HYPOCHLOROUS ACID (HCLO): ISTRAKTURA, MGA KATANGIAN, GAMIT, SYNTHESIS - CHEMISTRY - 2025

Ang hypochlorous acid ay isang tulagay na compound na may formula ng kemikal na HClO. Ito ay tumutugma sa hindi bababa sa na-oxidized ng mga oxoacids ng klorin, dahil naglalaman lamang ito ng isang atom na oxygen. Mula rito, nakukuha nila ang hypochlorite anion, ClO ^- , at mga asin, na malawakang ginagamit bilang mga disimpektante ng komersyal na tubig.

Ang HClO ay ang pinakamalakas na oxidizing at antimicrobial ahente na nabuo kapag ang chlorine gas ay natunaw sa tubig. Ang pagkilos ng antiseptiko nito ay kilala nang higit sa isang siglo, kahit na bago pa magamit ang mga solusyon sa chlorine upang linisin ang mga sugat ng mga sundalo sa Unang Digmaang Pandaigdig.

Ang molekula ng hypnotlorous acid na kinakatawan ng isang modelo ng ball-and-stick. Pinagmulan: Ben Mills at Jynto

Ang pagtuklas nito ay aktwal na nag-date noong taong 1834, ng chemist na Pranses na si Antoine Jérôme Balard, na nakamit ang bahagyang oksihenasyon ng klorin sa pamamagitan ng pagbubulwak nito sa isang may tubig na pagsuspinde ng mercury oxide, HgO. Mula noon, ginamit ito bilang isang disimpektante at isang antiviral agent.

Pagsasalita ng kemikal, ang HClO ay isang ahente ng pag-oxidizing na nagtatapos sa pagbibigay ng kanyang klorin na atom sa iba pang mga molekula; ibig sabihin, kasama nito ang mga chlorinated compound ay maaaring synthesized, na ang mga chloroamines ng mahusay na kaugnayan sa pagbuo ng mga bagong antibiotics.

Noong 1970s, natuklasan na ang katawan ay maaaring natural na makagawa ng acid na ito sa pamamagitan ng pagkilos ng enzyme myeloperoxidase; enzyme na kumikilos sa peroxides at chloride anions sa panahon ng phagocytosis. Kaya, mula sa parehong organismo ang "mamamatay" ng mga nanghihimasok ay maaaring lumitaw, ngunit sa isang hindi nakakapinsalang scale para sa sarili nitong kagalingan.

Istraktura

Ang itaas na imahe ay nagpapakita ng istraktura ng HClO. Tandaan na ang formula ay sumasalungat sa istraktura: ang molekula ay HO-Cl at hindi H-Cl-O; gayunpaman, ang huli ay karaniwang ginustong upang maihambing ito nang direkta sa mas maraming mga oxidized na katapat nito: HClO ₂ , HClO ₃ at HClO ₄ .

Kemikal na istraktura ng hypochlorous acid.

Ang acidic hydrogen, H ⁺ , na pinakawalan ng HClO ay matatagpuan sa pangkat ng OH na nakakabit sa klorin na atom. Pansinin din ang mga kapansin-pansin na pagkakaiba sa haba ng OH at Cl-O na mga bono, ang huli ang pinakamahaba dahil sa mas kaunting antas ng pag-overlap ng mga orbit ng klorin, mas nagkakalat, na may mga oxygen.

Ang HOCl molekula ay maaaring bahagyang mananatiling matatag sa ilalim ng normal na mga kondisyon; Hindi ito maaaring ihiwalay sa mga may tubig na solusyon nang hindi nababagabag o pinalaya bilang chlorine gas, Cl ₂ .

Samakatuwid, walang mga anhydrous crystals (hindi kahit na hydrates nito) ng hypochlorous acid; At hanggang ngayon, wala ring indikasyon na maaari silang maghanda ng mga labis na pamamaraan. Kung makapag-crystallize sila, ang mga molekula ng HClO ay makikipag-ugnay sa bawat isa sa pamamagitan ng kanilang permanenteng dipoles (negatibong singil na nakatuon sa oxygen).

