Натрий гипохлорит: формула, применение. Обеззараживание воды гипохлоритом натрия

Кислоты, в состав которых входит хлор, достаточно разнообразны. Всего их можно выделить пять:

• бескислородная соляная HCL;
• хлорноватистая HCLO;
• хлористая HLO₂;
• хлорноватая HCLO₃;
• хлорная HCLO₄.
  

Каждая из них - сильнейший окислитель, который имеет широкий спектр действия и поэтому достаточно широко используется в различных химических синтезах и промышленности. Однако особое значение имеет самая слабая из них, но при этом по окисляющим способностям не уступающая другим - хлорноватистая. Одна из ее солей, натрий гипохлорит, входит в сто самых синтезируемых и важных химических соединений для использования в быту. Почему и с чем это связано, попробуем разобраться.

Хлорноватистая кислота и ее соли

Как уже было обозначено, данная кислота не самая сильная среди своих коллег. Однако именно она способна легко высвобождаться из своих солей и проявлять сильнейшие антибактериальные, окислительные и дезинфицирующие свойства. Это и определяет основные области ее применения и подчеркивает важное значение.

Так как сама кислота достаточно нестабильна, то экономически выгоднее и удобнее применять ее соли. Самые распространенные из них в промышленности, это:

• гипохлорит калия;
• натрий гипохлорит;
• гипохлорит кальция.

Все они при обычных условиях - твердые кристаллические вещества, способные при небольшом нагревании разлагаться, с высвобождением свободного хлора. При правильной транспортировке, хранении и использовании являются незаменимыми помощниками в промышленности, хозяйстве и медицине.

Наибольшее значение имеет именно гипохлорит натрия, поэтому его рассмотрим подробнее.

Формула натрия гипохлорита

Если рассматривать особенности состава молекулы, то количественное соотношение элементов будет таким:

• натрий - 31%;
• хлор - 48%;
• кислород - 21%.

Эмпирическая формула гипохлорит натрия имеет вид NaCLO. Положительно заряженный ион натрия связывается ионными взаимодействиями с хлорит-ионом. Связи внутри последнего образованы по ковалентному полярному механизму: шесть электронов хлора по парам и один неспаренный объединяется с одним электроном атома кислорода. Общий заряд иона CLO^-.

Очевидно, что формула гипохлорит натрия отражает и строение его молекулы, и ступени диссоциации в водном растворе. Также демонстрирует качественный и количественный состав соединения.

История открытия и использования вещества

На самом деле данная история берет свое начало с XVIII века. Ведь именно тогда, в 1774 году, Карлом Шееле был открыт элементарный (молекулярный) хлор. В течение многих лет изучались его свойства. Поэтому только в 1787 году Клод Бертолле сумел обнаружить, что если данный газ растворить в воде, то получиться смесь кислот, способная давать потрясающий отбеливающий и дезинфицирующий эффект.

Эту смесь назвали белильной жидкостью и наладили массовое производство. Однако буквально в этом же году стало понятно, что в такой форме хранить и транспортировать это вещество нецелесообразно, так как оно быстро разлагается под действием ряда факторов:

• температуры;
• освещения;
• попадания инородных частиц;
• просто на открытом воздухе и прочее.

Поэтому способ получения был модернизирован. Стали пропускать едкий газ хлор не через воду, а через раствор поташа. В результате образовывался более стабильный продукт KCLO, который обладал теми же свойствами при использовании. Данное соединение назвали "жавелевая вода" и стали широко применять для бытовых нужд.

Но поташ, или карбонат калия, - это достаточно дорогая соль. Поэтому с экономической точки зрения данный способ был не слишком выгодным. Тогда в 1820 году Антуан Лабаррак догадался заменить поташ на более дешевую и общедоступную соль - каустическую соду. Это решило проблему. В результате стали получать продукт, который используется до сих пор - натрий гипохлорит NaCLO.

Сегодня существует несколько синонимов названию для этого соединения:

• жавелевая вода;
• лабарракова вода;
• гипохлорит натрия;
• натрий хлорноватистокислый.

