Structure de l'acide hypochlore (HCLO), propriétés, utilisations, synthèse

Il Acide hypochlouleux C'est un composé inorganique dont la formule chimique est HCLO. Il correspond au moins rouillé des oxoacides du chlore, car il ne contient qu'un seul atome d'oxygène. De lui dériver l'anion hypochlorite, Clo^-, et ses sels, largement utilisés comme désinfectants d'eau commerciaux.

Le HCLO est l'agent oxydant et antimicrobien le plus fort que ce qui est généré lorsque le chlore gazeux se dissout dans l'eau. Son action antiseptique est connue depuis plus d'un siècle, même avant que les solutions de chlore ne soient utilisées pour nettoyer les blessures des soldats de la Première Guerre mondiale.

Molécule d'acide hypoclory représentée par un modèle de sphères et de barres. Source: Ben Mills et Jynto [domaine public]

Sa découverte de facto remonte à 1834 par le chimiste français Antoine Jérôme Balard, qui a obtenu l'oxydation partielle du chlore qui le bouillonne dans une suspension aqueuse d'oxyde de mercure, HGO. Depuis lors, il a été utilisé comme désinfectant et agent antiviral.

Chimiquement parlant, le HCLO est un agent oxydant qui finit par donner son atome de chlore à d'autres molécules; Autrement dit, avec lui, les composés chlorés peuvent être synthétisés, être des chloroamines d'une grande pertinence dans le développement de nouveaux antibiotiques.

Dans les années 70, il a été découvert que le corps est capable de produire naturellement cet acide par l'action de l'enzyme de la myéloperoxydase; enzyme agissant sur des peroxydes et des anions de chlorure pendant la phagocytose. Ainsi, du même organisme, ce "meurtrier" d'intrus peut survenir, mais à une échelle inoffensive pour son propre puits.

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Structure

La structure HCLO montre dans l'image supérieure. Notez que la formule contredit la structure: la molécule est H-O-CL et pas de H-CL-O; Cependant, ce dernier est généralement préféré pour être en mesure de le comparer directement avec ses homologues les plus oxydés: HCLO₂, Hclo₃ Et hclo₄.

Structure chimique de l'acide hypochlouleux.

Hydrogène acide, H⁺, Sorti par le HCLO est situé dans le groupe OH lié au chlore atome. Notez les différences de longueur notables dans les liens O-H et Cl-O, ce dernier étant le plus long en raison du degré inférieur de chevauchement des orbitales de chlore, plus diffus, avec ceux de l'oxygène.

La molécule Hocl peut à peine rester stable dans des conditions normales; Il ne peut pas être isolé de ses solutions aqueuses sans disproportion ni libération sous forme de chlore gazeux, CL₂.

Par conséquent, il n'y a pas de cristaux anhydres (pas même d'hydrate d'entre eux) d'acide hypochloreux; Et à ce jour, il n'y a aucune indication qu'ils peuvent être préparés par des méthodes extravagantes. Si pour cristalliser, les molécules HCLO interagiraient entre elles à travers leurs dipôles permanents (charges négatives orientées vers l'oxygène).

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Propriétés

Acidité

HCLO est un acide monoprotique; C'est-à-dire que vous ne pouvez donner qu'un h⁺ à l'environnement aqueux (où il est formé):

Hclo (ac) + h₂Ou ↔ Clo^-(AC) + H₃SOIT⁺(AC) (PKA = 7,53)

De cette équation d'équilibre, il est observé qu'une diminution des ions H₃SOIT⁺ (Une augmentation de la basicité de l'environnement), favorise la formation d'anions plus hypochlorite, CLO^-. Par conséquent, si vous souhaitez garder une solution de CLO relativement stable^- Il est nécessaire que le pH soit basique, qui est réalisé avec NaOH.

Sa constante de dissociation, PKA, est consciente que le HCLO est un acide faible. Par conséquent, lorsque vous le manipuliez concentré, nous ne devons pas nous inquiéter autant des ions H₃SOIT⁺, mais par le HCLO lui-même (étant donné sa forte réactivité et non par sa corrosivité).

