Хлорвыделяющие соединения
 Одна марка отбеливателя на основе хлора. | |
| Клинические данные | |
|---|---|
| Другие имена | дезинфицирующие средства, выделяющие хлор, [ 1 ] соединения на основе хлора, хлорвыделяющий отбеливатель, отбеливатель на основе хлора |
| Класс препарата | Дезинфицирующее средство |
| код АТС | |
Хлорвыделяющие соединения , также известные как соединения на основе хлора , — это жаргонизм, обозначающий определенные хлорсодержащие вещества, которые используются в качестве дезинфицирующих и отбеливающих средств. В их состав входят следующие химические вещества: гипохлорит натрия (активное вещество отбеливателя ), хлорамин , галазон и дихлоризоцианурат натрия . [ 2 ] Они широко используются для дезинфекции воды , медицинского оборудования и поверхностей, а также для отбеливания материалов, таких как ткань . Присутствие органических веществ может сделать их менее эффективными в качестве дезинфицирующих средств. [ 3 ] Они выпускаются в виде жидкого раствора или порошка, который перед использованием смешивают с водой . [ 2 ]
Побочные эффекты при контакте могут включать раздражение кожи и ожоги глаз химические . [ 2 ] Они также могут вызвать коррозию , поэтому их необходимо промыть. [ 3 ] Конкретные соединения этого семейства включают гипохлорит натрия , монохлорамин , галазон , диоксид хлора и дихлоризоцианурат натрия . [ 2 ] [ 4 ] Они эффективны против широкого спектра микроорганизмов, включая споры бактерий . [ 4 ] [ 3 ]
Соединения, выделяющие хлор, впервые начали использоваться в качестве отбеливателей около 1785 года. [ 5 ] и в качестве дезинфицирующих средств в 1915 году. [ 6 ] Они включены в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения . [ 7 ] Они широко используются как в медицинской, так и в пищевой промышленности. [ 4 ]
Использование
[ редактировать ]Соединения на основе хлора обычно используются в водных растворах, порошках или таблетках, которые перед использованием смешивают с водой . [ 2 ] Их, возможно, придется смыть после нанесения, чтобы избежать коррозии металлов и разложения органических материалов. [ 3 ]
Дезинфицирующие средства
[ редактировать ]Соединения на основе хлора эффективны против широкого спектра микроорганизмов, включая споры бактерий . [ 4 ] [ 3 ] Они перечислены Всемирной организацией здравоохранения как основные лекарства в любой системе здравоохранения .
Наличие других органических веществ в месте применения может сделать эти дезинфицирующие средства менее эффективными, поскольку они потребляют часть выделяющегося хлора. [ 3 ]
Отбеливающие средства
[ редактировать ]Отбеливатели на основе хлора использовались с конца 18 века для отбеливания хлопчатобумажной и льняной одежды, удаляя либо натуральный цвет 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 натуральных материалов обычно возникают из-за органических пигментов , таких как бета-каротин . Соединения на основе хлора разрушают химические связи пигмента , из которых состоит хромофор . Это превращает молекулу в другое вещество, которое либо не содержит хромофора, либо содержит хромофор, не поглощающий видимый свет .
В промышленности отбеливатели на основе хлора используются в самых разных процессах, включая отбеливание древесной массы .
Безопасность
[ редактировать ]Продукты, выделяющие хлор, представляют значительный риск. По оценкам, в 2002 году произошло около 3300 несчастных случаев, потребовавших стационарного лечения, из-за жидкого отбеливателя в британских домах, и около 160 - из-за отбеливающего порошка. [ 8 ]
Химические ожоги
[ редактировать ]Растворы, выделяющие хлор, такие как жидкий отбеливатель и растворы отбеливающего порошка, могут обжечь кожу и вызвать повреждение глаз. [ 2 ] особенно при использовании в концентрированных формах. Однако, как признано NFPA, опасными окислителями считаются только растворы, содержащие более 40% гипохлорита натрия по массе. Растворы с концентрацией менее 40% относятся к категории умеренной окислительной опасности (NFPA 430, 2000).
Выброс газообразного хлора
[ редактировать ]Смешивание гипохлоритного отбеливателя с кислотой может привести к выделению газообразного хлора.
