ASAM HIPOKLORIT (HCLO): STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN, SINTESIS - KIMIA - 2025

The asam hipoklorit merupakan senyawa anorganik dengan rumus kimia HClO. Ini sesuai dengan asam okso klorin yang paling sedikit teroksidasi, karena hanya mengandung satu atom oksigen. Dari situ mereka memperoleh anion hipoklorit, ClO ^- , dan garamnya, banyak digunakan sebagai desinfektan air komersial.

HClO adalah agen pengoksidasi dan antimikroba terkuat yang dihasilkan saat gas klorin larut dalam air. Tindakan antiseptiknya telah dikenal selama lebih dari satu abad, bahkan sebelum larutan klorin digunakan untuk membersihkan luka para prajurit pada Perang Dunia Pertama.

Molekul asam hipoklorit diwakili oleh model bola-dan-tongkat. Sumber: Ben Mills dan Jynto

Penemuannya sebenarnya berasal dari tahun 1834, oleh kimiawan Prancis Antoine Jérôme Balard, yang mencapai oksidasi parsial klorin dengan menggelembungkannya dalam suspensi berair oksida merkuri, HgO. Sejak itu, obat ini digunakan sebagai disinfektan dan agen antivirus.

Secara kimiawi, HClO adalah agen pengoksidasi yang akhirnya melepaskan atom klorinnya ke molekul lain; Artinya, dengan senyawa terklorinasi dapat disintesis, menjadi kloroamin yang sangat relevan dalam pengembangan antibiotik baru.

Pada tahun 1970-an, ditemukan bahwa tubuh secara alami dapat memproduksi asam ini melalui aksi enzim myeloperoxidase; enzim yang bekerja pada peroksida dan anion klorida selama fagositosis. Jadi, dari organisme yang sama, "pembunuh" penyusup ini dapat muncul, tetapi dalam skala yang tidak berbahaya untuk kesejahteraannya sendiri.

Struktur

Gambar atas menunjukkan struktur HClO. Perhatikan bahwa rumus tersebut berkontradiksi dengan strukturnya: molekulnya adalah HO-Cl dan bukan H-Cl-O; namun, yang terakhir biasanya lebih disukai agar dapat membandingkannya secara langsung dengan rekan-rekannya yang lebih teroksidasi: HClO ₂ , HClO ₃ dan HClO ₄ .

Struktur kimia asam hipoklorit.

Hidrogen asam, H ⁺ , yang dilepaskan oleh HClO terletak di gugus OH yang terikat pada atom klor. Perhatikan juga perbedaan panjang yang mencolok dalam ikatan OH dan Cl-O, yang terakhir adalah yang terpanjang karena tingkat tumpang tindih orbital klorin yang lebih rendah, lebih berdifusi, dengan ikatan oksigen.

Molekul HOCl hampir tidak dapat tetap stabil dalam kondisi normal; Ia tidak dapat diisolasi dari larutan berairnya tanpa menjadi tidak proporsional atau dilepaskan sebagai gas klor, Cl ₂ .

Oleh karena itu, tidak ada kristal anhidrat (bahkan tidak hidratnya) dari asam hipoklorit; Dan hingga saat ini, juga tidak ada indikasi bahwa mereka bisa dibuat dengan cara boros. Jika mereka bisa mengkristal, molekul HClO akan berinteraksi satu sama lain melalui dipol permanennya (muatan negatif berorientasi pada oksigen).

Properti

Keasaman

HClO adalah asam monoprotik; yaitu, Anda hanya dapat menyumbangkan satu H ⁺ ke media berair (di mana ia terbentuk):

HClO (aq) + H ₂ O ↔ ClO ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq) (pKa = 7,53)

Dari persamaan kesetimbangan ini diamati bahwa penurunan ion H ₃ O ⁺ (peningkatan kebasaan medium) mendukung pembentukan lebih banyak anion hipoklorit, ClO ^- . Akibatnya, jika larutan ClO ^- adalah untuk disimpan relatif stabil, pH harus menjadi dasar, yang dicapai dengan NaOH.

Konstanta disosiasinya, pKa, membuat keraguan bahwa HClO adalah asam lemah. Oleh karena itu, ketika penanganannya terkonsentrasi, Anda tidak perlu terlalu mengkhawatirkan ion H ₃ O ⁺ , tetapi tentang HClO itu sendiri (mengingat reaktivitasnya yang tinggi dan bukan karena sifat korosinya).

