Соединения, выделяющие хлор - Chlorine-releasing compounds
 Одна марка отбеливателя на основе хлора
| |
| Клинические данные | |
|---|---|
| Другие имена | Дезинфицирующие средства, выделяющие хлор, хлорсодержащие соединения, хлорсодержащий отбеливатель, отбеливатель на основе хлора |
| Класс препарата | Дезинфицирующее средство |
| Код УВД | |
Соединения , выделяющие хлор , также известные как соединения основания хлора , представляют собой жаргон для описания определенных хлорсодержащих веществ, которые используются в качестве дезинфицирующих и отбеливающих средств. Они включают следующие химические вещества: гипохлорит натрия (активный агент в отбеливателе ), хлорамин , галазон и дихлоризоцианурат натрия . Они широко используются для дезинфекции воды и медицинского оборудования , а также площади поверхности, а также отбеливания материалов , таких как ткань . Присутствие органических веществ может снизить их эффективность в качестве дезинфицирующих средств. Они выпускаются в виде жидкого раствора или порошка, который перед использованием смешивают с водой .
Побочные эффекты При попадании могут включать в себя раздражение кожи и химические ожоги к глазу . Они также могут вызвать коррозию, поэтому их необходимо смыть. Конкретные соединения этого семейства включают гипохлорит натрия , монохлорамин , галазон , диоксид хлора и дихлоризоцианурат натрия . Они эффективны против широкого спектра микроорганизмов, включая споры бактерий .
Соединения, выделяющие хлор, впервые начали использовать в качестве отбеливающих средств примерно в 1785 году и в качестве дезинфицирующих средств в 1915 году. Они включены в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения . Они широко используются как в медицинской, так и в пищевой промышленности.
Использует
С соединениями на основе хлора обычно обращаются в виде водных растворов, порошков или таблеток, которые перед использованием смешивают с водой . После нанесения их, возможно, придется смыть, чтобы избежать коррозии металлов и разрушения органических материалов.
Дезинфицирующие средства
Соединения на основе хлора эффективны против широкого спектра микроорганизмов, включая споры бактерий . Они перечислены Всемирной организацией здравоохранения как основные лекарственные средства в любой системе здравоохранения .
Присутствие других органических веществ в месте применения может снизить эффективность этих дезинфицирующих средств из-за потребления некоторого количества выделяющегося хлора.
Отбеливающие агенты
Отбеливатели на основе хлора использовались с конца 18 века для отбеливания хлопчатобумажной и льняной одежды, удаляя либо цвет натуральных волокон, либо пятна пота или другие органические остатки. Их до сих пор используют в домашних условиях для стирки и удаления органических пятен (например, плесени ) с поверхностей.
Цвета природных материалов обычно возникают из органических пигментов , таких как бета-каротин . Соединения на основе хлора работают, разрывая химические связи , составляющие хромофор пигмента . Это превращает молекулу в другое вещество, которое либо не содержит хромофор, либо содержит хромофор, который не поглощает видимый свет .
В промышленности отбеливатели на основе хлора используются в самых разных процессах, включая отбеливание древесной массы .
Безопасность
Продукты, выделяющие хлор, представляют значительный риск. По оценкам, в 2002 году произошло около 3300 несчастных случаев, когда потребовалось лечение в больницах из-за жидкого отбеливателя в британских домах, и около 160 несчастных случаев из-за отбеливающего порошка.
Химические ожоги
Растворы, выделяющие хлор, такие как жидкий отбеливатель и растворы обесцвечивающего порошка, могут обжечь кожу и вызвать повреждение глаз, особенно при использовании в концентрированных формах. Однако, как признает NFPA, опасными окислителями считаются только растворы, содержащие более 40% гипохлорита натрия по весу. Растворы менее 40% классифицируются как умеренная опасность окисления (NFPA 430, 2000).
Выпуск газообразного хлора
При смешивании гипохлоритного отбеливателя с кислотой может выделяться газообразный хлор.