Agent d'oxydation

Il a été mentionné que l'atome de chlore dans le HCLO a un nombre d'oxydation de +1. Cela signifie qu'il nécessite à peine le gain d'un seul électron pour revenir à son état basal (CL⁰) et pour pouvoir former la molécule CL₂. Par conséquent, le HCLO sera réduit à Cl₂ et h₂Ou, oxydant une autre espèce plus rapidement par rapport au même Cl₂ ou CLO^-:

2HCLO (AC) + 2H⁺ + 2E^- ↔ CL₂(g) + 2h₂Ou (l)

Cette réaction vous permet d'apercevoir à quel point le HCLO dans ses solutions aqueuses est stable.

Sa puissance oxydante n'est pas seulement mesurée par la formation de Cl₂, mais aussi pour sa capacité à abandonner son atome de chlore. Par exemple, vous pouvez réagir avec les espèces d'azote (y compris l'ammoniac et les bases d'azote), pour provoquer des chloroamines:

HCLO + N-H → N-CL + H₂SOIT

Notez qu'un lien N-H, un groupe amino (-nh est cassé (-nh₂) principalement, et est remplacé par un n-Cl. Il en va de même pour les liaisons O-H des groupes hydroxyles:

HCLO + O-H → O-CL + H₂SOIT

Ces réactions sont cruciales et expliquent l'action désinfectante et antibactérienne du HCLO.

La stabilité

Hclo est instable presque là où il a l'air. Par exemple, l'anion hypochlorite est disproportionné chez les espèces de chlore avec un nombre d'oxydation de -1 et +5, plus stable que +1 dans le HCLO (H⁺CL⁺SOIT^2-):

3Cl^-(Ac) ↔ 2Cl^-(AC) + CLO₃^-(AC)

Cette réaction déplacerait l'équilibre vers la disparition du HCLO. De plus, le HCLO participe directement à un équilibre parallèle avec l'eau et le chlore:

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CL₂(g) + h₂Ou (l) ↔ hclo (ac) + h⁺(AC) + CL^-(AC)

C'est pourquoi essayer de chauffer une solution HCLO pour le concentrer (ou l'isoler) conduit à la production de Cl₂, qui est identifié en étant un gaz jaune. De même, ces solutions ne peuvent pas être exposées à la lumière trop longtemps, ou à la présence d'oxydes métalliques, car ils décomposent le CL₂ (HCLO disparaît encore plus):

2Cl₂ + 2h₂O → 4hcl + o₂

Le HCL réagit avec le hcllo pour générer plus de CL₂:

HCLO + HCL → CL₂ + H₂SOIT

Et ainsi de suite jusqu'à ce qu'il y ait plus de hclo.

La synthèse

Eau et chlore

L'une des méthodes pour préparer ou synthétiser l'acide hypochlouleux a déjà été expliqué implicitement: dissoudre le chlore gazeux dans l'eau. Une autre méthode assez similaire consiste à dissoudre dans l'eau L'anhydride de cet acide: le monoxyde de dichloro, Cl₂SOIT:

CL₂Ou (g) ​​+ h₂Ou (l) ↔ 2hclo (AC)

Encore une fois, il n'y a aucun moyen d'isoler le pur hclo, car il évapore l'eau déplacerait l'équilibre à la formation de CL₂Ou, des gaz qui échapperaient à l'eau.

D'un autre côté, il a été possible de préparer des solutions plus concentrées de HCLO (à 20%) en utilisant l'oxyde de mercure, HGO. Pour ce faire, le chlore se dissout dans un volume d'eau juste à son point de congélation, de sorte que la glace chlorée est obtenue. Ensuite, cette même glace est remuée, et en faisant fondre, elle est mélangée avec le HGO:

2Cl₂ + HGO + 12H₂O → 2HCLO + HGCL₂ + 11h₂SOIT

La dissolution de HCLO à 20% peut enfin être distillée dans le vide.

Électrolyse

Une méthode plus simple et plus sûre pour préparer des solutions d'acide hypochlouleuse consiste à utiliser les salmuelas comme matière première au lieu du chlore. Les salmueras sont riches en anions chlorure, Cl^-, qui, grâce à un processus d'électrolyse, peut s'oxyder₂:

2h₂O → O₂ + 4h⁺ + 4E^-

2Cl^- ↔ 2E^- + CL₂

Ces deux réactions se produisent dans l'anode, où le chlore qui se dissout immédiatement pour créer HCLO est produit; Pendant que dans le compartiment cathode, l'eau est réduite:

2h₂O + 2E^- → 2OH^- + H₂

De cette façon, le HCLO à l'échelle commerciale à industrielle peut être synthétisé; Et ces solutions obtenues de Salmueras sont, en fait, les produits disponibles sur le marché de cet acide.

