cloramina - Chloramine

cloramina
Stereo, fórmula esquelética de cloramina com todos os hidrogênios explícitas adicionadas
modelo Spacefill de cloramina
nomes
Outros nomes
identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.031.095
Número da CE 234-217-9
KEGG
Malha cloramina
propriedades
NH
2
Cl
Massa molar 51,476 g mol -1
Aparência gás incolor
Ponto de fusão -66 ° C (-87 ° F; 207 K)
Acidez (p K um ) 14
Basicidade (p K b ) 15
Os compostos relacionados
aminas relacionadas
Excepto quando indicado de outra maneira, os dados são dados para materiais no seu estado normal (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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referências de Infobox

Cloraminas são derivados de amoníaco por substituição de um, dois ou três de hidrogénio átomos com cloro átomos: monocloroamina (chloroamine, NH 2 Cl), dicloroamina (NHCl 2 ), e tricloreto de azoto (NCI 3 ). O termo cloramina também refere-se a uma família de compostos orgânicos com as fórmulas R 2 NCl e RNCl 2 (em que R é um grupo orgânico ).

Monocloroamina (cloramina) é um composto inorgânico com a fórmula NH 2 Cl. É um líquido incolor instável no seu ponto de fusão de -66 ° C (-87 ° F), mas geralmente é tratado como uma solução aquosa diluída, de forma que ela é por vezes usado como um desinfectante . Cloramina é demasiado instável para ter seu ponto de ebulição medida.

O custo de atacado no mundo em desenvolvimento é de cerca de US $ 13,80 para US $ 18,41 por 500 gramas.

Tratamento de água

Cloramina é usado como um desinfectante para a água, porque é menos agressiva do que o cloro e muito mais estável contra a luz do que os hipocloritos .

Desinfecção de água potável

NH 2 Cl é comumente utilizado em baixas concentrações como um secundário desinfectante em sistemas de distribuição de água municipais como uma alternativa para a cloração . Esta aplicação está a aumentar. Cloro (referida no tratamento da água , como o cloro livre ) está a ser deslocado por cloramina-ser-monocloramina que específico é muito mais estável e não se dissipa rapidamente como cloro como livre. NH 2 Cl também tem uma muito menor, no entanto, ainda está presente, a tendência que o cloro livre para converter materiais orgânicos em clorocarbonetos , tais como clorofórmio e tetracloreto de carbono . Tais compostos foram identificados como cancerígenos e, em 1979, a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos começou a regulamentar os seus níveis na água potável dos EUA.

Alguns dos subprodutos não regulamentados podem eventualmente representar riscos maiores do que os produtos químicos regulamentados.

Adicionando cloramina para o abastecimento de água pode aumentar a exposição ao chumbo na água potável , especialmente em áreas com habitação mais velhos; essa exposição pode resultar em aumento dos níveis de chumbo no sangue, o que pode representar um risco significativo para a saúde.

Piscina desinfecção

Em piscinas , cloraminas são formados pela reacção de cloro livre com grupos amina presentes em substâncias orgânicas , tais como urina , suor e células da pele derramado . Cloraminas, em comparação com o cloro livre, estão a menos eficaz como um desinfetante e, se não for gerida correctamente, mais irritante para os olhos dos nadadores. Cloraminas são também responsáveis pelo odor característico "cloro" de piscinas. Alguns kits de teste de piscina projetada para uso por proprietários não são capazes de distinguir o cloro e cloraminas livre, que pode ser enganosa e levar a níveis não ideais de cloraminas na água da piscina. Há também evidências de que a exposição a cloramina pode contribuir para problemas respiratórios, incluindo asma , entre nadadores . Problemas respiratórios relacionados com a exposição cloramina são comuns e prevalente entre os nadadores de competição.

Segurança

US EPA padrões de qualidade de água potável limitar concentração cloramina para os sistemas públicos de água para 4 partes por milhão (ppm) com base em uma média anual de execução de todas as amostras no sistema de distribuição. A fim de cumprir os limites da EPA-regulados em halogenado os subprodutos da desinfecção , muitas utilidades são comutação de cloração para cloraminação . Enquanto cloraminação produz menos produtos secundários de desinfecção totais halogenados reguladas, pode produzir maiores concentrações de derivados de desinfecção iodados não reguladas e N -nitrosodimethylamine . Ambos desinfecção iodado subprodutos e N -nitrosodimethylamine foram mostrados para ser genotóxico .

reacções de síntese e químicas

NH 2 Cl é um composto altamente instável na forma concentrada. Puro NH 2 Cl decompõe violentamente acima de -40 ° C (-40 ° F). Chloroamine gasosa a baixas pressões e concentrações baixas de chloroamine em solução aquosa são termicamente ligeiramente mais estável. Chloroamine é prontamente solúvel em água e éter , mas menos solúvel em clorofórmio e tetracloreto de carbono .

