- История открытия
- Характеристика продукции, обращение, хранение и транспортировка
- Применение
- Обзор направлений использования
- Применение в бытовой химии
- Применение в медицине
- Промышленное применение
- Применение в качестве промышленного отбеливателя
- Применение в качестве промышленного дезинфицирующего средства
- Использование для дезинфекции воды
- Производство гидразина
- Применение в промышленном органическом синтезе
- Применение в лабораторном органическом синтезе
- Прочие направления использования
Гипохлорит натрия — NaOCl, неорганическое соединение, натриевая соль хлорноватистой кислоты. Тривиальное название водного раствора соли — «лабарракова вода» или «жавелевая вода».
Гипохлорит натрия | |
---|---|
Общие | |
Систематическое наименование |
Гипохлорит натрия |
Традиционные названия | Гипохлорит натрия, лабарракова вода, жавелевая вода |
Хим. формула | NaOCl |
Рац. формула | NaOCl |
Физические свойства | |
Молярная масса | 74,443 г/моль |
Плотность | пентагидрат: 1,574 г/см³; 1,1 |
Термические свойства | Температура |
• плавления | NaOCl · 5H2O: 24,4 °C; NaOCl · 2,5H2O: 57,5 |
• разложения | 5%-й раствор: 40 °C | Энтальпия |
• образования | пентагидрат: − 350,4 кДж/моль |
Химические свойства | Растворимость |
• в воде | NaOCl · 5H2O (20 °C): 53,4 |
• в воде | NaOCl · 2,5H2O (50 °C): 129,9 |
Классификация | |
Рег. номер CAS | 7681-52-9 |
PubChem | 23665760 |
Рег. номер EINECS | 231-668-3 |
SMILES |
[O-]Cl.[Na+]
|
InChI |
1S/ClO.Na/c1-2;/q-1;+1
SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N
|
RTECS | NH3486300 |
ChEBI | 32146 |
Номер ООН | 1791 |
ChemSpider | 22756 |
Безопасность | |
Токсичность | Едкое вещество, окислитель, токсичный (в больших дозах), опасность для окружающей среды |
Пиктограммы СГС | ![]() ![]() ![]() ![]() |
NFPA 704 |
|
Соединение в свободном состоянии очень неустойчиво, обычно используется в виде относительно стабильного пентагидрата NaOCl · 5H2O или водного раствора, имеющего характерный резкий запах хлора и обладающего высокими коррозионными свойствами.
Соединение — сильный окислитель, содержит 95,2 % активного хлора. Обладает антисептическим и дезинфицирующим действием. Используется в качестве бытового и промышленного отбеливателя и дезинфектанта, средства очистки и обеззараживания воды, окислителя для некоторых процессов промышленного химического производства. Как бактерицидное и стерилизующее средство применяется в медицине, пищевой промышленности и сельском хозяйстве.
По мнению издания The 100 Most Important Chemical Compounds (Greenwood Press, 2007), гипохлорит натрия входит в сотню самых важных химических соединений.
История открытия
В 1774 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле был открыт хлор. Спустя 11 лет в 1785 году (по другим данным — в 1787 году), другой химик, француз Клод Луи Бертолле, обнаружил, что водный раствор этого газа ) обладает отбеливающими свойствами.
При температурах выше 35 °C распад сопровождается реакцией диспропорционирования:
При диапазоне pH от 5 до 10, когда концентрация хлорноватистой кислоты в растворе становится заметной, разложение идёт по следующей схеме:
В кислой среде разложение HOCl ускоряется, а в очень кислой среде (pH < 3) при комнатной температуре наблюдается распад по следующей схеме:
-
- сульфиты окисляются в сульфаты, нитриты – в нитраты, оксалаты и формиаты – в карбонаты и т. п.:
Водный раствор гипохлорита натрия можно получить обменной реакцией карбоната натрия с гипохлоритом кальция:
Процесс на катоде:
Процесс в электролизёре за счёт химического взаимодействия образующихся продуктов:
Общая схема процесса:
Электрохимический метод используется, в основном, для получения дезинфицирующего раствора для систем водоочистки. Удобство этого метода заключается в том, что производство гипохлорита не требует поставок хлора, его можно производить сразу на месте водоподготовки, избежав, тем самым, расходов на доставку; кроме того, метод позволяет производить гипохлорит в достаточно широком диапазоне объёмов выработки: от очень малых до крупнотоннажных.
