Gipoxlorit natriya

Gipoxlorit natriya (natriy xlorid, kimyoviy formulasi – NaOCl) – xlorid kislotaning noorganik natriyli tuzi. Tuzning suvdagi eritmasining trivial nomlari – „labarrak suvi“ yoki „javeliy suv“.

Birikma erkin holatda juda beqaror va odatda barqaror pentagidrat NaOCl · 5H2O yoki oʻtkir hidli suvli eritmada uchraydi.

U tarkibida 95,2% faol xlor boʻlgan kuchli oksidlovchidir. U antiseptik va dezinfeksiyalovchi xususiyatlarga ega. Maishiy va sanoat oqartiruvchisi, dezinfektant, suvni tozalash va zararsizlantirish uchun vosita, shuningdek, baʼzi kimyoviy jarayonlarda ishlatiladi. Tibbiyotda bakteritsid va sterilizatsiyalovchi vosita sifatida, shuningdek oziq-ovqat sanoati va qishloq xoʻjaligida qoʻllaniladi.

The 100 Most Important Chemical Compounds (Greenwood Press, 2007) nashriga koʻra, natriy gipoxlorit yuzlab eng muhim kimyoviy birikmalar qatoriga kiradi.

Kashfiyot tarixi

1774-yilda shved kimyogari Karl Vilgelm Sheele xlorni kashf etgan. Oradan 11-yil oʻtgach, 1785-yilda (boshqa maʼlumotlarga koʻra 1787-yilda) fransuz kimyogari Klod Lui Bertolle bu gazning suvdagi eritmasi oqartiruvchi xususiyatga ega ekanligini aniqlagan.

${\mathsf {Cl_{2}+H_{2}O\rightleftarrows HCl+HOCl}}\ \ \ \ (1)$

1778-yilda Parijdagi Leonardo Alban boshchiligidagi Societé Javel kichik korxonasi Bertolle usulini sanoat sharoitiga moslashtirib, xlor gazini suvda eritib oqartiruvchi suyuqlik ishlab chiqara boshlagan. Biroq, mahsulot beqaror edi, shuning uchun 1787-yilda jarayon oʻzgartirildi. Xlor potashning suvli eritmasi orqali oʻtkazila boshlandi, bu esa yuqori oqartirish xususiyatiga ega barqaror mahsulot bergan. Alban uni "Eau de Javel" („javel suvi“) deb atadi. Yangi mahsulot tashish va saqlash qulayligi tufayli tezda Fransiya va Angliyada mashhur boʻlgan.

${\mathsf {Cl_{2}+2K_{2}CO_{3}+H_{2}O\rightarrow 2KHCO_{3}+KOCl+KCl}}\ \ \ \ (2)$

1820-yilda fransuz farmatsevt Antuan Labarrak potashni arzonroq kaustik soda (natriy gidroksid) bilan almashtirdi. Hosil boʻlgan natriy gipoxlorit eritmasiga „Labarrak suvi“ deb nom berildi. U oqartirish va dezinfeksiyalash uchun keng qoʻllanilgan. Reaksiya sovuq suyultirilgan eritmada sodir boʻldi:

${\mathsf {Cl_{2}+2NaOH\rightarrow NaCl+NaOCl+H_{2}O}}\ \ \ \ (3)$

Gipoxloritning dezinfeksiyalash xususiyatlari XIX asrning birinchi yarmida aniqlangan boʻlsa-da, undan ichimlik va oqova suvlarni tozalashda faqat asrning oxirlarida foydalanila boshlandi. Birinchi suv tozalash tizimlari 1893-yilda Gamburgda ochilgan va AQShda tozalangan ichimlik suvi ishlab chiqaradigan birinchi zavod 1908-yilda Jersi-Sitida paydo boʻlgan.

Fizik xususiyatlari

Suvsiz natriy gipoxlorit beqaror rangsiz kristall modda. Uning tarkibi: natriy (30,9%), xlor (47,6%) va kislorod (21,5%).

U 100 g suvga 53,4 g (50 °C da 100 g suvga 130 g) yaxshi eriydi.

Birikmada uchta kristallgidrat borligi maʼlum:

• monogidrat NaOCl · H2O – 60 °C dan yuqori haroratda parchalanib, juda beqaror; yanada yuqori haroratlarda portlash bilan parchalanadi.
• NaOCl · 2,5H₂O – nisbatan barqaror, 57,5 °C da suyuqlanadi.
• pentagidrat NaOCl · 5H2O – eng barqaror shakl – och yashil-sariq (texnik sifat – oq rangda). Havoda modda tez parchalanishi tufayli suyuq holatga oʻtadi. Suyuqlanish harorati 24,4 °C (boshqa maʼlumotlarga koʻra – 18 °C) va 30-50 °C gacha qizdirilganda parchalanadi.

