Struktur asid hypochlorous (HCLO), sifat, kegunaan, sintesis

Dia Asid hypochlorous Ia adalah sebatian bukan organik yang formula kimia adalah HCLO. Ia sepadan sekurang -kurangnya berkarat dari oxoacid klorin, kerana ia hanya mengandungi satu atom oksigen. Dari dia memperoleh anion hipoklorit, CLO^-, dan garamnya, digunakan secara meluas sebagai pembasmi kuman air komersial.

HCLO adalah ejen pengoksidaan dan antimikrob yang paling kuat daripada yang dihasilkan apabila klorin gas larut di dalam air. Tindakan antiseptiknya telah diketahui selama lebih dari satu abad, bahkan sebelum penyelesaian klorin digunakan untuk membersihkan luka -luka tentera dalam Perang Dunia I.

Molekul Asid Hypoclorous yang diwakili oleh model sfera dan bar. Sumber: Ben Mills dan Jynto [Domain Awam]

Penemuan de facto beliau bermula pada tahun 1834, oleh ahli kimia Perancis Antoine Jérôme Balard, yang mencapai pengoksidaan separa klorin yang menggelegak dalam penggantungan berair oksida merkuri, HGO. Sejak itu, ia telah digunakan sebagai pembasmi kuman dan ejen antivirus.

Secara kimia, HCLO adalah agen pengoksidaan yang akhirnya memberikan atom klorinnya kepada molekul lain; Iaitu, dengan sebatian berklorin dapat disintesis, menjadi chloroamin yang sangat relevan dalam pembangunan antibiotik baru.

Pada tahun 70 -an, didapati bahawa badan mampu secara semulajadi menghasilkan asid ini melalui tindakan enzim myeloperoxidase; enzim yang bertindak pada peroksida dan anion klorida semasa fagositosis. Oleh itu, dari organisma yang sama ini "pembunuh" penceroboh boleh timbul, tetapi pada skala yang tidak berbahaya untuk kesejahteraannya sendiri.

[TOC]

Struktur

Struktur HCLO menunjukkan pada gambar atas. Perhatikan bahawa formula bercanggah dengan struktur: molekul adalah H-O-CL dan tiada H-CL-O; Walau bagaimanapun, yang terakhir biasanya lebih disukai dapat membandingkannya secara langsung dengan rakan -rakannya yang paling teroksida: HCLO₂, Hclo₃ Dan hclo₄.

Struktur kimia asid hipoklorus.

Hidrogen asid, h⁺, Dikeluarkan oleh HCLO terletak di kumpulan OH yang dikaitkan dengan atom klorin. Perhatikan perbezaan panjang yang ketara dalam pautan O-H dan CL-O, yang terakhir adalah yang paling lama disebabkan oleh tahap yang lebih rendah daripada tumpang tindih orbital klorin, lebih meresap, dengan oksigen.

Molekul HOCL hampir tidak dapat stabil dalam keadaan normal; Ia tidak dapat diasingkan dari larutan akueus tanpa ketidaksuburan atau pelepasan sebagai klorin gas, CL₂.

Oleh itu, tidak ada kristal anhydrous (bahkan tidak menghidrat mereka) asid hypochlorous; Dan setakat ini, tidak ada petunjuk bahawa mereka boleh disediakan dengan kaedah mewah. Jika untuk mengkristal, molekul HCLO akan berinteraksi antara satu sama lain melalui dipole kekal mereka (beban negatif berorientasikan ke arah oksigen).

Ia boleh melayani anda: Cyclohexen: struktur, sifat, sintesis dan kegunaan

Sifat

Keasidan

HCLO adalah asid monoprotik; Iaitu, anda hanya boleh menderma h⁺ ke persekitaran berair (di mana ia terbentuk):

Hclo (ac) + h₂Atau ↔ Clo^-(Ac) + h₃Sama ada⁺(AC) (PKA = 7.53)

Dari persamaan keseimbangan ini diperhatikan bahawa penurunan dalam ion h₃Sama ada⁺ (Peningkatan asas alam sekitar), memihak kepada pembentukan anion hipoklorit yang lebih banyak, CLO^-. Oleh itu, jika anda ingin mengekalkan penyelesaian CLO yang agak stabil^- Adalah perlu bahawa pH menjadi asas, yang dicapai dengan NaOH.

Pemisahannya tetap, PKA, sedar bahawa HCLO adalah asid lemah. Oleh itu, apabila memanipulasi ia tertumpu, kita tidak perlu risau tentang ion -ion₃Sama ada⁺, Tetapi oleh HCLO itu sendiri (diberi kereaktifan yang tinggi dan bukan oleh kekerasannya).

