Соединение в свободном состоянии очень неустойчиво, обычно используется в виде относительно стабильного пентагидрата NaOCl · 5H2O или водного раствора, имеющего характерный резкий запах хлора и обладающего высокими коррозионными свойствами.
Содержание
История открытия
Физические свойства
Безводный гипохлорит натрия представляет собой неустойчивое бесцветное кристаллическое вещество. Элементный состав: Na (30,9 %), Cl (47,6 %), O (21,5 %).
У соединения известно три кристаллогидрата:
Плотность водного раствора гипохлорита натрия при 18 °C [11] :
1 %
2 %
4 %
6 %
8 %
10 %
14 %
Плотность, г/л
1005,3
1012,1
1025,8
1039,7
1053,8
1068,1
1097,7
18 %
22 %
26 %
30 %
34 %
38 %
40 %
1128,8
1161,4
1195,3
1230,7
1268,0
1308,5
1328,5
Температура замерзания водных растворов гипохлорита натрия различных концентраций [12] :[стр. 458] :
0,8 %
2 %
4 %
6 %
8 %
10 %
12 %
15,6 %
Температура замерзания, °C
−1,0
−2,2
−4,4
−7,5
−10,0
−13,9
−19,4
−29,7
Термодинамические характеристики гипохлорита натрия в бесконечно разбавленном водном растворе [13] :
Химические свойства
Разложение и диспропорционирование
Гипохлорит натрия — неустойчивое соединение, легко разлагающееся с выделением кислорода:
При нагревании параллельно происходит реакция диспропорционирования [13] :
Гидролиз и разложение в водных растворах
Растворяясь в воде, гипохлорит натрия диссоциирует на ионы:
Так как хлорноватистая кислота (HOCl) очень слабая (pKa = 7,537 [13] ), гипохлорит-ион в водной среде подвергается гидролизу:
Именно наличие хлорноватистой кислоты в водных растворах гипохлорита натрия объясняет его сильные дезинфицирующие и отбеливающие свойства [13] (см. раздел «Физиологическое действие и воздействие на окружающую среду»).
В сильнощелочной среде (pH > 10), когда гидролиз гипохлорит-иона подавлен, разложение происходит следующим образом [15] :
При температурах выше 35 °C распад сопровождается реакцией диспропорционирования [15] :
При диапазоне pH от 5 до 10, когда концентрация хлорноватистой кислоты в растворе становится заметной, разложение идёт по следующей схеме [15] :
В кислой среде разложение HOCl ускоряется, а в очень кислой среде (pH [13] :
Если для подкисления используется соляная кислота, в результате выделяется хлор:
Пропуская через охлаждённый водный раствор гипохлорита натрия углекислый газ, можно получить раствор хлорноватистой кислоты:
Окислительные свойства
Рассмотрим основные варианты развития окислительно-восстановительного процесса и стандартные электродные потенциалы полуреакций в водной среде [17] [К 7] :
Некоторые окислительно-восстановительные реакции с участием гипохлорита натрия:
Идентификация
Среди качественных аналитических реакций на гипохлорит-ион можно отметить выпадение коричневого осадка метагидроксида при добавлении при комнатной температуре испытуемого образца к щелочному раствору соли одновалентного таллия (предел обнаружения 0,5 мкг гипохлорита):
Коррозионное воздействие
Гипохлорит натрия оказывает довольно сильное коррозионное воздействие на различные материалы, о чём свидетельствуют приведённые ниже данные [24] :
Физиологическое действие и воздействие на окружающую среду
NaOCl одно из лучших известных средств, проявляющих благодаря гипохлорит-иону сильную антибактериальную активность. Он убивает микроорганизмы очень быстро и уже в очень низких концентрациях.
Высокие окислительные свойства гипохлорита натрия позволяют его успешно использовать для обезвреживания различных токсинов. В приведённой ниже таблице представлены результаты инактивации токсинов при 30-минутной экспозиции различных концентраций NaOCl («+» — токсин инактивирован; «−» — токсин остался активен) [27] :
Токсин
2,5 % NaOCl + 0,25 н NaOH
2,5 % NaOCl
1,0 % NaOCl
0,1 % NaOCl
Т-2 микотоксин
+
−
−
−
Бреветоксин
+
+
−
−
Микроцистин
+
+
+
−
Тетродотоксин
+
+
+
−
Сакситоксин
+
+
+
+
Палитоксин
+
+
+
+
Рицин
+
+
+
+
Ботулотоксин
+
+
+
+
Пероральная токсичность соединения [30] :
Внутривенная токсичность соединения [30] :
Гипохлорит натрия не представляет угрозы с точки зрения пожароопасности.