В мире существуют множество различных производителей электролизёров для получения растворов гипохлорита натрия, среди которых наиболее распространены системы компании Severn Trent De Nora: Seaclor и Sanilec.
Система Seaclor® является преобладающей технологией производства гипохлорита натрия из морской воды электрохимическим методом, занимая свыше 70 % всех мировых мощностей. Более 400 установок Seaclor® работают в 60 странах; их суммарная производительность составляет порядка 450 тыс. тонн NaOCl в год, единичная мощность колеблется в диапазоне 227—22 680 кг/день. Установки позволяют получать концентрацию активного хлора в растворе в диапазоне 0,1—0,25 %.
Установки Sanilec® выпускаются производительностью от 1,2 (портативные генераторы) до 21 600 кг/день, концентрация активного хлора составляет 0,05—0,25 %.
Характеристика продукции, обращение, хранение и транспортировка
В Российской Федерации гипохлорит натрия выпускается в соответствии с ГОСТ 11086-76 «Гипохлорит натрия. Технические условия». В соответствии с этим документом, по назначению NaOCl делится на две марки, характеристики которых представлены ниже:
Наименование показателя | Марка А | Марка Б |
---|---|---|
Внешний вид | Жидкость зеленовато-жёлтого цвета | |
Коэффициент светопропускания | Не менее 20 % | |
Массовая концентрация активного хлора, г/дм³, не менее | 190 | 170 |
Массовая концентрация щёлочи в пересчёте на NaOH, г/дм³ | 10—20 | 40—60 |
Массовая концентрация железа, г/дм³, не более | 0,02 | 0,06 |
Область применения | В химической промышленности для обеззараживания воды, дезинфекции и отбелки | В витаминной промышленности (как окислитель) и для отбеливания ткани |
Гипохлорит натрия должен храниться в защищённых от света, специальных полиэтиленовых, стальных гуммированных или других, покрытых коррозионно-стойкими материалами ёмкостях, наполненных на 90 % объёма и оборудованных воздушником для сброса образующегося при распаде кислорода. Перевозка продукции осуществляется в соответствии с правилами транспортировки опасных грузов.
Растворы товарного гипохлорита натрия со временем теряют свою активность из-за разложения NaOCl. Следующая таблица наглядно показывает, что с течением времени концентрация активного вещества в растворах уменьшается. Тем не менее, как видно из полученной диаграммы, с уменьшением концентрации гипохлорита скорость его распада также уменьшается и промышленные растворы стабилизируются:[стр. 469]:
Концентрация NaOCl, % | Период полуразложения, дней | |
---|---|---|
25 °C | 35 °C | |
15 | 144 | 39 |
12 | 180 | 48 |
9 | 240 | 65 |
6 | 360 | 97 |
3 | 720 | 194 |
1 | 2160 | 580 |
Наиболее стабильны для хранения водные растворы гипохлорита, имеющие pH в диапазоне 11,86−13:[стр. 470].
Применение
Обзор направлений использования
Гипохлорит натрия является безусловным лидером среди гипохлоритов других металлов, имеющих промышленную значимость, занимая 91 % мирового рынка. Почти 9 % остаётся за гипохлоритом кальция, гипохлориты калия и лития имеют незначительные объёмы использования.
Весь широкий спектр использования гипохлорита натрия можно разбить на три условные группы:
- использование для бытовых целей;
- использование для промышленных целей;
- использование в медицине.
Бытовое использование включает в себя:
- использование в качестве средства для дезинфекции и антибактериальной обработки;
- использование для отбеливания тканей;
- химическое растворение санитарно-технических отложений.
