Asam hipoklorit (HClO): struktur, sifat, kegunaan, sintesis

Asam hipoklorit merupakan senyawa anorganik dengan rumus kimia HClO. Ini sesuai dengan asam okso klorin yang paling sedikit teroksidasi, karena hanya mengandung satu atom oksigen. Dari itu mereka menurunkan anion hipoklorit, ClO , dan garam, banyak digunakan sebagai desinfektan air komersial.

HClO adalah agen pengoksidasi dan antimikroba terkuat yang dihasilkan ketika gas klorin larut dalam air. Tindakan antiseptiknya telah dikenal selama lebih dari satu abad, bahkan sebelum larutan klorin digunakan untuk membersihkan luka tentara pada Perang Dunia Pertama .

Molekul asam hipoklorit diwakili oleh model bola dan tongkat. Sumber: Ben Mills dan Jynto [Domain publik]

Penemuannya sebenarnya berasal dari tahun 1834, oleh ahli kimia Prancis Antoine Jérôme Balard, yang mencapai oksidasi parsial klorin dengan menggelegaknya dalam suspensi berair merkuri oksida, HgO. Sejak itu, telah digunakan sebagai disinfektan dan agen antivirus.

Secara kimia, HClO adalah zat pengoksidasi yang pada akhirnya melepaskan atom klorinnya ke molekul lain; artinya, dengan itu senyawa terklorinasi dapat disintesis, menjadi kloroamina yang sangat relevan dalam pengembangan antibiotik baru.

Pada 1970-an, ditemukan bahwa tubuh mampu memproduksi asam ini secara alami melalui aksi enzim myeloperoxidase; enzim yang bekerja pada peroksida dan anion klorida selama fagositosis. Jadi, dari organisme yang sama “pembunuh” penyusup ini dapat muncul, tetapi dalam skala yang tidak berbahaya untuk kesejahteraannya sendiri.

Struktur

Gambar atas menunjukkan struktur HClO. Perhatikan bahwa rumus tersebut bertentangan dengan strukturnya: molekulnya adalah HO-Cl dan bukan H-Cl-O; namun, yang terakhir biasanya lebih disukai agar dapat membandingkannya secara langsung dengan rekan-rekannya yang lebih teroksidasi: HClO 2 , HClO 3 dan HClO 4 .

Struktur kimia asam hipoklorit.

Hidrogen asam, H + , yang dilepaskan oleh HClO terletak pada gugus OH yang terikat pada atom klorin. Perhatikan juga perbedaan panjang yang mencolok pada ikatan OH dan Cl-O, yang terakhir menjadi yang terpanjang karena tingkat tumpang tindih yang lebih rendah dari orbital klorin, lebih menyebar, dengan oksigen.

Molekul HOCl hampir tidak bisa tetap stabil dalam kondisi normal; Ia tidak dapat diisolasi dari larutan berairnya tanpa menjadi tidak proporsional atau dilepaskan sebagai gas klorin, Cl 2 .

Oleh karena itu, tidak ada kristal anhidrat (bahkan tidak hidratnya) dari asam hipoklorit; Dan sampai saat ini, juga tidak ada indikasi bahwa mereka dapat disiapkan dengan metode yang boros. Jika mereka bisa mengkristal, molekul HClO akan berinteraksi satu sama lain melalui dipol permanen mereka (muatan negatif berorientasi oksigen).

Sifat

Keasaman

HClO adalah asam monoprotik; yaitu, Anda hanya dapat menyumbangkan satu H + ke media berair (di mana ia terbentuk):

HClO (aq) + H 2 O ClO (aq) + H 3 O + (aq) (pKa = 7,53)

Dari persamaan kesetimbangan ini diamati bahwa penurunan ion H 3 O + (peningkatan kebasaan medium) mendukung pembentukan lebih banyak anion hipoklorit, ClO . Akibatnya, jika larutan ClO ingin dijaga agar relatif stabil, pH harus basa, yang dicapai dengan NaOH.

Konstanta disosiasinya, pKa, mempertanyakan bahwa HClO adalah asam lemah. Oleh karena itu, ketika menanganinya secara terkonsentrasi, tidak perlu terlalu khawatir tentang ion H 3 O + , tetapi tentang HClO itu sendiri (mengingat reaktivitasnya yang tinggi dan bukan karena korosifitasnya).

