Соединения, выделяющие хлор - Chlorine-releasing compounds

Соединения, выделяющие хлор
Clorox Bleach products.jpg
Одна марка хлора на основе отбеливать
Клинические данные
Другие именаДезинфицирующие средства, выделяющие хлор,[1] соединения хлора, отбеливатель с выделением хлора, отбеливатель на основе хлора
Класс препаратаДезинфицирующее средство
Код УВД

Соединения, выделяющие хлор, также известный как основные соединения хлора, семья химикаты этот выпуск хлор.[2] Они широко используются для дезинфицировать воду, медицинское оборудование, и площади поверхности, а также отбеливание материалы, такие как ткань.[2][3][4] Наличие органическая материя могут сделать их менее эффективными в качестве дезинфицирующих средств.[5] Они бывают в виде жидкого раствора или порошка, смешанного с воды перед использованием.[2]

Побочные эффекты при контакте могут включать раздражение кожи и химические ожоги к глаз.[2] Они также могут вызывать коррозия и поэтому может потребоваться смыть.[5] Конкретные соединения этого семейства включают: гипохлорит натрия, монохлорамин, галазон, диоксид хлора, и дихлоризоцианурат натрия.[2][6] Они эффективны против самых разных микроорганизмы включая бактериальные споры.[6][5]

Соединения, выделяющие хлор, впервые начали использовать в качестве отбеливателей около 1785 г.[7] и в качестве дезинфицирующих средств в 1915 году.[8] Они на Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения.[9] Они широко используются как в медицинской, так и в пищевой промышленности.[6]

Использует

С соединениями на основе хлора обычно обращаются в водных растворах, порошках или таблетках, которые смешиваются с воды перед использованием.[2] После нанесения их, возможно, придется смыть, чтобы избежать коррозии металлов и разрушения органических материалов.[5]

Дезинфицирующие средства

Соединения на основе хлора эффективны против самых разных микроорганизмы включая бактериальные споры.[6][5] Они перечислены Всемирная организация здоровья в качестве основные лекарства в любом система здоровья. Они просты в использовании, широко доступны и очень дешевы: по состоянию на 2014 год оптовая стоимость хлорамин-Т в Развивающийся мир составляла 0,01–0,02 доллара США за таблетку 500 мг.[10]

Наличие других органическая материя в месте применения может сделать эти дезинфицирующие средства менее эффективными из-за потребления некоторого количества выделяющегося хлора.[5]

Отбеливающие средства

Отбеливатели на основе хлора использовались с конца 18 века для отбеливания. хлопок и шерсть одежду, удаляя цвет натурального волокна или пятна пот или другие органические остатки. Они все еще используются в домашних условиях для прачечная и для удаления органических пятен (например, плесень ) на поверхностях.

Цвета натуральных материалов обычно возникают из органических пигменты, Такие как бета-каротин. Соединения на основе хлора работают, нарушая химические связи которые составляют пигмент хромофор. 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, в результате которых потребовалось лечение в больницах из-за жидкого отбеливателя в британских домах, и около 160 из-за отбеливающего порошка.[11]

Химические ожоги

Растворы, выделяющие хлор, такие как жидкий отбеливатель и растворы обесцвечивающего порошка, могут обжечь кожу и вызвать повреждение глаз.[2] 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 респираторный раздражитель это атакует слизистые оболочки и ожоги кожа. Всего 3,53 промилле может быть обнаружен как запах, и 1000 ppm могут привести к летальному исходу после нескольких глубоких вдохов. Воздействие хлора было ограничено до 0,5 ppm (8-часовое средневзвешенное значение - 38-часовая неделя) в США. OSHA[12] Из-за соображений безопасности при транспортировке и обращении использование гипохлорита натрия предпочтительнее газообразного хлора при очистке воды.[13]

Реакция с другими продуктами

Соединения, выделяющие хлор, могут вступать в реакцию с другими распространенными бытовыми химическими средствами, такими как уксус или же аммиак производить токсичные газы.

Смешивание кислота очиститель с отбеливателем из гипохлорита может вызвать токсичные хлор газ должен быть выпущен. В гипохлорит анион и хлор находятся в равновесие в воде; положение равновесия pH зависимый и низкий pH (кислый) способствует хлору,[14]

Cl2 + H2O ⇌ 2H+ + Cl− + ClO−

Гипохлоритный отбеливатель может бурно реагировать с пероксид водорода и производят газообразный кислород:

ЧАС2О2(водн.) + NaOCl (водн.) → NaCl (водн.) + H2О (1) + О2(грамм)

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 веществ. летучие органические соединения (ЛОС).[15] 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 исходными 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». 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 воздействия этих соединений при вдыхании. Авторы предположили, что использование этих чистящих средств может значительно увеличить риск рака.[15]

Гипохлориты в жидком отбеливателе и отбеливающем порошке могут реагировать с аммиаком с образованием ряда продуктов, в том числе монохлорамин (NH
2Cl), тогда дихлорамин (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 смешивания.[16][17] 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 атопии. астма.[18] Трихлорид азота также является очень чувствительным взрывчатым веществом.