Промышленное использование включает в себя:
- промышленное отбеливание ткани, древесной массы и некоторых других продуктов;
- промышленная дезинфекция и санитарно-гигиеническая обработка;
- очистка и дезинфекция питьевой воды для систем коммунального водоснабжения;
- очистка и обеззараживание промышленных стоков;
- химическое производство.
По оценке экспертов IHS, около 67 % всего гипохлорита натрия используется в качестве отбеливателя и 33 % для нужд дезинфекции и очистки, причём последнее направление имеет тенденцию к росту. Наиболее распространённое направление промышленного использования гипохлорита (60 %) — дезинфекция промышленных и бытовых сточных вод. Общий глобальный рост объёмов промышленного потребления NaOCl в 2012—2017 гг оценивается в 2,5 % ежегодно. Рост мирового спроса на гипохлорит натрия для бытового использования в 2012—2017 гг оценивается примерно в 2 % ежегодно.

Бытовой отбеливатель Clorox
Применение в бытовой химии
Гипохлорит натрия находит широкое применение в бытовой химии и входит в качестве активного ингредиента в состав многочисленных средств, предназначенных для отбеливания, очистки и дезинфекции различных поверхностей и материалов. В США примерно 80 % всего гипохлорита, используемого домохозяйствами, приходится на бытовое отбеливание. Обычно в быту применяются растворы с концентрацией в диапазоне от 3 до 6 % гипохлорита.
Коммерческая доступность и высокая эффективность действующего вещества определяет его широкое использование различными производственными компаниями, где гипохлорит натрия или средства на его основе выпускаются под различными торговыми марками, некоторые из которых представлены в таблице:
Торговая марка | Производитель | Назначение | Концентрация NaOCl |
---|---|---|---|
Белизна | ОАО «Саянскхимпласт» | Бытовой отбеливатель, пятновыводитель и дезинфицирующее средство | 70—85 г/дм3 активного хлора |
Clorox Regular-Bleach | The Clorox Company | Бытовой отбеливатель, пятновыводитель и дезинфицирующее средство | 6 % |
Clorox Washing Machine Cleaner | The Clorox Company | Очиститель для стиральных машин | 5—10 % |
Cascade Complete® with Bleach (gel) | Procter & Gamble Company | Средство для автоматических посудомоечных машин | 1—5 % |
Aquachem Chlorinizor | Sunbelt Chemicals Corp. | Средство для дезинфекции бассейнов | 10 % |
Brite Bleach | Sunbelt Chemicals Corp. | Бытовой отбеливатель и дезинфицирующее средство | 5,25 % |
Lysol Bleach Toilet Bowl Cleaner | Reckitt Benckiser | Средство для очистки туалета | 2 % |
Tiret | Reckitt Benckiser | Средство для устранения засоров труб | нет данных |
Domestos гель | Unilever | Средство для чистки и дезинфекции | 5 % |
Применение в медицине
Использование гипохлорита натрия для дезинфекции ран впервые было предложено не позднее 1915 года. В современной медицинской практике антисептические растворы гипохлорита натрия используются, в основном, для наружного и местного применения в качестве противовирусного, противогрибкового и бактерицидного средства при обработке кожи, слизистых оболочек и ран. Гипохлорит активен в отношении многих грамположительных и грамотрицательных бактерий, большинства патогенных грибов, вирусов и простейших, хотя его эффективность снижается в присутствии крови или её компонентов.
Низкая стоимость и доступность гипохлорита натрия делает его важным компонентом для поддержания высоких гигиенических стандартов во всём мире. Это особенно ярко проявляется в развивающихся странах, где использование NaOCl стало решающим фактором для остановки холеры, дизентерии, брюшного тифа и других водных биотических заболеваний. Так, при вспышке холеры в странах Латинской Америки и Карибского бассейна в конце XX века благодаря гипохлориту натрия удалось свести к минимуму заболеваемость и смертность, что было сообщено на симпозиуме по тропическим болезням, проводимого под эгидой Института Пастера.
