Axit hipoclorơ – Wikipedia tiếng Việt

Axit hipoclorơ là một axit yếu, có công thức hóa học là HClO (trong một số ngành công nghiệp, axit hipoclorơ còn có công thức hóa học là HOCl). Axit này được tạo thành khi clo tan trong nước. Axit hipoclorơ không thể được tách thành nguyên chất, do các quá trình cân bằng giữa các tiền chất của nó diễn ra rất nhanh. HClO được sử dụng làm chất tẩy trắng, chất ôxi hóa, chất khử mùi và chất sát trùng.

Trong tổng hợp hữu cơ, HClO chuyển anken thành clorua hiđrin.^[2]
Trong sinh học, axit hipoclorơ góp phần hoạt hoá các bạch cầu trung tính bằng cách peôxi hoá các ion clorít, diệt vi khuẩn,được dùng trong xử lý nước, như là chất tiệt trùng trong các hồ bơi.
Trong cung cấp nước và thực phẩm, những thiết bị đặc biệt tạo ra dung dịch HClO yếu từ nước và muối thường được sử dụng để tạo ra một lượng vừa đủ các chất diệt khuẩn an toàn hơn (do tính chất không bền của nó) nhằm xử lý bề mặt thực phẩm trước khi chế biến cũng như trong cung cấp nước.^[3][4]

Cấu tạo, độ bền và phản ứng hoá học[sửa | sửa mã nguồn]

Khi cho khí clo vào nước sẽ tạo ra cả hai axit clohydric và axit hipoclorơ ^[5]:

Cl₂ + H₂O HClO + HCl

Khi axit được cho vào các muối ngậm nước của axit hipoclorơ (như natri hipoclorit trong các dung dịch tẩy trắng trong công nghiệp) phản ứng này sẽ xảy ra theo chiều nghịch, giải phóng khí clo. Do đó, dung dịch tẩy trắng chứa clorit thì bền vững hơn khi hoà tan khí clo vào dung dịch kiềm, như natri hiđroxit.

Axit cũng được điều chế bằng cách hoà tan điclomonoxit trong nước; dưới điều kiện ngậm nước tiêu chuẩn các axit anhiđric hipoclorơ sẽ không thể được điều chế do sự chuyển dịch theo chiều nghịch trong cân bằng hoá học giữa nó và anhiđric của nó^[6]:

2HOCl Cl₂O + H₂O K(0°C) =3.55x10^-3dm³mol^-1

Sự có mặt của ánh sáng hay sự chuyển thành oxit kim loại của đồng, niken hay côban sẽ tăng tốc sự phân huỷ thành axit clohydric và khí ôxi^[6]:

2Cl₂ + 2H₂O → 4HCl + O₂

Phản ứng hoá học[sửa | sửa mã nguồn]

Trong dung dịch hay ở dạng ngậm nước, axit hipoclorơ bị phân giải riêng biệt thành anion hipoclorit OCl⁻:

HClO OCl⁻ + H⁺

Các muối axit hipoclorơ thì được gọi là các hipoclorit. Một trong những hipocloríc được biết đến nhiều nhất là NaClO, một chất độn hoạt động mạnh trong chất tẩy rửa.

HClO có tính oxi hoá mạnh hơn khí clo ở điều kiện chuẩn.

Cl 2 HClO(aq) + 2 H⁺ + 2 e⁻ Cl₂(g) + 2 H₂O E=+1.63V

HClO phản ứng với HCl để giải phóng khí clo:

HClO + HCl → H₂O + Cl₂

Khả năng phản ứng của HClO với các phân tử sinh học[sửa | sửa mã nguồn]

Axit hipoclorơ phản ứng với các phân tử sinh học rất đa dạng như ADN, ARN,^{[7][8][9][10]} nhóm các axit béo, cholesterol^{[11][12][13][14][15][16][17][18]} và protein.^{[5][14][19][20][21][22][23]}

Khả năng phản ứng với các nhóm sulfhydryl protein[sửa | sửa mã nguồn]

Knox et al là người đầu tiên chú ý rằng HClO là một chất ức chế sulfhydryl, với một lượng vừa đủ, nó có thể ức chế hoàn toàn các protein chứa nhóm sulfhydryl. Điều này xảy ra do HClO ôxi hoá được nhóm sulfhydryl, thành phần chính của các cầu nối đisunfua^[24], là liên kết ngang của các phân tử protein.^[20] Một sulfhydryl-chứa amino axit có thể làm sạch đến bốn phân tử HOCl.

