Podchloryn - Hypochlorite
|
|
|
|
|
|
| Nazwy | |
|---|---|
|
Nazwa IUPAC
Podchloryn
|
|
|
Systematyczna nazwa IUPAC
chloran(I) |
|
| Identyfikatory | |
|
Model 3D ( JSmol )
|
|
| CZEBI | |
| ChemSpider | |
| Karta informacyjna ECHA |
100.235.795 
|
| 682 | |
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|
| UNII | |
| Numer ONZ | 3212 |
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Nieruchomości | |
| Kwas sprzężony | Kwas podchlorawy |
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
|
 zweryfikuj ( co to jest ?)
  |
|
| Referencje do infoboksu | |
W chemii , podchloryn jest anion o wzorze chemicznym ClO - . Łączy się z wieloma kationami, tworząc sole podchlorynowe. Typowe przykłady to podchloryn sodu ( wybielacz domowy ) i podchloryn wapnia (składnik proszku wybielającego, "chlor" basenowy). Odległość Cl-O w ClO − wynosi 210 pm.
Nazwa może również odnosić się do estrów kwasu podchlorawego, czyli związków organicznych z grupą ClO– związaną kowalencyjnie z resztą cząsteczki. Głównym przykładem jest podchloryn tert-butylu , który jest użytecznym środkiem chlorującym.
Większość soli podchlorynowych ma postać roztworów wodnych . Ich główne zastosowania to środki wybielające, dezynfekujące i uzdatniające wodę . Są również wykorzystywane w chemii do reakcji chlorowania i utleniania .
Reakcje
Reakcja kwasowa
Zakwaszenie podchlorynów wytwarza kwas podchlorawy , który istnieje w równowadze z chlorem. Przy wysokim pH kieruje reakcję w lewo:
- 2 godz+
+ ClO−
+ Cl−
⇌ CI
2+ H
2O
Stabilność
Podchloryny są na ogół nietrwałe i wiele związków występuje tylko w roztworze. Podchloryn litu LiOCl, podchloryn wapnia Ca(OCl) 2 i podchloryn baru Ba(ClO) 2 zostały wyizolowane jako czyste bezwodne związki. Wszystkie są ciałami stałymi. Jeszcze kilka można wyprodukować w postaci roztworów wodnych . Ogólnie rzecz biorąc, im większe rozcieńczenie, tym większa ich stabilność. Nie jest możliwe określenie trendów dla soli metali ziem alkalicznych, ponieważ wiele z nich nie może powstać. Podchloryn berylu jest niespotykany. Nie można wytworzyć czystego podchlorynu magnezu; znany jest jednak stały Mg(OH)OCl. Podchloryn wapnia jest produkowany na skalę przemysłową i charakteryzuje się dobrą stabilnością. Podchloryn strontu, Sr(OCl) 2 , nie jest dobrze scharakteryzowany, a jego stabilność nie została jeszcze określona.
Po podgrzaniu podchloryn rozkłada się do mieszaniny chlorków , tlenu i chloranów :
- 2 ClO−
→ 2 Cl−
+ O
2 - 3 ClO−
→ 2 Cl−
+ ClO−
3
Reakcja ta jest egzotermiczna i w przypadku stężonych podchlorynów, takich jak LiOCl i Ca(OCl) 2 , może prowadzić do niebezpiecznej ucieczki termicznej i potencjalnej eksplozji.
Do metali alkalicznych, podchloryny zmniejszyć stabilność dół grupy . Bezwodny podchloryn litu jest stabilny w temperaturze pokojowej; Jednakże, podchloryn sodu, nie jest gotowe do włosów niż pentahydrat (NaOCl · (H 2 O) 5 ). Jest niestabilny powyżej 0 °C; chociaż bardziej rozcieńczone roztwory występujące jako wybielacz domowy mają lepszą stabilność. Podchloryn potasu (KOCl) jest znany tylko w roztworze.
Podchloryny lantanowców są również niestabilne; jednak doniesiono, że są bardziej stabilne w postaciach bezwodnych niż w obecności wody. Podchloryn był używany do utleniania ceru ze stanu utlenienia +3 do +4 .
