Natriumhypochlorit
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| Bezeichnungen | |
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| IUPAC-Bezeichnung
Natriumhypochlorit
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Andere Namen
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| Bezeichner | |
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3D-Modell (JSmol)
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| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| Arzneimittelbank | |
| EC-Nummer |
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| KEGG | |
PubChem CID
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| RTECS-Nummer |
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| UNII | |
| UN-Nummer | 1791 |
InChI
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SMILES
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| Eigenschaften | |
Chemische Formel
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NaOCl |
| Molekulare Masse | 74,442 g/mol |
| Erscheinungsbild | grünlich-gelber Feststoff (Pentahydrat) |
| Geruch | chlorförmig und süßlich |
| Dichte | 1,11 g/cm3 |
| Schmelzpunkt | 18 °C (64 °F; 291 K) Pentahydrat |
| Siedepunkt | 101 °C (214 °F; 374 K) (zersetzt sich) |
Löslichkeit in Wasser
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29,3 g/100mL (0 °C) |
| Azidität (pKa) | 7.5185 |
| Basizität (pKb) | 6.4815 |
| Thermochemie | |
Std. Bildungsenthalpie
Bildung (ΔfH⦵298) |
-347,1 kJ/mol |
| Pharmakologie | |
ATC-Code
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D08AX07 (WHO) |
| Gefahren | |
| GHS-Kennzeichnung: | |
Piktogramme
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Signalwort
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Gefahr |
Gefahrenhinweise
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H314, H410 |
Sicherheitshinweise
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P260, P264, P273, P280, P301+P330+P331, P303+P361+P353, P304+P340, P305+P351+P338, P310, P321, P363, P391, P405, P501 |
| NFPA 704 (Feuerdiamant) |  
2
0
1 OX |
| Sicherheitsdatenblatt (SDS) | ICSC 1119 (Lösung, >10% Aktivchlor) ICSC 0482 (Lösung, <10% Aktivchlor) |
| Verwandte Verbindungen | |
Andere Anionen
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Natriumchlorid Natriumchlorit Natriumchlorat Natriumperchlorat |
Sonstige Kationen
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Lithiumhypochlorit Calciumhypochlorit Kaliumhypochlorit |
Verwandte Verbindungen
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Hypochlorige Säure |
Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich die Daten auf Stoffe im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Infobox Referenzen
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Natriumhypochlorit (in verdünnter Lösung gemeinhin als Bleichmittel bekannt) ist eine chemische Verbindung mit der Formel NaOCl oder NaClO, die ein Natriumkation (Na+
) und einem Hypochlorit-Anion (OCl-
oder ClO-
). Sie kann auch als das Natriumsalz der unterchlorigen Säure betrachtet werden. Die wasserfreie Verbindung ist instabil und kann sich explosionsartig zersetzen. Sie kristallisiert als Pentahydrat NaOCl-5H
2O kristallisiert werden, einem blass grünlich-gelben Feststoff, der nicht explosiv ist und bei Kühlung stabil bleibt. ⓘ