Коррозия

Продукты, выделяющие хлор, также могут вызывать коррозия многих материалов и непреднамеренного отбеливания цветных продуктов.[5]

Нейтрализация

Тиосульфат натрия является эффективным нейтрализатором хлора. Ополаскивание раствором 5 мг / л с последующим мытьем водой с мылом устранит запах хлора с рук.[19]

Основные соединения

Конкретные соединения этого семейства включают:[2][6]

  • Гипохлорит натрия, NaOCl. Это наиболее распространенный отбеливающий и дезинфицирующий состав с выделением хлора. Разбавленный (3–6%) раствор в воде, исторически известный как Eau de Labarraque или "вода Лабаррака",[20] широко продается как бытовое чистящее средство под названием "жидкий отбеливатель "или просто" отбеливатель ". Для дезинфицировать питьевую воду и как отбеливатели в промышленных процессах. Более разбавленный раствор (до 0,5%) используется с 1915 года для очистки и дезинфекции ран под названием Решение Дакина.[20][21][22][2]
  • Гипохлорит кальция, Ca (OCl)
    2    .[23] 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 как белый порошок, содержащий, помимо гипохлорита, также гидроксид кальция Са (ОН)
    2     ("лайм") и хлорид кальция CaCl
    2    .[24] 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 устойчивая смесь гипохлорита кальция и негашеной извести (оксид кальция ) известен как «тропический отбеливатель».[25] Процент активного хлора в этих материалах колеблется от 20% для отбеливающего порошка до 70% для HTH.
  • Гипохлорит калия, KOCl. Это был первый отбеливатель на основе хлора, который стал доступен примерно в 1785 году под названием Eau de Javel или «Джавель вода». Он больше не используется повсеместно, его заменил более дешевый аналог натрия.
  • Хлорамин, NH
    2    Cl    . 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, [(ЧАС
    3    C) (C
    6    ЧАС
    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.[2]
  • Дихлоризоцианурат натрия [((ClN) (CO))
    2    (NCO)]−
    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.[2]
  • Halazone, или 4 - ((дихлорамино) сульфонил) бензойная кислота, (HOOC) (С
    6    ЧАС
    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.[2]
  • Диоксид хлора, ClO
    2    .[26] Это нестабильный газ, который обычно готовят на месте или хранят в виде разбавленных водных растворов. Несмотря на эти ограничения, он находит широкое применение для отбеливание древесной массы, жиры и масла, целлюлоза, мука, текстиль, пчелиный воск, кожа, и в ряде других отраслей. Он также использовался для хлорирования водопроводной воды.

Механизм действия

Отбеливающие и дезинфицирующие средства с выделением хлора зависят от высокой реакционной способности хлора по отношению ко многим органические соединения; в частности, его сильная окисляющий характер, то есть его сильное сродство к электронам. Он легко вставляется в двойные связи, в том числе ароматный кольца, создавая хлорированное органическое соединение. Это объясняет его отбеливающее действие, поскольку многие цветные органические вещества обязаны своим цветом соединениям с такими связями.[нужна цитата ]

Обширная реакционная способность хлора также отвечает за его широкий антимикробный эффект, поскольку он может разрушать или денатурировать много белки и другие химические вещества, необходимые для микробов. метаболизм.

Свободный хлор

Сила хлорсодержащих растворов, а также их дозировка при хлорировании воды и санитарной обработке бассейна обычно выражается как массовая концентрация из «свободного хлора» или «доступного хлора». Это масса газообразного хлора (Cl2), который дает такую ​​же окислительную способность, как продукт, содержащийся (или применяемый) в определенной массе или объеме рассматриваемой жидкости. Концентрация может быть выражена, например, как граммы на литр (г / л), миллиграммы на литр (мг / л) или частей 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.[27][28]

Сила коммерческих продуктов, выделяющих хлор, вместо этого может быть указана как концентрация активного ингредиента, как массовый или массовый процент или граммов 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 йодид я−
 элементалу йод я
2. Соответствующие реакции

NaClO + 2 ЧАС+
 + 2 я−
 → NaCl + ЧАС
2О + я
2
Cl
2 + 2 ЧАС+
 + 2 я−
 → 2 Cl−
 + ЧАС
2О + я
2

То есть одна «молекула» NaClO обладает такой же окислительной способностью, как одна молекула Cl
2. Их молярные массы составляют 74,44 г и 70,90 г соответственно. Следовательно, 1 килограмм раствора имеет 1000 × 0,05 × 70,90 / 74,44 = 47,62 г «свободного хлора».

