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次氯酸
來源:互聯網

次氯酸(Hypochloric acid)是氯的含氧酸,是一種不穩定的弱酸,化學式為HClO,結構式為H-O-Cl,其中氯元素為+1價。通常以水溶液的形式存在,其濃溶液呈黃色,稀溶液則為無色,帶有非常刺鼻的、類似的氣味。次氯酸極不穩定,遇光易分解為氯化氫氧氣。次氯酸是一種強氧化劑,具有強氧化能力和漂白能力,次氯酸的鈣鹽即為常用的漂白粉。次氯酸可以通過氯氣與氧化汞反應和氯氣與水反應制成。

次氯酸主要作為消毒劑使用,被廣泛用于物體表面、織物等污染物品以及水、果蔬和食飲具等的消毒。除上述用途外,次氯酸還可用于室內空氣、二次供水設備設施表面、手、皮膚和黏膜的消毒。是哺乳動物體內的一種內源性抗菌劑,通過破壞脫氧核糖核酸、使蛋白質變性和酶失活等作用殺滅細菌。還能使染料和有機色質褪色,一般用作漂白劑、氧化劑、除臭劑和化學消毒劑。在生物學中,嗜中性白細胞(neutrophil)會產生次氯酸,用來殺滅細菌。

相關歷史

1843年法國化學家Antoine Jerome Balard發現了次氯酸,方法是向一瓶中添加氧化汞在水中的稀懸浮液。他還命名了次氯酸及次氯酸鹽。其實,氯氣的發現是通過對次氯酸的研究逐漸進步的,而在探尋氯氣的過程中,人們也對次氯酸的性質有了進一步的發現。

18世紀末,人們開始認識到次氯酸鈉溶液有殺菌作用。1820年確定了活性氯最佳濃度。1914年次氯酸鈉溶液開始在人體上使用。1976年Harrison等首次在白細胞氧化爆發過程中證實了次氯酸具有極其顯著的殺菌作用。但是次氯酸鈉溶液對皮膚的刺激性及不穩定性也限制了其應用。20世紀初,抗生素的發明和使用,逐漸代替了次氯酸類產品在創面抗菌治療領域的應用。

應用領域

消毒領域

次氯酸化學消毒劑不僅適用于醫療衛生機構、公共場所和家庭的普通物體表面、醫療器械、醫療廢物、食炊具、織物、果蔬和水等的消毒,也適用于疫源地各種污染物的處理,還可用于室內空氣、二次供水設備設施表面、手、皮膚和黏膜的消毒。

醫療行業

次氯酸是哺乳動物體內的一種內源性抗菌劑,通過破壞脫氧核糖核酸、使蛋白質變性和酶失活等作用殺滅細菌。HClO具有天然來源、起效快、抗菌譜廣、不產生耐藥性及毒性低等優點,但其化學物質不穩定,易分解成殺菌效果較弱的次氯酸根離子,臨床應用有限。隨著HClO制備技術的發展,穩定性更好的HClO化學消毒劑逐步面市,在抗生素濫用導致耐藥菌株逐漸增多的背景下, HClO重新獲得臨床醫師的關注。含HClO的商品化沖洗液、敷料等已被證實對糖尿病足感染、下肢潰瘍、燒傷感染、壞死性筋膜炎等有良好的治療效果,口腔科也應用次氯酸鹽作為根管治療沖洗液。

化工領域

次氯酸可以用于制造氯代醇(如氯乙醇)和氯代異氰尿酸(如二氯異尿酸鹽和三氯異氰尿酸等消毒、漂白用品),也可以用于制備次氯酸鈉等含氯消毒劑。

水處理

次氯酸可以用于水處理和殺菌。次氯酸是一種強氧化劑,能殺死水里的細菌,所以自來水常用氯氣(1升水里通入約0.002克氯氣)來殺菌消毒。也被廣泛用于游泳池的含氯消毒劑產品中。