Agen pengoksidasi

Disebutkan bahwa atom klorin dalam HClO memiliki bilangan oksidasi +1. Ini berarti hampir tidak memerlukan perolehan satu elektron untuk kembali ke keadaan dasarnya (Cl 0 ) dan untuk dapat membentuk molekul Cl 2 . Akibatnya, HClO akan direduksi menjadi Cl 2 dan H 2 O, mengoksidasi spesies lain lebih cepat dibandingkan dengan Cl 2 atau ClO yang sama :

2HClO (aq) + 2H + + 2e Cl 2 (g) + 2H 2 O (l)

Reaksi ini sudah memungkinkan kita untuk melihat seberapa stabil HClO dalam larutan berairnya.

Kekuatan pengoksidasinya tidak hanya diukur dengan pembentukan Cl 2 , tetapi juga oleh kemampuannya untuk melepaskan atom klorinnya. Misalnya, dapat bereaksi dengan spesies nitrogen (termasuk amonia dan basa nitrogen), untuk menghasilkan kloroamina:

HClO + NH → N-Cl + H 2 O

Perhatikan bahwa ikatan NH rusak, sebuah gugus amino (-NH 2 ) untuk sebagian besar, dan digantikan oleh N-Cl. Hal yang sama terjadi dengan ikatan OH gugus hidroksil:

HClO + OH → O-Cl + H 2 O

Reaksi-reaksi ini sangat penting dan menjelaskan tindakan desinfektan dan antibakteri HClO.

Stabilitas

HClO tidak stabil hampir di mana pun Anda melihatnya. Misalnya, anion hipoklorit tidak proporsional dalam spesies klorin dengan bilangan oksidasi -1 dan +5, lebih stabil daripada +1 dalam HClO (H + Cl + O 2- ):

3ClO (aq) 2Cl (aq) + ClO 3 (aq)

Reaksi ini akan menggeser kesetimbangan lagi ke arah hilangnya HClO. Demikian juga, HClO berpartisipasi langsung dalam kesetimbangan paralel dengan air dan gas klor:

Cl 2 (g) + H 2 O (l) HClO (aq) + H + (aq) + Cl (aq)

Itulah sebabnya mencoba memanaskan larutan HClO untuk mengkonsentrasikannya (atau mengisolasinya) mengarah pada produksi Cl 2 , yang diidentifikasi sebagai gas kuning. Demikian juga, larutan ini tidak dapat terkena cahaya terlalu lama, atau dengan adanya oksida logam, karena mereka menguraikan Cl 2 (HClO semakin menghilang):

2Cl 2 + 2H 2 O → 4HCl + O 2

HCl bereaksi dengan HClO menghasilkan lebih banyak Cl 2 :

HClO + HCl → Cl 2 + H 2 O

Begitu seterusnya sampai tidak ada lagi HClO.

Perpaduan

Air dan klorin

Salah satu metode untuk membuat atau mensintesis asam hipoklorit telah dijelaskan secara implisit: melarutkan gas klorin dalam air. Metode lain yang cukup mirip terdiri dari melarutkan dalam air anhidrida asam ini: dikloro monoksida, Cl 2 O:

Cl 2 O (g) + H 2 O (l) 2HClO (aq)

Sekali lagi tidak ada cara untuk mengisolasi HClO murni, karena penguapan air akan menggeser kesetimbangan ke pembentukan Cl 2 O, gas yang akan lepas dari air.

Di sisi lain, dimungkinkan untuk membuat larutan HClO (20%) yang lebih pekat menggunakan merkuri oksida, HgO. Untuk melakukan ini, klorin dilarutkan dalam volume air tepat pada titik bekunya, sedemikian rupa sehingga es terklorinasi diperoleh. Kemudian es yang sama ini diaduk, dan saat meleleh, ia bercampur dengan HgO:

2Cl 2 + HgO + 12H 2 O → 2HClO + HgCl 2 + 11H 2 O

Larutan HClO 20% akhirnya dapat disuling di bawah vakum.

Elektrolisa

Metode yang lebih sederhana dan lebih aman untuk menyiapkan larutan asam hipoklorit adalah dengan menggunakan air asin sebagai bahan baku, bukan klorin. Air garam kaya akan anion klorida, Cl , yang melalui proses elektrolisis dapat dioksidasi menjadi Cl 2 :

2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e

2Cl 2e + Cl 2

Kedua reaksi ini terjadi di anoda, di mana dihasilkan klorin yang segera larut menghasilkan HClO; sementara di kompartemen katoda, air berkurang:

2H 2 O + 2e → 2OH + H 2

Dengan cara ini, HClO dapat disintesis dalam skala komersial hingga industri; dan larutan yang diperoleh dari air asin ini, pada kenyataannya, adalah produk yang tersedia secara komersial dari asam ini.