Хлор раздражает дыхательные пути , поражает слизистые оболочки и вызывает ожоги кожи. Всего лишь 3,53 промилле можно обнаружить как запах, а 1000 промилле могут привести к летальному исходу после нескольких глубоких вдохов. Воздействие хлора ограничено 0,5 ppm (8-часовое средневзвешенное значение - 38-часовая неделя) OSHA США. Из-за соображений безопасности при транспортировке и обращении использование гипохлорита натрия предпочтительнее газообразного хлора при очистке воды.
Реакция с другими продуктами
Соединения, выделяющие хлор, могут вступать в реакцию с другими обычными бытовыми химикатами, такими как уксус или аммиак, с образованием токсичных газов.
Смешивание кислотного очистителя с гипохлоритным отбеливателем может вызвать выделение токсичного газообразного хлора . Гипохлорит - анион хлора и находятся в равновесии в воде; положение равновесия зависит от pH, а низкий pH (кислый) способствует хлору,
- Cl 2 + H 2 O ⇌ 2H + + Cl - + ClO -
Гипохлоритный отбеливатель может бурно реагировать с перекисью водорода и выделять газообразный кислород:
- H 2 O 2 (водн.) + NaOCl (водн.) → NaCl (водн.) + H 2 O (l) + O 2 (g)
Исследование 2008 года показало, что гипохлорит натрия и органические химические вещества (например, поверхностно-активные вещества, ароматизаторы), содержащиеся в некоторых бытовых чистящих средствах, могут реагировать с образованием хлорированных летучих органических соединений (ЛОС). Эти хлорированные соединения выделяются при очистке, некоторые из которых являются токсичными и вероятными канцерогенными веществами для человека. Исследование показало, что концентрации в воздухе помещений значительно увеличиваются (в 8–52 раза для хлороформа и в 1–1170 раз для тетрахлорметана, соответственно, по сравнению с базовыми количествами в домашнем хозяйстве) при использовании отбеливателей. Увеличение концентраций хлорированных летучих органических соединений было самым низким для обычного отбеливателя и самым высоким для продуктов в форме «густой жидкости и геля». Наблюдаемое значительное увеличение концентрации в воздухе помещений нескольких хлорированных ЛОС (особенно четыреххлористого углерода и хлороформа) указывает на то, что использование отбеливателя может быть источником, который может быть важным с точки зрения ингаляционного воздействия этих соединений. Авторы предположили, что использование этих чистящих средств может значительно увеличить риск рака.
Гипохлориты в жидком отбеливателе и отбеливающем порошке могут реагировать с аммиаком с образованием ряда продуктов, включая монохлорамин ( NH
2Cl ), а затем dichloramine ( NHCl
2) и, наконец, трихлорид азота ( NCl
3Подобные реакции могут происходить с аминами или родственными соединениями и биологическими материалами (такими как моча ). Результат зависит от температуры, концентрации и способа их смешивания. Эти соединения очень раздражают глаза и легкие и токсичны выше определенных концентраций. Хроническое воздействие, например, из воздуха в плавательных бассейнах, где хлор используется в качестве дезинфицирующего средства, может привести к развитию атопической астмы . Трихлорид азота также является очень чувствительным взрывчатым веществом.
Коррозия
Продукты, выделяющие хлор, также могут вызывать коррозию многих материалов и непреднамеренное отбеливание цветных продуктов.
Нейтрализация
Тиосульфат натрия - эффективный нейтрализатор хлора. Полоскание раствором 5 мг / л с последующим мытьем водой с мылом устранит запах хлора с рук.
Основные соединения
Конкретные соединения этого семейства включают:
- Гипохлорит натрия , NaOCl . Это соединение, выделяющее хлор, является наиболее распространенным средством для отбеливания и дезинфекции. Разбавленный (3–6%) водный раствор в воде, исторически известный как Eau de Labarraque или «вода Лабаррака», широко продается в качестве бытового чистящего средства под названием « жидкий отбеливатель » или просто «отбеливатель». Более концентрированные растворы используются для дезинфекции питьевой воды и в качестве отбеливающих средств в промышленных процессах. Более разбавленный раствор (до 0,5%) используется с 1915 года для очистки и дезинфекции ран под названием «раствор Дакина» .