其他領域

次氯酸能使染料和有機色質褪色,一般用作漂白劑、氧化劑、除臭劑和消毒劑。在生物學中,嗜中性白細胞(neutrophil)會產生次氯酸,用來殺滅細菌。

抑菌機理

次氯酸是生物體內一種重要的活性氧(ROS),可以與脫氧核糖核酸、核糖核酸脂肪酸、膽固醇和蛋白質等多種生物分子發生反應,具有很強的抗菌功能。次氯酸是一種高活性氧化劑,可以氧化修飾細胞內外的硫醇、芳族基和胺類等基團,透過細菌細胞膜進行急速擴散,氧化攻擊關鍵的胞漿成分,并生成反應性非常高的單線態氧、羥基自由基及其他氧化劑, 而這些物質可迅速導致細菌功能障礙和死亡,具有毫秒級的殺菌能力。人體中次氯酸是通過活化中性粒細胞來源的綠過氧化物酶過氧化氫介導氯離子進行氧化反應生成的,是人體先天免疫系統中的重要組成部分。

次氯酸具有廣譜的抗微生物活性,且能迅速殺死微生物,其機制在于:①次氯酸分子小且不帶電荷,可以快速穿透微生物細胞膜,使細胞壁組分脂質瓦解,破壞細菌細胞壁和細胞膜上的質子梯度,使細菌無法產生三磷酸腺苷而死亡。②次氯酸可與含硫和血紅素的膜酶和結構蛋白產生不可逆反應,致使細菌線粒體的呼吸鏈損失,最終導致細胞無活力或者死亡。③次氯酸與某些蛋白質的巰基基團發生不可逆的結合,從而可以損害細菌酶和蛋白質的功能以及導致核酸變性等,影響細菌新陳代謝功能障礙,最終失去活性。次氯酸對病毒滅活則是由于次氯酸作用于病毒的殼體蛋白質或核酸。

理化性質

物理性質

次氯酸通常以水溶液的形式存在,其濃溶液呈黃色,稀溶液則為無色。帶有非常刺鼻的、類似氯氣的氣味。

化學性質

不穩定性

次氯酸有兩種基本的分解反應:

在加熱條件下,次氯酸會分解為氯化氫和氯酸。次氯酸加熱到40度以上時,分解速度是爆炸性的,且為極強氧化劑。

次氯酸遇光或加催化劑反應會分解為氯化氫和氧氣。

強氧化性

次氯酸具有強氧化性,可以氧化多種物質,包括醇、酚、醚、烯烴有機化合物以及多種還原性物質(如Na2SO3,FeCl2,KI,C7H7O4N(石蕊)等),使有色布條、品紅褪色,并能使石蕊溶液變為無色液體。如:

弱酸性

次氯酸中存在化學平衡:

次氯酸是一元弱酸,25℃時的電離常數為3×10-8

次氯酸可與堿反應生成鹽和水。

與有機物反應

次氯酸可將有機色素漂白為無色或顯色弱的物質。

乙烯反應可生成氯乙醇。

合成方法

氯氣與氧化汞反應

將HgO和水放入燒瓶中進行混合。在冰冷卻條件下,向反應混合物通入氯氣。反應結束后可得到HgCl2和HCIO的混合物。在真空及35~40℃下,從HgCl2溶液中蒸得HCIO水溶液。注意反應物與蒸餾液應避免受到陽光照射。為除去溶解氯需往溶液中通入CO2。

氯氣與水反應

將氯氣通入冷水中,使之飽和而得。

安全事宜

健康危害

次氯酸進入血液中會引起全身中毒,吞食會激烈地刺激胃。含氯消毒劑的過量使用使人們過度地暴露于HClO/ClO-,從而引起哮喘、食管炎、喉炎和自發性嘔吐。并且生命體內過量的HClO/ClO- 會導致蛋白質糖類脂類等生物基本成分被大量破壞,從而導致與之相關的組織和細胞的凋亡或壞死,進一步增加阿爾茲海默癥、神經退行性疾病、糖尿病、心血管疾病、風濕性關節炎和癌癥等疾病的發生風險。

參考資料 >

Hypochlorous acid.PubChem.2023-03-06

國家衛生健康委辦公廳關于印發消毒劑使用指南的通知.?中華人民共和國國家衛生健康委員會.2023-09-16

次氯酸.中國大百科全書.2023-09-13

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