Struktura hipochlorystyczna kwasu (HCLO), właściwości, zastosowania, synteza

On Hipochlorysty kwas Jest to związek nieorganiczny, którego wzorem chemicznym jest HCLO. Odpowiada przynajmniej zardzewiałemu chlorowi okacidom, ponieważ zawiera tylko jeden atom tlenu. Od niego wyprowadzi anion podchloryny, Clo^-, i jego sole, powszechnie stosowane jako komercyjne dezynfekujące wodę.

HCLO jest najsilniejszym środkiem utleniającym i przeciwdrobnoustrojowym niż jest wytwarzany, gdy chlor gazowy rozpuszcza się w wodzie. Jego działanie antyseptyczne jest znane od ponad stulecia, nawet zanim roztwory chloru zostały użyte do czyszczenia ran żołnierzy w I wojnie światowej.

Hipoklorystyczna cząsteczka kwasu reprezentowana przez modelki i słupki. Źródło: Ben Mills i Jynto [domena publiczna]

Jego de facto odkrycie sięga 1834 r. Od tego czasu był używany jako środek dezynfekujący i środki przeciwwirusowe.

Chemicznie, HCLO jest środkiem utleniającym, który ostatecznie nadaje swój atom chloru innym cząsteczkom; Oznacza to, że wraz z nim chlorowane związki można zsyntetyzować, ponieważ chloroaminy o wielkim znaczeniu w rozwoju nowych antybiotyków.

W latach 70. odkryto, że ciało jest zdolne do naturalnego wytworzenia tego kwasu poprzez działanie enzymu mieloperoksydazy; Enzym działający na nadtlenki i aniony chlorkowe podczas fagocytozy. Zatem z tego samego organizmu może powstać ten „morderca” intruzów, ale na nieszkodliwą skalę dla własnej samopoczucia.

[TOC]

Struktura

Struktura HCLO pokazuje na górnym obrazie. Należy zauważyć, że formuła jest sprzeczna z strukturą: cząsteczka jest H-O-CL i bez H-Cl-O; Jednak ten ostatni jest zwykle preferowany, aby móc porównać go bezpośrednio z najbardziej utlenionymi odpowiednikami: HCLO₂, Hclo₃ I Hclo₄.

Struktura chemiczna kwasu hipochlorystycznego.

Kwasowy wodór, h⁺, Wydany przez HCLO znajduje się w grupie OH połączonej z atomem chloru. Zwróć uwagę na godne uwagi różnice długości w łączach O-H i Cl-O, te ostatnie są najdłuższe ze względu na niższy stopień nakładania się orbitali chloru, bardziej rozproszony, z różnicami tlenu.

Cząsteczka HOCL ledwo może pozostać stabilna w normalnych warunkach; Nie można go izolować z roztworów wodnych bez dysproporcji lub uwalniania jako gazowy chlor, Cl₂.

Dlatego nie ma bezwodnych kryształów (nawet ich hydratów) kwasu hipochlornego; I do tej pory nie ma żadnych wskazówek, że można je przygotować metodami ekstrawaganckich. Jeśli do krystalizacji, cząsteczki HCLO oddziaływałyby ze sobą poprzez swoje trwałe dipole (zorientowane ujemne obciążenia w kierunku tlenu).

Może ci służyć: cyklohexen: struktura, właściwości, synteza i zastosowania

Nieruchomości

Kwasowość

HCLO jest kwasem monoprotycznym; To znaczy możesz przekazać tylko H⁺ do środowiska wodnego (w którym się powstaje):

HCLO (AC) + H₂Lub ↔ Clo^-(AC) + H₃ALBO⁺(AC) (PKA = 7,53)

Z tego równania równowagi zaobserwowano, że spadek jonów H₃ALBO⁺ (Wzrost zasadności środowiska), sprzyja tworzeniu się większej liczby anionów podchlorynowych, Clo^-. W konsekwencji, jeśli chcesz zachować stosunkowo stabilne rozwiązanie CLO^- Konieczne jest, aby pH był podstawowy, który jest osiągany za pomocą NaOH.

Jego stała dysocjacji, PKA, jest świadomy, że HCLO jest słabym kwasem. Dlatego podczas manipulowania jego skoncentrowaniem się nie powinniśmy tak bardzo martwić się o jony h₃ALBO⁺, ale przez sam HCLO (biorąc pod uwagę jego wysoką reaktywność, a nie przez jego korozję).

