Введение
Хлорит натрия (NaClO2) — химическое соединение, применяемое в производстве бумаги и в качестве дезинфицирующего средства.
Использование
Основным применением хлорита натрия является получение диоксида хлора для отбеливания и удаления краски с текстиля, целлюлозы и бумаги. Он также используется для дезинфекции муниципальных очистных сооружений после преобразования в диоксид хлора. Преимущество этого применения, по сравнению с более широко используемым хлором, заключается в том, что из органических загрязнений не образуются тригалометаны (такие как хлороформ). Хлорит натрия, NaClO2, иногда в сочетании с хлоридом цинка, также находит применение в качестве компонента в лечебных растворах для полоскания, ополаскивателях для полости рта, зубных пастах и гелях, спреях для рта, в качестве консерванта в глазных каплях и в растворе для очистки контактных линз под торговой маркой Purite. Он также используется для санитарной обработки воздуховодов и систем ОВКВ/ХО и помещений для содержания животных (стен, полов и других поверхностей).
Химический реагент
В органическом синтезе хлорит натрия часто используется в качестве реагента в окислении Пинника для окисления альдегидов до карбоновых кислот. Реакция обычно проводится в буферном растворе монофосфата натрия в присутствии акцептора хлора (обычно 2-метил-2-бутена). В 2005 году хлорит натрия был использован в качестве окислителя для превращения алкилфуранов в соответствующие 4-оксо-2-алкеновые кислоты в простом одностадийном синтезе.
Кислотный хлорит натрия
Смешивание раствора хлорита натрия со слабым раствором пищевой кислоты (обычно лимонной кислоты), оба стабильны, приводит к образованию кратковременно подкисленного хлорита натрия (АСК), обладающего мощными дезактивирующими свойствами. При смешивании образуется основной активный ингредиент – хлористая кислота, находящаяся в равновесии с анионом хлорита. Соотношение варьируется в зависимости от pH, температуры и других факторов, составляя примерно от 5–35% хлористой кислоты и от 65–95% хлорита; более кислые растворы приводят к увеличению доли хлористой кислоты. Хлористая кислота разлагается на диоксид хлора, который, в свою очередь, разлагается на анион хлорита и, в конечном итоге, на анион хлорида. АСК используется для санитарной обработки твердых поверхностей, контактирующих с пищевыми продуктами, а также для промывки или ополаскивания различных продуктов, включая говядину, птицу, морепродукты, фрукты и овощи. Благодаря нестабильности оксохлорных соединений при правильном приготовлении, при надлежащей обработке на пищевых продуктах не должно оставаться измеримых остатков. АСК также применяется в качестве средства для обработки сосков коров для контроля мастита.
Использование в государственных кризисных ситуациях
Исследовательский, разработчический и инженерный центр армии США Natick Soldier Research, Development, and Engineering Center разработал портативный метод получения диоксида хлора, известного как ClO2, газ, который описан как один из наиболее эффективных биоцидов для борьбы с загрязнителями – от безвредных микробов и пищевых патогенов до агентов биотерроризма категории A. В недели, последовавшие за терактами 11 сентября, когда сибирская язва была рассылалась по почте государственным должностным лицам, группы по работе с опасными материалами использовали ClO2 для дезактивации здания Сената Харт и почтового комплекса Брентвуд. В связи с пандемией COVID-19 Агентство по охране окружающей среды США опубликовало список дезинфицирующих средств, соответствующих его критериям для применения в мероприятиях по дезинфекции помещений против коронавируса. Некоторые из них основаны на хлорите натрия, который активируется до диоксида хлора, хотя в каждом продукте используются различные составы. Многие другие продукты из списка EPA содержат гипохлорит натрия, название которого схоже, но его не следует путать с хлоритом натрия, поскольку механизмы их химического действия существенно различаются.
Безопасность
Хлорит натрия, как и многие окислители, должен быть защищен от случайного загрязнения органическими веществами, чтобы предотвратить образование взрывоопасной смеси. Вещество стабильно в чистом виде и не взрывается при ударе, если в нем отсутствуют органические примеси, например, если жирный молоток ударяет по веществу на наковальне. Оно также легко воспламеняется при трении в сочетании с восстановителем, таким как сахарный порошок, сера или красный фосфор.
Токсичность
Хлорит натрия является сильным окислителем и, следовательно, можно ожидать, что он вызовет клинические симптомы, аналогичные хорошо известному хлорату натрия: метгемоглобинемию, гемолиз, почечную недостаточность. Доза в 10–15 граммов хлората натрия может быть смертельной. Метгемоглобинемия была продемонстрирована на крысах и кошках, и недавние исследования EMEA подтвердили, что клиническая симптоматика очень похожа на ту, что вызвана хлоратом натрия у крыс, мышей, кроликов и зеленых обезьян. В медицинской литературе описан только один случай отравления хлоритом. Это подтверждает, что токсичность хлорита натрия сопоставима с токсичностью хлората натрия. По аналогии с хлоратом натрия, даже небольшие дозы, около 1 грамма, могут вызвать тошноту, рвоту и даже угрожающий жизни гемолиз у людей с дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Агентство по охране окружающей среды установило максимально допустимую концентрацию хлорита в питьевой воде в 1 миллиграмм на литр (1 мг/л). Продавцы "Чудо-минерального раствора" – смеси хлорита натрия и лимонной кислоты, также известной как "ММС", которая продвигается как панацея, были осуждены, оштрафованы или подвергнуты другим санкциям в различных юрисдикциях по всему миру. Продукты ММС называли змеиным маслом и откровенным шарлатанством. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) неоднократно предупреждало о недопустимости употребления ММС.
Производство
Свободная кислота, хлористая кислота, HClO2, стабильна только при низких концентрациях. Поскольку её нельзя концентрировать, она не является коммерческим продуктом. Однако соответствующая соль натрия, хлорит натрия, NaClO2, стабильна и достаточно недорога, чтобы быть коммерчески доступной. Соответствующие соли тяжелых металлов (Ag+, Hg+, Tl+, Pb2+, а также Cu2+ и NH4+) разлагаются со взрывом при нагревании или ударе. Хлорит натрия получают косвенно из хлората натрия, NaClO3. Сначала хлорат натрия восстанавливают до диоксида хлора, как правило, в сильнокислом растворе с использованием восстановителей, таких как сульфит натрия, диоксид серы или соляная кислота. Затем этот промежуточный продукт поглощают в раствор водного гидроксида натрия, где другой восстановитель превращает его в хлорит натрия. Даже перекись водорода может использоваться в качестве восстановителя, выделяя кислород в качестве побочного продукта, а не другие неорганические соли или вещества, которые могут загрязнить целевой продукт.
Общие ссылки
"Химия элементов", Н. Н. Гринвуд и А. Эрншоу, Pergamon Press, 1984. "Краткая энциклопедия химии Кирк-Отмер", под редакцией Мартина Грейсона, John Wiley & Sons, Inc., 1985.