-
Гипохлорит кальция , Ca (OCl)
2. Этот продукт, известный как «отбеливающий порошок» или «хлорированная известь», используется во многих из тех же областей применения, что и гипохлорит натрия, но он более стабилен и содержит больше доступного хлора. Обычно он продается в виде белого порошка, который помимо гипохлорита содержит также гидроксид кальция Ca (OH).
2(«известь») и хлорид кальция CaCl
2. Более чистая и стабильная форма гипохлорита кальция называется HTH или гипохлорит с высоким содержанием пробы. Он также доступен в виде отбеливающих таблеток, которые содержат гипохлорит кальция и другие ингредиенты, предотвращающие рассыпание таблеток. Предположительно более стабильная смесь гипохлорита кальция и негашеной извести ( оксида кальция ) известна как «тропический отбеливатель». Процент активного хлора в этих материалах колеблется от 20% для обесцвечивающего порошка до 70% для HTH. - Гипохлорит калия , KOCl . Это был первый отбеливающий агент на основе хлора, который стал доступен примерно в 1785 году под названием Eau de Javel или «вода Javel». Он больше не используется повсеместно, его заменил более дешевый аналог натрия.
-
Хлорамин , NH
2Cl . С этим химическим веществом обычно обращаются как с разбавленным водным раствором. Используется как альтернатива хлору и гипохлориту натрия для дезинфекции питьевой воды и бассейнов. -
Хлорамин-Т или натриевая соль тозилхлорамида, [(H
3C) (C
6ЧАС
4)(ТАК
2) (NHCl)]-
Na+
. Это твердое соединение выпускается в форме таблеток или порошка и используется в медицинских учреждениях для дезинфекции поверхностей, оборудования и инструментов. -
Дихлоризоцианурат натрия [((ClN) (CO))
2(Унтер-офицер)]-
Na+
. Это твердое соединение, доступное в виде таблеток, широко используется в качестве дезинфицирующего средства для стерилизации питьевой воды, бассейнов, посуды, сельскохозяйственных сооружений и воздуха; и как промышленный дезодорант. Он также используется для отбеливания тканей. -
Галазон , или 4 - (( дихлорамино ) сульфонил) бензойная кислота, (HOOC) (C
6ЧАС
4)(ТАК
2) (NCl
2) . Это соединение какое-то время использовалось для дезинфекции питьевой воды в полевых условиях, но в основном было заменено дихлоризоциануратом натрия. -
Диоксид хлора , ClO
2. Это нестабильный газ, который обычно готовят на месте или хранят в виде разбавленных водных растворов. Несмотря на эти ограничения, он находит широкое применение для отбеливания древесной массы , жиров и масел , целлюлозы , муки , текстиля , пчелиного воска , кожи и в ряде других отраслей промышленности. Он также использовался для хлорирования водопроводной воды.
Механизм действия
Активность и применение соединений, выделяющих хлор, разнообразны. Некоторые обладают сильным окислительным характером. Он легко вставляется в двойные связи , в том числе в ароматические кольца, создавая хлорированное органическое соединение . Это объясняет его отбеливающее действие, поскольку многие цветные органические вещества обязаны своим цветом соединениям с такими связями.
Обширная реакционная способность хлора также отвечает за его широкий антимикробный эффект, поскольку он может разрушать или денатурировать многие белки и другие химические вещества, которые необходимы для метаболизма микробов .