Для медицинских целей в России гипохлорит натрия используется в качестве 0,06%-го раствора для внутриполостного и наружного применения, а также раствора для инъекций. В хирургической практике он применяется для обработки, промывания или дренирования операционных ран и интраоперационной санации плевральной полости при гнойных поражениях; в акушерстве и гинекологии — для периоперационной обработки влагалища, лечения бартолинита, кольпита, трихомониаза, хламидиоза, эндометрита, аднексита и т. п.; в оториноларингологии — для полосканий носа и горла, закапывания в слуховой проход; в дерматологии — для влажных повязок, примочек, компрессов при различных видах инфекций.
В стоматологической практике гипохлорит натрия наиболее широко применяется в качестве антисептического ирригационного раствора (концентрация NaOCl 0,5—5,25 %) в эндодонтии. Популярность NaOCl определяется общедоступностью и дешевизной раствора, а также бактерицидным и противовирусным эффектом в отношении таких опасных вирусов как ВИЧ, ротавирус, вирус герпеса, вирусы гепатита A и B. Имеются данные об использовании гипохлорита натрия для лечения вирусных гепатитов: он обладает широким спектром противовирусных, детоксикационных и антиоксидантных эффектов. Растворы NaOCl можно использовать в целях стерилизации некоторых медицинских изделий, предметов ухода за больными, посуды, белья, игрушек, помещений, твёрдой мебели, сантехнического оборудования. Из-за высокой коррозионной активности, гипохлорит не применяют для металлических приборов и инструментов. Отметим также применение растворов гипохлорита натрия в ветеринарии: они используются для дезинфекции животноводческих помещений.
Промышленное применение
Применение в качестве промышленного отбеливателя
Использования гипохлорита натрия в качестве отбеливателя является одним из приоритетных направлений промышленного использования наряду с дезинфекцией и очисткой питьевой воды. Мировой рынок только в этом сегменте превышает 4 млн тонн.
Обычно для промышленных нужд в качестве отбеливателя используются водные растворы NaOCl, содержащие 10—12 % действующего вещества.
Гипохлорит натрия широко используется в качестве отбеливателя и пятновыводителя в текстильном производстве и промышленных прачечных и химчистках. Он может быть безопасно использован для многих видов тканей, включая хлопок, полиэстер, нейлон, ацетат, лён, вискозу и другие. Он очень эффективен для удаления следов почвы и широкого спектра пятен, в том числе крови, кофе, травы, горчицы, красного вина и т. д.
Гипохлорит натрия также используется в целлюлозно-бумажной промышленности для отбелки древесной массы. Отбелка с использованием NaOCl обычно следует за этапом хлорирования и является одной из ступеней химической переработки древесины, используемой для достижения высокой степени белизны целлюлозы. Обработку волокнистых полуфабрикатов проводят в специальных башнях гипохлоритной отбелки в щелочной среде (pH 8—9), температуре 35—40 °C, в течение 2—3 часов. В течение этого процесса происходит окисление и хлорирование лигнина, а также разрушение хромофорных групп органических молекул.
Применение в качестве промышленного дезинфицирующего средства
Широкое применение гипохлорита натрия в качестве промышленного дезинфицирующего средства связано, прежде всего, со следующими направлениями:
- дезинфекция питьевой воды перед подачей в распределительные системы городского водоснабжения;
- дезинфекция и альгицидная обработка воды плавательных бассейнов и прудов;
- обработка бытовых и промышленных сточных вод, очистка от органических и неорганических примесей;
- в пивоварении, виноделии, молочной промышленности — дезинфекция систем, трубопроводов, резервуаров;
- фунгицидная и бактерицидная обработка зерна;
- дезинфекция воды рыбохозяйственных водоёмов;
- дезинфекция технических помещений.
Гипохлорит как дезинфектант входит в состав некоторых средств для поточной автоматизированной мойки посуды и некоторых других жидких синтетических моющих средств.