Ari-arian

Acidity

Ang HClO ay isang monoprotic acid; iyon ay, maaari ka lamang magbigay ng isang H ⁺ sa may tubig na daluyan (kung saan ito nabuo):

HClO (aq) + H ₂ O ↔ ClO ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq) (pKa = 7.53)

Mula sa equilibrium equation na ito ay sinusunod na ang isang pagbawas sa H ₃ O ⁺ ions (isang pagtaas sa pagiging tunay ng daluyan) ay pinapaboran ang pagbuo ng mas maraming mga hypochlorite anion, ClO ^- . Dahil dito, kung ang isang solusyon ng ClO ^- ay dapat mapanatili medyo matatag, ang pH ay dapat maging pangunahing, na nakamit sa NaOH.

Ang patuloy na dissociation nito, pKa, ay ginagawang pagdududa na ang HClO ay isang mahina na acid. Samakatuwid, kapag ang paghawak nito ay puro, hindi ka dapat mag-alala nang labis tungkol sa mga H ₃ O ⁺ ion , ngunit tungkol sa HClO mismo (na ibinigay ang mataas na reaktibo at hindi dahil sa corrosivity nito).

Ahente ng Oxidizing

Nabanggit na ang klorin na atom sa HClO ay may bilang na oksihenasyon na +1. Nangangahulugan ito na bahagya na hinihingi nito ang pagkakaroon ng isang solong elektron na bumalik sa estado ng lupa (Cl ⁰ ) at upang mabuo ang Cl _{2 na} molekula . Dahil dito, ang HClO ay mababawasan sa Cl ₂ at H ₂ O, ang pag-oxidizing ng isa pang species na mas mabilis kumpara sa parehong Cl ₂ o ClO ^- :

2HClO (aq) + 2H ⁺ + 2e ^- ↔ Cl ₂ (g) + 2H ₂ O (l)

Ang reaksyon na ito ay nagbibigay-daan sa amin upang makita kung gaano matatag ang HClO sa may tubig na solusyon.

Ang kapangyarihang mag-oxidizing ay hindi lamang sinusukat sa pamamagitan ng pagbuo ng Cl ₂ , kundi pati na rin sa pamamagitan ng kakayahang isuko ang chlorine atom nito. Halimbawa, maaari itong tumugon sa mga species ng nitrogenous (kabilang ang mga ammonia at nitrogenous base), upang makagawa ng mga chloroamines:

HClO + NH → N-Cl + H ₂ O

Tandaan na ang isang bono sa NH ay nasira, ng isang pangkat na amino (-NH ₂ ) para sa karamihan, at pinalitan ng isang N-Cl. Ang parehong nangyayari sa mga bono ng OH ng mga pangkat ng hydroxyl:

HClO + OH → O-Cl + H ₂ O

Ang mga reaksyon na ito ay mahalaga at ipaliwanag ang disinfecting at antibacterial na pagkilos ng HClO.

Katatagan

Ang HClO ay hindi matatag sa kahit saan saan mo tiningnan ito. Halimbawa, ang hypochlorite anion ay hindi nababagabag sa mga species ng klorin na may mga bilang ng oksihenasyon na -1 at +5, mas matatag kaysa sa +1 sa HClO (H ⁺ Cl ⁺ O ^2- ):

3ClO ^- (aq) ↔ 2Cl ^- (aq) + ClO ₃ ^- (aq)

Ang reaksyong ito ay muling magbabago ng balanse patungo sa paglaho ng HClO. Gayundin, ang HClO ay nakikilahok nang direkta sa isang paralel na balanse na may tubig at murang luntian:

Cl ₂ (g) + H ₂ O (l) ↔ HClO (aq) + H ⁺ (aq) + Cl ^- (aq)

Iyon ang dahilan kung bakit ang pagsusumikap na magpainit ng isang solusyon ng HClO upang ma-concentrate ito (o ihiwalay ito) ay humantong sa paggawa ng Cl ₂ , na nakikilala bilang isang dilaw na gas. Gayundin, ang mga solusyon na ito ay hindi maaaring malantad nang napakatagal, o sa pagkakaroon ng mga metal oxides, habang nabubulok ang Cl ₂ (HClO ay nawawala pa)

2Cl ₂ + 2H ₂ O → 4HCl + O ₂

Ang reaksyon ng HCl sa HClO upang makabuo ng higit Cl ₂ :

HClO + HCl → Cl ₂ + H ₂ O

At iba pa hanggang sa wala nang HClO.