Физические свойства

По своим физическим параметрам это соединение ничем не отличается от других солей хлорноватистой кислоты. Можно выделить несколько основных характеристических черт.

1. По внешнему виду при обычных условиях это бесцветные кубические кристаллы, имеющие слабый едкий запах хлора.
2. Легко и полностью растворяются в воде в больших количествах, дают щелочную реакцию среды.
3. Температура плавления кристаллов - 18-24⁰С.
4. Температура замерзания зависит от концентрации раствора и колеблется в пределах от -1⁰С до -30⁰С.
5. При нагревании свыше 30⁰С вещество разлагается с высвобождением свободного хлора, при более высоких температурах разложение происходит со взрывом.
6. Гипохлорит натрия плотность имеет равную 1250-1265 кг/м³.
7. При нахождении на открытом воздухе кристаллы способны самопроизвольно плавиться, переходя в жидкое состояние.
8. Водный раствор имеет бледно-зеленую окраску, выражен запах хлора. Легко разлагается при внешнем воздействии и попадании посторонних предметов в емкость.
9. Может выделять токсичный хлор, опасен при попадании в глаза и длительном воздействии на кожу. Сильный окислитель.
   

Таким образом, мы видим, что лабарракова вода - стабильное соединение только при соблюдении всех условий хранения. Поэтому обращаться с ним и использовать следует очень осторожно.

Формы существования

Рассматриваемое нами вещество существует в форме трех кристаллогидратов.

1. Моногидрат. Химическая формула NaOCL*H₂O. Данная форма не является устойчивой, способна взрываться при температуре выше 60⁰С.
2. При более высоком содержании воды в составе молекулы устойчивость повышается. Следующий кристаллогидрат имеет вид NaOCL*2,5H₂O. Не взрывается, при температуре выше 50⁰С плавится.
3. Пентагидрат с формулой NaOCL*5H₂O - самая устойчивая форма, которая и применяется в быту. Именно для нее были описаны вышеперечисленные физические свойства.

Натрий гипохлорит в водном растворе можно выделить выпариванием. Образуются бледно-зеленые или почти прозрачные игольчатые кристаллы пентагидрата.

Химические свойства

Данные характеристики базируются на окислительной способности рассматриваемого соединения. Самые главные типы реакций, в которых жавелевая вода способна принимать участие, следующие:

1. Разложение. В зависимости от условий могут получаться разные продукты. При обычных условиях это поваренная соль и кислород. При нагревании - хлорат натрия и поваренная соль. При действии кислот реакция проходит с выделением свободного хлора.
2. Сильные окислительные свойства со всеми восстановителями. Способна преобразовывать сульфиты в сульфаты, нитриты в нитраты, растворять фосфор и мышьяк, с образованием их кислот, а также переводить аммиак в молекулу гидразина.
3. При реакциях с металлами способствует увеличению их степени окисления до максимально возможной.
4. Обладает сильными коррозионными свойствами, поэтому не может применяться для обработки металлических изделий.

Очевидно, что химические свойства рассматриваемого вещества сводятся к одному - это окислительное воздействие.

Производство гипохлорита натрия

Возможно получение жавелевой воды в лаборатории или же промышленности. Способы различаются. Рассмотрим оба варианта.

Получение гипохлорита натрия в промышленности.

1. Способ, который был предложен еще в 1820 году Лабарраком, остается актуальным по сей день. Пропусканием хлора через раствор гидроксида натрия получают необходимый продукт. Данный вариант называется химическим.
2. Электрохимический. Заключается в подвергании электролизу раствора NaCL или морской воды.

Оба используются сегодня и обеспечивают большие объемы продукта на производствах.

Лабораторные методы синтеза заключаются в получении небольших порций продукта. Они заключаются в пропускании хлора через раствор каустика или карбоната натрия.

Использование в промышленности

Самая главная отрасль народного хозяйства, в которой применяется данное вещество - это водоснабжение. Уже много лет, с начала XX века, используется обеззараживание воды гипохлоритом натрия. Почему это настолько актуально и применимо? На это есть ряд причин.

