Hypoklorsyra (HCLO) struktur, egenskaper, användning, syntes

han Hypoklorsyra Det är en oorganisk förening vars kemiska formel är HCLO. Det motsvarar åtminstone rostig av kloroxoacider, eftersom det bara innehåller en syreatom. Från honom härleder hypokloritanjonen, Clo^-, och dess salter, allmänt används som kommersiella vattendesinfektionsmedel.

HCLO är det starkaste oxiderande och antimikrobiella medel än som genereras när gasformigt klor upplöses i vatten. Dess antiseptiska verkan har varit känd i mer än ett sekel, redan innan klorlösningar användes för att rengöra såren från soldater under första världskriget.

Hypoklorsyrmolekyl representerad av en sfärer och staplarsmodell. Källa: Ben Mills och Jynto [Public Domain]

Hans de facto -upptäckt går tillbaka till 1834, av den franska kemisten Antoine Jérôme Balard, som uppnådde den partiella oxidationen av klor som bubblar den i en vattenhaltig suspension av kvicksilveroxid, hgo. Sedan dess har det använts som ett desinfektionsmedel och ett antiviralt medel.

Kemiskt sett är HCLO ett oxidationsmedel som slutar ge sin kloratom till andra molekyler; Det vill säga med honom kan klorerade föreningar syntetiseras, att vara kloroaminer av stor relevans i utvecklingen av nya antibiotika.

På 70 -talet upptäcktes att kroppen kan naturligtvis producera denna syra genom verkan av myeloperoxidasenzymet; Enzym som verkar på peroxider och kloridanjoner under fagocytos. Från samma organisme kan således denna "mördare" av inkräktare uppstå, men på en ofarlig skala för sin egen brunn.

[TOC]

Strukturera

HCLO -strukturen visas i den övre bilden. Observera att formeln motsäger strukturen: molekylen är H-O-Cl och ingen H-Cl-O; Det senare är emellertid vanligtvis att föredra att kunna jämföra det direkt med sina mest oxiderade motsvarigheter: HCLO₂, Hclo₃ Och hclo₄.

Kemisk struktur av hypoklorsyra.

Syra väte, h⁺, Släppt av HCLO ligger i OH -gruppen kopplad till kloratomen. Notera de anmärkningsvärda längdenskillnaderna i O-H- och CL-O-länkarna, den senare är den längsta på grund av den lägre graden av överlappande klororbitaler, mer diffusa, med syre.

HOCL -molekylen kan knappt förbli stabil under normala förhållanden; Det kan inte isoleras från sina vattenhaltiga lösningar utan disproportion eller frisättning som en gasformig klor, CL₂.

Därför finns det inga vattenfria kristaller (inte ens hydrater av dem) av hypoklorsyra; Och hittills finns det inga indikationer på att de kan förberedas med extravaganta metoder. Om för att kristallisera, skulle HCLO -molekyler interagera med varandra genom sina permanenta dipoler (orienterade negativa belastningar mot syre).

Det kan tjäna dig: Cyclohexen: Struktur, egenskaper, syntes och användningar

Egenskaper

Aciditet

HCLO är en monopricsyra; Det vill säga, du kan bara donera en h⁺ till den vattenhaltiga miljön (som är där den bildas):

Hclo (ac) + h₂Eller ↔ clo^-(Ac) + h₃ANTINGEN⁺(AC) (PKA = 7,53)

Från denna jämviktsekvation observeras att en minskning av hjoner₃ANTINGEN⁺ (En ökning av miljöns basicitet), gynnar bildningen av fler hypokloritjoner, CLO^-. Följaktligen, om du vill hålla en lösning av CLO relativt stabil^- Det är nödvändigt att pH är grundläggande, vilket uppnås med NaOH.

Dess dissociationskonstant, PKA, är medveten om att HCLO är en svag syra. Därför, när vi manipulerar det koncentrerat, bör vi inte oroa oss så mycket för hjoner₃ANTINGEN⁺, Men av HCLO själv (med tanke på dess höga reaktivitet och inte genom dess korrosivitet).

