Hypokloorihapon (HCLO) rakenne, ominaisuudet, käytöt, synteesi

Hän Hypokloorihappo Se on epäorgaaninen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on HCLO. Se vastaa ainakin ruosteisia kloorioksoasideja, koska se sisältää vain yhden happiatomin. Häneltä johdetaan hypokloriitti -anionin, Clo^-, ja sen suolat, joita käytetään laajasti kaupallisina veden desinfiointiaineina.

HCLO on vahvin hapettava ja antimikrobinen aine kuin syntyy, kun kaasumainen kloori liukenee veteen. Sen antiseptinen vaikutus on ollut tiedossa yli vuosisadan ajan, jopa ennen klooriliuoksia käytettiin sotilaiden haavojen puhdistamiseen ensimmäisessä maailmansodassa.

Hypokloorihappomolekyyli, jota edustavat pallot ja baarimalli. Lähde: Ben Mills ja Jynto [julkinen alue]

Hänen tosiasiallinen löytönsä juontaa juurensa vuoteen 1834, ranskalaisen kemisti Antoine Jérôme Balardin toimesta, joka saavutti kloorin osittaisen hapettumisen, joka kupli sitä elohopeaoksidin, HGO: n vesipitoisessa suspensiossa, HGO. Siitä lähtien sitä on käytetty desinfiointiaineena ja viruksenvastaisena aineena.

Kemiallisesti ottaen HCLO on hapettava aine, joka lopulta antaa klooriatomin muille molekyyleille; Eli hänen kanssaan kloorattuja yhdisteitä voidaan syntetisoida, koska ne ovat suuria merkityksellisiä kloroamiineja uusien antibioottien kehittämisessä.

70 -luvulla havaittiin, että vartalo kykenee luonnollisesti tuottamaan tätä happaa myeloperoksidaasientsyymin vaikutuksesta; Peroksidien ja kloridianionien entsyymi fagosytoosin aikana. Siten samasta organismista tämä tunkeilijoiden "murhaaja" voi syntyä, mutta vaarattomassa mittakaavassa oman kaivojensa suhteen.

[TOC]

Rakenne

HCLO -rakenne näkyy ylemmässä kuvassa. Huomaa, että kaava on ristiriidassa rakenteen kanssa: molekyyli on H-O-CL eikä H-Cl-O; Jälkimmäinen on kuitenkin yleensä suositeltava pystyä vertaamaan sitä suoraan hapettuneimpiin vastineisiinsa: HCLO₂, Hclo₃ Ja hclo₄.

Hypokloorihapon kemiallinen rakenne.

Happohve, H⁺, HCLO: n julkaisema sijaitsee Klooriatomiin kytkettynä OH -ryhmässä. Huomaa merkittäviä pituisia eroja O-H- ja CL-O-linkeissä, jälkimmäinen on pisin kloorin kiertoradan päällekkäisyyden alhaisemman asteen takia, happea, happea-erojen kanssa.

HOCL -molekyyli voi tuskin pysyä vakaana normaaleissa olosuhteissa; Sitä ei voida eristää vesipitoisista liuoksistaan ​​ilman suhteettomuutta tai vapautumista kaasumaisena kloorina, Cl₂.

Siksi hypokloorihapon vedettömiä kiteitä (ei edes niistä hydraatteja); Ja tähän mennessä ei ole merkkejä siitä, että ne voidaan valmistaa ekstravagantteilla menetelmillä. Jos kiteytetään, HCLO -molekyylit olisivat vuorovaikutuksessa keskenään niiden pysyvien dipolien kautta (suuntautuneet negatiiviset kuormat happea kohti).

Se voi palvella sinua: syklohexen: rakenne, ominaisuudet, synteesi ja käyttö

Ominaisuudet

Happamuus

HCLO on monoproottinen happo; Eli voit lahjoittaa vain h⁺ vesipitoiseen ympäristöön (missä se on muodostettu):

Hclo (ac) + h₂Tai ↔ Clo^-(AC) + H₃JOMPIKUMPI⁺(AC) (PKA = 7,53)

Tästä tasapainoyhtälöstä havaitaan, että H -ionien lasku₃JOMPIKUMPI⁺ (Ympäristön emäksen lisääntyminen) suosii enemmän hypokloriitti -anionien muodostumista, CLO^-. Näin ollen, jos haluat pitää Clo -ratkaisun suhteellisen vakaana^- On välttämätöntä, että pH on emäksinen, joka saavutetaan NaOH: lla.

Sen dissosiaatiovakio PKA on tietoinen siitä, että HCLO on heikko happo. Siksi, kun sitä manipuloidaan, meidän ei pitäisi huolehtia niin paljon H -ioneista₃JOMPIKUMPI⁺, mutta itse HCLO (ottaen huomioon sen korkea reaktiivisuus eikä sen syövyttävyys).

