Struktura hipoklore (HClo), lastnosti, uporabe, sinteza

On Hipoklorna kislina To je anorganska spojina, katere kemijska formula je HClo. Ustreza vsaj zarjaveli klorovi oksoacidi, ker vsebuje samo en atom kisika. Od njega izpelje hipokloritni anion, clo^-, in njene soli, ki se pogosto uporabljajo kot komercialna vodna razkužila.

HClo je najmočnejše oksidacijsko in protimikrobno sredstvo, kot se nastaja, ko se plinasti klor raztopi v vodi. Njegovo antiseptično delovanje je znano že več kot stoletje, še preden so bile klorove raztopine uporabljene za čiščenje ran vojakov v prvi svetovni vojni.

Hipoklorozna molekula kisline, ki jo predstavlja model kroglic in palic. Vir: Ben Mills in Jynto [Public Domain]

Njegovo dejansko odkritje sega v leto 1834 francoskega kemika Antoine Jérôme Balard, ki je dosegel delno oksidacijo klora, ki ga je v vodni suspenziji živega oksida, HGO. Od takrat se uporablja kot razkužilo in protivirusno sredstvo.

Kemično gledano je HCLO oksidacijsko sredstvo, ki na koncu daje svoj atom klora drugim molekulam; To pomeni, da je mogoče sintetizirati klorirane spojine, saj so kloroamini velikega pomena pri razvoju novih antibiotikov.

V 70. letih je bilo ugotovljeno, da je telo sposobno naravno proizvajati to kislino z delovanjem encima mieloperoksidaze; encim, ki deluje na perokside in kloridne anione med fagocitozo. Tako se lahko iz istega organizma pojavi ta "morilec" vsiljivcev, vendar v neškodljivem obsegu za svoje dobro počutje.

[TOC]

Struktura

Struktura HClo se prikazuje na zgornji sliki. Upoštevajte, da formula nasprotuje strukturi: molekula je H-O-CL in brez H-CL-O; Vendar je slednje raje, da ga lahko neposredno primerjate z najbolj oksidiranimi kolegi: HClo₂, Hclo₃ In hclo₄.

Kemična struktura hipoklorične kisline.

Kisli vodik, h⁺, izda HCLO, ki se nahaja v skupini OH, povezani z atomom klora. Upoštevajte pomembne razlike v dolžini v povezavah O-H in CL-O, pri čemer je slednja najdaljša zaradi nižje stopnje prekrivanja klora, bolj razpršenih, z tistih kisika.

Hocl molekula lahko v normalnih pogojih komaj ostane stabilna; Ni mogoče izolirati iz svojih vodnih raztopin brez nesorazmerja ali sproščanja kot plinasti klor, CL₂.

Zato ni nobenih brezvodnih kristalov (niti hidratov) hipoklorozne kisline; In do danes ni nobenih znakov, da bi jih lahko pripravili z ekstravagantnimi metodami. Če bi kristalizirali, bi molekule HClo medsebojno medsebojno komunicirale s svojimi trajnimi dipoli (usmerjene negativne obremenitve proti kisiku).

Lahko vam služi: cikloheksen: struktura, lastnosti, sinteza in uporabe

Lastnosti

Kislost

HClO je monoprotska kislina; To pomeni, da lahko podarite le h⁺ v vodno okolje (kjer se tvori):

Hclo (ac) + h₂Ali ↔ clo^-(Ac) + h₃Tudi⁺(AC) (PKA = 7,53)

Iz te ravnotežne enačbe je razvidno, da se zmanjšanje H ionov₃Tudi⁺ (Povečanje bazičnosti okolja) daje prednost oblikovanju več hipokloritnih anionov, CLO^-. Posledično, če želite, da rešitev CLO ohranite razmeroma stabilno^- Potrebno je, da je pH osnovni, kar dosežemo z NaOH.

Njegova konstanta disociacije, PKA, se zaveda, da je HCLO šibka kislina. Zato pri manipulaciji s koncentracijo ne bi smeli toliko skrbeti za H ione₃Tudi⁺, Toda sam HCLO (glede na visoko reaktivnost in ne s korozivnostjo).