Sam kwas podchlorawy nie jest stabilny w izolacji, ponieważ rozkłada się z wytworzeniem chloru . Jego rozkład powoduje również powstanie pewnej formy tlenu.
Reaguje z amoniakiem
Podchloryny reagują najpierw z amoniakiem dając monochloraminę ( NH
2Cl ), następnie dichloramina ( NHCl
2), a na końcu trichlorek azotu ( NCl
3).
-
NH
3+ ClO−
→ HO−
+ NH
2Cl
-
NH
2Cl + ClO−
→ HO−
+ NHCl
2
-
NHCl
2+ ClO−
→ HO−
+ NCl
3
Przygotowanie
Sole podchlorynowe
Sole podchlorynowe powstające w reakcji chloru z wodorotlenkami metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych . Reakcja jest przeprowadzana w temperaturze zbliżonej do pokojowej w celu zahamowania powstawania chloranów . Proces ten jest szeroko stosowany do przemysłowej produkcji podchlorynu sodu (NaClO) i podchlorynu wapnia (Ca(ClO) 2 ).
- Cl 2 + 2 NaOH → NaCl + NaCIO + H 2 O
- 2 Cl 2 + 2 Ca(OH) 2 → CaCl 2 + Ca(ClO) 2 + 2 H 2 O
Duże ilości podchlorynu sodu są również wytwarzane elektrochemicznie poprzez un oddzielone proces chloro-alkaliczny . W tym procesie solanka jest poddawana elektrolizie do Cl
2który dysocjuje w wodzie, tworząc podchloryn. Ta reakcja musi być prowadzona w warunkach bezkwasowych, aby zapobiec uwalnianiu chloru:
- 2 kl−
→ Cl
2+ 2 e −
-
Cl
2+ H
2O ⇌ HClO + Cl−
+ H+
Niektóre podchloryny można również otrzymać w reakcji metatezy soli między podchlorynem wapnia i różnymi siarczanami metali . Ta reakcja jest przeprowadzana w wodzie i polega na tworzeniu nierozpuszczalnego siarczanu wapnia , który wytrąca się z roztworu, prowadząc do zakończenia reakcji.
- Ca(ClO) 2 + MSO 4 → M(ClO) 2 + CaSO 4
Podchloryny organiczne
Estry podchlorynowe są na ogół tworzone z odpowiednich alkoholi przez traktowanie dowolnym z wielu odczynników (np. chlorem , kwasem podchlorawym , tlenkiem chloru i różnymi zakwaszonymi solami podchlorynowymi).
Biochemia
Biosynteza związków chloroorganicznych
Chloroperoksydazy to enzymy katalizujące chlorowanie związków organicznych. Enzym ten łączy nieorganiczne substraty chlorek i nadtlenek wodoru, aby wytworzyć równoważnik Cl + , który zastępuje proton w substracie węglowodorowym:
- RH + Cl − + H 2 O 2 + H + → R-Cl + 2 H 2 O
Źródłem „Cl + ” jest kwas podchlorawy (HOCl). W ten sposób biosyntetyzuje się wiele związków chloroorganicznych .
Odpowiedź immunologiczna
W odpowiedzi na infekcję ludzki układ odpornościowy wytwarza niewielkie ilości podchlorynu w specjalnych białych krwinkach , zwanych granulocytami neutrofili . Te granulocyty pochłaniają wirusy i bakterie w wewnątrzkomórkowej wakuoli zwanej fagosomem , gdzie są trawione.
Część mechanizmu trawienia obejmuje wybuch oddechowy za pośrednictwem enzymów , który wytwarza reaktywne związki pochodzące od tlenu, w tym nadtlenek (który jest wytwarzany przez oksydazę NADPH ). Nadtlenek rozpada się na tlen i nadtlenek wodoru , który jest wykorzystywany w reakcji katalizowanej przez mieloperoksydazę w celu przekształcenia chlorku w podchloryn.