Kegunaan

Fitur umum

HClO dapat digunakan sebagai oksidator untuk mengoksidasi alkohol menjadi keton, dan untuk mensintesis kloroamina, kloroamida, atau klorohidrin (dimulai dari alkena).

Namun, semua kegunaan lainnya dapat dicakup dalam satu kata: biosida. Ini adalah pembunuh jamur, bakteri, virus, dan penetral racun yang dikeluarkan oleh patogen.

Sistem kekebalan tubuh kita mensintesis HClO sendiri dengan aksi enzim myeloperoxidase, membantu sel darah putih untuk membasmi penyusup yang menyebabkan infeksi.

Infinity studi mengusulkan beragam mekanisme aksi HClO pada matriks biologis. Ini menyumbangkan atom klorinnya ke gugus amino protein tertentu, dan juga mengoksidasi gugus SH yang ada pada jembatan disulfida SS, yang mengakibatkan denaturasinya.

Demikian juga, menghentikan replikasi DNA dengan bereaksi dengan basa nitrogen, mempengaruhi oksidasi lengkap glukosa, dan juga dapat merusak membran sel. Semua tindakan ini akhirnya menyebabkan kuman mati.

Disinfeksi dan pembersihan

Itulah sebabnya larutan HClO akhirnya digunakan untuk:

-Pengobatan luka infeksi dan gangren

-Disinfeksi persediaan air

-Bahan sterilisasi untuk bahan bedah, atau alat yang digunakan dalam kedokteran hewan, kedokteran dan kedokteran gigi

-Disinfektan segala jenis permukaan atau benda secara umum: batangan, pegangan tangan, mesin kopi, keramik, meja kaca, meja laboratorium, dll.

-Mensintesis kloroamin yang berfungsi sebagai antibiotik yang kurang agresif, tetapi pada saat yang sama lebih tahan lama, spesifik dan stabil daripada HClO itu sendiri

Resiko

Larutan HClO bisa berbahaya jika sangat pekat, karena dapat bereaksi hebat dengan spesies yang rentan terhadap oksidasi. Selain itu, mereka cenderung melepaskan gas klorin saat tidak stabil, sehingga harus disimpan di bawah protokol keamanan yang ketat.

HClO sangat reaktif terhadap kuman sehingga ketika disiram, ia langsung menghilang, tanpa menimbulkan risiko di kemudian hari bagi mereka yang menyentuh permukaan yang diobati dengannya. Hal yang sama terjadi di dalam organisme: ia terurai dengan cepat, atau dinetralisir oleh spesies mana pun di lingkungan biologis.

Ketika dihasilkan oleh tubuh sendiri, diperkirakan dapat mentolerir konsentrasi HClO yang rendah. Namun, jika sangat terkonsentrasi (digunakan untuk tujuan sintetis dan bukan desinfektan) dapat memiliki efek yang tidak diinginkan dengan menyerang sel-sel sehat (misalnya kulit).

Referensi

  1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia Anorganik . (Edisi keempat). Bukit Mc Graw.
  2. Gottardi, W., Debabov, D., & Nagl, M. (2013). N-chloramines, kelas yang menjanjikan dari antiinfeksi topikal yang dapat ditoleransi dengan baik. Agen antimikroba dan kemoterapi, 57 (3), 1107-1114. doi: 10.1128 / AAC.02132-12
  3. Oleh Jeffrey Williams, Eric Rasmussen & Lori Robins. (06 Oktober 2017). Asam Hipoklorit: Memanfaatkan Respons bawaan. Dipulihkan dari: pengendalian infeksi.tips
  4. Instrumen Hidro. (sf). Kimia Dasar Klorinasi. Diperoleh dari: hydroinstruments.com
  5. Wikipedia. (2019). Asam hipoklorit. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
  6. Serhan Sakarya dkk. (2014). Asam Hipoklorit: Agen Perawatan Luka Ideal Dengan Mikrobisida Kuat, Antibiofilm, dan Potensi Penyembuhan Luka. Luka HMP. Diperoleh dari: woundresearch.com
  7. PrebChem. (2016). Persiapan asam hipoklorit. Dipulihkan dari: prepchem.com

Disprosium: struktur, sifat, perolehan, kegunaan
Fukosa: ciri-ciri, struktur, fungsi
Kegunaan Keton — contoh, rumus, sifat, tata nama
Entalpi larutan: cara menghitung, kegunaan, dan latihan