Sintesis

Tubig at murang luntian

Ang isa sa mga pamamaraan para sa paghahanda o synthesizing hypochlorous acid ay nai-implicit na ipinaliwanag: sa pamamagitan ng pagtunaw ng chlorine gas sa tubig. Ang isa pang medyo katulad na pamamaraan ay binubuo sa pagtunaw ng anhydride ng acid na ito sa tubig: dichloro monoxide, Cl ₂ O:

Cl ₂ O (g) + H ₂ O (l) ↔ 2HClO (aq)

Muli ay walang paraan upang ibukod ang purong HClO, dahil ang pag-evaporating ng tubig ay magbabago ng balanse sa pagbuo ng Cl ₂ O, isang gas na makatakas mula sa tubig.

Sa kabilang banda, posible na maghanda ng higit na puro na solusyon ng HClO (20%) gamit ang mercuric oxide, HgO. Upang gawin ito, ang murang luntian ay natunaw sa isang dami ng tubig lamang sa kanyang pagyeyelo, sa isang paraan na nakuha ang chlorinated na yelo. Pagkatapos ang parehong yelo ay pinukaw, at habang natutunaw ito, naghahalo ito sa HgO:

2Cl ₂ + HgO + 12H ₂ O → 2HClO + HgCl ₂ + 11H ₂ O

Ang 20% ​​na solusyon sa HClO ay maaaring sa wakas ay maipilipit sa ilalim ng vacuum.

Elektrolisis

Ang isang mas simple at mas ligtas na pamamaraan ng paghahanda ng mga solusyon sa hypochlorous acid ay ang paggamit ng mga brines bilang hilaw na materyal sa halip na murang luntian. Ang mga brines ay mayaman sa chloride anions, Cl ^- , na sa pamamagitan ng isang proseso ng electrolysis ay maaaring ma-oxidized sa Cl ₂ :

2H ₂ O → O ₂ + 4H ⁺ + 4e ^-

2Cl ^- ↔ 2e ^- + Cl ₂

Ang dalawang reaksyon na ito ay nangyayari sa anode, kung saan ang klorin ay ginawa na agad na natutunaw upang mapataas ang HClO; habang sa compart ng cathode, ang tubig ay nabawasan:

2H ₂ O + 2e ^- → 2OH ^- + H ₂

Sa ganitong paraan, ang HClO ay maaaring synthesized sa isang komersyal hanggang pang-industriya scale; at ang mga problemang ito na nakuha mula sa mga brines ay sa katunayan ang mga komersyal na magagamit na mga produkto ng acid na ito.

Aplikasyon

Pangkalahatang tampok

Ang HClO ay maaaring magamit bilang isang ahente ng oxidizing upang ma-oxidize ang mga alkohol sa mga keton, at upang synthesize ang mga chloroamines, chloroamides, o chlorohydrins (nagsisimula sa mga alkenes).

Gayunpaman, ang lahat ng iba pang mga gamit ay maaaring mapaloob sa isang salita: biocide. Ito ay isang mamamatay ng fungi, bakterya, mga virus, at isang neutralizer ng mga lason na pinakawalan ng mga pathogen.

Ang immune system ng ating katawan ay synthesize ang kanyang sariling HClO sa pamamagitan ng pagkilos ng enzyme myeloperoxidase, na tumutulong sa mga puting selula ng dugo na mapawi ang mga nanghihimasok na sanhi ng impeksyon.