Produção

Em solução aquosa diluída, chloroamine é preparado pela reacção de amoníaco com hipoclorito de sódio :

NH 3 + NaOCl → NH 2 Cl + NaOH

Este é também o primeiro passo da Raschig hidrazina síntese. A reacção tem que ser levada a cabo num meio ligeiramente alcalino ( pH  8,5-11). O agente de cloração actuando nesta reacção é o ácido hipocloroso (HOCl), que tem de ser gerado por protonação de hipoclorito , e, em seguida, reage de uma substituição nucleófila do grupo hidroxilo contra o grupo amino. A reacção mais rápida ocorre a cerca de pH 8. Em maior valores de pH a concentração de ácido hipocloroso é inferior, a um pH inferior valores amoníaco é protonado para formar amónio iões NH +
4
, que não reagem mais.

A solução chloroamine pode ser concentrada por destilação em vácuo e fazendo passar o vapor através de carbonato de potássio que absorve a água. Chloroamine pode ser extraída com éter.

Chloroamine gasoso pode ser obtido a partir da reacção de amoníaco gasoso com cloro gás (diluiu-se com azoto o gás):

2 NH 3 (g) + Cl 2 (g) ⇌ NH 2 Cl (g) + NH 4 Cl (s)

Chloroamine pura pode ser preparada por passagem de fluoroamine através de cloreto de cálcio :

2 NH 2 F + CaCl 2 → 2 NH 2 Cl + CaF 2

Decomposição

As ligações covalentes N-Cl de cloraminas são prontamente hidrolisado com libertação de ácido hipocloroso :

RR'NCl + H 2 O HOCl + ⇌ RR'NH

A constante de hidrólise quantitativa ( K valor) é utilizado para expressar o bactericida poder de cloraminas, que depende da sua geração de ácido hipocloroso em água. Ela é expressa pela equação a seguir, e é geralmente na gama de 10 -4 a 10 -10 ( 2,8 x 10 -10 de monocloroamina):

Em solução aquosa, decompõe-se lentamente a cloramina de diazoto e de cloreto de amónio em meio neutro ou ligeiramente alcalino (pH ≤ 11) forma:

3 NH 2 Cl → N 2 + NH 4 Cl + 2 HCl

No entanto, apenas uma pequena percentagem de uma 0,1  M solução de cloramina em água decompõe-se de acordo com a fórmula em várias semanas. A valores de pH acima de 11, a seguir reacção com iões hidróxido ocorre lentamente:

3 NH 2 Cl + 3OH - → NH 3 + N 2 + 3 Cl - + 3 H 2 O

Em meio ácido a valores de cerca de 4, cloramina pH desproporciona para formar dicloroamina , que por sua vez desproporciona novamente a valores de pH inferiores a 3 para formar tricloreto de azoto :

2 NH 2 Cl + H + ⇌ NHCl 2 + NH +
4
3 NHCl 2 + H + ⇌ 2 NCl 3 + NH +
4

A valores de pH baixos, tricloreto de azoto e domina a pH 3-5 dicloroamina domina. Estes equilíbrios são perturbados pela decomposição irreversível de ambos os compostos:

NHCl 2 + NCl 3 + 2 H 2 O → N 2 + 3 HCl + 2 HOCl

reações

Em água, chloroamine é de pH neutro. É um agente oxidante (solução ácida: E ° = -1,48 V , em solução básica E ° = -0,81 V ):

NH 2 Cl + 2 H + + 2  e -NH +
4
+ Cl -

As reacções de substituição incluem chloroamine radical, nucleofílico, e electrof de cloro, a substituição electrofílica de hidrogénio, e adição oxidativa.

Chloroamine pode, como o ácido hipocloroso, doe cloro carregado positivamente em reacções com nucleófilos (Nu - ):

Nu - + NH 3 Cl + → Nucl + NH 3

Exemplos de reacções de cloração incluem transformações para dichloroamine e tricloreto de azoto em meio ácido, tal como descrito na secção de decomposição.