Хлор вызывает раздражение дыхательных путей , поражая слизистые оболочки и вызывая ожоги кожи. Всего лишь 3,53 ppm можно определить как запах, а 1000 ppm, скорее всего, будут смертельными после нескольких глубоких вдохов. ограничило воздействие хлора на уровне 0,5 частей на миллион (8-часовое средневзвешенное значение — 38-часовая неделя) Управление по охране труда США (OSHA) . [ 9 ] Из соображений безопасности при транспортировке и обращении использование гипохлорита натрия предпочтительнее, чем газообразного хлора, при очистке воды. [ 10 ]
Реакция с другими продуктами
[ редактировать ]Соединения, выделяющие хлор, могут вступать в реакцию с другими распространенными бытовыми химикатами, такими как уксус или аммиак, с образованием токсичных газов.
Смешивание кислотного очистителя с гипохлоритным отбеливателем может привести токсичного газообразного хлора к выделению . Гипохлорит - анион и хлор находятся в равновесии в воде ; положение равновесия зависит от pH , а низкий pH (кислый) благоприятствует хлору, [ 11 ]
- 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(ж) + O 2 (г)
Исследование 2008 года показало, что гипохлорит натрия и органические химические вещества (например, поверхностно-активные вещества, ароматизаторы), содержащиеся в некоторых бытовых чистящих средствах, могут вступать в реакцию с образованием хлорированных летучих органических соединений (ЛОС). [ 12 ] Эти хлорированные соединения выделяются во время очистки, некоторые из них токсичны и могут быть канцерогенами для человека. Исследование показало, что концентрации в воздухе помещений значительно увеличиваются (в 8–52 раза для хлороформа и в 1–1170 раз для четыреххлористого углерода соответственно, превышая базовые количества в домашнем хозяйстве) при использовании продуктов, содержащих отбеливатель. Прирост концентраций хлорированных летучих органических соединений был наименьшим для обычных отбеливателей и наибольшим для продуктов в форме «густой жидкости и геля». Значительное увеличение концентрации в воздухе помещений некоторых хлорированных ЛОС (особенно четыреххлористого углерода и хлороформа) указывает на то, что использование отбеливателей может быть важным источником ингаляционного воздействия этих соединений. Авторы предположили, что использование этих чистящих средств может значительно увеличить риск рака. [ 12 ]
Гипохлориты в жидком отбеливателе и отбеливающем порошке могут реагировать с аммиаком с образованием ряда продуктов, включая монохлорамин ( NH
2 Cl ), затем дихлорамин ( NHCl
2 ) и, наконец, трихлорид азота ( NCl
3 ). Подобные реакции могут происходить с аминами или родственными соединениями и биологическими материалами (например, мочой ). Результат зависит от температуры, концентрации и способа их смешивания. [ 13 ] [ 14 ] Эти соединения очень раздражают глаза и легкие и токсичны при превышении определенных концентраций. Хроническое воздействие, например, воздуха в бассейнах, где в качестве дезинфицирующего средства используется хлор, может привести к развитию атопической астмы . [ 15 ] Трихлорид азота также является очень чувствительным взрывчатым веществом.
Коррозия
[ редактировать ]Продукты, выделяющие хлор, также могут вызывать коррозию многих материалов и непреднамеренное обесцвечивание цветных изделий. [ 3 ]
Нейтрализация
[ редактировать ]Тиосульфат натрия является эффективным нейтрализатором хлора. Промывание раствором с концентрацией 5 мг/л с последующим мытьем водой с мылом устранит запах хлора с рук. [ 16 ]
Основные соединения
[ редактировать ]Конкретные соединения этого семейства включают: [ 2 ] [ 4 ]
- Гипохлорит натрия , NaOCl . Это хлорвыделяющее соединение является наиболее распространенным отбеливающим и дезинфицирующим составом. Разбавленный (3–6%) водный раствор в воде, исторически известный как Eau de Labarraque или «вода Лабаррака». [ 17 ] широко продается как бытовое чистящее средство под названием « жидкий отбеливатель » или просто «отбеливатель». Более концентрированные растворы используются для дезинфекции питьевой воды и в качестве отбеливателей в промышленных процессах. Более разбавленный раствор (до 0,5%) применяется с 1915 года для очистки и дезинфекции ран под названием раствор Дакина . [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 2 ]
- Гипохлорит кальция , Ca(OCl)
2 . [ 20 ] Этот продукт, известный как «хлорная известь» или «хлорированная известь», используется во многих тех же целях, что и гипохлорит натрия, но он более стабилен и содержит больше доступного хлора. Обычно он продается в виде белого порошка, который содержит, помимо гипохлорита, еще гидроксид кальция Ca(OH).
2 («известь») и хлорид кальция CaCl.