1. Данный способ считается экологически чистым и безопасным, ведь при естественном разложении гипохлорита выделяется кислород и образуется поваренная соль, что не представляет никакой угрозы для природы и человека.
2. Это самый эффективный метод борьбы с подавляющим числом бактерий, вирусов и грибков, а также простейших, вызывающих патологии.
3. С экономической точки зрения данный способ самый выгодный и дешевый.
   

Сочетание всех обозначенных факторов позволяет считать гипохлорит натрия идеальным на сегодняшний день веществом для обработки питьевой воды. Также производится очистка воды в бассейнах и других искусственных водоемах. Можно вычищать аквариумы, обеспечивая рыбам комфортное существование и свободный доступ кислорода.

Применение в медицине

Гипохлорит натрия применение себе находит и в медицинских целях. Ведь его дезинфицирующие, бактерицидные и очищающие свойства не могли остаться незамеченными в этой области. Как конкретно его используют?

1. Для обработки гнойных ран, открытых мест повреждений.
2. Для дезинфекции инструментов, обработки рабочих поверхностей и санитарных зон.
3. Для лечения целого ряда инфекционных заболеваний, вызванных вирусами, бактериями или грибками (ВИЧ, герпес, гепатит А и Б, хламидиоз и прочие).
4. В хирургии для обработки дренажных ран, внутренних полостей при гнойных поражениях.
5. В акушерстве и гинекологии.
6. В оториноларингологии и дерматологии, применяются даже растворы для инъекций или закапывания внутрь слухового прохода.

Применение этого средства позволяет избегать высокой смертности при распространении инфекций в малоразвитых странах.

Жавелевая вода в химических синтезах

На основе рассматриваемого вещества создаются различные чистящие и моющие средства, препараты для обработки санузлов и прочистки труб. Также с помощью хлорноватистого натрия синтезируются различные отбеливатели для тканей, которые способны удалять самые сложные пятна (например, от кофе, вина, травы и прочее).

На основе лабарраковой воды создаются средства для разложения бытовых и промышленных отходов. Причем на такие вещества, которые будут максимально безопасны для окружающей среды.

Во многих реакциях используются сильные окислительные свойства соединения, так получают многие другие важные вещества в химии.

Использование в животноводстве и растениеводстве

В данных отраслях народного хозяйства также используется гипохлорит натрия. Так, например, в животноводстве он нужен для уборки помещений, в которых живут животные. Это позволяет избавить их от нечистот, продезинфицировать и уничтожить болезнетворные микроорганизмы. Тем самым сокращается заболеваемость скота.

В растениеводстве натрий гипохлорит также позволяет избежать заражения грибками и бактериями. При предпосевной обработке семян раствором жавелевой воды рост заболеваний среди сельскохозяйственных культур резко сокращается. Иногда обрабатываются и сами растения с целью также бактерицидного действия.

Особенности и условия хранения

Так как вещество особенное, то и уход за ним особенный. Существует целый список, который описывает, как правильно хранить и использовать гипохлорит натрия. ГОСТ 11086-76 дает технические характеристики и рассказывает обо всех особенностях, касающихся хранения и транспортировки, а также использования и уничтожения отходов после применения для жавелевой воды.

Там же описаны все марки товара, подробные характеристики. Поэтому перед применением или покупкой необходимо с данным документом тщательно ознакомиться. В целом же, хранение гипохлорита натрия должно осуществляться в темных помещениях, специальных устойчивых к окислению и коррозии емкостях. Его нельзя нагревать, так как может произойти взрыв. Перевозить можно любым способом, но с соблюдением правил техники безопасности.

Гипохлорит натрия: инструкция по применению

Если говорить о применении рассматриваемого вещества внутрь, то здесь необходимы строгие медицинские рекомендации. Ведь входящий в состав соединения хлор может оказать пагубное воздействие на организм. Можно получить химический ожог, отравление и т. д. Это еще не все, к чему может привести неконтролируемый прием такого вещества, как гипохлорит натрия. Инструкция по применению препаратов на его основе должна быть тщательно изучена и согласована с лечащим врачом, применение его самостоятельно в лечебных целях запрещено!