Чтобы произвести преобразование между массовым соотношением и массой на единицу объема, 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.[27] При разбавлении продукта следует помнить, что объем разбавленного раствора не может быть суммой объемов продукта и воды. Например, один мл отбеливателя NaClO 5,25 мас.%, Добавленный к десяти литрам воды, даст концентрацию NaClO около 5,76 мг / л и 5,48 мг / л свободного хлора.[27]

История

Шведский химик Шееле открыл хлор в 1774 году,[29] и в 1785 г. Французский ученый Клод Луи Бертолле признал, что его можно использовать для отбеливания тканей.[29] Бертолле также открыл гипохлорит калия, который стал первым коммерческим отбеливающим продуктом под названием Eau de Javel («Джавель вода») после р-на Париж где это было произведено.

Шотландский химик и промышленник Чарльз Теннант предложил в 1798 г. решение гипохлорит кальция в качестве альтернативы воде Javel и запатентованному обесцвечивающему порошку (твердый продукт, содержащий гипохлорит кальция ) в 1799 г.[29]

Около 1820 г. французский химик Лабаррак открыл дезинфицирующую способность гипохлоритов и популяризировал использование более дешевого раствора гипохлорита натрия (известного как Eau de Labarraque, «Вода Лабарраке») по всему миру для этой цели.[30] Его работа значительно улучшила медицинскую практику, здоровье населения, санитарные условия в больницах, бойни и все отрасли, связанные с продуктами животноводства - десятилетия назад Пастер и другие учредили микробная теория болезни.[31] В частности, это привело к почти повсеместной практике хлорирование водопроводной воды для предотвращения распространения таких болезней, как брюшной тиф и холера.[32][33]