Chloroamine também podem aminar nucleófilos ( aminao electrofico ):

Nu - + NH 2 Cl → NuNH 2 + Cl -

A aminação de amoníaco com chloroamine para formar hidrazina é um exemplo deste mecanismo (o processo Raschig ):

NH 2 Cl + NH 3 + NaOH → N 2 H 4 + NaCl + H 2 O

Cloramina electrofilicamente aminates-se em meios neutros e alcalinos para começar a sua decomposição:

2 NH 2 Cl → N 2 H 3 Cl + HCl

O chlorohydrazine (N 2 H 3 Cl) formados durante a auto-decomposição é instável e decompõe-se, o que leva à decomposição de reacção líquido:

3 NH 2 Cl → N 2 + NH 4 Cl + 2 HCl

Monocloroamina oxida sulfidrilos e dissulfuretos da mesma maneira como o ácido hipocloroso, mas possui apenas 0,4% do efeito biocida de HClO.

A remoção de água

Cloraminas deve ser removida a partir de água para diálise , aquários , hidropónicas aplicações, e homebrewing cerveja .. cloramina deve ser removida a partir de água antes da sua utilização em diálise renal máquinas porque pode causar anemia hemolítica se ele entra na corrente sanguínea. Em aplicações de hidroponia, cloramina impede o crescimento das plantas.

Quando um processo químico ou biológico que altera a química das cloraminas é usado, que cai sob a descloração redutora . Outras técnicas utilizam físico-químicas não-métodos para a remoção de cloraminas.

Luz ultravioleta

A utilização de radiação ultravioleta da luz para o cloro ou cloramina remoção é uma tecnologia estabelecida que tem sido amplamente aceite, em aplicações farmacêuticas, bebidas, e em diálise. UV também é usado para a desinfecção nas instalações aquáticas.

O ácido ascórbico e ascorbato de sódio

Ácido ascórbico (vitamina C) e ascorbato de sódio neutralizar completamente ambos cloro e cloramina, mas degradam-se em um ou dois dias, o que os torna utilizáveis apenas para aplicações de curta duração. SFPUC determinado que 1000 mg de comprimidos VitaminC, trituradas e misturadas com água do banho, remover completamente cloramina numa banheira de tamanho médio, sem comprimir significativamente o pH.

carvão ativado

O carvão activado tem sido usado para a remoção de cloramina muito antes catalítica de carbono , uma forma de carvão activado, tornou-se disponível; carvão activado padrão requer um tempo de contacto muito longa, o que significa que é necessário um grande volume de carbono. Para a remoção completa, podem ser necessários até quatro vezes o tempo de contacto de carbono catalítica.

A maioria dos diálise unidades agora depender de carvão activado granular filtros (GAC), duas das quais devem ser colocados em série para que avanço cloramina pode ser detectada após a primeira, antes da segunda uma falha. Além disso, o metabissulfito de sódio injecção podem ser utilizados em certas circunstâncias.

Campden tablets

Início cervejeiras utilizar agentes tais como a redução de metabissulfito de sódio ou metabissulfito de potássio (ambos de propriedade vendidos como comprimidos Campden ) para remover cloramina de cerveja bebidas fermentadas . No entanto, de sódio residual pode causar um sabor desagradável na cerveja assim metabissulfito de potássio é o preferido.

Tiossulfato de sódio

Tiossulfato de sódio é usado para dechlorinate água da torneira para aquários ou tratar efluentes de tratamentos de águas residuais antes da sua libertação para rios. A reacção de redução é análoga à reacção de redução iodo. Tratamento de água da torneira requer entre 0,1 e 0,3 gramas de tiossulfato pentahydrated (cristalina) de sódio por 10 L de água. Muitos animais são sensíveis a cloramina, e deve ser removido da água dado a muitos animais em zoológicos.

Outros métodos

Cloramina, como cloro , pode ser removido por ebulição e o envelhecimento. No entanto, o tempo necessário para remover cloramina é muito maior do que a de cloro. O tempo necessário para remover a metade da cloramina ( meia-vida ) a partir de 10 galões americanos (38 l; 8,3 imp gal) de água por ebulição é de 26,6 minutos, enquanto que a semi-vida de cloro livre em ebulição 10 litros de água é apenas 1,8 minutos.

cloraminas orgânicas

Uma variedade de cloraminas orgânicos são conhecidos e provaram ser úteis em síntese orgânica . Exemplos incluem N -chloromorpholine (ClN (CH 2 CH 2 ) 2 O), N -chloropiperidine , e N cloreto -chloroquinuclidinium .

Redução de cloraminas orgânicas

Cloraminas são frequentemente um produto secundário não desejado de reacções de oxidação de compostos orgânicos (com grupos amino) com lixívia . A redução de cloraminas volta para aminas pode ser realizada através de uma ligeira hidreto de dador. Boro-hidreto de sódio irá reduzir cloraminas, mas esta reacção é muito acelerado com catálise ácida.

Veja também

Referências

links externos