2 . [ 21 ] Более чистая и стабильная форма гипохлорита кальция называется HTH или гипохлоритом высокой пробы. Он также доступен в виде отбеливающих таблеток, содержащих гипохлорит кальция и другие ингредиенты, предотвращающие рассыпание таблеток. Якобы более стабильная смесь гипохлорита кальция и негашеной извести ( оксида кальция ) известна как «тропический отбеливатель». [ 22 ] Процент активного хлора в этих материалах колеблется от 20% для хлорки до 70% для ХТХ. - Гипохлорит калия , KOCl . Это был первый отбеливатель на основе хлора, который стал доступен около 1785 года под названием Eau de Javel или «Жавельская вода». Он больше не используется широко, его заменил более дешевый аналог натрия.
- Хлорамин , Нью-Хэмпшир
2 кл . С этим химикатом обычно обращаются как с разбавленным водным раствором. Используется как альтернатива хлору и гипохлориту натрия для дезинфекции питьевой воды и плавательных бассейнов. - Хлорамин-Т , или натриевая соль тозилхлорамида, [(H
3 С)(С
66Ч
4 )(ТАК
2 )(NHCl)] −
Уже +
. Это твердое соединение доступно в форме таблеток или порошка и используется в медицинских учреждениях для дезинфекции поверхностей, оборудования и инструментов. [ 2 ] - Дихлоризоцианурат натрия [((ClN)(CO))
2 (унтер-офицер)] −
Уже +
. Это твердое соединение, доступное в виде таблеток, широко используется в качестве дезинфицирующего средства для стерилизации питьевой воды, бассейнов, посуды, сельскохозяйственного оборудования и воздуха; и как промышленный дезодорант. Его также используют для отбеливания тканей. [ 2 ] - Галазон , или 4-((дихлорамино)сульфонил)бензойная кислота, (HOOC)(C
66Ч
4) (ТАК
2 )(NCl
2 ) . Это соединение какое-то время использовалось для дезинфекции питьевой воды в полевых условиях, но в основном было заменено при этом дихлоризоциануратом натрия. [ 2 ] - Диоксид хлора , ClO
2 . [ 23 ] Это нестабильный газ, который обычно готовят на месте или хранят в виде разбавленных водных растворов. Несмотря на эти ограничения, он находит широкое применение при отбеливании древесной массы , жиров и масел , целлюлозы , муки , текстиля , пчелиного воска , кожи и в ряде других отраслей промышленности. Его также использовали для хлорирования водопроводной воды.
Механизм действия
[ редактировать ]Активность и применение хлорвыделяющих соединений разнообразны. Некоторые имеют сильный окислительный характер. Хлор легко встраивается в двойные связи , в том числе в ароматические кольца, образуя хлорированные органические соединения . Этим объясняется его отбеливающее действие, поскольку многие цветные органические вещества обязаны своим цветом соединениям с такими связями. [ нужна ссылка ]
Обширная реакционная способность хлора также отвечает за его широкий противомикробный эффект, поскольку он может разрушать или денатурировать многие белки и другие химические вещества, необходимые для метаболизма микробов .
Свободный хлор
[ редактировать ]Сила растворов, выделяющих хлор, а также их дозировка при таких применениях, как хлорирование воды и дезинфекция бассейнов, обычно выражаются как массовая концентрация «свободного хлора» или «доступного хлора». Это масса газообразного хлора (Cl 2 ), которая дает такую же окислительную способность, что и продукт, содержащийся в определенной массе или объеме рассматриваемой жидкости (или примененный к ней). 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 и 15 мг хлора. [ 24 ] [ 25 ]
Вместо этого концентрация коммерческих продуктов, выделяющих хлор, может быть указана как концентрация активного ингредиента в массовых или массовых процентах или граммах на литр. Чтобы определить содержание свободного хлора в продукте, необходимо принять во внимание окислительные реакции, которым может подвергнуться ингредиент при применении. Например, на этикетке бытового отбеливателя может быть указано «5% гипохлорита натрия по весу». Это будет означать, что в 1 килограмме продукта содержится 0,05×1000 г = 50 г NaClO .
Типичной реакцией окисления является превращение йодида I. −
на элементарный йод I
2 . Соответствующие реакции
- NaClO + 2 Н +
+ 2 я −
→ NaCl + H
2 О + Я
2 - кл.
2 + 2 ч +
+ 2 я −
→ 2 Кл −
+ Ч
2 О + Я
2
То есть одна «молекула» NaClO обладает такой же окислительной способностью, как и одна молекула Cl.
