Kwas podchlorawy, jak powstaje, skuteczność oddziaływania, bezpieczeństwo dla ludzi i zwierząt

Dodano 05-07-2020 przez Jacek Gąsiorowski

Ogólna wiedza na temat kwasu podchlorawego, jak powstaje, skuteczność oddziaływania, bezpieczeństwo dla ludzi i zwierząt. Kwas podchlorawy, HClO, zaliczany jest do nieorganicznych związków chemicznych. Został on odkryty w 1834 roku przez francuskiego chemika Antonie Balarda.

Zgodnie z nomenklaturą chemii nieorganicznej, wg IUPAC, jego nazwa to hydroksychloran lub chloranol (podst.), hydroksydochlor (addyt.), wodoro(oksydochloran) (wodor.).

Wzór strukturalny i odpowiadające mu aniony przedstawiono poniżej:

Kwas ten jest jednym z tlenowych kwasów chloru, stabilny tylko w roztworze wodnym. Jego masa molowa wynosi 52,46 g/mol, a pK_a wynosi 7,53.

Kwas podchlorawy można otrzymać tylko w postaci rozcieńczonych roztworów, wprowadzając chlor do wodnej zawiesiny tlenku rtęci (II):

2 X₂ + 2 HgO + H₂O → HgO · HgX₂ + 2 HXO

Powstałe w ten sposób rozcieńczone roztwory HClO można nieco zagęścić poprzez destylację w próżni. Czystego kwasu podchlorawego nie można otrzymać, gdyż w większych stężeniach zaczyna się rozkładać z wydzieleniem tlenu:

2 HClO → 2 HCl + O₂

Dysproporcjonowanie jonu ClO^- zachodzi powoli w niskich temperaturach, dzięki czemu można go również otrzymać wraz z jonami chlorkowymi poprzez reakcję chloru z wodą w temperaturze 0˚C. Powstawanie HClO można  przyspieszyć działaniem światła:

Cl₂ + H₂O → HClO + HCl

    Cl₂ + 4 OH⁻ → 2 ClO⁻ + 2 H₂O + 2 e⁻

    Cl₂ + 2 e⁻ → 2 Cl⁻

Gdy do wodnych soli kwasu podchlorawego dodaje się kwasy (takie jak podchloryn sodu w komercyjnym roztworze wybielacza), powstałą reakcję kieruje się w lewo i powstaje gazowy chlor. Tak więc tworzenie trwałych wybielaczy podchlorynowych jest ułatwione przez rozpuszczenie chloru gazowego w zasadowych roztworach wodnych, takich jak wodorotlenek sodu.

 

Kwas można również wytworzyć przez rozpuszczenie monotlenku dichloriny w wodzie. W standardowych warunkach wodnych bezwodny kwas podchlorawy jest obecnie niemożliwy do przygotowania ze względu na łatwo odwracalną równowagę między nim a jego bezwodnikiem:

2 HOCl → Cl₂O + H₂O      K (w 0° C) = 3,55 · 10^-3 dm³·mol ^{− 1}

 

Obecność tlenków metali, m.in. miedzi, niklu lub kobaltu, przyspiesza egzotermiczny rozkład na kwas solny i tlen: 

 

2 Cl₂ + 2 H₂O → 4 HCl + O₂

W związkach z tlenem chlor wykazuje wartościowość dodatnią – występuje w dodatnich stopniach utlenienia. Łączenie się atomów chloru z tlenem wynika z dążności do przesunięcia powłoki elektronów walencyjnych chloru ku atomom tlenu, który jest od niego pierwiastkiem silniej elektroujemnym. Powyższa reakcja jest w równowadze i nie jest łatwo wyizolować HClO z tej mieszaniny. Jednakże stabilne sole podchlorowe można otrzymać poprzez rozpuszczenie chloru gazowego w roztworze wodorotlenku sodu lub w innych wodnych roztworach zasad. Można go również wytworzyć poprzez rozpuszczenie monotlenku dichloriny w wodzie. W wyższych temperaturach dysproporcjonuje do jonu chloranowego i chlorkowego:

2 ClO^- → ClO₃ + 2Cl^-

Kwas podchlorawy jest kwasem bardzo słabym, a jego pierwsza stała dysocjacji K_a1 = 5,0 · 10⁸. Jest to roztwór bezbarwny, a jego dokładne właściwości fizyczne są zmienne ze względu na stężenie roztworu. Jest rozpuszczalny w wodzie. Posiada silne właściwości utleniające. Może tworzyć mieszaniny  wybuchowe. Poza tym, jest także środkiem redukującym zdolnym do utlenienia się do chloru, chloru i nadchlorkowych postaci kwasu. W roztworach wodnych będących słabym kwasem, częściowo dysocjuje w jonie podchlorynowym (OCl^-)  i H⁺:

HOCl → ClO⁻ + H⁺

HOCl jest silniejszym utleniaczem niż chlor w standardowych warunkach.

 

2 HClO (aq) + 2 H⁺ + 2 e⁻ → Cl₂ (g) + 2 H₂O       E = +1,63 V.

 

HClO reaguje z HCl, tworząc chlor gazowy:

 

HOCl + HCl → H₂O + Cl₂

 

HOCl reaguje z amoniakiem, tworząc monochloraminę:

 

NH₃ + HOCl → NH₂Cl + H₂O

 

HOCl może również reagować z aminami organicznymi, tworząc N-chloroaminy.