Natriumhypochlorit wird am häufigsten als blass grünlich-gelbe verdünnte Lösung angetroffen, die als flüssige Bleiche bezeichnet wird. Es handelt sich um eine Haushaltschemikalie, die (seit dem 18. Jahrhundert) häufig als Desinfektionsmittel oder Bleichmittel verwendet wird. In Lösung ist die Verbindung instabil und zersetzt sich leicht, wobei Chlor freigesetzt wird, das der Wirkstoff dieser Produkte ist. Natriumhypochlorit ist das älteste und immer noch wichtigste Bleichmittel auf Chlorbasis. ⓘ
Seine ätzenden Eigenschaften, seine allgemeine Verfügbarkeit und seine Reaktionsprodukte machen es zu einem erheblichen Sicherheitsrisiko. Insbesondere das Mischen von flüssigem Bleichmittel mit anderen Reinigungsmitteln, wie z. B. Säuren in Kalkentfernern, führt zur Bildung von Chlorgas, das im Ersten Weltkrieg als Giftgas eingesetzt wurde. Eine weit verbreitete urbane Legende besagt, dass beim Mischen von Bleichmittel mit Ammoniak ebenfalls Chlor freigesetzt wird, doch in Wirklichkeit reagieren die beiden Chemikalien unterschiedlich und bilden Chloramine und/oder Stickstofftrichlorid. Mit überschüssigem Ammoniak und Natriumhydroxid kann Hydrazin entstehen. ⓘ
| Strukturformel ⓘ | |||||||||||||
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| Allgemeines | |||||||||||||
| Name | Natriumhypochlorit | ||||||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | NaClO | ||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
gelbliche Substanz mit charakteristischem, chlorähnlichem Geruch, die nur in wässriger Lösung haltbar ist | ||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||
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| Eigenschaften | |||||||||||||
| Molare Masse | 74,44 g·mol−1 | ||||||||||||
| Aggregatzustand |
als Pentahydrat: fest | ||||||||||||
| Schmelzpunkt |
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| Dampfdruck |
20–25 hPa (20 °C) | ||||||||||||
| Löslichkeit |
leicht in Wasser (799 g·L−1 bei 25 °C) | ||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |||||||||||||
Chemie
Stabilität des Feststoffs
Wasserfreies Natriumhypochlorit kann hergestellt werden, ist aber wie viele Hypochlorite sehr instabil und zersetzt sich explosionsartig bei Erhitzung oder Reibung. Die Zersetzung wird durch Kohlendioxid in atmosphärischer Höhe beschleunigt. Es ist ein weißer Feststoff mit orthorhombischer Kristallstruktur. ⓘ
Natriumhypochlorit kann auch als kristallines Pentahydrat NaOCl-5H
2O, das nicht explosiv und wesentlich stabiler ist als die wasserfreie Verbindung. Die Formel wird manchmal als 2NaOCl-10H
2O.. Die Cl-O-Bindungslänge im Pentahydrat beträgt 1,686 Å. Die durchsichtigen, hell grünlich-gelben, orthorhombischen Kristalle enthalten 44 % NaOCl nach Gewicht und schmelzen bei 25-27 °C. Die Verbindung zersetzt sich bei Raumtemperatur rasch, so dass sie gekühlt aufbewahrt werden muss. Bei niedrigeren Temperaturen ist sie jedoch recht stabil: Berichten zufolge zersetzt sie sich nach 360 Tagen bei 7 °C nur zu 1 %. ⓘ
In einem US-Patent von 1966 wird behauptet, dass stabiles festes Natriumhypochlorit-Dihydrat NaOCl-2H
2O erhalten werden kann, indem Chloridionen (Cl-
), die in den Ergebnissen gängiger Herstellungsverfahren vorhanden sind und die Zersetzung von Hypochlorit zu Chlorat (ClO-