2 . Их молярные массы составляют 74,44 г и 70,90 г соответственно. Следовательно, в 1 килограмме раствора содержится 1000×0,05×70,90/74,44 = 47,62 г «свободного хлора».
Чтобы преобразовать соотношения масс в массу на объем, необходимо принять во внимание 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 °С). Для более концентрированных растворов, таких как жидкий отбеливатель, плотность зависит от ингредиентов и их концентрации и обычно определяется по таблицам. [ 24 ] При разбавлении продукта следует учитывать, что объем разбавленного раствора не может быть суммой объемов продукта и воды. Например, один мл отбеливателя NaClO с концентрацией 5,25 мас.%, добавленный к десяти литрам воды, даст концентрацию NaClO около 5,76 мг/л и 5,48 мг/л свободного хлора. [ 24 ]
История
[ редактировать ]Шведский химик Шееле открыл хлор в 1774 году. [ 26 ] а в 1785 году французский ученый Клод Луи Бертолле признал, что его можно использовать для отбеливания тканей. [ 26 ] Бертолле также обнаружил гипохлорит калия , который стал первым коммерческим продуктом для отбеливания, названным Eau de Javel («Жавельская вода») в честь района Парижа , где он производился.
Шотландский химик и промышленник Чарльз Теннант предложил в 1798 году раствор гипохлорита кальция в качестве альтернативы воде Жавель, а в 1799 году запатентовал отбеливающий порошок (твердый продукт, содержащий гипохлорит кальция ). [ 26 ]
Примерно в 1820 году французский химик Лабаррак использование для этой цели более дешевого раствора гипохлорита натрия (известного как Eau de Labarraque , «вода Лабаррака»). обнаружил дезинфицирующую способность гипохлоритов и популяризировал во всем мире [ 27 ] Его работа значительно улучшила медицинскую практику, общественное здравоохранение, санитарные условия в больницах, на бойнях и во всех отраслях, связанных с продуктами животного происхождения, — за десятилетия до того, как Пастер и другие создали микробную теорию болезней . [ 28 ] В частности, это привело к почти повсеместной практике хлорирования водопроводной воды для предотвращения распространения таких заболеваний, как брюшной тиф и холера . [ 29 ] [ 6 ]
В 1915 году британский химик Генри Дакин , работая в полевом госпитале во Франции во время Первой мировой войны , провёл обширное исследование соединений, которые можно было использовать для дезинфекции ран и предотвращения сепсиса . Он обнаружил, что оптимальным вариантом является хлорамин, но остановился на разбавленном растворе гипохлорита натрия, который до сих пор используется под названием «раствор Дакина» — из соображений стоимости и доступности. [ 19 ] [ 17 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Чисбро М (2005). Районная лабораторная практика в тропических странах . Издательство Кембриджского университета. п. 68. ИСБН 9781139445290 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Всемирная организация здравоохранения (2009). Стюарт М.К., Куимци М., Хилл С.Р. (ред.). Типовой формуляр ВОЗ 2008 . Всемирная организация здравоохранения. стр. 323–324. hdl : 10665/44053 . ISBN 9789241547659 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Хейс Р. (2013). Пищевая микробиология и гигиена (2-е изд.). Springer Science & Business Media. п. 361. ИСБН 9781461535461 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Блок СС (2001). Дезинфекция, стерилизация и консервация . Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 1082. ИСБН 9780683307405 .
- ^ Бартельс В. (2011). Справочник медицинского текстиля . Эльзевир. п. 370. ИСБН 9780857093691 .
- ^ Перейти обратно: а б Сондосси М (2000). «Биоциды» . Александр М., Блум Б.Р., Хопвуд Д.А., Халл Р., Иглевски Б., Ласкин А.И., Оливер С.Г., Шехтер М., Саммерс У.К. (ред.). Энциклопедия микробиологии, четырехтомник (2-е изд.). Академическая пресса. п. 447. ИСБН 9780080548487 .
- ^ Всемирная организация здравоохранения (2019). Модельный список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения: 21-й список 2019 г. Женева: Всемирная организация здравоохранения. hdl : 10665/325771 . ВОЗ/MVP/EMP/IAU/2019.06. Лицензия: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.
- ^ Королевское общество по предотвращению несчастных случаев (2002): 24-й отчет системы наблюдения за несчастными случаями в доме и на отдыхе (HASS). , стр. 150. По состоянию на 18 июня 2018 г.
- ^ OSHA (2018): « Таблица Z-1 ». Приложение к допустимым пределам воздействия – Аннотированные таблицы . Опубликовано Управлением по безопасности и гигиене труда США. Доступ осуществлен 18 июня 2018 г.