Промышленные дезинфицирующие и отбеливающие растворы выпускаются многими производителями под различными торговыми марками, некоторые из которых представлены в таблице:
Торговая марка | Производитель | Назначение | Концентрация NaOCl |
---|---|---|---|
Гиподез |
ООО «ДонДез» | средство для дезинфекции и санитарной обработки | 4 % (в пересчете на активный хлор) |
Форэкс-Хлор |
ДНПК «Альфа» | средство для дезинфекции и санитарной обработки | 4 % (в пересчёте на активный хлор) |
СТЭК |
Kemira oyj | средство для водоподготовки, дезинфекции, обработки воды в бассейнах | не менее 180 г/л (в пересчёте на активный хлор) |
Аква-Кемикал |
Kemira oyj, ООО «Скоропусковский синтез» | средство для водоподготовки и дезинфекции | не менее 180 г/л (в пересчёте на активный хлор) |
Рекон |
Kemira oyj | средство для обработки воды в бассейнах, проведения водоподготовки и дезинфекции | не менее 180 г/л (в пересчёте на активный хлор) |
Эмовекс |
ООО «Макропул Кемиклс» | средство для дезинфекции бассейнов | не менее 130 г/л (в пересчёте на активный хлор) |
Bleach Concentratte |
Harvard Chemical Company | промышленный отбеливатель | 12,5—15 % (в пересчёте на активный хлор) |
Liquid Bleach |
Hill Brothers Chemical Co. | промышленный отбеливатель и дезинфектант | 10 %; 12,5 % |
Clorox Bleach |
The Clorox Company | отбеливатель для прачечных | 6,5—7,35 % |
Poolchlor 1 |
Hasa Inc. | жидкость для санитарной обработки бассейнов и спа | 10 % |
Использование для дезинфекции воды
Окислительная дезинфекция с помощью хлора и его производных — едва ли не самый распространённый практический метод обеззараживания воды, начало массового использование которого многими странами Западной Европы, США и Россией датируется первой четвертью XX века:[стр. 17].
Использование гипохлорита натрия в качестве дезинфицирующего агента взамен хлора является перспективным и обладает рядом существенных преимуществ:
- реагент может быть синтезирован электрохимическим методом непосредственно на месте использования из легкодоступной поваренной соли;
- необходимые показатели качества питьевой воды и воды для гидротехнических сооружений могут быть достигнуты за счёт меньшего количества активного хлора;
- концентрация канцерогенных хлорорганических примесей в воде после обработки существенно меньше;
- замена хлора на гипохлорит натрия способствует улучшению экологической обстановки и гигиенической безопасности:[стр. 36].
- гипохлорит обладает более широким спектром биоцидного действия на различные типы микроорганизмов при меньшей токсичности;
Для целей очистки бытовой воды используются разбавленные растворы гипохлорита натрия: типовая концентрация активного хлора в них составляет 0,2—2 мг/л против 1—16 мг/л для газообразного хлора. Разбавление промышленных растворов до рабочей концентрации производят непосредственно на месте.
Также с технической точки зрения, принимая во внимание условие использования в РФ, эксперты отмечают:
- существенно более высокую степень безопасности технологии производства реагента;
- относительную безопасность хранения и транспортировки до места использования;
- лояльные требования к технике безопасности при работе с веществом и его растворами на объектах;
- неподведомственность технологии обеззараживания воды гипохлоритом Ростехнадзору РФ.
Использование гипохлорита натрия для дезинфекции воды в России становится все более популярным и активно внедряется в практику ведущими промышленными центрами страны. Так, в конце 2009 года, в Люберцах началось строительство завода по производству NaOCl мощностью 50 тыс. тонн/год для нужд Московского городского хозяйства. Правительством Москвы было принято решение о переводе систем обеззараживания воды московских станции водоподготовки с жидкого хлора на гипохлорит натрия (с 2012 г.). Завод по производству гипохлорита натрия будет введён в эксплуатацию в 2015 г.
