คลอรีนไดออกไซด์ (CLO2): โครงสร้างการใช้การได้รับความเสี่ยงคุณสมบัติ - เคมี - 2024

ก๊าซคลอรีนเป็นองค์ประกอบสารอนินทรีที่เกิดขึ้นจากคลอรีน (Cl) และออกซิเจน (O) สูตรทางเคมีของมันคือ ClO 2 เป็นก๊าซสีเขียวแกมเหลืองถึงแดง ไม่พบตามธรรมชาติในสิ่งแวดล้อม

มีปฏิกิริยาอย่างมากดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะต้องเตรียมที่ที่จะนำไปใช้ การใช้งานที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งคือการใช้เป็นสารฆ่าเชื้อจุลินทรีย์น้ำยาฆ่าเชื้อและเครื่องกำจัดกลิ่นเนื่องจากสามารถกำจัดแบคทีเรียไวรัสและเชื้อราได้อย่างง่ายดายและในความเข้มข้นต่ำมาก

อาหารบางอย่างที่ขายในซูเปอร์มาร์เก็ตอาจได้รับการฆ่าเชื้อด้วยคลอรีนไดออกไซด์ ClO 2 ผู้เขียน: ElasticComputeFarm ที่มา: Pixabay

ช่วยให้คุณสามารถฆ่าเชื้อในอาหารเช่นผักผลไม้เนื้อสัตว์สัตว์ปีกและอาหารทะเล ใช้ในการฆ่าเชื้อพื้นผิวพื้นห้องน้ำระบบระบายอากาศสระว่ายน้ำอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการอุปกรณ์ทันตกรรม ฯลฯ

ด้วยเหตุนี้จึงใช้ในการแปรรูปอาหารในโรงพยาบาลและคลินิกในอุตสาหกรรมและธุรกิจ ใช้ในการกรองน้ำดื่มและน้ำเสียชุมชน

มีประสิทธิภาพมากในการเป็นตัวออกซิไดซ์ดังนั้นจึงใช้ในการฟอกสีเยื่อกระดาษน้ำมันแป้งหนังเส้นใยสิ่งทอและอื่น ๆ

เมื่ออยู่ในรูปของก๊าซจะเป็นอันตรายมากเนื่องจากมีการระเบิดได้สูงและส่วนใหญ่จะใช้ในสารละลายในน้ำ เป็นพิษหากหายใจเข้าไป

โครงสร้าง

คลอรีนไดออกไซด์เกิดจากการรวมกันของอะตอมคลอรีน (Cl) กับออกซิเจนสองอะตอม (O) พันธะของคลอรีนกับออกซิเจนแต่ละตัวคือโควาเลนต์และสองเท่า คลอรีนในสารประกอบนี้มีความจุ +4

โครงสร้างลิวอิสของคลอรีนไดออกไซด์ ClO ₂ . Yikrazuul ที่มา: Wikimedia Commons

มีโครงสร้างสมมาตรและมีมุมเนื่องจากมีอิเล็กตรอนอิสระ นั่นคือพวกมันไม่สร้างพันธะกับอะตอมอื่น ๆ

โครงสร้างของ ClO ₂ในสามมิติ สีเขียว = คลอรีน; สีแดง = ออกซิเจน Ben Mills และ Jynto ที่มา: Wikimedia Commons

ศัพท์เฉพาะ

- คลอรีนไดออกไซด์

- คลอรีนออกไซด์ (iv)

คุณสมบัติ

สภาพร่างกาย

ก๊าซสีเขียวเหลืองถึงเหลืองอมแดง

น้ำหนักโมเลกุล

67.45 ก. / โมล.

