هیپوکلریت کلسیم + سلاح قدرتمند در جنگ با میکروب ها و آلودگی ها

هیپوکلریت کلسیم یکی از مواد ضدعفونی کننده مورد استفاده در صنایع متفاوت است که به صورت بی آب و هیدراته در دسترس قرار می گیرد. از این ماده برای تولید انواع مواد سفید کننده و پودر کلر استفاده می شود که در فرایند تصفیه فاضلاب بهداشتی نقش مهمی را ایفا می کند. در این مطلب به صورت کامل بررسی می کنیم که هیپوکلریت کلسیم چیست و چه ویژگی هایی دارد.

هیپوکلریت کلسیم چیست؟

پرکلرین یک ترکیب غیر آلی است که با فرمول شیمیایی Ca(OCl)2 شناخته می شود. ترکیب کلرید نسبتا پایدار است و پس از کلر از دیگر عناصر در دسترس به عنوان سفید کننده مایع است. پرکلرین با نام های تجاری دیگری همچون پودر سفید کننده، پودر کلر یا آهک کلر نیز شناخته می شود که در انواع صنایع و فرایند تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرد.

همچنین برای خرید هیدروکسید سدیم کلیک کنید…

بررسی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی هیپوکلریت کلسیم

• نام: هیپوکلریت کلسیم یا پرکلرین
• فرمول شیمیایی: Ca(Ocl)2
• وزن مولکولی: ۱۴۲.۹۸ گرم بر مول
• مشخصات ظاهری: جامد، رنگ سفید یا خاکستری
• نقطه ذوب: ۱۰۰ درجه سانتیگراد (۳۷۳ کلوین)
• نقطه جوش: در ۱۷۵ درجه سانتیگراد تجزیه می شود. (۴۴۸ کلوین)
• دانسیته در ۲۰ درجه سانتیگراد: ۲.۳۵ گرم در سانتی متر مکعب

حلالیت هیپوکلریت کلسیم در آب سخت نسبت به آب نرم و متوسط نسبتا کمتر است و دارای درجه حلالیت به ازای ۲۱ گرم در ۱۰۰ میلی لیتر آب است که هنگام حل شدن در آب واکنش شیمیایی تشکیل می دهد. ترکیب پرکلرین دارای بوی قوی کلر می باشد که در اثر واکنش این ماده با مولکول های آب موجود در هوا ایجاد می شود.

پرکلرین به عنوان یک باز قوی شناخته می شود که توسط حل شدن در آب قابلیت جذب +H را دارد و آنیون هیپوکلریت پروتون را از H2O می گیرد و در ازای آن یک یون -OH آزاد می شود. این ماده به راحتی قابلیت پذیرفتن یک الکترون را دارد به همین ترتیب به عنوان یک مانده اکسید کننده قوی مورد استفاده قرار می گیرد.

از دیگر ویژگی های شیمیایی پرکلرین می توان به واکنش آن با اسید هیدروکلریک اشاره داشت که در این واکنش کلرید کلسیم (CaCl2)، گاز کلر (Cl2) و آب تولید می شود.

روش تولید پرکلرین

یکی از روش های تولید هیپوکلریت کلسیم یا پرکلرین ایجاد واکنش بین آهک هیدراته با یکی از نمک های کلسیم مانند کلرید کلسیم است که طی آن عملیات سنتز انجام می شود. نحوه تولید این ماده نسبت به کاربرد آن نیز تغییر پیدا می کند.

در کنار آن برای تولید پرکلرین صنعتی از واکنش کلسیم هیدروکسید یا همان آهک هیدراته با گاز کلر استفاده می شود که این واکنش دارای مراحل مختلفی است تا ترکیبات متفاوت با یکدیگر واکنش دهند و هیپوکلریت کلسیم را با درصد غلظت های مختلف همراه با آهک تبدیل نشده آب و کلرید کلسیم تولید نماید. این صنعتی با خلوص ۶۷ تا ۷۰ درصد سنتز می شود که واکنش شیمیایی آن را در قسمت زیر شاهده می کنید:

نحوه تولید پودر سفید کننده

پوست سفید کننده از طریق ترکیب هیپوکلریت کلسیم (Ca(ClO)₂)، دی باریک هیپوکلریت کلسیم (Ca₃(ClO)₂(OH)₄) و دی باریک کلسیم کلرید (Ca₃Cl₂(OH)₄) تولید می گردد. البته این تفکر که پودر سفید کننده از ترکیب کلرید کلسیم (CaCl₂)، هیپوکلریت کلسیم (Ca(OCl)₂) و هیدروکسید کلسیم (Ca(OH)₂) تولید می شود اشتباه است.