Sole kwasu podchlorawego nazywane są podchlorynami. Jednym z najbardziej znanych podchlorynów jest NaClO, aktywny składnik wybielacza. Powstaje on w reakcji kwasu podchlorawego z wodorotlenkiem sodu:

HClO + NaOH → NaClO + H₂O

W związku z powyższym, jest szeroko stosowany jako środek wybielający i odkażający. Wykorzystywany jest masowo przy wybielaniu i odbarwianiu różnego rodzaju tkanin zarówno w przemyśle (w formie mleka podchlorynowego) jak i w odbarwiaczach w użytku domowym. Sól sodowa, wodorotlenek sodu (NaClO) lub jego sól wapniowa, wodorotlenek wapnia (Ca(ClO)₂) są powszechnie stosowane w wybielaczach, dezodorantach czy środkach dezynfekujących. 

HClO reaguje łatwo także z różnymi cząsteczkami organicznymi i biocząsteczkami. Kwas podchlorawy reaguje z wieloma różnymi biomolekułami, w tym z DNA, RNA, grupami kwasów tłuszczowych i białkami.

Wytwarzany jest w organizmie człowieka przez białe krwinki (granulocyty neutrofilowe) celem zwalczania infekcji działając przeciwko szerokiej gamie mikroorganizmów. Jest ważną częścią wrodzonego układu odpornościowego. Nie jest on uważany za szkodliwy chociażby ze względu na fakt, iż występuje w niskim stężeniu i ma działanie przeciwbakteryjne. Bierze udział w ostatnim etapie szlaku utleniania w walce z infekcją i inwazją obcych substancji. Gdy komórka wykryje inwazję obcej substancji zaczyna ulegać fagocytozie, podczas której neutrofile spożywają i internalizują mikroorganizmy lub obce cząstki. Powoduje to wydzielanie reaktywnych form tlenu i enzymów hydrolitycznych. Zużycie tlenu w trakcie wytwarzania reaktywnych form tlenu (tzw. eksplozja tlenowa), obejmuje aktywację enzymu oksydazy NADPH. Enzym ten wytwarza duże ilości nadtlenku. Wysoce reaktywne formy tlenu rozkładają się na nadtlenek wodoru, który dalej przekształca się w HClO. Kwas ten wywiera działanie bakteriobójcze niszcząc od razu bakterie połknięte przez neutrofile. Pomimo dużej aktywności biobójczej, kwas podchlorawy nie jest cytotoksyczny dla komórek ludzkich i zwierzęcych. Najprawdopodobniej związane jest to z jego endogenną obecnością w układzie odpornościowym komórek ssaków.

Od prawie 15 lat zaawansowane roztwory kwasu podchlorawego oparte na elektrochemii są stosowane jako bezpieczne i żywotne środki do oczyszczania ran, również w terapii leczenia zakażeń. Na początku 2016 roku Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków zatwierdziła produkty, których głównym składnikiem aktywnym jest kwas podchlorawy do stosowania w  leczeniu ran i różnych infekcji u ludzi i zwierząt domowych. Jest również zatwierdzony przez FDA jako środek konserwujący do roztworów soli.

 

W ostatnich badaniach wykazano, że roztwór soli fizjologicznej konserwowany czystym kwasem podchlorawym znacznie zmniejsza obciążenie bakteryjne bez zmiany różnorodności gatunków bakterii na powiekach. Po 20 minutach leczenia bakterie Staphylococci uległy > 99% redukcji. E. coli narażone na działanie kwasu podchlorawego tracą żywotność w czasie krótszym niż 0,1 sekundy z powodu inaktywacji wielu ważnych układów. Kwas podchlorawy wykazuje LD₅₀ na poziomie 0,0104 - 0,156 ppm, a 2,6 ppm spowodowało 100% zahamowanie wzrostu w ciągu 5 minut. Jednak stężenie wymagane do działania bakteriobójczego jest również wysoce zależne od stężenia bakteryjnego.

Kwas podchlorawy stosuje się również w przemyśle kosmetycznym jako środek oczyszczający skórę jednocześnie nie wysuszając jej. Stosowany jest także w produktach dla wrażliwej skóry niemowląt.

Proponuje się go także jako leczenie świądu według dwóch mechanizmów:

1. bakteriobójczy dla patogenów skórnych, szczególnie Staphylococcus aureus w atopowym zapaleniu skóry
2. przeciwzapalny, zmniejszający aktywność histaminy, leukotrienu B₄ i interleukiny-2.

Poza tym, kwas podchlorawy jest wykorzystywany w uzdatnianiu wody jako aktywny środek dezynfekujący w produktach na bazie podchlorynu.

---

 

Obecnie kwas podchlorawy HOCL jest produkowany na bazie naturalnych składników czystej soli, wody i energii elektrycznej. Do tego celu używa się specjalnie skonstruowanych generatorów do wytwarzania elektrolizy. Taki prosty sposób zastąpił starą technologię wytwarzania HOCL, która była otrzymywana w reakcji chloru z zawiesiną tlenku rtęci.

Dzisiejsze generatory elektrolizy soli to najbardziej bio ekologiczny sposób na wytworzenie naturalnego środka do dezynfekcji.

LINK poniżej

Środki do zwalczania koronawirusa badania potwierdzone wobec SARS CoV-2

 

Zapraszamy!

Więcej informacji tel. 601 724 015 e-mail: jacek@wigo.pl    

 

Tagi