Natriy gipoxloritning suvdagi eritmasining 18 °C dagi zichligi:

	1%	2%	4%	6%	8%	10%	14%
Zichlik, g/l	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

Turli konsentratsiyali natriy gipoxloritning suvli eritmalarining muzlash harorati:

	0,8%	2%	4%	6%	8%	10%	12%	15,6%
Muzlash harorati, °C	−1,0	−2,2	−4,4	−7,5	−10,0	−13,9	−19,4	−29,7

Kimyoviy xususiyatlari

Parchalanish va nomutanosiblik

Natriy gipoxlorit beqaror birikma boʻlib, osongina parchalanib, kislorod chiqaradi:

${\mathsf {2NaOCl\ {\xrightarrow {70^{o}C}}\ 2NaCl+O_{2}\!\uparrow }}$

Oʻz-oʻzidan parchalanish xona haroratida ham sekin sodir boʻladi: 40 kun ichida pentagidrat (NaOCl 5H2O) 30% faol xlorni yoʻqotadi. 70 °C da suvsiz gipoxlorit portlovchi darajada parchalanadi.

Qizdirilganda parallel ravishda nomutanosiblik (dismutatsiya) reaktsiyasi sodir boʻladi:

${\mathsf {3NaOCl\ {\xrightarrow {50^{o}C}}\ NaClO_{3}+2NaCl}}$

Suvli eritmalarda gidroliz va parchalanish

Suvda erigan natriy gipoxlorit ionlarga ajraladi:

${\mathsf {NaOCl\ {\xrightarrow {H_{2}O}}\ Na^{+}+OCl^{-}}}$

Gipoxlorid kislota (HOCl) juda zaif (pKa = 7,537) boʻlgani uchun suvli muhitda gipoxlorit ioni gidrolizga uchraydi:

${\mathsf {OCl^{-}\!+H_{2}O\leftrightarrows HOCl+OH^{-}}}$

Natriy gipoxloritning suvli eritmalarida gipoxlorid kislotaning mavjudligi uning kuchli dezinfektsiyalash va oqartirish xususiyatlarini tushuntiradi („Fiziologik taʼsirlar va atrof-muhit taʼsiri“ boʻlimiga qarang).

Natriy gipoxloritning suvli eritmalari beqaror va hatto oddiy haroratlarda ham (kuniga 0,085%) vaqt oʻtishi bilan parchalanadi. Parchalanish yorugʻlik, ogʻir metallar ionlari va gidroksidi metall xloridlari bilan tezlashadi; aksincha, magniy sulfat, ortoborik kislota, silikat va natriy gidroksid jarayonni sekinlashtiradi; bu holda yuqori ishqoriy muhitga ega eritmalar (pH > 11) eng barqaror hisoblanadi.

Yuqori ishqoriy muhitda (pH > 10), gipoxlorit ionining gidrolizi bostirilganda, parchalanish quyidagicha sodir boʻladi:

${\mathsf {2OCl^{-}\!\rightarrow 2Cl^{-}\!+O_{2}}}$

35 °C dan yuqori haroratlarda parchalanish nomutanosiblik (dismutatsiya) reaktsiyasi bilan birga keladi:

${\mathsf {3OCl^{-}\!\rightarrow 2Cl^{-}\!+ClO_{3}^{-}}}$

PH 5 dan 10 gacha boʻlgan diapazonda, eritmadagi gipoxlorid kislota kontsentratsiyasi sezilarli boʻlganda, parchalanish quyidagi sxema boʻyicha davom etadi:

${\mathsf {HOCl+2ClO^{-}\rightarrow ClO_{3}^{-}+2Cl^{-}+H^{+}}}$

${\mathsf {HOCl+ClO^{-}\!\rightarrow O_{2}+2Cl^{-}\!+H^{+}}}$

Kislotali muhitda HOCl ning parchalanishi tezlashadi va juda kislotali muhitda (pH < 3) xona haroratida parchalanish quyidagi sxema boʻyicha kuzatiladi:

${\mathsf {4HOCl\rightarrow 2Cl_{2}+O_{2}+2H_{2}O}}$

Agar xlorid kislota kislotalash uchun ishlatilsa, natijada xlor ajralib chiqadi:

${\mathsf {NaOCl+2HCl\rightarrow NaCl+Cl_{2}\!\uparrow \!+H_{2}O}}$

Karbonat angidrit natriy gipoxloritning toyingan suvli eritmasi orgali oʻtkazish, siz gipoxlorid kislota eritmasiy olish mumkin:

${\mathsf {NaOCl+H_{2}O+CO_{2}\rightarrow NaHCO_{3}+HOCl}}$

Oksidlanish xossalari

Natriy gipoxloritning suvli eritmasi kuchli oksidlovchi modda boʻlib, muhitning kislota-asos xususiyatidan qatʼi nazar, turli qaytaruvchi moddalar bilan koʻplab reaksiyalarga kirishadi.