Основным лабораторным методом получения гипохлорита натрия является пропускание газообразного хлора через охлаждённый насыщенный раствор гидроксида натрия [32] :
Вместо гидроксида для синтеза можно взять карбонат натрия [33] :
Водный раствор гипохлорита натрия можно получить обменной реакцией карбоната натрия с гипохлоритом кальция [34] :
Промышленное производство
Мировое производство
Обзор промышленных способов получения
Выдающиеся отбеливающие и дезинфекционные свойства гипохлорита натрия привели к интенсивному росту его потребления, что в свою очередь дало стимул для создания крупномасштабных промышленных производств.
В современной промышленности существует два основных метода производства гипохлорита натрия:
В свою очередь, способ химического хлорирования, предлагает две производственные схемы:
Химический метод
Сущность химического метода получения NaOCl не изменилась с момента его открытия Лабарраком (см. подраздел «История открытия»):
Современная технологическая схема непрерывного производства гипохлорита натрия представлена на рисунке [36] :[стр. 442] :
Низкосолевой процесс производства, в отличие от основной технологической схемы, представленной выше, включает в себя две стадии хлорирования, причём в кристаллизатор (см. на рисунке), где происходит концентрирование готового продукта, подаётся разбавленный раствор NaOCl из первого реактора [36] :[стр. 450] :
В России товарный гипохлорит натрия производят следующие предприятия:
Электрохимический метод
Процесс в электролизёре за счёт химического взаимодействия образующихся продуктов:
Общая схема процесса:
Характеристика продукции, обращение, хранение и транспортировка
В Российской Федерации гипохлорит натрия выпускается в соответствии с ГОСТ 11086-76 «Гипохлорит натрия. Технические условия». В соответствии с этим документом, по назначению NaOCl делится на две марки, характеристики которых представлены ниже [47] :
Наименование показателя
Марка А
Марка Б
Внешний вид
Жидкость зеленовато-жёлтого цвета
Коэффициент светопропускания
Не менее 20 %
Массовая концентрация активного хлора, г/дм³, не менее
190
170
Массовая концентрация щёлочи в пересчёте на NaOH, г/дм³
10—20
40—60
Массовая концентрация железа, г/дм³, не более
0,02
0,06
Область применения
В химической промышленности для обеззараживания воды, дезинфекции и отбелки
В витаминной промышленности (как окислитель) и для обеливания ткани
Растворы товарного гипохлорита натрия со временем теряют свою активность из-за разложения NaOCl, что наглядно иллюстрирует следующая таблица [12] :[стр. 469] :
Концентрация NaOCl, %
Период полуразложения, дней
25 °C
35 °C
15
144
39
12
180
48
9
240
65
6
360
97
3
720
194
1
2160
580
Применение
Обзор направлений использования
Весь широкий спектр использования гипохлорита натрия можно разбить на три условные группы:
Бытовое использование включает в себя:
Промышленное использование включает в себя:
Применение в бытовой химии
Коммерческая доступность и высокая эффективность действующего вещества определяет его широкое использование различными производственными компаниями, где гипохлорит натрия или средства на его основе выпускаются под различными торговыми марками, некоторые из которых представлены в таблице:
Торговая марка
Производитель
Назначение
Концентрация NaOCl
Белизна [50]
ОАО «Саянскхимпласт»
Бытовой отбеливатель, пятновыводитель и дезинфицирующее средство
4 %; 7 %
Clorox Regular-Bleach [51]
The Clorox Company
Бытовой отбеливатель, пятновыводитель и дезинфицирующее средство
6 %
Clorox Washing Machine Cleaner [52]
The Clorox Company
Очиститель для стиральных машин
5—10 %
Cascade Complete® with Bleach (gel) [53]
Procter & Gamble Company
Средство для автоматических посудомоечных машин
1—5 %
Aquachem Chlorinizor [54]
Sunbelt Chemicals Corp.