Hapettava aine

Mainittiin, että HCLO: n klooriatomilla on hapettumismäärä +1. Tämä tarkoittaa, että se tuskin vaatii yhden elektronin vahvistuksen palaamaan perustilaansa (Cl^{0 -}) ja pystyä muodostamaan CL -molekyylin₂. Näin ollen HCLO pelkistetään CL: ksi₂ ja h₂Tai hapettaa toisen lajin nopeammin verrattuna samaan CL: ään₂ tai Clo^--

2HCLO (AC) + 2H⁺ + 2e^- ↔ Cl₂(g) + 2h₂Tai (l)

Tämän reaktion avulla voit vilkaista kuinka stabiili HCLO sen vesiliuoksissa.

Sen hapettavaa tehoa ei mitata vain Cl: n muodostumisella₂, mutta myös kyvystään luopua klooriatomistaan. Voit esimerkiksi reagoida typpilajien kanssa (mukaan lukien ammoniakki ja typpipohjat), aiheuttamaan kloroamiineja:

HCLO + N-H → N-CL + H₂JOMPIKUMPI

Huomaa, että N-H-linkki, amino-ryhmä (-NH on rikki (-NH₂) enimmäkseen, ja se korvataan yhdellä n-cl: llä. Sama pätee hydroksyyliryhmien O-H-sidoksiin:

Hclo + o-h → o-cl + h₂JOMPIKUMPI

Nämä reaktiot ovat tärkeitä ja selittävät HCLO: n desinfiointiaineen ja antibakteerisen vaikutuksen.

Vakaus

HCLO on epävakaa melkein missä hän näyttää. Esimerkiksi hypokloriitti -anioni on suhteettomia kloorilajeissa, joiden hapettumismäärät ovat -1 ja +5, stabiilia kuin +1 HCLO: ssa (H⁺Cl⁺JOMPIKUMPI^2-)

3Cl^-(Ac) ↔ 2cl^-(AC) + CLO₃^-(AC)

Tämä reaktio siirtäisi tasapainon kohti HCLO: n katoamista. Lisäksi HCLO osallistuu suoraan yhdensuuntaiseen tasapainoon veden ja kloorikaasun kanssa:

Voi palvella sinua: Fusion

Cl₂(g) + h₂Tai (l) ↔ hclo (ac) + h⁺(AC) + CL^-(AC)

Siksi yritetään lämmittää HCLO -liuos sen (tai eristämään) keskittymiseen johtaa Cl: n tuotantoon₂, joka tunnistetaan olemalla keltainen kaasu. Samoin näitä ratkaisuja ei voida altistaa valolle liian kauan tai metallioksidien läsnäololle, koska ne hajottavat Cl: n₂ (HCLO katoaa vielä enemmän):

2CL₂ + 2H₂O → 4HCL + O₂

HCL reagoi HCLLO: n kanssa lisäämään enemmän CL: tä₂-

HCLO + HCL → CL₂ + H₂JOMPIKUMPI

Ja niin edelleen, kunnes HCLO on enemmän.

Synteesi

Vesi- ja kloori

Yksi menetelmistä hypokloorihapon valmistamiseksi tai syntetisoimiseksi on jo selitetty implisiittisesti: kaasumaisen kloorin liuottaminen veteen. Toinen melko samanlainen menetelmä on liuottaa veteen tämän hapon anhydridi: dikloorimonoksidi, cl₂JOMPIKUMPI:

Cl₂Tai (g) + h₂Tai (l) ↔ 2hclo (AC)

Jälleen ei ole mitään keinoa eristää puhdasta HCLO: ta, koska se haihduttaa vettä syrjäyttäisivät tasapainon Cl: n muodostumiseen₂Tai kaasua, joka paeta vedestä.

Toisaalta on ollut mahdollista valmistaa HCLO: n tiivistettyjä liuoksia (20%) elohopeaoksidilla, HGO: lla. Tätä varten kloori liukenee vettä vain jäätymispisteeseen, niin että kloorattu jää saadaan. Sitten samaa jäätä sekoitetaan, ja sulamisen aikana se sekoitetaan HGO: n kanssa:

2CL₂ + HGO + 12H₂O → 2HCLO + HGCL₂ + 11h₂JOMPIKUMPI

20% HCLO -liukeneminen voidaan lopulta tislata tyhjiössä.

Elektrolyysi

Yksinkertaisempi ja turvallisempi menetelmä hypokloorihapon liuoksien valmistamiseksi on käyttää Salmuelasia raaka -aineena kloorin sijasta. Salmuerat ovat runsaasti kloridianioneja, Cl^-, joka elektrolyysiprosessin kautta voi hapettua₂-

2H₂O → o₂ + 4H⁺ + 4e^-

2CL^- ↔ 2e^- + Cl₂

Nämä kaksi reaktiota esiintyy anodissa, jossa tuotetaan kloori, joka välittömästi liukenee HCLO: n perustamiseksi; Katodilokerossa ollessa vesi vähenee:

2H₂O + 2e^- → 2OH^- + H₂

Tällä tavoin voidaan syntetisoida HCLO kaupallisessa teollisessa mittakaavassa; Ja nämä Salmuerasista saadut liuokset ovat itse asiassa tämän hapon markkinoilla olevia tuotteita.