Oxiderande medel

Det nämndes att kloratomen i HCLO har ett oxidationsnummer +1. Detta innebär att det knappt kräver förstärkning av en enda elektron att återgå till sitt basaltillstånd (CL⁰) och att kunna bilda Cl -molekylen₂. Följaktligen kommer HCLO att reduceras till CL₂ och h₂Eller oxiderar en annan art snabbare jämfört med samma CL₂ eller CLO^-:

2HClO (AC) + 2H⁺ + 2e^- ↔ Cl₂(g) + 2h₂Eller (l)

Denna reaktion gör att du kan skymta hur stabil HCLO i sina vattenhaltiga lösningar.

Dess oxiderande kraft mäts inte bara genom bildandet av CL₂, men också för hans förmåga att ge upp sin kloratom. Till exempel kan du reagera med kvävearter (inklusive ammoniak- och kvävebaser) för att orsaka kloroaminer:

HCLO + N-H → N-CL + H₂ANTINGEN

Observera att en N-H-länk, en aminogrupp (-NH är trasig (-NH₂) mestadels och ersätts av en n-Cl. Detsamma gäller för O-H-bindningarna i hydroxylgrupper:

Hclo + o-h → o-cl + h₂ANTINGEN

Dessa reaktioner är avgörande och förklarar desinfektionsmedel och antibakteriell verkan.

Stabilitet

Hclo är instabil nästan där han ser ut. Till exempel är hypokloritanjon oproportionerlig i klorarter med oxidationsnummer -1 och +5, mer stabil än +1 i HCLO (h⁺Kli⁺ANTINGEN^2-):

3CL^-(AC) ↔ 2Cl^-(AC) + CLO₃^-(Ac)

Denna reaktion skulle förflytta balansen mot HCLO: s försvinnande. Dessutom deltar HCLO direkt i en parallell balans med vatten och klorgas:

Kan tjäna dig: fusion

Kli₂(g) + h₂Eller (l) ↔ hclo (ac) + h⁺(Ac) + cl^-(Ac)

Det är därför att försöka värma en HCLO -lösning för att koncentrera den (eller isolera den) leder till produktion av CL₂, som identifieras genom att vara en gul gas. På samma sätt kan dessa lösningar inte utsättas för ljus för länge eller för närvaron av metalloxider, när de bryter ned CL₂ (HCLO försvinner ännu mer):

2cl₂ + 2h₂O → 4HCl + O₂

HCL reagerar med Hcllo för att generera mer CL₂:

HCLO + HCL → CL₂ + H₂ANTINGEN

Och så vidare tills det finns mer HCLO.

Syntes

Vatten och klor

En av metoderna för att framställa eller syntetisera hypoklorsyra har redan implicit förklarats: upplösande gasformigt klor i vatten. En annan ganska liknande metod är att lösa i vatten anhydriden av denna syra: diklormonoxiden, CL₂ANTINGEN:

Kli₂Eller (g) + h₂Eller (L) ↔ 2HClO (AC)

Återigen finns det inget sätt att isolera den rena HCLO, eftersom det avdunstar vattnet skulle förskjuta balansen till bildningen av CL₂Eller, gas som skulle fly från vatten.

Å andra sidan har det varit möjligt att förbereda mer koncentrerade lösningar av HCLO (vid 20%) med kvicksilveroxid, HGO. För att göra detta upplöses klor i en volym vatten precis vid dess fryspunkt, så att klorerad is erhålls. Sedan rörs samma is, och medan den smälter blandas den med HGO:

2cl₂ + Hgo + 12h₂O → 2HClO + HGCL₂ + 11h₂ANTINGEN

20% HCLO -upplösning kan äntligen destilleras i ett vakuum.

Elektrolys

En enklare och säkrare metod för att framställa hypoklorsyralösningar är att använda Salmuelas som råmaterial istället för klor. Salmueras är rika på kloridanoner, cl^-, som genom en elektrolysprocess kan oxidera₂:

2h₂O → o₂ + 4 timmar⁺ + 4e^-

2cl^- ↔ 2e^- + Kli₂

Dessa två reaktioner förekommer i anoden, där klor som omedelbart upplöses för att komma från HCLO produceras; Medan du är i katodfacket reduceras vatten:

2h₂O + 2e^- → 2OH^- + H₂

På detta sätt kan HCLO på en kommersiell till industriell skala syntetiseras; Och dessa lösningar erhållna från Salmueras är faktiskt de produkter som finns tillgängliga på marknaden för denna syra.