Среди других городов и субъектов Российской Федерации, где уже применяется или планируется осуществить переход на гипохлорит натрия для обеззараживания воды, отметим Санкт-Петербург, Ленинградскую область, Кемерово, Ростов-на-Дону, Иваново, Сыктывкар, Севастополь, Новгород.
Производство гидразина
Гипохлорит натрия используется в так называемом процесса Рашига (англ. Raschig Process, окисление аммиака гипохлоритом) — основном промышленном способе получения гидразина, открытого немецким химиком Фридрихом Рашигом в 1907 году. Химия процесса выглядит следующим образом: на первой стадии аммиак окисляется до хлорамина, который затем, реагирует с аммиаком, образуя собственно гидразин:
В процессе используется 43%-й раствор мочевины с добавками специального реагента (приблизительно 0,5 г/л) для ингибирования побочной реакции и увеличения выхода конечного продукта. Раствор гипохлорита натрия используется в соотношении к раствору мочевины, как 4:1; температура в реакторе не превышает 100 °C.
Применение в промышленном органическом синтезе
Сильные окислительные свойства гипохлорита натрия используются в промышленном органическом синтезе для получения различных соединений, среди которых:
- антраниловая кислота — промежуточный продукт в синтезе красителей;
- метансульфоновая кислота — промежуточный продукт в синтезе лекарственных препаратов и электролитов для получения покрытий драгоценными металлами:[стр. 92]:
- хлорпикрин — инсектицид:[стр. 269];
- аскорбиновая кислота (синтетическая) — лекарственное средство (витамин С) и консервант в пищевой промышленности;
- дихлоризоциануровая и трихлоризоциануровая кислота — инсектициды, дезинфектанты и полупродукты для синтеза пестицидов;
- крахмал окисленный (E1404) — пищевая добавка, используемая в качестве загустителя, носителя и улучшителя для хлебопекарных изделий.
Применение в лабораторном органическом синтезе
Гипохлорит натрия находит широкое применение в лабораторной органической практике прежде всего, из-за своих сильных окислительных свойств и доступности как реактива.
Окислительные возможности NaOCl используются в следующих превращениях:
- метилендиамин → диазометан;
- алкены → эпоксиды:[стр. 1053];
- первичные спирты → альдегиды или карбоновые кислоты;
- вторичные спирты → кетоны;
- метилкетоны → карбоновые кислоты (с уменьшением цепи на один атом углерода);
- Эта реакция лежит в основе галоформного расщепления и может служить лабораторным методом получения хлороформа или иодоформа:
- α-аминокислоты → альдегиды (с уменьшением цепи на один атом углерода);
- первичные амины → нитрилы:[стр. 1518] или карбонильные соединения;
- галогенуглеводороды → карбоновые кислоты:[стр. 565];
- органические сульфиды → сульфоксиды;
- органические сульфиды → сульфоны;
- органобораны → первичные амины:[стр. 799—800];
Среди других вариантов использования отметим:
- реагент (в виде 5%-го водного раствора) для качественного или количественного определения аргинина в смеси аминокислот (реакция Сакагучи);
- реагент для N-хлорирования аминов:[стр. 819];
- реагент для хлорирования ароматических соединений и аллильного хлорирования алкенов;
- реагент для синтеза органических гипохлоритов.
Прочие направления использования
Среди прочих направлений использования гипохлорита натрия отметим:
- в промышленном органическом синтезе или гидрометаллургическом производстве для дегазации токсичных жидких и газообразных отходов, содержащих циановодород или цианиды;
- окислитель для очистки сточных вод промышленных предприятий от примесей сероводорода, неорганических гидросульфидов, сернистых соединений, фенолов и др.;
- в электрохимических производствах в качестве травителя для германия и арсенида галлия;
- в аналитической химии как реагент для фотометрического определения бромид-иона;
- в пищевой и фармацевтической промышленности для получения пищевого модифицированного крахмала;
- в военном деле как средство для дегазации боевых отравляющих веществ, таких как иприт, льюизит, зарин и V-газы.