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次氯酸

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次氯酸
IUPAC名
hypochlorous acid, chloric(I) acid, chloranol, hydroxidochlorine
別名 氯(I)酸、氯酸(I)
識別
CAS編號 7790-92-3  checkY
PubChem 24341
ChemSpider 22757
SMILES
 
  • ClO
InChI
 
  • 1/ClHO/c1-2/h2H
InChIKey QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYAT
EINECS 232-232-5
ChEBI 24757
性質
化學式 HClO
摩爾質量 52.46 g·mol⁻¹
外觀 淺黃色液體，只能在水溶液中存在[1]
氣味 氯味
密度 可變化
溶解性（水） 可溶[1]
pKa 7.53[2]
危險性
主要危害 氧化劑
NFPA 704
0
3
4
 
相關物質
相關化學品 Cl2、次氯酸鈣
次氯酸鈉
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

次氯酸，化學式為HClO，是一種不穩定的弱酸，由氯氣溶於水而成。它是一種無色液體，高濃度下因為一氧化二氯的產生而變黃。[3]它會部分電離，形成次氯酸根 ClO−。 HClO 和ClO− 都是氧化劑，也是氯水消毒的方法。[4] HClO 無法從溶液里提純。次氯酸鈉 (NaClO) 和次氯酸鈣 (Ca(ClO)2)都是漂白劑、 體香劑和消毒劑。

次氯酸可以在哺乳動物的白血球中找到，其中就包括人類。[5]它是無毒的，並且多年來都被用作安全的傷口護理解決方案。[6]

次氯酸溶解於水中後，具有很強的消毒性能，並且無毒，被認為是理想的清潔劑和消毒劑。[7] 美國環境保護署已將其鑑定為對COVID-19有效的消毒劑，[8] 由臨床研究支持。

由於它具有穿透病原體膜的能力，因此也被用作商業除臭劑。

歷史

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1834年，次氯酸被法國化學家Antoine Jérôme Balard（英語：Antoine Jérôme Balard） (1802–1876) 發現了。他把稀氧化汞水溶液和氯氣反應，生成次氯酸。[9]他也對次氯酸和其鹽進行了命名。

製取

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當純淨的氯氣通入水中時，會形成鹽酸和次氯酸：

Cl2 + H2O ⇌ HCl + HClO　　KW=1.56×10-4

一氧化二氯溶於水會轉變為次氯酸：

Cl2O + H2O → 2HClO

化學性質

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在水溶液中，次氯酸部分電離為次氯酸根離子（ClO−，也稱為「次氯酸鹽陰離子」）和氫離子（H+）：

HClO ⇌ H+ + ClO−

次氯酸中性溶液是一種比標準狀況下的氯更強的氧化劑：

2 HClO(aq) + 2 H+ + 2 e− ⇌ Cl2(g) + 2 H2O　　E=+1.63V

註：標準狀況指0℃，標準大氣壓下。

次氯酸不穩定，會慢慢發生自身氧化還原反應而分解，降低pH會促進該反應的進行：

次氯酸是一種弱酸，可以和鹼發生酸鹼中和生成相應的鹽和水。例如：

HClO+NaOH＝NaClO+H2O

含有次氯酸根的鹽被稱為次氯酸鹽。最廣為人知的一種家用次氯酸鹽消毒劑是次氯酸鈉（NaClO）。

次氯酸和它的酸酐——一氧化二氯達到平衡：[10]

2HClO ⇌ Cl2O + H2O       K (at 0℃) = 3.55×10−3 dm3 mol−1

應用

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  • 在有機合成中， HClO 把烯烴轉化成羥氯（英語：chlorohydrin）。[11]
  • 在生物學中，次氯酸是由髓過氧化物酶的活性嗜中性粒細胞中氧化氯離子而產生的，有助於破壞細菌。[12][13][14]
  • 在醫學上，次氯酸水被用作消毒劑。[5][6][7]
  • 在傷口護理方面，[15][16][17]截至2016年初，美國食品和藥物管理局已批准其主要活性成分為次氯酸的產品，用於治療傷口和人類和寵物的各種感染。它還被FDA批准為鹽水溶液的防腐劑。
  • 最近的研究表明，次氯酸適合消毒室內環境，如辦公室，醫院和保健診所。[18]
  • 在食品服務和水分配方面，有時使用專門設備從水和鹽中產生 HClO 溶液，以產生足夠的安全（不穩定）消毒劑，以處理食品製備表面和供水。[19][20] 因為它的不可燃和無毒的特點，它也常用於餐館的消毒。
  • 在水處理中，次氯酸是游泳池中的活性消毒劑。[21]
  • 此外，在船舶和遊艇上，海洋衛生設備[22] 使用電力將海水轉化為次氯酸，在排放到海中之前對搗化糞便進行消毒。
  • 在除臭方面，次氯酸可去除高達99%的惡臭，包括垃圾、腐爛的肉類、廁所、糞便和尿液氣味。

危險性

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HCIO 被美國環境保護局列為非危險物質。作為氧化劑，它可以是腐蝕性或刺激性的，這取決於其濃度和pH。

在臨床測試中，對次氯酸水進行了眼部刺激、皮膚刺激和毒性測試，他們得出結論，它對眼睛和皮膚無毒、無刺激性。[23]

最近的一項研究中，一種用純次氯酸保存的鹽水衛生溶液在不改變眼瞼上細菌物種多樣性的情況下顯著降低細菌負荷。經過20分鐘的治療，葡萄球菌減少了>99%。[24]