Oksidacijsko sredstvo

Omenjeno je bilo, da ima atom klora v HCLO oksidacijsko število +1. To pomeni, da komaj zahteva dobiček enega samega elektrona, da se vrne v svoje bazalno stanje (CL⁰) in da lahko tvorimo molekulo CL₂. Posledično se bo HCLO zmanjšala na CL₂ in h₂Ali hitrejše oksidacijo druge vrste v primerjavi z istim CL₂ ali clo^-:

2HClo (AC) + 2H⁺ + 2e^- ↔ Cl₂(g) + 2h₂Ali (l)

Ta reakcija vam omogoča, da pogledate, kako stabilen HClo v njegovih vodnih raztopinah.

Njegova oksidacijska moč se ne meri samo s tvorbo CL₂, pa tudi zaradi njegove sposobnosti, da se odreče atomu klora. Na primer, lahko reagirate z dušikovimi vrstami (vključno z amoniak in bazami dušika), da povzročijo kloroamine:

HClo + N-H → N-CL + H₂Tudi

Upoštevajte, da je N-H povezava, amino skupina (-NH pokvarjena (-NH₂) večinoma in ga nadomesti en n-cl. Enako velja za O-H vezi hidroksilnih skupin:

HClo + O-H → O-CL + H₂Tudi

Te reakcije so ključne in pojasnjujejo razkužilo in antibakterijsko delovanje HClo.

Stabilnost

Hclo je nestabilen skoraj tam, kjer izgleda. Na primer, hipokloritni anion je v vrstah klora nesorazmeren z oksidacijskimi številkami -1 in +5, bolj stabilno kot +1 v HClo (H⁺Cl⁺Tudi^2-)::

3Cl^-(Ac) ↔ 2cl^-(AC) + CLO₃^-(AC)

Ta reakcija bi premaknila ravnovesje proti izginotju HClo. Tudi HCLO sodeluje neposredno v vzporednem ravnovesju z vodo in klorovim plinom:

Vam lahko služi: fuzija

Cl₂(g) + h₂Ali (l) ↔ hclo (ac) + h⁺(AC) + Cl^-(AC)

Zato poskušati segreti raztopino HClo, da jo koncentrirate (ali izolirate) vodi do proizvodnje CL₂, ki je identificiran z rumenim plinom. Prav tako teh rešitev ne moremo predolgo izpostavljene svetlobi ali prisotnosti kovinskih oksidov, ko razgradijo CL₂ (Hclo še bolj izgine):

2Cl₂ + 2H₂O → 4HCl + O₂

HCl reagira s hcllo, da ustvari več cl₂:

HClo + HCl → Cl₂ + H₂Tudi

In tako naprej, dokler ni več HClo.

Sinteza

Voda in klor

Ena od metod za pripravo ali sintezo hipoklorozne kisline je že implicitno razložena: raztapljanje plinastega klora v vodi. Druga dokaj podobna metoda je raztapljanje v vodi anhidrid te kisline: dikloro monoksid, Cl₂Eno:

Cl₂Ali (g) + h₂Ali (l) ↔ 2HClo (AC)

Spet ni možnosti, da bi izolirali čisti HClo, saj izhlapi, da bi voda izpodrinila ravnovesje na tvorbo CL₂Ali, plin, ki bi pobegnil iz vode.

Po drugi strani je bilo mogoče pripraviti več koncentriranih rešitev HClo (pri 20%) z uporabo živega oksida, HGO. Da bi to naredili, se klor raztopi v količini vode tik na njegovi zamrzovalni točki, tako da je klorirani led. Nato se ta isti led meša in med topljenjem se meša s HGO:

2Cl₂ + HGO + 12H₂O → 2HClO + HGCL₂ + 11h₂Tudi

20% raztapljanja HClO lahko končno destiliramo v vakuumu.

Elektroliza

Preprostejša in varnejša metoda za pripravo hipoklornih kislinskih raztopin je uporaba salmuelas kot surovine namesto klora. Salmuere so bogate s kloridnimi anioni, CL^-, ki lahko s postopkom elektrolize oksidira₂:

2H₂O → o₂ + 4H⁺ + 4e^-

2Cl^- ↔ 2E^- + Cl₂

Ti dve reakciji se pojavita v anodi, kjer se nastaja klor, ki se takoj raztopi, da nastane HClO; Medtem ko je v predelku katode, se voda zmanjša:

2H₂O + 2e^- → 2OH^- + H₂

Na ta način je mogoče sintetizirati HCLO v komercialni do industrijski meri; In te rešitve, pridobljene pri Salmuerah, so pravzaprav izdelki, ki so na voljo na trgu te kisline.