Ansökningar

Allmänna funktioner

HCLO kan användas som ett oxidationsmedel för att oxidera alkoholer till ketoner och för att syntetisera kloraminer, kloramider eller hydroklorer (från alkener).

Men alla dess andra användningsområden kan omfattas av ett ord: Biocida. Han är en svamp, bakterier, virus och en toxiner som släpps av patogener.

Det kan tjäna dig: maleico syra: struktur, egenskaper, erhållning, användning

Immunsystemet i vår kropp syntetiserar sin egen HCLO genom verkan av myeloperoxidasenzymet, vilket hjälper vita blodkroppar att utrota inkräktarna som orsakar infektionen.

Oändelser i studier föreslår olika mekanismer för HCLO -verkan på den biologiska matrisen. Detta donerar sin kloratom till aminogrupperna av vissa proteiner och oxiderar också deras SH-grupper närvarande till S-S-disulfider, vilket resulterar som denaturering av dem.

Det stoppar också DNA -replikering genom att reagera med kvävebaser, det påverkar den fullständiga oxidationen av glukos, och kan också deformera cellmembranet. Alla dessa handlingar hamnar i slutändan för bakterier.

Desinfektion och rengöring

Det är därför HCLO -lösningar slutar användas för:

-Behandling av smittsamma och gangrenas sår

-Desinficera vattenförsörjningen

-Steriliseringsmedel för kirurgiskt material eller verktyg som används i veterinär, medicin och tandvård

-Desinfektionsmedel av alla typer av ytor eller föremål i allmänhet: staplar, ledstänger, kaffemaskiner, keramik, glasbord, laboratorievärdshus, etc.

-Syntetisera kloroaminer som tjänar som mindre aggressiva antibiotika, men samtidigt mer hållbara, specifika och stabila än HCLO själv

Risker

HCLO -lösningar kan vara farliga om de är mycket koncentrerade, eftersom de kan reagera våldsamt med arter som sannolikt oxiderar. Dessutom tenderar de att frigöra gasformigt klor genom att destabilisera, så de måste lagras under ett rigoröst säkerhetsprotokoll.

HCLO är så reaktiv mot bakterierna, att där det bevattnas försvinner i handlingen, utan att representera en risk senare för dem som berör ytorna som behandlas av honom. Detsamma händer i organismen: den bryts snabbt ner, eller neutraliseras av alla arter av den biologiska miljön.

När organismen själv genererar är det antagbart att detta kan tolerera låga koncentrationer av HCLO. Men om det är mycket koncentrerat (används för syntetiska och icke -disinfektiva ändamål) kan det leda till oönskade effekter genom att också attackera friska celler (hud, till exempel).

Referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). MC Graw Hill.
2. Gottardi, W., Debabov, D., & Nagl, m. (2013). N-kloraminer, en lovande klass av väl verktygade aktuella antiinfektioner. Antimikrobiella medel och kemoterapi, 57 (3), 1107-1114. Doi: 10.1128/AAC.02132-12
3. Av Jeffrey Williams, Eric Rasmussen & Lori Robins. (6 oktober 2017). Hypoklorsyra: Utnyttja ett medfödd svar. Återhämtad från: infektionskontrol.Tips
4. Hydroinstrument. (s.F.). Grundläggande klorskemi. Hämtad från: hydroinstrutts.com
5. Wikipedia. (2019). Hypoklorsyra. Hämtad från: i.Wikipedia.org
6. Serhan Sakarya et al. (2014). Hypoklorsyra: Ett idealiskt sårvårdsmedel med kraftfull mikrobicid, antibiofilm och sårläkande styrka. HMP -sår. Återhämtat sig från: sårsökning.com
7. Prebchem. (2016). Beredning av hypoklorsyra. Återhämtat sig från: prepchem.com