濃的次氯酸是一種強氧化劑，可以刺激皮膚甚至燒掉皮膚。它還會歧化成氯酸和鹽酸，可以使組織死亡甚至直接分解。它不能用來氧化醇，因為它可以通過酯化反應形成爆炸性的次氯酸酯（德語：Alkylhypochlorite）。它和氨反應會形成爆炸性的三氯化氮。[3]

次氯酸水

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坊間沒有一個完整的次氯酸水定義，簡單來說，只要溶液內含有次氯酸HClO及次氯酸根ClO-，就可以算是次氯酸水。HClO的殺滅細菌病毒效能是ClO-的80倍。 次氯酸可破壞病毒體及細菌細胞膜，令細菌病毒無法存活。次氯酸含量越高，殺菌效能越強。漂白水（次氯酸鈉NaClO）原液，pH12-14，一般含50000ppm次氯酸鈉，但用水稀釋後，就會產生次氯酸HClO及次氯酸根ClO-，1:99稀釋漂白水含HClO及ClO-的比例大概為120ppm及380ppm，所以1:99稀釋漂白水也可算是一種次氯酸水。1:99稀釋漂白水含有超過100ppm次氯酸成份，具有很好的殺菌消毒效果，但酸鹼值達pH9.0及帶腐蝕性(漂白水NaClO及哥士的NaOH)，只適合用於環境消毒。除次氯酸濃度，酸鹼值是另一個影響殺菌效能及安全性主要因素。pH4.5-5.0的次氯酸水內，次氯酸HClO含量達100%，為純次氯酸水，濃度100-300ppm，具有最強的殺滅細菌病毒效能，並且適合用於人體皮膚、傷口及黏膜。[25][26] 次氯酸水容易被陽光降解，不耐高溫(40度以下)及會與空氣中雜質作用後降解，所以保存期限不長，應貯於不透光容器、將瓶蓋關緊、且置於陰涼處，否則消毒效果不佳。

儘管製造次氯酸相對容易，但是次氯酸水難以維持穩定。直到最近幾年，科學家才能夠經濟高效地生產高濃度高穩定性的次氯酸水，其超強殺滅細菌病毒、除臭效能及安全性，適合用於醫療、商業、工業及家居等。

參考資料

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  1. ^ 1.0 1.1 Record of Hypochlorige Säure in the GESTIS Substance Database from the IFA（英語：Institute for Occupational Safety and Health）.
  2. ^ Harris, Daniel C. Exploring Chemical Analysis, Fourth Edition: 538. 2009. 
  3. ^ 3.0 3.1 Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon, Wiberg, Nils , 編, Inorganic Chemistry, 由Eagleson, Mary; Brewer, William翻譯, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter, 2001, ISBN 0-12-352651-5 
  4. ^ Sansebastiano, G. et al. Page 262 in Food Safety: A Practical and Case Study Approach (Ed: R. J. Marshall) 2006, Springer Science & Business Media, Berlin.
  5. ^ 5.0 5.1 Treating Chronic Wounds With Hypochlorous Acid Disrupts Biofilm. Today's Wound Clinic. [2021-02-08]. （原始內容存檔於2021-02-14） （英語）. 
  6. ^ 6.0 6.1 Pure Hypochlorous Acid: A Primer on pH and Wound Solutions. WoundSource. 2020-11-05 [2021-02-08]. （原始內容存檔於2021-01-20） （英語）. 
  7. ^ 7.0 7.1 Block, Michael S.; Rowan, Brian G. Hypochlorous Acid: A Review. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. September 2020, 78 (9): 1461–1466. ISSN 0278-2391. PMC 7315945 可免費查閱. PMID 32653307. doi:10.1016/j.joms.2020.06.029. 
  8. ^ US EPA, OCSPP. List N: Disinfectants for Coronavirus (COVID-19). US EPA. 2020-03-13 [2021-02-08]. （原始內容存檔於2021-04-08） （英語）. 
  9. ^ 參見：
  10. ^ Inorganic chemistry, Egon Wiberg, Nils Wiberg, Arnold Frederick Holleman, "Hypochlorous acid", p. 442, section 4.3.1
  11. ^ Unangst, P. C. "Hypochlorous Acid" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. doi:10.1002/047084289X.rh073
  12. ^ Harrison, J. E.; J. Schultz. Studies on the chlorinating activity of myeloperoxidase. Journal of Biological Chemistry. 1976, 251 (5): 1371–1374. PMID 176150. doi:10.1016/S0021-9258(17)33749-3 可免費查閱. 
  13. ^ Thomas, E. L. Myeloperoxidase, hydrogen peroxide, chloride antimicrobial system: Nitrogen-chlorine derivatives of bacterial components in bactericidal action against Escherichia coli. Infect. Immun. 1979, 23 (2): 522–531. PMC 414195 可免費查閱. PMID 217834. doi:10.1128/IAI.23.2.522-531.1979. 
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  24. ^ Stroman, D. W; Mintun, K; Epstein, A. B; Brimer, C. M; Patel, C. R; Branch, J. D; Najafi-Tagol, K. Reduction in bacterial load using hypochlorous acid hygiene solution on ocular skin. Clinical Ophthalmology. 2017, 11: 707–714. PMC 5402722 可免費查閱. PMID 28458509. doi:10.2147/OPTH.S132851. 
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外部連結

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