Свободный хлор
Сила высвобождающих хлор растворов, а также их дозировка в таких применениях, как хлорирование воды и дезинфекция бассейна, обычно выражается как массовая концентрация «свободного хлора» или «доступного хлора». Это масса газообразного хлора (Cl 2 ), которая дает ту же окислительную способность, что и продукт, содержащийся (или применяемый) в определенной массе или объеме рассматриваемой жидкости. Концентрация может быть выражена, например, в граммах на литр (г / л), миллиграммах на литр (мг / л) или частях на миллион (ppm). Так, например, «15 мг / л доступного хлора» означает, что количество продукта, содержащееся в одном литре жидкости, имеет такую же окислительную способность, как 15 мг хлора.
Концентрация коммерческих хлорсодержащих продуктов может быть вместо этого указана как концентрация активного ингредиента, как массовые или массовые проценты или граммы на литр. Чтобы определить содержание свободного хлора в продукте, необходимо принять во внимание окислительные реакции, которым ингредиент может подвергнуться при применении. Например, на этикетке бытового отбеливателя может быть указано «5% гипохлорита натрия по весу». Это будет означать, что 1 килограмм продукта содержит 0,05 × 1000 г = 50 г NaClO .
Типичная реакция окисления - это превращение йодида I-
элементарному йоду I
2. Соответствующие реакции
-
NaClO + 2 Н+
+ 2 я-
→ NaCl + H
2O + I
2 -
Cl
2+ 2 часа+
+ 2 я-
→ 2 Cl-
+ H
2O + I
2
То есть одна «молекула» NaClO обладает такой же окислительной способностью, что и одна молекула Cl.
2. Их молярные массы составляют 74,44 г и 70,90 г соответственно. Следовательно, в 1 килограмме раствора 1000 × 0,05 × 70,90 / 74,44 = 47,62 г «свободного хлора».
Чтобы произвести преобразование между массовым соотношением и массой на объем, необходимо учитывать плотность рассматриваемой жидкости. Для хлорированной воды можно предположить, что плотность такая же, как у чистой воды, около 1000 г / л (точнее, около 997 г / л при 25 ° C). Для более концентрированных растворов, таких как жидкий отбеливатель, плотность зависит от ингредиентов и их концентраций и обычно получается из таблиц. При разбавлении продукта необходимо учитывать, что объем разбавленного раствора не может быть суммой объемов продукта и воды. Например, один мл отбеливателя NaClO 5,25% по весу, добавленный к десяти литрам воды, даст концентрацию NaClO около 5,76 мг / л и 5,48 мг / л свободного хлора.
История
Шведский химик Шееле открыл хлор в 1774 году, а в 1785 году французский ученый Клод Луи Бертолле обнаружил, что его можно использовать для отбеливания тканей. Бертолле также обнаружил гипохлорит калия , который стал первым коммерческим отбеливающим продуктом, названным Eau de Javel («вода Javel») в честь района в Париже, где он был произведен.
Шотландский химик и промышленник Чарльз Теннант предложил в 1798 году раствор гипохлорита кальция в качестве альтернативы воде Javel, а в 1799 году запатентовал отбеливающий порошок (твердый продукт, содержащий гипохлорит кальция ).
Примерно в 1820 году французский химик Лабаррак открыл дезинфицирующую способность гипохлоритов и популяризировал использование для этой цели более дешевого раствора гипохлорита натрия (известного как Eau de Labarraque , «вода Лабаррака») во всем мире. Его работа значительно улучшила медицинскую практику, общественное здравоохранение, санитарные условия в больницах, скотобойнях и во всех отраслях, связанных с продуктами животного происхождения - за десятилетия до того, как Пастер и другие создали микробную теорию болезней . В частности, это привело к почти повсеместной практике хлорирования водопроводной воды для предотвращения распространения таких заболеваний, как брюшной тиф и холера .
В 1915 году британский химик Генри Дакин , работавший в полевом госпитале во Франции во время Первой мировой войны , провел обширное исследование соединений, которые можно было использовать для дезинфекции ран и предотвращения сепсиса . Он обнаружил, что хлорамин был оптимальным вариантом, но остановился на разбавленном растворе гипохлорита натрия, который до сих пор используется под названием «раствор Дакина», по причинам стоимости и доступности.