จุดหลอมเหลว

-59 องศาเซลเซียส

จุดเดือด

11 องศาเซลเซียส

ความหนาแน่น

ของเหลวที่ 0 ° C = 1,642 g / cm ³

แก๊ส = 2.33 (ความหนาแน่นสัมพัทธ์กับอากาศอากาศ = 1)

การละลาย

ละลายในน้ำ: 2000 ซม. ³ของก๊าซClO ₂ในน้ำเย็น100 ซม. ³หรือ 0.8 กรัม / น้ำ 100 มล. ที่ 20 ° C ละลายในสารละลายด่างและในสารละลายกรดซัลฟูริก H ₂ SO 4

คุณสมบัติทางเคมี

ClO ₂มีปฏิกิริยาอย่างมากและสามารถระเบิดได้อย่างรุนแรง เป็นสารออกซิไดซ์ที่มีประสิทธิภาพมาก

ClO ₂สลายตัวอย่างรุนแรงหากสัมผัสกับวัสดุอินทรีย์ หากอยู่ในอากาศที่ความเข้มข้นสูงกว่า 10% อาจระเบิดได้เนื่องจากผลกระทบของแสงแดดหรือความร้อน

นอกจากนี้ยังสามารถระเบิดต่อหน้าปรอท (Hg) หรือคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO)

ภายใต้การกระทำของแสงอัลตราไวโอเลต (UV) หรือโอโซน ClO ₂จะเปลี่ยนเป็นคลอรีนเฮกออกไซด์ Cl ₂ O ₆ซึ่งเป็นสารประกอบที่ไม่เสถียรมาก

คุณสมบัติของสารละลายที่เป็นน้ำของคุณ

สารละลายที่เป็นน้ำมีสีเหลืองหรือเหลืองอมแดง มีความเสถียรหากเก็บไว้ในที่เย็นปิดสนิทและป้องกันแสงแดด ในการปรากฏตัวของแสงแก้ปัญหาเหล่านี้ค่อย ๆ สลายตัวไปให้กรดไฮโดรคลอ HCl และกรดคลอริก HClO 3

สารละลายของ ClO ₂ซึ่งจะมีการตั้งข้อสังเกตว่าก๊าซสีเหลืองที่เป็น ClO ₂ ถูกปล่อยออกมา ผู้แต่ง: Materialscientist. ที่มา: Wikimedia Commons

ในการแก้ปัญหาด่าง ClO ₂ย่อยสลายลงใน chlorite ไอออน ClO ²และคลอเรส ClO 3- ในการแก้ปัญหากรด chlorous กรด HClO _{2 จะเกิดขึ้น}แล้วนี้จะถูกย่อยสลายกรดไฮโดรคลอริก HCl และกรดคลอริก HClO 3

คุณสมบัติอื่น ๆ

ไอระเหยเข้มข้นของ ClO ₂อาจระเบิดได้ดังนั้นจึงไม่สามารถบีบอัดเพียงอย่างเดียวหรือผสมกับก๊าซอื่นได้ ด้วยเหตุนี้จึงควรเตรียมไว้ในสถานที่ที่จะใช้

เมื่อมันอยู่ที่อุณหภูมิต่ำมากในรูปแบบไฮเดรตซึ่งเป็นวิธีที่บางครั้งถูกถ่ายเทออกไปมันจะเป็นของแข็งที่มีรูปร่างคล้ายกับน้ำแข็งและสีส้ม

มีกลิ่นคล้ายกับคลอรีน เป็นพิษเมื่อหายใจเข้าไป

การได้รับ

สามารถรับได้หลายวิธี ตัวอย่างเช่นในบางกรณีสารละลาย ClO ₂เตรียมโดยการผ่านส่วนผสมของก๊าซคลอรีน (Cl ₂ ) และอากาศ (หรือก๊าซคลอรีนและไนโตรเจน N ₂ ) ผ่านคอลัมน์ที่มีเม็ดโซเดียมคลอไรท์ (NaClO ₂₎ )

2 NaClO ₂ + Cl ₂ → 2 NaCl + 2 ClO ₂

ผลิตภัณฑ์ที่สร้างขึ้นมี ClO ₂ประมาณ 90% ท่ามกลางสารประกอบคลอรีนอื่น ๆ

นอกจากนี้ยังได้รับจากโพแทสเซียมคลอเรต (KClO ₃ ) และกรดซัลฟิวริก (H ₂ SO ₄ ) เมื่อมีกรดออกซาลิกเป็นตัวรีดิวซ์ ในกรณีนี้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO ₂ ) นอกจากนี้ยังมีรูปแบบซึ่งทำหน้าที่ในการเจือจาง ClO 2