Środek utleniający

Wspomniano, że atom chloru w HCLO ma liczbę utleniania +1. Oznacza to, że ledwo wymaga wzmocnienia pojedynczego elektronu, aby powrócić do stanu podstawowego (CL⁰) i być w stanie utworzyć cząsteczkę CL₂. W konsekwencji HCLO zostanie zredukowane do CL₂ i H₂Lub utlenianie innego gatunku szybciej w porównaniu do tego samego CL₂ lub Clo^-:

2HCLO (AC) + 2H⁺ + 2e^- ↔ Cl₂(g) + 2h₂Lub (l)

Ta reakcja pozwala rzucić okiem na to, jak stabilne HCLO w jego wodnych roztworach.

Jego moc utleniania jest mierzona nie tylko przez tworzenie się Cl₂, ale także za jego zdolność do rezygnacji z atomu chloru. Na przykład możesz reagować z gatunkami azotu (w tym bazami amoniaku i azotu), aby spowodować chloroaminy:

HCLO + N-H → N-Cl + H₂ALBO

Zauważ, że link N-H, grupa aminowa (-NH jest zepsuta (-NH₂) głównie i jest zastępowany jednym N-Cl. To samo dotyczy wiązań O-H grup hydroksylowych:

HCLO + O-H → O-CL + H₂ALBO

Reakcje te są kluczowe i wyjaśniają działanie dezynfekujące i przeciwbakteryjne HCLO.

Stabilność

HCLO jest niestabilny prawie tam, gdzie patrzy. Na przykład anion podchlorynowy jest nieproporcjonalny u gatunków chloru z liczbą utleniania -1 i +5, bardziej stabilnym niż +1 w HCLO (H (H⁺Cl⁺ALBO^2-):

3cl^-(AC) ↔ 2cl^-(AC) + CLO₃^-(AC)

Ta reakcja poruszyłaby równowagę w kierunku zniknięcia HCLO. Ponadto HCLO uczestniczy bezpośrednio w równoległej równowadze z wodą i gazem chloru:

Może ci służyć: fusion

Cl₂(g) + h₂Lub (L) ↔ HCLO (AC) + H⁺(AC) + Cl^-(AC)

Właśnie dlatego próba podgrzewania roztworu HCLO w celu jego skoncentrowania (lub wyodrębnienia) prowadzi do produkcji CL₂, który jest identyfikowany przez bycie żółtym gazem. Podobnie, roztworów tych nie może być narażone na światło zbyt długo lub na obecność tlenków metali, gdy rozkładają CL₂ (Hclo znika jeszcze bardziej):

2cl₂ + 2h₂O → 4hcl + o₂

HCL reaguje z HCLLO, aby wygenerować więcej Cl₂:

HCLO + HCl → CL₂ + H₂ALBO

I tak dalej, aż będzie więcej HCLO.

Synteza

Woda i chlor

Jedna z metod przygotowywania lub syntezy kwasu hipochlornego została już domyślnie wyjaśniona: rozpuszczenie chloru gazowego w wodzie. Kolejną dość podobną metodą jest rozpuszczenie w wodzie bezwodnika tego kwasu: tlenk dichloro, CL₂ALBO:

Cl₂Lub (g) + h₂Lub (L) ↔ 2HCLO (AC)

Ponownie nie ma sposobu na izolowanie czystego HCLO, ponieważ odparowuje wodę, wyparłoby równowagę do tworzenia się Cl₂Lub gaz, który uciekłby z wody.

Z drugiej strony możliwe było przygotowanie bardziej skoncentrowanych roztworów HCLO (przy 20%) przy użyciu tlenku rtęci, HGO. Aby to zrobić, chlor rozpuszcza się w objętości wody tuż w punkcie zamrażania, dzięki czemu lód chlorowany jest uzyskiwany. Następnie ten sam lód jest mieszany, a podczas topnienia miesza się on z HGO:

2cl₂ + HGO + 12H₂O → 2HCLO + HGCL₂ + 11h₂ALBO

20% rozpuszczania HCLO można w końcu destylować w próżni.

Elektroliza

Prostszą i bezpieczniejszą metodą przygotowania roztworów hipochlornych kwasowych jest użycie salmuelas jako surowca zamiast chloru. Salmueras są bogate w aniony chlorkowe, CL^-, które poprzez proces elektrolizy może utleniać₂:

2h₂O → o₂ + 4h⁺ + 4e^-

2cl^- ↔ 2e^- + Cl₂

Te dwie reakcje występują w anodzie, gdzie wytwarzany jest chlor, który natychmiast rozpuszcza się w celu powstania HCLO; Podczas gdy w przedziale katody woda jest zmniejszona:

2h₂O + 2e^- → 2Oh^- + H₂

W ten sposób można zsyntetyzować HCLO w skali reklamowej do przemysłowej; A rozwiązania te uzyskane z Salmueras są w rzeczywistości produktami dostępnymi na rynku tego kwasu.