Suvli muhitda oksidlanish-qaytarilish jarayonini va yarim reaksiyalarning standart elektrod potentsiallarini rivojlantirishning asosiy variantlari:

• kislotali muhitda:

${\mathsf {NaOCl+H^{+}=Na^{+}+HOCl}}$

${\mathsf {2HOCl+2H^{+}\!+2e^{-}=Cl_{2}\!\uparrow \!+2H_{2}O}}$	$E^{o}{\mathsf {=1,630B}}$
${\mathsf {HOCl+H^{+}\!+2e^{-}=Cl^{-}\!+H_{2}O}}$	$E^{o}{\mathsf {=1,500B}}$

• neytral va ishqoriy muhitda:

${\mathsf {OCl^{-}\!+H_{2}O+2e^{-}=Cl^{-}\!+2OH^{-}}}$	$E^{o}{\mathsf {=0,890B}}$
${\mathsf {2OCl^{-}\!+2H_{2}O+2e^{-}=Cl_{2}\!\uparrow \!+\ 4OH^{-}}}$	$E^{o}{\mathsf {=0,421B}}$

• Ishqoriy metall yodidlari yodga (bir oz kislotali muhitda), yodatga (neytral muhitda) yoki periodatga (ishqoriy muhitda) oksidlanadi:

${\mathsf {NaOCl+2NaI+H_{2}O\rightarrow NaCl+I_{2}\!\downarrow +2NaOH}}$

${\mathsf {3NaOCl+NaI\rightarrow 3NaCl+NaIO_{3}}}$

${\mathsf {4NaOCl+NaI\rightarrow 4NaCl+NaIO_{4}}}$

• sulfitlar sulfatlarga, nitritlar nitratlarga, oksalatlar va formatlar karbonatlarga oksidlanadi:

${\mathsf {NaOCl+K_{2}SO_{3}\rightarrow NaCl+K_{2}SO_{4}}}$

${\mathsf {2NaOCl+Ca(NO_{2})_{2}\rightarrow 2NaCl+Ca(NO_{3})_{2}}}$

${\mathsf {NaOCl+NaOH+HCOONa\rightarrow NaCl+Na_{2}CO_{3}+H_{2}O}}$

• Fosfor va mishyak natriy gipoxloritning ishqoriy eritmasida eriydi va fosfor va mishyak kislotalarining tuzlarini hosil qiladi:

${\mathsf {2As+6NaOH+5NaOCl\rightarrow 2Na_{3}AsO_{4}+5NaCl+3H_{2}O}}$

• Ammiak, natriy gipoxlorit taʼsirida, xloramin hosil boʻlish bosqichida gidrazinga aylanadi (karbamid ham xuddi shunday reaksiyaga kirishadi)

${\mathsf {NaOCl+NH_{3}\rightarrow NaOH+NH_{2}Cl}}$

${\mathsf {NH_{2}Cl+NaOH+NH_{3}\rightarrow N_{2}H_{4}+NaCl+H_{2}O}}$

• Oksidlanish darajasi past boʻlgan metallarning birikmalari yuqori oksidlanish darajasiga ega boʻlgan birikmalarga aylanadi:

${\mathsf {NaOCl+PbO\rightarrow NaCl+PbO_{2}}}$

${\mathsf {2NaOCl+MnCl_{2}+4NaOH\rightarrow Na_{2}MnO_{4}+4NaCl+2H_{2}O}}$

${\mathsf {3NaOCl+2Cr(OH)_{3}+4NaOH\rightarrow 2Na_{2}CrO_{4}+3NaCl+5H_{2}O}}$

Analogiya boʻyicha transformatsiyalar amalga oshirilishi mumkin: Fe(II) → Fe(III) → Fe(VI); Co(II) → Co(III) → Co(IV); Ni(II) → Ni(III); Ru(IV) → Ru(VIII); Ce(III) → Ce(IV) va boshqalar.

Identifikatsiyasi

Gipoxlorit ioniga sifatli analitik reaktsiyalar orasida sinov namunasi xona haroratida bir valentli talliy tuzining ishqoriy eritmasiga qoʻshilganda jigarrang metagidroksid choʻkmasining choʻkishi qayd etilishi mumkin (aniqlash chegarasi 0,5 mkg gipoxlorit):

${\mathsf {2NaOCl+Tl_{2}SO_{4}+2NaOH=2TlO(OH)\!\downarrow +2NaCl+Na_{2}SO_{4}}}$

Yana bir variant – kuchli kislotali muhitda kraxmalli yod reaktsiyasi va kaliy bromat ishtirokida 4,4'-tetrametildiaminodifenilmetan yoki n, nʼ-dioksitrifenilmetan bilan rangli reaksiya.

Eritmadagi natriy gipoxloritni miqdoriy tahlil qilishning keng tarqalgan usuli – bu tahlil qilingan eritmani standart eritmaga (MDA) qoʻshish orqali potentsiometrik tahlil yoki tahlil qilinadigan eritmaning konsentratsiyasini standart eritmaga qoʻshish orqali kamaytirish usuli (MUA) brom-ion-selektiv elektrod (Br-ISE) yordamida.

Kaliy yodid (bilvosita yodometriya) yordamida titrimetrik usul ham qoʻllaniladi.