Hindi mabilang na mga pag-aaral ang nagmumungkahi ng iba't ibang mga mekanismo ng pagkilos ng HClO sa biological matrix. Ibinibigay nito ang atom ng chlorine nito sa mga amino na grupo ng ilang mga protina, at dinidididagdag din ang kanilang mga pangkat SH na naroroon sa SS disulfide bridges, na nagreresulta sa kanilang denaturation.

Pinipigilan din nito ang pagtitiklop ng DNA sa pamamagitan ng pagtugon sa mga nitrogenous na batayan, nakakaapekto sa kumpletong oksihenasyon ng glucose, at maaari ring mag-deform ng cell lamad. Ang lahat ng mga pagkilos na ito ay nagtatapos na nagiging sanhi ng pagkamatay ng mga mikrobyo.

Pagdidisimpekta at paglilinis

Iyon ang dahilan kung bakit nagtatapos ang mga solusyon sa HClO na:

-Ang pagbabanta ng mga nakakahawang sugat at gangrenous

-Magtustos ng mga suplay ng tubig

-Sterilizing ahente para sa kirurhiko na materyal, o mga tool na ginagamit sa beterinaryo gamot, gamot at dentista

-Disinfectant ng anumang uri ng ibabaw o bagay sa pangkalahatan: mga bar, handrail, mga makina ng kape, keramika, mga talahanayan ng baso, counter ng laboratoryo, atbp.

-Seshesize ang mga chloroamines na nagsisilbing hindi gaanong agresibo na antibiotics, ngunit sa parehong oras ay mas matibay, tiyak at matatag kaysa sa HClO mismo

Mga panganib

Ang mga solusyon sa HClO ay maaaring mapanganib kung sila ay lubos na puro, dahil maaari silang gumanti nang marahas sa mga species na madaling kapitan ng oksihenasyon. Bilang karagdagan, malamang na ilalabas nila ang mga gas na may gasolina kapag napapanatag, kaya dapat silang maiimbak sa ilalim ng isang mahigpit na protocol ng seguridad.

Ang HClO ay sobrang reaktibo patungo sa mga mikrobyo na kung saan ito natubig ay nawala agad, nang walang posing ng isang panganib sa ibang pagkakataon na hawakan ang mga ibabaw na ginagamot nito. Ang parehong nangyayari sa loob ng organismo: mabilis itong nabubulok, o neutralisahin ng anumang mga species sa biological na kapaligiran.

Kapag nabuo ng mismong katawan, maipapalagay na maaari nitong tiisin ang mababang konsentrasyon ng HClO. Gayunpaman, kung ito ay lubos na puro (ginamit para sa mga layunin ng sintetiko at hindi mga disimpektante) maaari itong magkaroon ng hindi kanais-nais na mga epekto sa pamamagitan ng pag-atake din sa mga malulusog na selula (ng balat, halimbawa).

Mga Sanggunian

1. Shiver & Atkins. (2008). Diorganikong kimika. (Ikaapat na edisyon). Mc Graw Hill.
2. Gottardi, W., Debabov, D., & Nagl, M. (2013). N-chloramines, isang promising klase ng mahusay na pinahihintulutan na topical anti-infectives. Mga ahente ng antimicrobial at chemotherapy, 57 (3), 1107-11114. doi: 10.1128 / AAC.02132-12
3. Ni Jeffrey Williams, Eric Rasmussen at Lori Robins. (Oktubre 06, 2017). Hypochlorous Acid: Pag-abala ng isang Makatarungang Tugon. Nabawi mula sa: infectioncontrol.tips
4. Mga Instrumento ng Hydro. (sf). Pangunahing Chemistry ng Chlorination. Nabawi mula sa: hydroinstruments.com
5. Wikipedia. (2019). Hypochlorous acid. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
6. Serhan Sakarya et al. (2014). Hypochlorous Acid: Isang Tamang Ahente ng Pag-aalaga ng Wound na May Napakahusay na Microbicidal, Antibiofilm, at Wound Healing Potency. Mga sugat sa HMP. Nabawi mula sa: woundsresearch.com
7. PrebChem. (2016). Paghahanda ng hypochlorous acid. Nabawi mula sa: prepchem.com