Aplikacje

Główne cechy

HCLO może być stosowany jako środek utleniający do utleniania alkoholi do ketonów i syntezy chloraminy, chloramidów lub hydrochlorin (zaczynając od alkenów).

Jednak wszystkie inne zastosowania można objąć słowem: biocida. Jest grzybem, bakteriami, wirusami i toksynami uwalnianymi przez patogeny.

Może ci służyć: Maleico Acid: Structure, właściwości, uzyskiwanie, zastosowania

Układ odpornościowy naszego ciała syntetyzuje własne HCLO poprzez działanie enzymu mieloperoksydazy, pomagając białym krwinom w wyeliminowaniu intruzów, które powodują infekcję.

Nieskończoności badań proponują różne mechanizmy działania HCLO na matrycę biologiczną. To przekazuje swój atom chloru na grupy aminowe niektórych białek, a także utlenia ich grupy SH obecne disiarczkom S-S, co daje ich denaturacja.

Zatrzymuje również replikację DNA poprzez reakcję z zasadami azotu, wpływa na całkowite utlenianie glukozy, a także może deformować błonę komórkową. Wszystkie te działania powodują śmierć zarazków.

Dezynfekcja i czyszczenie

Dlatego rozwiązania HCLO kończą się na:

-Leczenie ran zakaźnych i gangrenów

-Dezynfekujące dostawy wody

-Sterylizacyjny czynnik materiału chirurgicznego lub narzędzi używanych w weterynaryjnych, medycznych i stomatologii

-Dezinfekcyjny dowolnego rodzaju powierzchni lub ogólnie obiektu: bary, poręcze, maszyny do kawy, ceramiki, szklane stoły, karczma laboratoryjne itp.

-Syntetyzuj chloroaminy, które służą jako mniej agresywne antybiotyki, ale jednocześnie bardziej trwałe, specyficzne i stabilne niż sam HCLO

Ryzyko

Rozwiązania HCLO mogą być niebezpieczne, jeśli są bardzo skoncentrowane, ponieważ mogą gwałtownie reagować gatunki, które mogą utleniać. Ponadto mają tendencję do uwalniania chloru gazowego przez destabilizowanie, więc muszą być przechowywane w ramach rygorystycznego protokołu bezpieczeństwa.

HCLO jest tak reaktywne wobec zarazków, że tam, gdzie jest nawadniane, znika w akcie, nie reprezentując późniejszego ryzyka dla tych, którzy dotykają traktowanych przez niego powierzchni. To samo dzieje się wewnątrz organizmu: jest on szybko rozkładany lub jest neutralizowany przez dowolny gatunek środowiska biologicznego.

Kiedy sam organizm generuje, można się przypuszczalnie tolerować niskie stężenie HCLO. Jeśli jednak jest bardzo skoncentrowany (stosowany do celów syntetycznych i nieodniczych), może prowadzić do niepożądanych efektów, atakując również zdrowe komórki (na przykład skóra).

Bibliografia

1. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). MC Graw Hill.
2. Gottardi, w., Debabov, zm., & Nagl, m. (2013). N-chloraminy, obiecująca klasa dobrze narzędzi miejscowych antyinfektów. Środki przeciwdrobnoustrojowe i chemioterapia, 57 (3), 1107-1114. Doi: 10.1128/AAC.02132-12
3. Jeffrey Williams, Eric Rasmussen i Lori Robins. (6 października 2017 r.). Hipochlorysty kwas: Wykorzystanie wrodzonej odpowiedzi. Odzyskane z: infectionControl.Porady
4. Instrumenty wodne. (S.F.). Podstawowa chemia chlorowania. Pobrano z: Hydroinstrutnts.com
5. Wikipedia. (2019). Hipochlorysty kwas. Źródło: w:.Wikipedia.org
6. Serhan Sakarya i in. (2014). Hipochlorysty kwas: idealny środek opieki nad raną z potężnym mikrobidelem, antybiofilmem i mocą ran. Rany HMP. Odzyskane z: ran.com
7. PREBCHEM. (2016). Przygotowanie hipochlorysty kwasu. Odzyskany z: PrepChem.com