Prijave

Splošne lastnosti

HCLO se lahko uporablja kot oksidacijsko sredstvo za oksidacijo alkohola v ketone in sintetiziranje kloraminov, kloramidov ali hidroklorinov (začenši iz alkenov).

Vendar pa lahko vse druge uporabe zajemamo z besedo: Biocida. Je gliva, bakterije, viruse in toksine, ki jih sproščajo patogeni.

Lahko vam služi: maleiko kislina: struktura, lastnosti, pridobivanje, uporabe

Imunski sistem našega telesa sintetizira svoj HCLO z delovanjem encima mieloperoksidaze, kar belim krvnim celicam pomaga izkoreniniti vsiljivce, ki povzročajo okužbo.

Neskončnosti študij predlagajo različne mehanizme delovanja HClo na biološko matrico. To svoj atom klora podari amino skupinam nekaterih beljakovin in tudi oksidira njihove skupine SH, ki so prisotne v S-S disulfidi, kar ima za posledico denaturacijo njih.

Prav tako ustavi podvajanje DNK z reakcijo z dušikovimi bazami, vpliva na popolno oksidacijo glukoze in lahko tudi deformira celično membrano. Vsa ta dejanja na koncu povzročijo smrt mikrobov.

Dezinfekcija in čiščenje

Zato se HCLO Solutions na koncu uporabljajo za:

-Zdravljenje nalezljivih in gangrenskih ran

-Dezinfektna oskrba z vodo

-Sterilizacijski sredstvo kirurškega materiala ali orodja, ki se uporabljajo v veterinarstvu, medicini in zobozdravstvu

-Dezinfektant katere koli vrste površine ali predmeta na splošno: palice, ograje, kavni stroji, keramika, steklene mize, laboratorijske gostilne itd.

-Sintetizirajte kloroamine, ki služijo kot manj agresivni antibiotiki, hkrati pa bolj trpežni, specifični in stabilni kot sam Hclo

Tveganja

HCLO raztopine so lahko nevarne, če so zelo koncentrirane, saj lahko nasilno reagirajo z vrstami, ki verjetno oksidirajo. Poleg tega ponavadi sproščajo plinasti klor z destabilizacijo, zato jih je treba shraniti pod strogim varnostnim protokolom.

HCLO je tako reaktiven proti mikrobi, da tam, kjer se namaka, izgine v dejanju, ne da bi pozneje predstavljali tveganje za tiste, ki se dotikajo površin, ki jih obravnava. Enako se zgodi znotraj organizma: hitro se razgradi ali pa ga nevtralizira katera koli vrsta biološkega okolja.

Ko organizem ustvari sam, je domnevno, da to lahko prenaša nizke koncentracije HClo. Če pa je zelo koncentriran (uporablja se za sintetične in ne -disinfekcijske namene), lahko privede do nezaželenih učinkov tudi z napadom na zdrave celice (na primer koža).

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). MC Graw Hill.
2. Gottardi, w., Debabov, d., & Nagl, m. (2013). N-kloramini, obetaven razred dobro predelanih aktualnih antiinfektiv. Protimikrobna sredstva in kemoterapija, 57 (3), 1107-1114. Doi: 10.1128/AAC.02132-12
3. Avtorji Jeffrey Williams, Eric Rasmussen in Lori Robins. (6. oktober 2017). Hipoklorna kislina: izkoriščanje prirojenega odziva. Okrevano od: okužbe.Nasveti
4. Hidro instrumenti. (s.F.). Osnovna kemija kloriranja. Pridobljeno iz: hidroinstrunts.com
5. Wikipedija. (2019). Hipoklorna kislina. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
6. Serhan Sakarya in sod. (2014). Hipoklorna kislina: idealno sredstvo za nego ran z močnim mikrobicidom, antibiofilmom in potenco za celjenje ran. HMP rane. Okrevano od: rancresearch.com
7. Prebchem. (2016). Priprava hipoklorične kisline. Okreval od: Prepchem.com