3) und Chlorid. In einem Test soll sich das Dihydrat nach 13,5 Monaten Lagerung bei -25 °C nur zu 6 % zersetzt haben. In dem Patent wird auch behauptet, dass das Dihydrat durch Vakuumtrocknung bei etwa 50 °C in die wasserfreie Form überführt werden kann, wobei ein Feststoff entsteht, der sich nach 64 Stunden bei -25 °C nicht zersetzt. ⓘ
Gleichgewichte und Stabilität von Lösungen
Bei typischen Umgebungstemperaturen ist Natriumhypochlorit in verdünnten Lösungen stabiler, die solvatisiertes Na+
und OCl-
Ionen enthalten. Die Dichte der Lösung beträgt 1,093 g/ml bei 5 % Konzentration und 1,21 g/ml bei 14 %, 20 °C. Stöchiometrische Lösungen sind ziemlich alkalisch, mit einem pH-Wert von 11 oder höher, da unterchlorige Säure eine schwache Säure ist:
- OCl-
+ H
2O ⇌ HOCl + OH- ⓘ
Die folgenden Spezies und Gleichgewichte treten in NaOCl-Lösungen auf:
- HOCl (aq) ⇌ H+
+ OCl- - HOCl (aq) + Cl-
+ H+
⇌ Cl
2 (aq) + H
2O - Cl
2 (aq) + Cl-
⇌ Cl-
3 - Cl
2 (aq) ⇌ Cl
2 (g) ⓘ
Die zweite Gleichgewichtsgleichung wird nach rechts verschoben, wenn das Chlor Cl
2 als Gas entweichen kann. Die Verhältnisse von Cl
2, HOCl und OCl-
in Lösung sind ebenfalls pH-abhängig. Bei einem pH-Wert unter 2 liegt der größte Teil des Chlors in der Lösung in Form von gelöstem elementarem Cl
2. Bei einem pH-Wert von mehr als 7,4 liegt der größte Teil in Form von Hypochlorit ClO-
. Das Gleichgewicht kann durch Zugabe von Säuren (z. B. Salzsäure) oder Basen (z. B. Natriumhydroxid) zu der Lösung verschoben werden:
- ClO-
(aq) + 2 HCl (aq) → Cl
2 (g) + H
2O (aq) + Cl-
(aq) - Cl
2 (g) + 2 OH-
→ ClO-
(aq) + Cl-
(aq) + H
2O (aq) ⓘ
Bei einem pH-Wert von etwa 4, wie er durch die Zugabe von starken Säuren wie Salzsäure erreicht wird, ist die Menge an undissoziiertem (nicht ionisiertem) HOCl am größten. Die Reaktion kann wie folgt beschrieben werden:
- ClO-
+ H+
⇌ HClO ⓘ
Natriumhypochloritlösungen in Verbindung mit Säure entwickeln bei den Reaktionen Chlorgas, besonders stark bei pH < 2:
- HOCl (aq) + Cl-
+ H+
⇌ Cl
2 (aq) + H
2O - Cl
2 (aq) ⇌ Cl
2 (g) ⓘ
Bei pH > 8 liegt das Chlor praktisch ausschließlich in Form von Hypochlorit-Anionen (OCl-
). Die Lösungen sind bei pH 11-12 recht stabil. In einem Bericht heißt es jedoch, dass eine herkömmliche 13,6%ige NaOCl-Reagenzlösung nach 360 Tagen Lagerung bei 7 °C 17% ihrer Stärke verloren hat. Aus diesem Grund kann man bei einigen Anwendungen stabilere chlorabgebende Verbindungen verwenden, wie Kalziumhypochlorit Ca(ClO)
2 oder Trichlorisocyanursäure (CNClO)
3. ⓘ
Wasserfreies Natriumhypochlorit ist in Methanol löslich, und die Lösungen sind stabil. ⓘ
Zersetzung zu Chlorat oder Sauerstoff
In Lösung kann das Hypochlorit-Anion unter bestimmten Bedingungen auch zu Chlorid und Chlorat disproportionieren (autoxidieren):
- 3 ClO-
+ H+
→ HClO
3 + 2 Cl- ⓘ
Diese Reaktion tritt insbesondere in Natriumhypochloritlösungen bei hohen Temperaturen auf, wobei Natriumchlorat und Natriumchlorid entstehen:
- 3 NaOCl (aq) → 2 NaCl (aq) + NaClO
3 (aq)
Diese Reaktion wird bei der industriellen Herstellung von Natriumchlorat ausgenutzt. ⓘ
Bei einer alternativen Zersetzung von Hypochlorit entsteht stattdessen Sauerstoff:
- 2 OCl-
→ 2 Cl-
+ O
2
In heißen Natriumhypochloritlösungen konkurriert diese Reaktion mit der Chloratbildung, wobei Natriumchlorid und Sauerstoffgas entstehen:
- 2 NaOCl (aq) → 2 NaCl (aq) + O
2 (g) ⓘ