Средство для дезинфекции бассейнов
10 %
Brite Bleach [54]
Sunbelt Chemicals Corp.
Бытовой отбеливатель и дезинфицирующее средство
5,25 %
Lysol Bleach Toilet Bowl Cleaner [55]
Reckitt Benckiser
Средство для очистки туалета
2 %
Tiret [К 13]
Reckitt Benckiser
Средство для устранения засоров труб
нет данных
Domestos гель [К 14]
Unilever
Средство для чистки и дезинфекции
5 %
Применение в медицине
Промышленное применение
Применение в качестве промышленного отбеливателя
Гипохлорит натрия широко используется в качестве отбеливателя и пятновыводителя в текстильном производстве и промышленных прачечных и химчистках. Он может быть безопасно использован для многих видов тканей, включая хлопок, полиэстер, нейлон, ацетат, лён, вискозу и другие. Он очень эффективен для удаления следов почвы и широкого спектра пятен в том числе, кровь, кофе, трава, горчица, красное вино и т. д. [29]
Применение в качестве промышленного дезинфицирующего средства
Широкое применение гипохлорита натрия в качестве промышленного дезинфицирующего средства связано, прежде всего, со следующими направлениями [49] :
Промышленные дезинфицирующие и отбеливающие растворы выпускаются многими производителями под различными торговыми марками, некоторые из которых представлены в таблице:
Торговая марка
Производитель
Назначение
Концентрация NaOCl
Форэкс-Хлор [65]
ДНПК «Альфа»
средство для дезинфекции и санитарной обработки
4 % (в пересчёте на активный хлор)
Эмовекс [66]
ООО «Макропул Кемиклс»
средство для дезинфекции бассейнов
не менее 130 г/л (в пересчёте на активный хлор)
Bleach Concentratte [67]
Harvard Chemical Company
промышленный отбеливатель
12,5—15 % (в пересчёте на активный хлор)
Liquid Bleach [68]
Hill Brothers Chemical Co.
промышленный отбеливатель и дезинфектант
10 %; 12,5 %
Clorox Bleach [69]
The Clorox Company
отбеливатель для прачечных
6,5—7,35 %
Poolchlor 1 [70]
Hasa Inc.
жидкость для санитарной обработки бассейнов и спа
10 %
Использование для дезинфекции воды
Использование гипохлорита натрия в качестве дезинфицирующего агента в отличие от применения хлора обладает рядом существенных достоинств:
Также с технической точки зрения, для условий использования в РФ, эксперты отмечают:
Производство гидразина
В качестве побочной реакции наблюдается взаимодействие гидразина с хлорамином [80] :
Модификацией процесса Рашига стал процесс Хофмана (англ. Hoffmann Process или англ. Urea Process ), где вместо аммиака используется мочевина [83] :
Применение в промышленном органическом синтезе
Сильные окислительные свойства гипохлорита натрия используются в промышленном органическом синтезе для получения различных соединений, среди которых:
Применение в лабораторном органическом синтезе
Гипохлорит натрия находит широкое применение в лабораторной органической практике прежде всего, из-за своих сильных окислительных свойств и доступности как реактива.
Окислительные возможности NaOCl используются в следующих превращениях:
Среди других вариантов использования отметим:
Прочие направления использования
Среди прочих направлений использования гипохлорита натрия отметим:
Гипохлорит Натрия — что это такое? Это неорганическое соединение, в составе которого находится до 95% активного хлора. Вещество имеет несколько нетривиальных, исторических названий: «лабарракова вода», «жавелевая вода». Химическая формула гипохлорита натрия: NaOCl. Молекулярная масса соединения = 74,4 грамма на моль. В связи с тем, что вещество достаточно неустойчиво в свободном состоянии, оно чаще всего применяется в форме пентагидрата или водного раствора. У раствора сильный, резкий запах хлора. Безводная форма вещества синтезируется в виде бесцветных кристаллов, которые хорошо растворяются в воде. Пентагидрат обладает желто-зеленым оттенком, кристаллы ромбической формы.