Sovellukset

Yleiset ominaisuudet

HCLO: ta voidaan käyttää hapettavana aineena alkoholien hapettamiseen ketoneihin ja syntetisoimaan kloramiineja, kloramideja tai suolakloriinia (alkeenista alkaen).

Kaikki muut käytöt voidaan kuitenkin kattaa sanassa: Biocida. Hän on sieni, bakteerit, virukset ja patogeenien vapauttamat toksiinit.

Se voi palvella sinua: maleiikoihappo: rakenne, ominaisuudet, hankkiminen, käyttö

Kehomme immuunijärjestelmä syntetisoi oman HCLO: nsa myeloperoksidaasientsyymin vaikutuksella, auttaen valkosoluja hävittämään infektion aiheuttamat tunkeilijat.

Tutkimuksen äärettömyydet ehdottavat erilaisia ​​HCLO -vaikutuksen mekanismeja biologiseen matriisiin. Tämä lahjoittaa klooriatomin tiettyjen proteiinien aminohuryhmille ja hapettaa myös heidän S-ryhmänsä läsnä S-S-disulfideja, mikä johtaa niiden denaturoitumiseen.

Se pysäyttää myös DNA: n replikaation reagoimalla typpimäntäillä, se vaikuttaa glukoosin täydelliseen hapettumiseen ja voi myös muodonmuutos solukalvon. Kaikki nämä toimet lopulta aiheuttavat kuoleman bakteereille.

Desinfiointi ja puhdistus

Siksi HCLO -ratkaisut lopulta käytetään:

-Tartunta- ja gangrrenien haavojen hoito

-Desinfiointi vesivarannot

-Kirurgisen materiaalin steriloiva aine tai eläinlääketieteessä ja hammaslääketieteessä käytetyt työkalut

-Minkä tahansa tyyppisen pinnan tai esineen desinfiointiaine yleensä: baarit, kaiteet, kahvinkeittimet, keramiikka, lasipöydät, laboratorio majatalot jne.

-Syntetisoi kloroamiineja, jotka toimivat vähemmän aggressiivisina antibiooteina, mutta samalla kestävämpi, spesifinen ja vakaampi kuin itse HCLO

Riskejä

HCLO -liuokset voivat olla vaarallisia, jos ne ovat erittäin keskittyneitä, koska ne voivat reagoida väkivaltaisesti lajien kanssa, jotka todennäköisesti hapettuu. Lisäksi niillä on taipumus vapauttaa kaasumaista klooria destabilisoimalla, joten ne on säilytettävä tiukan turvallisuusprotokollan alla.

HCLO on niin reaktiivinen bakteereita kohti, että jos kasteltaan kasteltua katoaa laissa, mikä edustaa myöhemmin riskiä niille, jotka koskettavat häntä käsitteleviä pintoja. Sama tapahtuu organismin sisällä: se hajoaa nopeasti tai neutraloivat mikä tahansa biologisen ympäristön laji.

Kun organismi itse syntyy, on oletettavissa, että tämä voi sietää alhaisia ​​HCLO -pitoisuuksia. Kuitenkin, jos se on erittäin keskittynyt (käytetään synteettisiin ja ei -disinfektin tarkoituksiin), se voi johtaa epätoivottuihin vaikutuksiin hyökkäämällä myös terveisiin soluihin (esimerkiksi iho).

Viitteet

1. Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). MC Graw Hill.
2. Gottardi, w., DeBabov, D., & Nagl, M. (2013). N-kloramiinit, lupaava luokka hyvin työkalua olevia ajankohtaisia ​​infektioita. Antimikrobiset aineet ja kemoterapia, 57 (3), 1107-1114. Doi: 10.1128/AAC.02132-12
3. Jeffrey Williams, Eric Rasmussen ja Lori Robins. (6. lokakuuta 2017). Hypokloorihappo: Luonnollisen vasteen hyödyntäminen. Toipunut: InfctionControl.Vinkit
4. Vesisoittimet. (S.F.-A. Kloorauksen peruskemia. Haettu: Hydroinstrunts.com
5. Wikipedia. (2019). Hypokloorihappo. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
6. Serhan Sakarya et ai. (2014). Hypokloorihappo: Ihanteellinen haavanhoito -aine, jolla on voimakas mikrobidi, antibiofilmi ja haavan paraneminen potentiaali. HMP -haavat. Toipunut: HaadsResearch.com
7. Prebchem. (2016). Hypokloorihapon valmistus. Palautettu: prepchem.com