Phản ứng với nhóm amino protein[sửa | sửa mã nguồn]

Axit hipoclorơ có thể phản ứng hoàn toàn với các amino axit có chuỗi các nhóm amino, với clo từ HClO thay thế hiđro, kết quả là tạo ra các chất hữu cơ cloamin.^[25] Các amino axit được clo hoá nhanh chóng phân huỷ, trừ protein cloamin thì tồn tại lâu hơn và giữ lại khả năng ôxi hoá.^[23] Thomas et al. Kết luận từ các kết quả của họ rằng hầu hết các chất hữu cơ cloamin bị phân huỷ do sự sắp xếp lại bên trong và càng có ít hơn các nhóm NH2 tham gia phản ứng với chuỗi peptit, dẫn đến sự phân cắt protein.

Hipoclorit là các muối của axit hipoclorơ. Các muối hipoclorit thường gặp là canxi hipoclorit, natri hipoclorit.

Điều chế muối hipoclorit bằng điện phân[sửa | sửa mã nguồn]

Các muối hipoclorit có thể được điều chế bằng cách điện phân các dung dịch chứa clo. Khí clo được điều chế ở cực dương, khí hiđrô được điều chế ở cực âm. Một phần khí clo điều chế được sẽ tan, tạo thành các ion hipoclorit. Muối hipoclorit còn được điều chế bằng cách cho một lượng không cân đối khí clo vào dung dịch kiềm.

HClO là chất ôxi hóa mạnh và có thể tạo ra các vụ nổ hóa chất.

1. ^ Morris, J. C. (1966), “The acid ionization constant of HClO from 5 to 35 °”, J. Phys. Chem. 70: 3798–3805, doi:10.1021/j100884a007 
   


2. ^ Unangst, P. C. "Hypochlorous Acid" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI: 10.1002/047084289.
   


3. ^ Disinfection of Facility H2O.
   


4. ^ Water Works: Hyatt's New Disinfectant/Cleaner Comes from the Tap, Bloomberg Businessweek.
   


5. ^ ^{a ă} Fair, G. M., J. Corris, S. L. Chang, I. Weil, and R. P. Burden. 1948. The behavior of chlorine as a water disinfectant. J. Am. Water Works Assoc. 40:1051-1061. Lỗi chú thích: Thẻ <ref> không hợp lệ: tên “ref2” được định rõ nhiều lần, mỗi lần có nội dung khác
   


6. ^ ^{a ă} Inorganic chemistry, Egon Wiberg, Nils Wiberg, Arnold Frederick Holleman, "Hypochlorous acid" p.442, section 4.3.1
   


7. ^ Albrich, J. M., C. A. McCarthy, and J. K. Hurst. 1981. Biological reactivity of hypochlorous acid: Implications for microbicidal mechanisms of leukocyte myeloperoxidase. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78:210-214.
   


8. ^ Dennis, W. H., Jr, V. P. Olivieri, and C. W. Krusé. 1979. The reaction of nucleotides with aqueous hypochlorous acid. Water Res. 13:357-362.
   


9. ^ Jacangelo, J. G., and V. P. Olivieri. 1984. Aspects of the mode of action of monochloramine. In R. L. Jolley, R. J. Bull, W. P. Davis, S. Katz, M. H. Roberts, Jr., and V. A. Jacobs (ed.), Water Chlorination, vol. 5. Lewis Publishers, Inc., Williamsburg.
   


10. ^ Prütz, W. A. 1998. Interactions of hypochlorous acid with pyrimidine nucleotides, and secondary reactions of chlorinated pyrimidines with GSH, NADPH, and other substrates. Arch. Biochem. Biophys. 349:183-191.
    