Agen pengoksidasi

Disebutkan bahwa atom klor dalam HClO memiliki bilangan oksidasi +1. Ini berarti bahwa hampir tidak membutuhkan penguatan satu elektron untuk kembali ke keadaan dasar (Cl ⁰ ) dan untuk dapat membentuk molekul Cl ₂ . Akibatnya, HClO akan dikurangi menjadi Cl ₂ dan H ₂ O, oksidasi spesies lain lebih cepat dibandingkan dengan yang sama Cl ₂ atau ClO ^- :

2HClO (aq) + 2H ⁺ + 2e ^- ↔ Cl ₂ (g) + 2H ₂ O (l)

Reaksi ini memungkinkan kita untuk melihat seberapa stabil HClO dalam larutan airnya.

Daya oksidasinya tidak hanya diukur dengan pembentukan Cl ₂ , tetapi juga kemampuannya melepaskan atom klorinnya. Misalnya, ia dapat bereaksi dengan spesies nitrogen (termasuk amonia dan basa nitrogen), menghasilkan kloroamin:

HClO + NH → N-Cl + H ₂ O

Perhatikan bahwa ikatan NH terputus, dari sebagian besar gugus amino (-NH ₂ ), dan digantikan oleh N-Cl. Hal yang sama terjadi dengan ikatan OH dari gugus hidroksil:

HClO + OH → O-Cl + H ₂ O

Reaksi ini sangat penting dan menjelaskan tindakan desinfektan dan antibakteri HClO.

Stabilitas

HClO tidak stabil hampir di mana pun Anda melihatnya. Misalnya, anion hipoklorit tidak proporsional pada spesies klor dengan bilangan oksidasi -1 dan +5, lebih stabil daripada +1 pada HClO (H ⁺ Cl ⁺ O ^2- ):

3ClO ^- (aq) ↔ 2Cl ^- (aq) + ClO ₃ ^- (aq)

Reaksi ini akan kembali menggeser kesetimbangan menuju hilangnya HClO. Demikian juga, HClO berpartisipasi langsung dalam kesetimbangan paralel dengan air dan gas klor:

Cl ₂ (g) + H ₂ O (l) ↔ HClO (aq) + H ⁺ (aq) + Cl ^- (aq)

Itulah mengapa mencoba memanaskan larutan HClO untuk memekatkannya (atau mengisolasinya) mengarah pada produksi Cl ₂ , yang diidentifikasi sebagai gas kuning. Demikian juga, larutan ini tidak dapat terkena cahaya terlalu lama, atau keberadaan oksida logam, karena terurai Cl ₂ (HClO menghilang lebih banyak):

2Cl ₂ + 2H ₂ O → 4HCl + O ₂

HCl bereaksi dengan HClO untuk menghasilkan lebih banyak Cl ₂ :

HClO + HCl → Cl ₂ + H ₂ O

Begitu seterusnya hingga HClO tidak ada lagi.

Perpaduan

Air dan klorin

Salah satu metode pembuatan atau sintesis asam hipoklorit telah dijelaskan secara implisit: dengan melarutkan gas klor dalam air. Metode lain yang sangat mirip adalah melarutkan anhidrida asam ini dalam air: dikloro monoksida, Cl ₂ O:

Cl ₂ O (g) + H ₂ O (l) ↔ 2HClO (aq)

Sekali lagi tidak ada cara untuk mengisolasi HClO murni, karena menguapkan air akan menggeser kesetimbangan ke pembentukan Cl ₂ O, gas yang akan keluar dari air.

Di sisi lain, dimungkinkan untuk membuat larutan HClO yang lebih pekat (20%) menggunakan oksida merkuri, HgO. Untuk melakukan ini, klorin dilarutkan dalam volume air tepat pada titik bekunya, sedemikian rupa sehingga diperoleh es terklorinasi. Kemudian es yang sama ini diaduk, dan saat mencair, ia bercampur dengan HgO:

2Cl ₂ + HgO + 12H ₂ O → 2HClO + HgCl ₂ + 11H ₂ O

Larutan 20% HClO akhirnya dapat didistilasi di bawah vakum.

Elektrolisa

Metode yang lebih sederhana dan lebih aman untuk menyiapkan larutan asam hipoklorit adalah dengan menggunakan air garam sebagai bahan baku, bukan klorin. Brines kaya akan anion klorida, Cl ^- , yang melalui proses elektrolisis dapat dioksidasi menjadi Cl ₂ :

2H ₂ O → O ₂ + 4H ⁺ + 4e ^-

2Cl ^- ↔ 2e ^- + Cl ₂

Kedua reaksi ini terjadi di anoda, di mana klorin diproduksi yang segera larut menghasilkan HClO; sedangkan di kompartemen katoda, air berkurang:

2H ₂ O + 2e ^- → 2OH ^- + H ₂

Dengan cara ini, HClO dapat disintesis pada skala komersial hingga industri; dan larutan yang diperoleh dari air garam ini sebenarnya adalah produk asam ini yang tersedia secara komersial.