По своим химическим свойствам – это сильный окислитель. Гипохлорид легко разлагается до хлорида Na и кислорода, при нагревании подвергается диспропорционированию. В воде диссоциирует на ионы. Вещество подвергает коррозии большинство металлов.
Гипохлорит Натрия производится в огромных количествах. Около половины синтезированного вещества применяют в бытовой химии и медицине, остальное – в промышленности. Существует два метода производства средства: химический, хлорирование водного раствора натрия гидроксида (концентрированный и основной) и электролитический, используют электролизные установки для электролиза водного хлорида натрия.
Химическое соединение активно применяется в промышленности:
Вещество используют в бытовой химии, его часто можно обнаружить в составе отбеливателей, средств для дезинфекции и очистки. В медицине используют наружно или местно в качестве противовирусного, бактерицидного и противогрибкового средства; в небольших концентрациях — для обработки операционных ран, в гинекологии и акушерстве, оториноларингологии, в стоматологии (эндодонтия).
Химическое соединение может оказывать вредное воздействие на организм человека, при вдыхании оказывать удушающий и раздражающий эффект. При попадании средства в глаза вещество вызывает химический ожог, может привести к потере зрения. Средство раздражает кожу, в больших концентрациях вызывает отмирание тканей, язвы и ожоги. После приема внутрь 3-6% раствора у человека развивается ацидоз, раздражение пищевода, более высокие концентрации могут вызвать перфорацию пищеварительного тракта. Несмотря на это, при соблюдении рекомендации по использованию препаратов, воды и бытовой химии, гипохлорит считается достаточно безопасным средством. Не обладает канцерогенными, мутагенными и тератогенными средствами. Токсическая доза при внутривенном введения для человека составляет 45 мг на кг веса; пероральная – 1 грамм на кг. Также считается, что вещество не создает экологических проблем, так как в окружающей среде быстро разлагается до воды, кислорода и поваренной соли. Класс опасности для концентрированных растворов (до 20%): 1 – по химической активности; 3 – опасность для здоровья человека. Не территории Российской Федерации гипохлорит Na выпускают по ГОСТу 11086-76.
Натрия Гипохлорит – одно из сильнейших антибактериальных средств. Гипохлорит-ион проявляет высокую активность по отношению к множеству известных микроорганизмов, причем действует в достаточно низких концентрациях. Наивысшая активность проявляется при нейтральном рН. Образующиеся при разложении вещества частицы окисляют биополимеры в структуре вредоносных агентов, разрушают молекулы практически всех орг. субстратов. Средство проявляет активность по отношению к грамотрицательным бактериям, кишечной палочке, серрации, синегнойной палочке, грамположительным бактериям, патогенным грибам, простейшим, вирусам. Однако лекарство не действует на возбудители криптоспоридиоза и лямблиоза. Средство не обладает тератогенными, канцерогенными и мутагенными свойствами.
Показания к применению
Применяют наружно и вводят внутрь полости в концентрации 0,06%:
Раствор применяют для инъекционного введения при эндо- и экзотоксикозах, отравлениях, сепсисе, ожогах, заболеваниях печени и почек.
В виде жидкости и гелей вещество используют для дезинфекции оборудования в пищевой промышленности, при обработке поверхностей.
Противопоказания
Натрия Гипохлорит противопоказан к применению:
Побочные действия
Редко вещество вызывает:
Гипохлорит Натрия, инструкция по применению (Способ и дозировка)
Вещество используют для обработки помещения и различных поверхностей в соответствии с рекомендациями.
Лекарство применяют внутривенно, наружно и вводят в полости в форме 0,06% раствора. Следует соблюдать инструкцию по применению.
Передозировка
Нельзя превышать рекомендуемую дозировку и пренебрегать правилами использования гипохлорита Na. Средство может раздражать дыхательные пути, кожу, вызывать эрозии и перфорации ЖКТ, раздражать глаза.
Взаимодействие
Вещество не рекомендуется сочетать с прочими антисептическими средствами и мылом. Перед применением других лекарственных средств рекомендуется тщательно промыть обрабатываемый участок.
Особые указания
Раствором гипохлорита нельзя обрабатывать хирургические инструменты и материалы.
Не допускать попадания средства в глаза и дыхательные пути.
При беременности и лактации
Вещество не используют для инъекционного введения у беременных женщин.
[К 12]