Diese beiden Zersetzungsreaktionen von NaClO-Lösungen werden bei einem pH-Wert von etwa 6 maximiert. Die chloratbildende Reaktion überwiegt bei einem pH-Wert über 6, während die Sauerstoffreaktion darunter an Bedeutung gewinnt. Bei 80 °C, einer NaOCl- und NaCl-Konzentration von 80 mM und einem pH-Wert von 6-6,5 wird beispielsweise Chlorat mit einem Wirkungsgrad von ∼95 % produziert. Bei einem pH-Wert von 10 überwiegt der Sauerstoffweg. Diese Zersetzung wird durch Licht und Metallionenkatalysatoren wie Kupfer, Nickel, Kobalt und Iridium beeinflusst. Katalysatoren wie Natriumdichromat Na
2Cr
2O
7 und Natriummolybdat Na
2MoO
4 können industriell zugesetzt werden, um den Sauerstoffweg zu reduzieren, aber einem Bericht zufolge ist nur der letztere wirksam. ⓘ
Titration
Die Titration von Hypochloritlösungen erfolgt häufig durch Zugabe einer gemessenen Probe zu einer überschüssigen Menge einer angesäuerten Kaliumiodidlösung (KI) und anschließende Titration des freigesetzten Jods (I
2) mit einer Standardlösung von Natriumthiosulfat oder Phenylarsinoxid unter Verwendung von Stärke als Indikator titriert wird, bis die blaue Farbe verschwindet. ⓘ
Einem US-Patent zufolge kann die Stabilität des Natriumhypochloritgehalts von Feststoffen oder Lösungen durch Überwachung der Infrarotabsorption aufgrund der O-Cl-Bindung bestimmt werden. Die charakteristische Wellenlänge wird mit 140,25 μm für Wasserlösungen, 140,05 μm für das feste Dihydrat NaOCl-2H
2O, und 139,08 μm für das wasserfreie Mischsalz Na
2(OCl)(OH). ⓘ
Oxidation von organischen Verbindungen
Die Oxidation von Stärke durch Natriumhypochlorit, bei der Carbonyl- und Carboxylgruppen hinzugefügt werden, ist für die Herstellung modifizierter Stärkeprodukte von Bedeutung. ⓘ
In Gegenwart eines Phasentransferkatalysators werden Alkohole zur entsprechenden Carbonylverbindung (Aldehyd oder Keton) oxidiert. Natriumhypochlorit kann auch organische Sulfide zu Sulfoxiden oder Sulfonen, Disulfide oder Thiole zu Sulfonylhalogeniden, Imine zu Oxaziridinen oxidieren. Es kann auch Phenole de-aromatisieren. ⓘ
Oxidation von Metallen und Komplexen
Heterogene Reaktionen von Natriumhypochlorit und Metallen wie Zink laufen langsam ab und ergeben das Metalloxid oder -hydroxid:
- NaOCl + Zn → ZnO + NaCl ⓘ
Homogene Reaktionen mit Metallkoordinationskomplexen verlaufen etwas schneller. Dies hat man sich bei der Jacobsen-Epoxidierung zunutze gemacht. ⓘ
Andere Reaktionen
Wenn Natriumhypochlorit nicht ordnungsgemäß in luftdichten Behältern gelagert wird, reagiert es mit Kohlendioxid zu Natriumcarbonat:
Natriumhypochlorit reagiert mit den meisten Stickstoffverbindungen unter Bildung von flüchtigem Monochloramin, Dichloraminen und Stickstofftrichlorid:
- NH
3 + NaOCl → NH
2Cl + NaOH - NH
2Cl + NaOCl → NHCl
2 + NaOH - NHCl
2 + NaOCl → NCl
3 + NaOH ⓘ
Neutralisierung
Natriumthiosulfat ist ein wirksames Chlorneutralisationsmittel. Durch Spülen mit einer 5 mg/L-Lösung und anschließendes Waschen mit Wasser und Seife wird der Chlorgeruch von den Händen entfernt. ⓘ
Herstellung
Chlorierung von Soda
Kaliumhypochlorit wurde erstmals 1789 von Claude Louis Berthollet in seinem Labor am Quai de Javel in Paris, Frankreich, hergestellt, indem Chlorgas durch eine Kalilauge geleitet wurde. Die daraus resultierende Flüssigkeit, bekannt als "Eau de Javel" ("Javelwasser"), war eine schwache Lösung von Kaliumhypochlorit. Antoine Labarraque ersetzte die Kalilauge durch die billigere Natronlauge und erhielt so das Natriumhypochlorit (Eau de Labarraque).