Ejen pengoksidaan

Disebutkan bahawa atom klorin di HCLO mempunyai bilangan pengoksidaan +1. Ini bermakna ia hampir tidak memerlukan keuntungan satu elektron untuk kembali ke keadaan basalnya (CL⁰) dan dapat membentuk molekul CL₂. Akibatnya, HCLO akan dikurangkan kepada CL₂ dan h₂Atau, mengoksidakan spesies lain dengan lebih cepat berbanding dengan cl yang sama₂ atau clo^-:

2HCLO (AC) + 2H⁺ + 2e^- ↔ Cl₂(g) + 2h₂Atau (l)

Reaksi ini membolehkan anda melihat betapa stabilnya HCLO dalam penyelesaian berairnya.

Kuasa pengoksidaannya bukan sahaja diukur dengan pembentukan Cl₂, tetapi juga kerana keupayaannya melepaskan atom klorinnya. Sebagai contoh, anda boleh bertindak balas dengan spesies nitrogen (termasuk pangkalan ammonia dan nitrogen), untuk menyebabkan kloroamin:

HCLO + N-H → N-CL + H₂Sama ada

Perhatikan bahawa pautan N-H, kumpulan amino (-nh rosak (-nh₂kebanyakannya, dan digantikan oleh satu n-cl. Begitu juga untuk ikatan O-H kumpulan hidroksil:

HCLO + O-H → O-CL + H₂Sama ada

Reaksi ini penting dan menjelaskan tindakan disinfektan dan antibakteria HCLO.

Kestabilan

HCLO tidak stabil hampir di mana dia kelihatan. Sebagai contoh, anion hypochlorite tidak seimbang dalam spesies klorin dengan bilangan pengoksidaan -1 dan +5, lebih stabil daripada +1 dalam HCLO (h (h⁺Cl⁺Sama ada^2-):

3Cl^-(Ac) ↔ 2cl^-(ac) + clo₃^-(Ac)

Reaksi ini akan menggerakkan keseimbangan ke arah kehilangan HCLO. Juga, HCLO mengambil bahagian secara langsung dalam keseimbangan selari dengan gas dan gas klorin:

Boleh melayani anda: gabungan

Cl₂(g) + h₂Atau (l) ↔ hclo (ac) + h⁺(Ac) + cl^-(Ac)

Itulah sebabnya cuba memanaskan penyelesaian HCLO untuk menumpukannya (atau mengasingkannya) membawa kepada pengeluaran Cl₂, yang dikenal pasti dengan menjadi gas kuning. Begitu juga, penyelesaian ini tidak boleh didedahkan kepada cahaya terlalu lama, atau kehadiran oksida logam, ketika mereka memecah cl₂ (HCLO hilang lebih banyak lagi):

2Cl₂ + 2h₂O → 4Hcl + o₂

HCl bertindak balas dengan hcllo untuk menghasilkan lebih banyak cl₂:

HCLO + HCL → CL₂ + H₂Sama ada

Dan sebagainya sehingga terdapat lebih banyak HCLO.

Sintesis

Air dan klorin

Salah satu kaedah untuk menyediakan atau mensintesis asid hypochlorous telah dijelaskan secara tersirat: melarutkan klorin gas di dalam air. Satu lagi kaedah yang sama adalah untuk membubarkan air anhidrida asid ini: dichloro monoksida, CL₂Sama ada:

Cl₂Atau (g) ​​+ h₂Atau (l) ↔ 2hclo (ac)

Sekali lagi tidak ada cara untuk mengasingkan HCLO tulen, kerana ia menguap air akan menggantikan keseimbangan kepada pembentukan Cl₂Atau, gas yang akan melarikan diri dari air.

Sebaliknya, mungkin untuk menyediakan lebih banyak penyelesaian HCLO (pada 20%) menggunakan merkuri oksida, HGO. Untuk melakukan ini, klorin larut dalam jumlah air hanya pada titik pembekuannya, sehingga ais berklorin diperolehi. Kemudian, ais yang sama ini diaduk, dan semasa lebur, ia bercampur dengan HGO:

2Cl₂ + HGO + 12H₂O → 2hclo + hgcl₂ + 11H₂Sama ada

Pembubaran HCLO 20% akhirnya boleh disuling dalam vakum.

Elektrolisis

Kaedah yang lebih mudah dan lebih selamat untuk menyediakan penyelesaian asid hipoklorus adalah menggunakan Salmuelas sebagai bahan mentah dan bukannya klorin. Salmueras kaya dengan anion klorida, CL^-, yang melalui proses elektrolisis dapat mengoksida₂:

2h₂O → o₂ + 4H⁺ + 4e^-

2Cl^- ↔ 2e^- + Cl₂

Kedua -dua tindak balas ini berlaku di anod, di mana klorin yang segera larut ke HCLO dihasilkan; Semasa di dalam petak katod, air dikurangkan:

2h₂O + 2E^- → 2OH^- + H₂

Dengan cara ini, HCLO pada iklan ke skala perindustrian boleh disintesis; Dan penyelesaian ini yang diperoleh dari Salmueras, sebenarnya, produk yang terdapat di pasaran asid ini.