اگر پرکلرین به عنوان یک پودر سفید کننده که دارای دانه های سفید و خاکستری است تولید گردد روش های دیگری نیز خواهد داشت. در واقع پودر سفید کننده دارای بوی تحریک کننده شدیدی است که یکی از اجزای تشکیل دهنده آن هیپوکلریت کلسیم می باشد و دیگر موادی مانند دی هیدرات، تری هیدرات و تترا هیدرات را شامل می شود. طی این واکنش مقدار زیادی گرما، اکسیژن و کلر رها شده در آب نیز تولید می گردد. به طور کلی واکنش شیمیایی تولید پودر سفید کننده به شکل زیر است:

بررسی انواع واکنش های هیپوکلریت کلسیم

·       واکنش هیپوکلریت کلسیم جامد با اسید

هیپوکلریت کلسیم، که به نام پر پرکلرین  نیز شناخته می شود، یک ترکیب شیمیایی است که به سرعت با اسیدها در دمای اتاق واکنش می دهد. این واکنش منجر به تولید کلسیم کلرید، گاز کلر و آب می شود. معادله شیمیایی این واکنش به صورت زیر بیان می شود:

در این واکنش، این ماده با چهار مولکول هیدروکلریک اسید (HCl) ترکیب شده و نتایج زیر را به دست می دهد:

کلسیم کلرید (CaCl₂) که یک نمک است، دو مولکول گاز کلر (Cl₂) که یک گاز سمی و خطرناک می باشد، و دو مولکول آب (H₂O).

·       واکنش پرکلرین جامد با مواد آلی، روغن ها و متانول

تماس پرکلرین با مواد آلی، از جمله روغن ها، هیدروکربن ها و الکل هایی مانند متانول یا اتانول می تواند منجر به بروز انفجارهای شدید گردد. این واکنش ها به دلیل ناپایداری ترکیبات حاصل و انرژی بالای آزاد شده در طی واکنش، خطرناک هستند. به ویژه، واکنش هیپوکلریت کلسیم با نیترومتان می تواند منجر به یک واکنش شدید تأخیری شود که در آن انرژی زیادی آزاد می شود. همچنین، ترکیبات آلی حاوی گوگرد مانند سولفیدها ممکن است با خود اشتعال و انفجار در برابر پرکلرین واکنش نشان دهند. اکسید آهن نیز در ظروف فلزی می تواند تجزیه اکسیدان را کاتالیز کرده و اکسیژن را آزاد کند که این امر به شدت خطرناک است.

·       واکنش  پرکلرین  با استیلن

واکنش هیپوکلریت کلسیم با استیلن می تواند منجر به تولید کلرواستیلن های منفجره شود. این ترکیبات به دلیل ساختار شیمیایی خاص خود بسیار ناپایدار و خطرناک هستند و می توانند در شرایط خاصی به راحتی منفجر شوند.

·       واکنش  پرکلرین  با اوره

هنگامی که هیپوکلریت کلسیم با اوره تماس پیدا می کند، ممکن است ترکیب NCl₃ تولید شود که این ترکیب نیز می تواند منجر به انفجارهای شدید گردد. NCl₃ در هنگام گرم شدن یا تماس با اسیدها گاز کلر تولید می کند که این گاز بسیار سمی و خطرناک است. همچنین، مخلوط گوگرد مرطوب با پرکلرین نیز می تواند منجر به یک واکنش شدید شود که در آن گوگرد مذاب آزاد خواهد شد.

همچنین برای خرید هیدروکسید پتاسیم کلیک کنید…

·       واکنش هیپوکلریت کلسیم با آب

پرکلرین به عنوان یک عامل اکسید کننده قوی شناخته می شود، به ویژه در حضور آب یا در دماهای بالاتر. در این شرایط، هیپوکلریت کلسیم تجزیه شده و گازهای اکسیژن و کلر را آزاد می کند. بنابراین، ضروری است که محلول های حاوی پرکلرین تا زمان فرا رسیدن تاریخ انقضا استفاده شوند. به عنوان یک اکسیدان قوی،  پرکلرین  ممکن است در ترکیب با ترکیبات کربن واکنش های شدیدی نشان دهد و در اثر ترکیب با ذرات کربن ریز تقسیم شده، یک مخلوط انفجاری تشکیل دهد که این امر می تواند عواقب خطرناکی داشته باشد.

در نتیجه، شناخت و احتیاط در هنگام کار با هیپوکلریت کلسیم و ترکیبات مرتبط با آن امری ضروری است تا از بروز حوادث خطرناک جلوگیری شود.

کاربردهای هیپوکلریت کلسیم

1.     صنعت نساجی:

در صنعت نساجی از  پرکلرین  برای سفیدسازی پارچه ها استفاده می شود که در این روش باید مقدار این ماده تحت نظر باشد زیرا استفاده بی رویه از آن می تواند به بافت پارچه آسیب وارد کند. به صورت کلی از  پرکلرین  برای سفید کردن الیاف، پنبه، کنف، فیبر، تفاله و نشاسته استفاده می شود.

2.     تصفیه آب:

در فرایند تصفیه آب و فاضلاب در مراحل ضدعفونی و حذف ناخالصی ها از پرکلرین استفاده می شود. به صورت کلی پرکلرین قدرت بالایی در گند زدایی و ضدعفونی کردن باکتری ها در سطح آب دارد.