- ^ Химическое производство гипохлорита натрия . от Интратек. 27 сентября 2012 г. ISBN 978-0615702179 .
- ^ Коттон Ф.А., Уилкинсон Дж. (1972). Продвинутая неорганическая химия . Джон Уайли и сыновья Inc. ISBN 0-471-17560-9 .
- ^ Перейти обратно: а б Одабаси М. (март 2008 г.). «Галогенированные летучие органические соединения от использования хлорсодержащих бытовых средств». Экологические науки и технологии . 42 (5): 1445–1451. Бибкод : 2008EnST...42.1445O . дои : 10.1021/es702355u . ПМИД 18441786 .
- ^ Ризк-Уаини Р., Ферриол М., Газет Дж., Сожье-Коэн А., Тереза М. (1986). «Реакция окисления аммиака гипохлоритом натрия. Реакции получения и разложения хлораминов». Бюллетень Химического общества Франции . 4 : 512–521.
- ^ Кригер Г.Р., Салливан-младший Дж.Б. (2001). Клиническое здоровье окружающей среды и токсическое воздействие (2-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 968. ИСБН 9780683080278 .
- ^ Никмилдер М., Карбоннелле С., Бернард А. (февраль 2007 г.). «Уборка дома хлорсодержащим 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 . ПМИД 17295796 . S2CID 24606118 .
- ^ Итон А.Д., Гринберг А.Е., Райс Э.В., Клесери Л.С., Фрэнсон М.А., ред. (2005). Стандартные методы исследования воды и сточных вод (21-е изд.). Американская ассоциация общественного здравоохранения. ISBN 978-0-87553-047-5 . Метод 9060а. Также доступно на компакт-диске и онлайн по подписке.
- ^ Перейти обратно: а б с Дофрен М (1916). Способ приготовления хирургического гипохлорита натрия. Разница между раствором Дакина и раствором Лабарраку . Полет. XXIV. Медицинская пресса. п. 474.
- ^ > Дакин HD (август 1915 г.). «О применении некоторых антисептических веществ при лечении инфицированных ран» . Британский медицинский журнал . 2 (2852): 318–20. дои : 10.1136/bmj.2.2852.318 . ПМК 2303023 . ПМИД 20767784 .
- ^ Перейти обратно: а б Дакин HD, Канхам EK (1918). Справочник по антисептикам . Нью-Йорк: Макмиллан.
- ^ Хьюго В. (2012). Ингибирование и разрушение микробной клетки . Эльзевир. п. 383. ИСБН 9780323142304 .
- ^ Фогт Х., Балей Дж., Беннетт Дж.Э., Винтцер П., Шейх С.А., Галлон П. (2010). «Оксиды хлора и хлоркислородные кислоты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайли-ВЧ. дои : 10.1002/14356007.a06_483.pub2 . ISBN 9783527303854 . S2CID 96905077 .
- ^ «Гипохлорит кальция: различные формы гипохлорита кальция» (PDF) . Всемирная организация здравоохранения . Проверено 27 мая 2012 г.
- ^ Куинн П.Дж., Марки Б.К., Леонард Ф.К., Хартиган П., Фаннинг С., Фитцпатрик Э.С. (2011). Ветеринарная микробиология и микробные болезни . Джон Уайли и сыновья. п. 866. ИСБН 9781118251164 .
- ^ Перейти обратно: а б с «Справочник по гипохлориту натрия OxyChem» (PDF) . oxy.com . ОксиХим. Архивировано из оригинала (PDF) 18 апреля 2018 г. Проверено 13 июня 2018 г.
- ^ «Брошюра 96, Руководство по гипохориту натрия» . www.хлоринститут.org . Институт хлора.
- ^ Перейти обратно: а б с Чисхолм Х , изд. (1911). . Британская энциклопедия (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета.
- ^ Лабаррак AM (1828 г.). О дезинфицирующих свойствах препаратов хлора Лабаррака . Перевод Скотта Дж. С. Хайли.
- ^ «Лабаррак АГ» . Новая общая биография . 28 : 323–324. 1859.
- ^ Рис Р.Дж. (1907). Отчет об эпидемии кишечной лихорадки в городе Линкольн, 1904–1905 гг. Тридцать пятый годовой отчет Совета местного самоуправления, 1905–1906 годы: Приложение, содержащее отчет врача за 1905–1906 годы. (Отчет). Лондон: Совет местного самоуправления.