สามารถเตรียมได้ที่สถานที่ใช้โดยเริ่มจากโซเดียมคลอเรต (NaClO ₃ ) กรดซัลฟิวริก (H ₂ SO ₄ ) และเมทานอล (CH ₃ OH)

ในอุตสาหกรรมจะได้รับโดยโซเดียมคลอเรต (NaClO ₃ ) และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO ₂ ) ต่อหน้ากรดซัลฟิวริก

2 NaClO ₃ + SO ₂ + H ₂ SO ₄ → 2 ClO ₂ + 2 NaHSO ₄

ใช้เป็นยาฆ่าเชื้อ

สามารถใช้เป็นสารต้านจุลชีพที่มีฤทธิ์แรง พบว่ามีประสิทธิภาพสูงในการต่อต้านจุลินทรีย์หลายชนิดเช่น Escherichia coli และ Staphylococcus aureus

ด้วยประการหลังความเข้มข้นเพียง 5 ppm ของ ClO _{2 ก็}เพียงพอที่จะกำจัดได้ 100% เป็นยาฆ่าเชื้อแบคทีเรียน้ำยาฆ่าเชื้อและกำจัดกลิ่น มีประสิทธิภาพในช่วง pH กว้าง

ในอาหาร

ใช้เป็นสารต้านจุลชีพในน้ำเพื่อรมควันผักและผลไม้ในการแปรรูปสัตว์ปีกเนื้อแดงทั้งชิ้นเนื้อและอวัยวะและผลิตภัณฑ์จากทะเลเช่นหอย

เนื้อแดงจากซูเปอร์มาร์เก็ตอาจได้รับการบำบัดด้วยคลอรีนไดออกไซด์เพื่อฆ่าเชื้อ ผู้แต่ง: Karamo. ที่มา: Pixabay

ควรใช้สารละลายคลอรีนไดออกไซด์ที่ความเข้มข้นไม่เกิน 3 ppm (ส่วนต่อล้าน) ของ ClO _{2 ที่}เหลือเพื่อไม่ให้มีผลกระทบต่ออาหาร

หลังการรักษาด้วย ClO ₂อาหารทั้งหมดจะต้องล้างด้วยน้ำดื่มให้สะอาดหรือต้องใช้สำหรับลวกปรุงอาหารหรือบรรจุกระป๋อง

ในกรณีของผลิตภัณฑ์ทางทะเลควรใช้สารละลาย ClO ₂ในน้ำและน้ำแข็งที่ใช้ในการล้างล้างการละลายการขนส่งหรือการเก็บรักษา จากนั้นควรล้างหอยสดด้วยน้ำดื่มให้สะอาดก่อนบริโภค

น้ำเย็นและน้ำแข็งในทะเลซึ่งจะถูกเก็บไว้มีจำนวนเล็ก ๆ ของ ClO 2 ผู้แต่ง: PublicDomainPictures ที่มา: Pixabay

บนกระดาษและกระดาษแข็งที่จะสัมผัสกับอาหาร

สารละลาย ClO ₂ใช้ในการกำจัดจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดเมือก (เช่นสาหร่ายแบคทีเรียและเชื้อรา) ในน้ำในกระบวนการที่ใช้ในการผลิตกระดาษและกระดาษแข็งที่จะสัมผัสกับอาหาร

ในการดื่มน้ำ

ใช้เพื่อทำให้น้ำบริสุทธิ์และทำให้ดื่มได้ (ดื่มได้อย่างปลอดภัย) ใช้ในการปรับสภาพน้ำที่จะบรรจุขวดสำหรับดื่มในภายหลังหรือน้ำที่จะใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตเครื่องดื่มหรือน้ำอัดลม

บางโซดาประมวลผลอาจมีน้ำรับการรักษาด้วย ClO 2 ซูซานตำหนิ. ที่มา: Wikimedia Commons

ในทางทันตกรรม

ใช้ในเครื่องมือที่ทันตแพทย์หรือทันตแพทย์ใช้เพื่อฆ่าเชื้อและทำลายสิ่งมีชีวิตที่ทำให้เกิดโรค

ในการใช้งานทางการแพทย์

สารละลายที่เป็นน้ำของ ClO ₂ถูกนำมาใช้เพื่อรักษา candidiasis ในช่องปาก (การติดเชื้อในช่องปาก) Candidiasis คือการติดเชื้อรา Candida albicans