3.     پاکسازی استخر ها:

از پرکلرین برای ضدعفونی کردن آب استخرهای عمومی و ضدعفونی آب آشامیدنی نیز استفاده می شود. به طور کلی این مواد تجاری با خلوص ۶۵ تا ۷۳ درصد با ترکیب دیگر مواد شیمیایی موجود مانند کلرید کلسیم و کربنات کلسیم برای پاکسازی مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده برای استخرهای شنا به دلیل واکنش های خطرناکی که ممکن است با برخی دیگر از مواد شیمیایی موجود در استخر بدهد کمتر از دیگر ضدعفونی کننده ها به صورت ترکیبی با سایر مواد شیمیایی کلرها بکار برده می شود.

از این ماده به عنوان محلول های پاکسازی ضدعفونی کننده عمومی نیز استفاده می شود اما ممکن است به علت باقی ماندن کلسیم، کاربردی نباشد به همین علت بیشتر از هیپوکلریت سدیم به عنوان محلول ضدعفونی کننده استفاده می شود.

4.     کپسول آتش نشانی:

پیشنهاد استفاده از پرکلرین به عنوان یک کپسول آتش نشانی جامد مطرح شده است. ترکیب مورد استفاده به عنوان کپسول آتش نشانی شامل هیپوکلریت کلسیم هیدراته با دو واحد نمک معدنی هیدراته است که باید دارای حداقل ۱۵۰ کالری در گرم و دمای انتقال فاز باشد که توسط نقطه ذوب ۱۹ درجه سانتی گراد تعریف می شود. با استفاده از این ترکیب در واکنش های درون گرمایی آب آزاد خواهد شد که اشتعال را سرکوب می کند. البته هنوز به صورت گسترده از این ماده به عنوان کپسول آتش نشانی جامد استفاده نمی شود.

5.     شیمی آلی:

در علم شیمی آلی پرکلرین به عنوان یک ماده اکسید کننده برای تجزیه گلیکول ها، اسیدهای هیدروکسید کربوکسیلیک و اسیدهای کتو مورد استفاده قرار می گیرد که به هدف تولید آلدهیدهای تکه تکه شده یا اسیدهای کربوکسیلیک است. همچنین از  پرکلرین  می توان در واکنش های هالوفرم برای تولید کلرفرم استفاده نمود. همچنین این ماده در اکسیداسیون محصولات جانبی سولفید و تیول در سنتز عالی کاربرد دارد و بوی ناشی از آنها را کاهش داده و دفع این محصولات جانبی را ایمن می کند.

6.     ضدعفونی میوه و سبزیجات:

پرکلرین دارای خاصیت ضد قارچ و ضد پاکتری می باشد که برای ضدعفونی کردن و گند زدایی میوه و انواع سبزیجات استفاده می شود که به منظور جلوگیری از بروز بیماری های روده ای است.

7.     دام و آبزی پروری:

از این ماده در دیگر صنایع مانند دام پروری، آبزی پروری و مشاغل مشابه آن به عنوان یک ماده ضدعفونی کننده استفاده می شود.

نکات مهم در استفاده از هیپو

• برای تبدیل پرکلرین پودری به محلول باید به صورت مرحله به مرحله و دستی به آب اضافه شود تا در اثر واکنش خطر انفجار وجود نداشته باشد. در واقع نباید این ماده به صورت یکباره و یک جا جابجا یا به آب اضافه شود.
• در صورت نیاز به جلوگیری از رنگ بری باید قبل از استفاده مرحله پیش حل شدن انجام گردد.
• در صورت اضافه کردن حجم زیادی از هیپوکلریت کلسیم به آب کدورت موقتی ایجاد می شود که در طول مدت زمان از بین خواهد رفت و اگر باقی بماند علت آن عوامل دیگری در آب است.
• پرکلرین  نسبت به نور خورشید حساس است و تنها می توان از آن به عنوان یک منبع فوری کلر استفاده کرد. برای افزایش مقاومت این ماده در برابر نور خورشید می توان به آن اسید سیانوریک اضافه نمود.

 نکات ایمنی و MSDS هیپو

به علت وجود یون هیپوکلوریت در ترکیب پرکلرین این ماده به عنوان یک اکسید کننده قوی شناخته می شود زیرا دارای ظرفیت مثبت یک است و قادر به دریافت یک الکترون می باشد. در نتیجه باید در انواع واکنش های شیمیایی یا تماس آن با مواد دیگر احتیاط شود تا خاصیت اکسید کنندگی آن باعث وارد کردن آسیب به دیگر مواد یا اجزای محیط نشود.

پرکلرین باید در جای خنک خشک و به دور از نور خورشید نگهداری گردد. همچنین این ماده نباید در کنار هرگونه مواد اسید، آلی یا فلزات قرار بگیرد. توصیه می شود که برای نگهداری و ذخیره سازی این ماده از فرم بدون آب یا غیر هیدراته آن استفاده شود.

به طور کلی در هنگام استفاده از پرکلرین به صورت هیدراته یا بدون آب باید از تجهیزات ایمنی شامل ماسک، دستکش و روپوش استفاده شود. به علاوه هر نوع محلول آغشته به هیپوکلریت کلسیم یا نوع بدون آب آن باید به دور از دسترس کودکان و حیوانات خانگی نگهداری شود.