове реакције су кључне и објашњавају дезинфекцијско и антибактеријско деловање ХЦлО.

Стабилност

ХЦлО је нестабилан готово гдје год га погледате. На пример, анион хипохлорита је несразмерно у врстама хлора са оксидационим бројевима -1 и +5, стабилнијим од +1 у ХЦлО (Х ⁺ Цл ⁺ О ^2- ):

3ЦлО ^- (ак) ↔ 2Цл ^- (ак) + ЦлО ₃ ^- (ак)

Ова реакција би поново пребацила равнотежу према нестанку ХЦлО. Исто тако, ХЦлО директно учествује у паралелној равнотежи са водом и гасом хлора:

Цл ₂ (г) + Х ₂ О (л) ↔ ХЦлО (ак) + Х ⁺ (ак) + Цл ^- (ак)

Зато покушава Загревати раствор ХЦлО да концентрише (или изолирати) води на производњу Цл ₂ , који је идентификован као жуто гас. Исто тако, ови раствори се не могу предуго излагати светлости, нити присуству металних оксида, јер они разлажу Цл ₂ (ХЦлО нестаје још више):

2цл ₂ + 2Х ₂ О → 4ХЦл + О ₂

ХЦл реагује са ХЦлО да створи више Цл ₂ :

ХЦлО + ХЦл → Цл ₂ + Х ₂ О

И тако све док нема више ХЦлО.

Синтеза

Вода и хлор

Један од метода за припрему или синтезу хипохлорне киселине већ је имплицитно објашњен: растварањем гаса хлора у води. Други веома Сличан метод се састоји у растварањем анхидрида ове киселине у води: дихлоро моноксид, Цл ₂ О:

Цл ₂ О (г) + Х ₂ О (л) ↔ 2ХЦлО (ак)

Опет не постоји начин да изолује чист ХЦлО јер испаравање воде помера равнотежу формирању Цл ₂ О, гас који би изађу из воде.

С друге стране, могуће је припремити концентрованије растворе ХЦлО (20%) користећи живин оксид, ХгО. Да би се то постигло, хлор се раствара у волумену воде управо на месту смрзавања, на начин да се добије хлоровани лед. Потом се тај исти лед меша, и док се топи, меша се са ХгО:

2Цл ₂ + ХгО + 12Х ₂ О → 2ХЦлО + ХгЦл ₂ + 11Х ₂ О

20% -тни раствор ХЦлО коначно се може дестилирати под вакумом.

Електролиза

Једноставнија и сигурнија метода за припрему раствора хипохлорне киселине је да се раствори користе као сировина уместо хлора. Сланице су богате анионима хлорида, Цл ^- , који се кроз процес електролизе могу оксидисати у Цл ₂ :

2Х ₂ О → О ₂ + 4Х ⁺ + 4е ^-

2цл ^- ↔ 2е ^- + Цл ₂

Ове две реакције се дешавају на аноди, где се ствара хлор који се одмах раствара да би се створио ХЦлО; док је у катодном одељку, вода се смањује:

2Х ₂ О + 2е ^- → 2ОХ ^- + Х ₂

На овај начин, ХЦлО се може синтетизовати у комерцијалном и индустријском обиму; а ови раствори добијени од сланих раствора су у ствари комерцијално доступни производи ове киселине.

Апликације

Опште карактеристике

ХЦлО се може користити као оксидантно средство за оксидацију алкохола у кетоне и за синтезу хлороамина, хлороамида или хлорохидрина (почевши од алкена).

Међутим, све остале његове употребе могу се обухватити једном речју: биоцид. То је убица гљивица, бактерија, вируса и неутрализатор токсина које ослобађају патогени.

Имуни систем нашег тела синтетише сопствени ХЦлО дејством ензима миелопероксидаза, помажући белим крвним ћелијама да искорени уљезе који проузрокују инфекцију.

Безброј студија сугерише различите механизме деловања ХЦлО на биолошку матрицу. То донира свој атом хлора амино групама одређених протеина, а такође оксидира њихове СХ групе присутне у СС дисулфидним мостовима, што резултира њиховом денатурацијом.

Такође зауставља репликацију ДНК реакцијом са азотним базама, утиче на потпуну оксидацију глукозе и такође може деформисати ћелијску мембрану. Све ове радње на крају доводе до смрти микроба.

Дезинфекција и чишћење

Због тога се ХЦлО решења на крају користе за:

- Лечење заразних и гангрених рана

-Дисинфицирајте залихе воде

-Стерилизационо средство за хируршки материјал или алате који се користе у ветерини, медицини и стоматологији

- Дезинфекцијско средство било које врсте површине или предмета уопште: решетке, рукохвати, апарат за кафу, керамика, стаклени столови, лабораторијски шалтери итд.

-Синтетизирајте хлороамине који служе као мање агресивни антибиотици, али истовремено трајнији, специфични и стабилнији од самог ХЦлО

Ризици

Раствори ХЦлО могу бити опасни ако су високо концентрисани, јер могу силовито реаговати са врстама склоним оксидацији. Поред тога, они имају могућност да ослобађају гасовити хлор када се дестабилизују, тако да се морају складиштити у складу са строгим сигурносним протоколом.

ХЦлО је толико реактиван према бактеријама да тамо где га залијевају нестаје одмах, без да касније представља ризик за оне који додирују површине које су третиране. Исто се дешава у организму: брзо се разграђује или га неутралише било која врста у биолошком окружењу.

Када га сам организам ствара, претпоставља се да може да поднесе ниске концентрације ХЦлО. Међутим, ако је веома концентрисан (користи се за синтетичке сврхе а не за дезинфекциона средства), може имати нежељене ефекте нападајући и здраве ћелије (на пример, на кожу).

Референце

1. Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија . (Четврто издање). Мц Грав Хилл.
2. Готтарди, В., Дебабов, Д., и Нагл, М. (2013). Н-хлорамини, обећавајућа класа добро подношених актуелних антиинфектива. Антимикробна средства и хемотерапија, 57 (3), 1107–1114. дои: 10.1128 / ААЦ.02132-12
3. Аутор: Јеффреи Виллиамс, Ериц Расмуссен и Лори Робинс. (06.10.2017). Хипохлорова киселина: коришћење урођеног одговора. Опоравак од: инфецонтрол.типс
4. Хидро Инструментс. (сф) Основна хемија хлорирања. Опоравак од: хидроинструментс.цом
5. Википедиа. (2019). Хипохлорова киселина. Опоравак од: ен.википедиа.орг
6. Серхан Сакариа и др. (2014). Хипохлорова киселина: идеално средство за негу рана са моћним микробицидним, антибиофилм и потенцијом зацељења рана. ХМП ране. Опоравак од: воундсресеарцх.цом
7. ПребЦхем. (2016). Припрема хипохлорне киселине. Опоравак од: препцхем.цом