11. ^ Arnhold, J., O. M. Panasenko, J. Schiller, Y. A. Vladimirov, and K. Arnold. 1995. The action of hypochlorous acid on phosphatidylcholine liposomes in dependence on the content of double bonds. Stoichiometry and NMR analysis. Chem. Phys. Lipids 78:55-64.
    


12. ^ Carr, A. C., J. V. D. Berg, and C. C. Winterbourn. 1996. Chlorination of cholesterol in cell membranes by hypochlorous acid. Arch. Biochem. Biophys. 332:63-69.
    


13. ^ Domigan, N. M., M. C. M. Vissers, and C. C. Winterbourn. 1997. Modification of red cell membrane lipids by hypochlorous acid and haemolysis by preformed lipid chlorhydrins. Redox Rep. 3:263-271.
    


14. ^ ^{a ă} Hazell, L. J., J. V. D. Berg, and R. Stocker. 1994. Oxidation of low density lipoprotein by hypochlorite causes aggregation that is mediated by modification of lysine residues rather than lipid oxidation. Biochem. J. 302:297-304. Lỗi chú thích: Thẻ <ref> không hợp lệ: tên “ref37” được định rõ nhiều lần, mỗi lần có nội dung khác
    


15. ^ Hazen, S. L., F. F. Hsu, K. Duffin, and J. W. Heinicke. 1996. Molecular chlorine generated by the myeloperoxidase-hydrogen peroxide-chloride system of phagocytes converts low density lipoprotein cholesterol into a family of chlorinated sterols. J. Biol. Chem. 271:23080-23088.
    


16. ^ Vissers, M. C. M., A. C. Carr, and A. L. P. Chapman. 1998. Comparison of human red cell lysis by hypochlorous acid and hypobromous acids: insights into the mechanism. Biochem. J. 330:131-138.
    


17. ^ Vissers, M. C. M., A. Stern, F. Kuypers, J. V. D. Berg, and C. C. Winterbourn. 1994. Membrane changes associated with lysis of red blood cells by hypochlorous acid. Free Rad. Biol. Med. 16:703-712.
    


18. ^ Winterbourne, C. C., J. V. D. Berg, E. Roitman, and F. A. Kuypers. 1992. Chlorhydrin formation from unsaturated fatty acids reacted with hypochlorous acid. Arch. Biochem. Biophys. 296:547-555.
    


19. ^ Barrette, W. C., Jr., D. M. Hannum, W. D. Wheeler, and J. K. Hurst. 1989. General mechanism for the bacterial toxicity of hypochlorous acid: Abolition of ATP production. Biochemistry 28:9172-9178.
    


20. ^ ^{a ă} Jacangelo, J. G., V. P. Olivieri, and K. Kawata. 1987. Oxidation of sulfhydryl groups by monochloramine. Water Res. 21:1339-1344.
    


21. ^ Knox, W. E., P. K. Stumpf, D. E. Green, and V. H. Auerbach. 1948. The inhibition of sulfhydryl enzymes as the basis of the bactericidal action of chlorine. J. Bacteriol. 55:451-458.
    


22. ^ Vissers, M. C. M., and C. C. Winterbourne. 1991. Oxidative Damage to Fibronectin. Arch. Biochem. Biophys. 285:53-59.
    


23. ^ ^{a ă} Winterbourne, C. C. 1985. Comparative reactivities of various biological compounds with myeloperoxidase-hydrogen peroxide-chloride, and similarity to the oxidant to hypochlorite. Biochim. Biophys. Acta 840:204-210.
    


24. ^ Pereira, W. E., Y. Hoyano, R. E. Summons, V. A. Bacon, and A. M. Duffield. 1973. Chlorination studies: II. The reaction of aqueous hypochlorous acid with a - amino acids and dipeptides. Biochim. Biophys. Acta 313:170-180.
    


25. ^ Dychdala, G. R. 1991. Chlorine and chlorine compounds, p. 131-151. In S. S. Block (ed.), Disinfection, Sterilization and Preservation. Lea & Febiger, Philadelphia.