Stwierdzono również, że niskie stężenia podchlorynu wchodzą w interakcje z białkami szoku cieplnego drobnoustrojów , stymulując ich rolę jako wewnątrzkomórkowych białek opiekuńczych i powodując, że bakterie tworzą grudki (podobnie jak ugotowane jajko), które ostatecznie obumierają. To samo badanie wykazało, że niskie (mikromolarne) poziomy podchlorynu indukują E. coli i Vibrio cholerae do aktywacji mechanizmu ochronnego, chociaż jego implikacje nie były jasne.
W niektórych przypadkach zasadowa kwasowość podchlorynu narusza błonę lipidową bakterii , co jest podobne do przebijania balonika.
Zastosowania przemysłowe i domowe
Podchloryny, zwłaszcza sodu ("płynny wybielacz", "woda Javel") i wapń ("proszek wybielający") są szeroko stosowane w przemyśle i gospodarstwie domowym do wybielania ubrań, rozjaśniania koloru włosów i usuwania plam . Były to pierwsze komercyjne produkty wybielające, opracowane wkrótce po odkryciu tej właściwości w 1785 roku przez francuskiego chemika Claude'a Berthollet'a .
Podchloryny są również szeroko stosowane jako środki dezynfekujące i dezodoryzujące o szerokim spektrum . Aplikacja ta rozpoczęła się wkrótce po odkryciu tych właściwości przez francuskiego chemika Labarraque'a , około 1820 roku (jeszcze przed sformułowaniem przez Pasteura swojej teorii choroby zarodkowej ).
Zastosowania laboratoryjne
Jako środki utleniające
Podchloryn jest najsilniejszym utleniaczem oksyanionów chloru. Można to zauważyć porównując standardowe półogniwa potencjał całej serii; dane pokazują również, że oksyaniony chloru są silniejszymi utleniaczami w warunkach kwaśnych.
| Jon | Reakcja kwasowa | E ° (V) | Neutralna/podstawowa reakcja | E ° (V) |
|---|---|---|---|---|
| Podchloryn | H + + HOCl + e − → 1 ⁄ 2 Cl 2 ( g ) + H 2 O | 1,63 | ClO − + H 2 O + 2 e − → Cl − + 2OH − | 0,89 |
| chloryn | 3 H + + HOClO + 3 e − → 1 ⁄ 2 Cl 2 ( g ) + 2 H 2 O | 1.64 |
ClO− 2+ 2 H 2 O + 4 e − → Cl − + 4 OH − |
0,78 |
| chloran | 6 H + + ClO− 3+ 5 e − → 1 ⁄ 2 Cl 2 ( g ) + 3 H 2 O |
1,47 |
ClO− 3+ 3 H 2 O + 6 e − → Cl − + 6 OH − |
0,63 |
| Nadchloran | 8 H + + ClO− 4+ 7 e − → 1 ⁄ 2 Cl 2 ( g ) + 4 H 2 O |
1,42 |
ClO− 4+ 4 H 2 O + 8 e − → Cl − + 8 OH − |
0,56 |
Podchloryn jest wystarczająco silnym utleniaczem do konwersji Mn(III) do Mn(V) podczas reakcji epoksydacji Jacobsena oraz do konwersji Ce3+
do Ce4+
. Ta moc utleniająca sprawia, że są one skutecznymi środkami wybielającymi i dezynfekującymi.
W chemii organicznej podchloryny można stosować do utleniania pierwszorzędowych alkoholi do kwasów karboksylowych .
Jako środki chlorujące
Sole podchlorynowe mogą również służyć jako środki chlorujące . Na przykład przekształcają fenole w chlorofenole. Podchloryn wapnia przekształca piperydynę w N -chloropiperydynę .
Powiązane oksyaniony
Chlor może być jądrem oksoanionów o stopniu utlenienia -1, +1, +3, +5 lub +7. (Pierwiastek może również przyjąć stan utlenienia +4 widoczny w neutralnym związku dwutlenku chloru ClO 2 ).
| Stan utlenienia chloru | -1 | +1 | +3 | +5 | +7 |
|---|---|---|---|---|---|
| Nazwa | chlorek | podchloryn | chloryt | chloran | nadchloran |
| Formuła | Cl − | ClO − |
ClO− 2 |
ClO− 3 |
ClO− 4 |
| Struktura |
|
|
|
|
|