การปรากฏตัวของเชื้อรา Candida albicans ในห้องปฏิบัติการเพาะเลี้ยง CDC / ดร. วิลเลียมแคปแลน ที่มา: Wikimedia Commons

คลอรีนไดออกไซด์ฆ่าเชื้อราในช่องปากและช่วยปรับปรุงลักษณะของเนื้อเยื่อในช่องปากโดยไม่มีผลข้างเคียง

นักวิจัยทางการแพทย์บางคนระบุว่าสารละลาย ClO _{2 ที่}ใช้กับแผลผ่าตัดสามารถลดหรือระงับการก่อตัวของการยึดเกาะได้โดยไม่ส่งผลต่อการยึดเกาะด้วยข้อดีเพิ่มเติมจากคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อ

การใช้งานอื่น ๆ

เนื่องจากคุณสมบัติการออกซิไดซ์และการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ ClO ₂จึงถูกนำมาใช้เพื่อ:

- ทำให้เซลลูโลสของไม้ขาวขึ้นในการผลิตเยื่อและกระดาษให้ความเงางามคงที่

- ฟอกไขมันและน้ำมันหนังแป้งฟอกสีและสิ่งทอ

- การใช้งานทางการเกษตรเช่นการฆ่าเชื้อพื้นผิวแข็งอุปกรณ์ระบบน้ำและโรงเรือนเห็ด

- การใช้งานในอุตสาหกรรมร้านค้าและโรงพยาบาลเช่นการฆ่าเชื้อพื้นผิวแข็ง (ผนังพื้นห้องน้ำ) ระบบระบายอากาศอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ

- ฆ่าเชื้อพื้นและห้องน้ำของบ้านระบบปรับอากาศระบบหมุนเวียนน้ำในสระว่ายน้ำ

- ระบบบำบัดน้ำเสียเทศบาลและโรงงานอุตสาหกรรม

- การทำความสะอาดการปนเปื้อนของแหล่งน้ำมัน

- การผลิตเกลือคลอไรด์ (Cl ^- )

ความเสี่ยง

- ไอระเหยเข้มข้น ClO ₂อาจระเบิดได้

- เป็นพิษเมื่อสูดดมและกินเข้าไป มันระคายเคืองต่อตาจมูกและลำคออาจทำให้เกิดอาการบวมน้ำที่ปอดและหลอดลมอักเสบเรื้อรัง

- ตามแหล่งที่มาที่ปรึกษา ClO ₂ไม่ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์ใน DNA หรือก่อให้เกิดมะเร็งในมนุษย์

อ้างอิง

1. หอสมุดแพทยศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา (2019) คลอรีนไดออกไซด์ กู้คืนจาก pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. คณบดี JA (บรรณาธิการ) (1973) คู่มือเคมีของ Lange (ฉบับที่สิบเอ็ด) บริษัท หนังสือ McGraw-Hill
3. สารานุกรมเคมีอุตสาหกรรมของ Ullmann (1990) ฉบับที่ห้า VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. ฝ้ายเอฟอัลเบิร์ตและวิลคินสันจอฟฟรีย์ (1980) เคมีอนินทรีย์ขั้นสูง. พิมพ์ครั้งที่สี่. John Wiley & Sons
5. บัจภัย, ป. (2555). การฟอกคลอรีนไดออกไซด์ ผลของการฟอกสีคลอรีนไดออกไซด์ต่อคุณภาพเยื่อกระดาษ ในแนวทางที่อ่อนโยนต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับการฟอกสีเยื่อ (ฉบับที่สอง) กู้คืนจาก sciencedirect.com.
6. โมแรน, S. (2018). เคมีของน้ำ. คลอรีนไดออกไซด์ In An Applied Guide to Water and Effluent Treatment Plant Design. กู้คืนจาก sciencedirect.com.
7. McKeen, L. (2012). ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการฉายรังสีอาหารและการฆ่าเชื้อทางการแพทย์ ก๊าซคลอรีนไดออกไซด์ ในผลของการฆ่าเชื้อต่อพลาสติกและอีลาสโตเมอร์ (ฉบับที่สาม) กู้คืนจาก sciencedirect.com.