В 1915 году британский химик Генри Дакин, работая в полевом госпитале во Франции во время Первая Мировая Война, провел обширное исследование соединений, которые можно использовать для дезинфекции ран и предотвращения сепсис. 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.[22][20]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Чизбро, Моника (2005). Окружная лабораторная практика в тропических странах. Издательство Кембриджского университета. п. 68. ISBN  9781139445290.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j k л Всемирная организация здоровья (2009). Стюарт М.С., Куимци М., Хилл С.Р. (ред.). Типовой формуляр ВОЗ 2008 г.. Всемирная организация здоровья. С. 323–324. HDL:10665/44053. ISBN  9789241547659.
  3. ^ Лакассе, Катя; Бауманн, Вернер (2004). Текстильная химия: экологические данные и факты. Springer Science & Business Media. п.52. ISBN  9783540408154.
  4. ^ Полная технологическая книга моющих средств (2-е исправленное издание). Консультационные услуги по проекту Ниир. 2013. с. 56. ISBN  9789381039199.
  5. ^ а б c d е ж грамм Хейс, Ричард (2013). Пищевая микробиология и гигиена (2-е изд.). Springer Science & Business Media. п. 361. ISBN  9781461535461.
  6. ^ а б c d е Блок, Сеймур Стэнтон (2001). Дезинфекция, стерилизация и консервация. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 1082. ISBN  9780683307405.
  7. ^ Бартельс, В. (2011). Справочник по медицинскому текстилю. Эльзевир. п. 370. ISBN  9780857093691.
  8. ^ Александр, Мартин; Блум, Барри Р .; Хопвуд, Дэвид А .; Халл, Роджер; Iglewski, Barbara H .; Ласкин, Аллен I .; Оливер, Стивен Дж .; Шехтер, Мозелио; Саммерс, Уильям К. (2000). Энциклопедия микробиологии, четырехтомный набор (2-е изд.). Академическая пресса. ISBN  9780080548487.
  9. ^ Всемирная организация здоровья (2019). Типовой список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения: 21-й список 2019 г.. Женева: Всемирная организация здравоохранения. HDL:10665/325771. WHO / MVP / EMP / IAU / 2019.06. Лицензия: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.
  10. ^ «Хлорамин». Международный справочник по индикаторам цен на лекарства. Получено 8 декабря 2016.
  11. ^ Королевское общество предотвращения несчастных случаев (2002 г.): 24-й отчет системы наблюдения за несчастными случаями в доме и на отдыхе (HASS)., page 150. Проверено 18 июня 2018 г.
  12. ^ OSHA (2018): "Таблица Z-1 ". Приложение к Допустимые пределы воздействия - аннотированные таблицы. Издано Управлением по охране труда США. Проверено 18 июня 2018 г.
  13. ^ Химическое производство гипохлорита натрия. пользователя Intratec. 27 сентября 2012 г. ISBN  978-0615702179.
  14. ^ Cotton, F.A; Г. Уилкинсон (1972). Продвинутая неорганическая химия. John Wiley and Sons Inc. ISBN  0-471-17560-9.
  15. ^ а б Мустафа Одабаси (2008 г.): «Галогенированные летучие органические соединения, полученные при использовании бытовых продуктов, содержащих хлор». Экологические науки и технологии, том 42, выпуск 5, страницы 1445–1451. Дои:10.1021 / es702355u
  16. ^ Розетта Ризк-Уайни, Мишель Ферриоль, Жозетт Газет, Адад Согье-Коэн и Мари Тереза ​​(1986). «Реакция окисления аммиака гипохлоритом натрия. Реакции образования и разложения хлораминов». Bulletin de la Société Chimique de France. 4: 512–521.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  17. ^ Гэри Р. Кригер и Джон Б. Салливан-младший (2001). Клиническое состояние окружающей среды и токсическое воздействие (2-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 968. ISBN  9780683080278.
  18. ^ Никмилдер, Марк; Карбоннель, Сильвиана; Бернард, Альфред (2007). «Уборка дома хлорным отбеливателем и риски аллергических и респираторных заболеваний у детей». Детская аллергия и иммунология. 18 (1): 27–35. Дои:10.1111 / j.1399-3038.2006.00487.x. PMID  17295796. S2CID  24606118.
  19. ^ «Стандартные методы исследования воды и сточных вод» (PDF). www.umass.edu. Американская ассоциация общественного здравоохранения, Американская ассоциация водопроводных сооружений, Федерация водной среды. Получено 26 января 2017.
  20. ^ а б c Марсель Дауфрен (1916) "Mode de preparation de l'hypochlorite de soude chirurgical - Differénce entre la soulution de Dakin et celle de labarraque ". Presse médicale, том xxiv, страница 474.
  21. ^ Генри Д. Дакин (1915): «Об использовании некоторых антисептических веществ при лечении инфицированных ран». Британский медицинский журнал, том 2, выпуск 2852, страницы 318–310.
  22. ^ а б Х. Д. Дакин и Э. К. Кунхам (1918). Справочник по антисептикам. Опубликовано Macmillan, Нью-Йорк.
  23. ^ Хьюго, В. (2012). Ингибирование и разрушение микробной клетки. Эльзевир. п. 383. ISBN  9780323142304.
  24. ^ Vogt, H .; Balej, J .; Bennett, J. E .; Wintzer, P .; Шейх, С. А .; Gallone, P .; Васудеван, S .; Пелин, К. (2010). «Оксиды хлора и хлоркислородные кислоты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a06_483.pub2
  25. ^ «Гипохлорит кальция: различные формы гипохлорита кальция» (PDF). Всемирная организация здоровья. Получено 27 мая 2012.
  26. ^ Куинн, П. Дж .; Марки, Б. К .; Леонард, Ф. С .; Hartigan, P .; Fanning, S .; Фитцпатрик, Э. С. (2011). Ветеринарная микробиология и микробные болезни. п. 866. ISBN  9781118251164.
  27. ^ а б c «Справочник по гипохлориту натрия OxyChem» (PDF). oxy.com. OxyChem.
  28. ^ "Брошюра 96, Руководство по гипохориту натрия". www.chlorineinstitute.org. Институт хлора.
  29. ^ а б c Чисхолм, Хью, изд. (1911). «Отбеливание». Британская энциклопедия (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета.
  30. ^ Скотт, Джеймс, пер. (1828). О дезинфицирующих свойствах препаратов хлора Лабаррак Опубликовано С. Хайли.
  31. ^ Лабаррак, Антуан-Жермен, Биография Nouvelle générale, том 28 (1859 г.), столбцы 323-324.
  32. ^ Рис, Р.Дж. (1907). "Отчет об эпидемии кишечной лихорадки в городе Линкольн, 1904-1905 гг." В тридцать пятом годовом отчете совета местного правительства, 1905-6: Приложение, содержащее отчет врача за 1905-6. Лондон: Совет местного правительства.
  33. ^ Александр, Мартин; Блум, Барри Р .; Хопвуд, Дэвид А .; Халл, Роджер; Iglewski, Barbara H .; Ласкин, Аллен I .; Оливер, Стивен Дж .; Шехтер, Мозелио; Саммерс, Уильям К. (2000). Энциклопедия микробиологии, четырехтомный набор (2-е изд.). Академическая пресса. ISBN  9780080548487. В архиве из оригинала от 18.01.2017.