Applications

Aspects généraux

HCLO peut être utilisé comme agent oxydant pour oxyder les alcools en cétones et pour synthétiser les chloramines, les chloramides ou les chlorhordes (à partir d'alcènes).

Cependant, toutes ses autres utilisations peuvent être englobées en un mot: Biocida. Il est un champignon, des bactéries, des virus et des toxines libérées par des agents pathogènes.

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Le système immunitaire de notre corps synthétise son propre HCLO par l'action de l'enzyme de la myéloperoxydase, aidant les globules blancs à éradiquer les intrus qui provoquent l'infection.

Les infinités d'études proposent divers mécanismes d'action HCLO sur la matrice biologique. Cela donne son atome de chlore aux groupes amino de certaines protéines, et oxyde également leurs groupes SH présents aux disulfures S-S, résultant comme la dénaturation de leur.

Il arrête également la réplication de l'ADN en réagissant avec les bases d'azote, il affecte l'oxydation complète du glucose et peut également déformer la membrane cellulaire. Toutes ces actions finissent par causer la mort aux germes.

Désinfection et nettoyage

C'est pourquoi les solutions HCLO finissent par être utilisées pour:

-Traitement des blessures infectieuses et gangrenas

-Désinfecter les approvisionnements en eau

-Agent stérilisant des matériaux chirurgicaux, ou outils utilisés dans le vétérinaire, la médecine et la dentisterie

-Désinfectant de tout type de surface ou d'objet en général: barres, main courante, machines à café, céramiques, tables en verre, auberges de laboratoire, etc.

-Synthétisez des chloroamines qui servent d'antibiotiques moins agressifs, mais en même temps plus durables, spécifiques et stables que HCLO lui-même

Des risques

Les solutions HCLO peuvent être dangereuses si elles sont très concentrées, car elles peuvent réagir violemment avec les espèces susceptibles d'oxyder. De plus, ils ont tendance à libérer du chlore gazeux en déstabilisant, ils doivent donc être stockés sous un protocole de sécurité rigoureux.

Le HCLO est tellement réactif envers les germes, que là où il est irrigué disparaît dans l'acte, sans représenter un risque plus tard pour ceux qui touchent les surfaces traitées par lui. La même chose se produit à l'intérieur de l'organisme: il est rapidement décomposé ou est neutralisé par toute espèce de l'environnement biologique.

Lorsque l'organisme lui-même génère, il est présumé que cela peut tolérer de faibles concentrations de HCLO. Cependant, s'il est très concentré (utilisé à des fins synthétiques et non dissinfectantes), cela peut entraîner des effets indésirables en attaquant également des cellules saines (peau, par exemple).

Les références

1. Fhiver & Atkins. (2008). Chimie inorganique. (Quatrième édition). Mc Graw Hill.
2. Gottardi, W., Debabov, D., & Nagl, m. (2013). N-chloramines, une classe prometteuse d'anti-infectives topiques bien réduits. Agents antimicrobiens et chimiothérapie, 57 (3), 1107-1114. Doi: 10.1128 / AAC.02132-12
3. Par Jeffrey Williams, Eric Rasmussen et Lori Robins. (6 octobre 2017). Acid hypochlouleux: exploitation d'une réponse innée. Récupéré de: InfectionControl.Conseils
4. Hydro Instruments. (s.F.). Chimie de base de la chloration. Récupéré de: Hydroinsstrunts.com
5. Wikipédia. (2019). Acide hypochlouleux. Récupéré de: dans.Wikipédia.org
6. Serhan Sakarya et al. (2014). Acide hypochlouleux: un agent de soins de la plaie idéal avec un microbicide puissant, un antibiofilm et une puissance de cicatrisation des plaies. Blessures HMP. Récupéré de: Woundsresearch.com
7. Prébchem. (2016). Préparation de l'acide hypochlouleux. Récupéré de: prepchem.com