Aplikasi

Ciri-ciri umum

HCLO boleh digunakan sebagai ejen pengoksidaan untuk mengoksidakan alkohol ke keton, dan untuk mensintesis chloramine, chloramides, atau hydrochlorines (bermula dari alkenes).

Walau bagaimanapun, semua kegunaannya yang lain dapat dikelilingi dalam satu perkataan: Biocida. Dia adalah kulat, bakteria, virus, dan toksin yang dikeluarkan oleh patogen.

Ia boleh melayani anda: asid maleico: struktur, sifat, mendapatkan, menggunakan

Sistem kekebalan tubuh kita mensintesis HCLO sendiri dengan tindakan enzim myeloperoxidase, membantu sel -sel darah putih untuk membasmi penceroboh yang menyebabkan jangkitan.

Infinities of Studies mencadangkan pelbagai mekanisme tindakan HCLO pada matriks biologi. Ini menyumbangkan atom klorinnya kepada kumpulan amino protein tertentu, dan juga mengoksidakan kumpulan SH mereka yang hadir ke disulfida S-S, mengakibatkan denaturasi mereka.

Ia juga menghentikan replikasi DNA dengan bertindak balas dengan asas nitrogen, ia mempengaruhi pengoksidaan lengkap glukosa, dan juga boleh mengubah bentuk membran sel. Semua tindakan ini akhirnya menyebabkan kematian menjadi kuman.

Pembasmian kuman dan pembersihan

Itulah sebabnya penyelesaian HCLO akhirnya digunakan untuk:

-Rawatan luka berjangkit dan gangrenas

-Membasmi bekalan air

-Sterilisasi Ejen Bahan Pembedahan, atau Alat yang Digunakan dalam Veterinar, Perubatan dan Pergigian

-Pembasmian kuman mana -mana jenis permukaan atau objek secara umum: bar, tangan, mesin kopi, seramik, meja kaca, penginapan makmal, dll.

-Sintesis kloroamin yang berfungsi sebagai antibiotik yang kurang agresif, tetapi pada masa yang sama lebih tahan lama, khusus dan stabil daripada HCLO sendiri

Risiko

Penyelesaian HCLO boleh berbahaya jika mereka sangat tertumpu, kerana mereka boleh bertindak balas dengan ganas dengan spesies yang mungkin mengoksida. Di samping itu, mereka cenderung melepaskan klorin gas dengan ketidakstabilan, jadi mereka mesti disimpan di bawah protokol keselamatan yang ketat.

HCLO begitu reaktif terhadap kuman, bahawa di mana ia ditaburkan hilang dalam perbuatan itu, tanpa mewakili risiko kemudian bagi mereka yang menyentuh permukaan yang dirawat olehnya. Perkara yang sama berlaku di dalam organisma: ia cepat dipecahkan, atau dinetralkan oleh mana -mana spesies persekitaran biologi.

Apabila organisma itu sendiri menjana, boleh dianggap bahawa ini dapat bertolak ansur dengan kepekatan rendah HCLO. Walau bagaimanapun, jika ia sangat tertumpu (digunakan untuk tujuan sintetik dan bukan -disinfektan), ia boleh membawa kepada kesan yang tidak diingini dengan juga menyerang sel -sel yang sihat (kulit, sebagai contoh).

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi Keempat). MC Graw Hill.
2. Gottardi, w., Debabov, d., & Nagl, m. (2013). N-chloramines, kelas yang menjanjikan anti-infektif topikal yang baik. Ejen Antimikrob dan Kemoterapi, 57 (3), 1107-1114. Doi: 10.1128/AAC.02132-12
3. Oleh Jeffrey Williams, Eric Rasmussen & Lori Robins. (6 Oktober 2017). Asid Hypochlorous: Memanfaatkan tindak balas semula jadi. Pulih dari: Jangkitan Jangkitan.Petua
4. Instrumen Hidro. (s.F.). Kimia asas pengklorinan. Diperolehi dari: Hydroinstrunts.com
5. Wikipedia. (2019). Asid hypochlorous. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
6. Serhan Sakarya et al. (2014). Asid Hypochlorous: Ejen Penjagaan Luka Ideal dengan Mikrobisida, Antibiofilm, dan Potensi Penyembuhan Luka. Luka HMP. Pulih dari: luka -luka.com
7. Prebchem. (2016). Penyediaan asid hipoklorus. Pulih dari: prepchem.com