Aplikasi

Fitur umum

HClO dapat digunakan sebagai oksidator untuk mengoksidasi alkohol menjadi keton, dan untuk mensintesis kloroamin, kloroamida, atau klorohidrin (dimulai dari alkena).

Namun, semua kegunaan lainnya dapat dicakup dalam satu kata: biosida. Ini adalah pembunuh jamur, bakteri, virus, dan penetral racun yang dikeluarkan oleh patogen.

Sistem kekebalan tubuh kita mensintesis HClO-nya sendiri melalui aksi enzim myeloperoksidase, membantu sel darah putih memberantas penyusup yang menyebabkan infeksi.

Studi yang tak terhitung jumlahnya menunjukkan berbagai mekanisme aksi HClO pada matriks biologis. Ini menyumbangkan atom klorinnya ke gugus amino dari protein tertentu, dan juga mengoksidasi gugus SH mereka yang ada ke jembatan disulfida SS, menghasilkan denaturasi.

Ini juga menghentikan replikasi DNA dengan bereaksi dengan basa nitrogen, mempengaruhi oksidasi glukosa lengkap, dan juga dapat merusak membran sel. Semua tindakan ini akhirnya menyebabkan kuman mati.

Disinfeksi dan pembersihan

Itulah mengapa solusi HClO akhirnya digunakan untuk:

-Pengobatan luka infeksi dan gangren

-Disinfeksi persediaan air

- Bahan sterilisasi untuk bahan bedah, atau alat yang digunakan dalam kedokteran hewan, kedokteran dan kedokteran gigi

-Disinfektan untuk semua jenis permukaan atau benda secara umum: batangan, pegangan tangan, mesin kopi, keramik, meja kaca, meja laboratorium, dll.

-Sintesis kloroamin yang berfungsi sebagai antibiotik yang kurang agresif, tetapi pada saat yang sama lebih tahan lama, spesifik dan stabil daripada HClO itu sendiri

Resiko

Larutan HClO dapat berbahaya jika sangat pekat, karena dapat bereaksi keras dengan spesies yang rentan terhadap oksidasi. Selain itu, mereka cenderung melepaskan gas klorin saat tidak stabil, sehingga harus disimpan di bawah protokol keamanan yang ketat.

HClO sangat reaktif terhadap kuman sehingga di mana ia disiram, ia menghilang seketika, tanpa menimbulkan risiko nantinya bagi mereka yang menyentuh permukaan yang dirawat olehnya. Hal yang sama terjadi di dalam organisme: ia membusuk dengan cepat, atau dinetralkan oleh spesies apa pun di lingkungan biologis.

Ketika dihasilkan oleh tubuh itu sendiri, kemungkinan dapat mentolerir konsentrasi HClO yang rendah. Namun, jika sangat terkonsentrasi (digunakan untuk tujuan sintetis dan bukan disinfektan), dapat menimbulkan efek yang tidak diinginkan dengan juga menyerang sel-sel sehat (pada kulit, misalnya).

Referensi

1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
2. Gottardi, W., Debabov, D., & Nagl, M. (2013). N-chloramines, kelas yang menjanjikan dari anti-infeksi topikal yang dapat ditoleransi dengan baik. Agen antimikroba dan kemoterapi, 57 (3), 1107–1114. doi: 10.1128 / AAC.02132-12
3. Oleh Jeffrey Williams, Eric Rasmussen & Lori Robins. (06 Oktober 2017). Asam Hipoklorit: Memanfaatkan Respon bawaan. Dipulihkan dari: infeksicontrol.tips
4. Instrumen Hidro. (sf). Kimia Dasar Klorinasi. Diperoleh dari: hydroinstruments.com
5. Wikipedia. (2019). Asam hipoklorit. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
6. Serhan Sakarya dkk. (2014). Asam Hipoklorit: Agen Perawatan Luka Ideal Dengan Mikrobisidal, Antibiofilm, dan Potensi Penyembuhan Luka yang Kuat. Luka HMP. Dipulihkan dari: woundsresearch.com
7. PrebChem. (2016). Pembuatan asam hipoklorit. Diperoleh dari: prepchem.com