- Cl2 (g) + 2 NaOH (aq) → NaCl (aq) + NaClO (aq) + H2O (aq) ⓘ
Das Chlor wird also gleichzeitig reduziert und oxidiert; dieser Vorgang wird als Disproportionierung bezeichnet. ⓘ
Das Verfahren wird auch zur Herstellung des Pentahydrats NaOCl-5H
2O für industrielle und Laborzwecke. Bei einem typischen Verfahren wird Chlorgas zu einer 45-48%igen NaOH-Lösung hinzugefügt. Ein Teil des Natriumchlorids fällt aus und wird durch Filtration entfernt. Das Pentahydrat wird dann durch Abkühlen des Filtrats auf 12 °C gewonnen. ⓘ
Aus Calciumhypochlorit
Eine andere Methode besteht in der Reaktion von Natriumcarbonat ("Waschsoda") mit Chlorkalk ("Bleichpulver"), einer Mischung aus Calciumhypochlorit Ca(OCl)
2, Kalziumchlorid CaCl
2, und Kalziumhydroxid Ca(OH)
2:
- Na
2CO
3 (aq) + Ca(OCl)
2 (aq) → CaCO
3 (s) + 2 NaOCl (aq) - Na
2CO
3 (aq) + CaCl
2 (aq) → CaCO
3 (s) + 2 NaCl (aq) - Na
2CO
3 (aq) + Ca(OH)
2 (s) → CaCO
3 (s) + 2 NaOH (aq)
Diese Methode wurde häufig zur Herstellung von Hypochloritlösungen für den Einsatz als Krankenhausantiseptikum verwendet, das nach dem Ersten Weltkrieg unter dem Namen "Eusol" verkauft wurde, eine Abkürzung für Edinburgh University Solution Of (chlorinated) Lime - eine Anspielung auf die pathologische Abteilung der Universität, wo es entwickelt wurde. ⓘ
Elektrolyse von Salzsole
Jahrhunderts patentierte E. S. Smith das Chloralkaliverfahren: eine Methode zur Herstellung von Natriumhypochlorit, bei der durch Elektrolyse von Sole Natriumhydroxid und Chlorgas erzeugt werden, die sich dann zu Natriumhypochlorit vermischen. Die wichtigsten Reaktionen sind:
Sowohl elektrischer Strom als auch Salzlösung waren zu dieser Zeit billig zu haben, und verschiedene geschäftstüchtige Händler nutzten diese Situation, um die Nachfrage des Marktes nach Natriumhypochlorit zu befriedigen. In Flaschen abgefüllte Natriumhypochloritlösungen wurden unter zahlreichen Markennamen verkauft. ⓘ
Heute ist eine verbesserte Version dieser Methode, das so genannte Hooker-Verfahren (benannt nach Hooker Chemicals, das von Occidental Petroleum übernommen wurde), die einzige großtechnische Methode zur Herstellung von Natriumhypochlorit. Bei diesem Verfahren werden Natriumhypochlorit (NaClO) und Natriumchlorid (NaCl) gebildet, wenn Chlor in kalte, verdünnte Natriumhydroxidlösung geleitet wird. Das Chlor wird industriell durch Elektrolyse mit minimaler Trennung zwischen der Anode und der Kathode hergestellt. Die Lösung muss unter 40 °C gehalten werden (durch Kühlschlangen), um die unerwünschte Bildung von Natriumchlorat zu verhindern. ⓘ
Handelsübliche Lösungen enthalten immer erhebliche Mengen an Natriumchlorid (Kochsalz) als Hauptnebenprodukt, wie in der obigen Gleichung zu sehen ist. ⓘ
Aus hypochloriger Säure und Soda
Ein Patent aus dem Jahr 1966 beschreibt die Herstellung des festen stabilen Dihydrats NaOCl-2H
2O durch Reaktion einer chloridfreien Lösung von unterchloriger Säure HClO (z. B. hergestellt aus Chlormonoxid ClO und Wasser) mit einer konzentrierten Lösung von Natriumhydroxid. Bei einer typischen Zubereitung werden 255 mL einer Lösung mit 118 g/L HClO langsam unter Rühren zu einer Lösung von 40 g NaOH in Wasser 0 °C gegeben. Ein Teil des Natriumchlorids fällt aus und wird durch Fitration entfernt. Die Lösung wird im Vakuum bei 40-50 °C und 1-2 mmHg eingedampft, bis das Dihydrat auskristallisiert. Die Kristalle werden im Vakuum getrocknet, um ein frei fließendes kristallines Pulver zu erhalten. ⓘ
Das gleiche Prinzip wurde in einem anderen Patent aus dem Jahr 2050 zur Herstellung konzentrierter Aufschlämmungen des Pentahydrats NaClO-5H
2O. In der Regel wird eine 35%ige Lösung (nach Gewicht) von HClO mit Natriumhydroxid bei etwa 25 °C oder darunter kombiniert. Die resultierende Aufschlämmung enthält etwa 35 % NaClO und ist aufgrund der geringen Chloridkonzentration relativ stabil. ⓘ
Aus Ozon und Salz
Natriumhypochlorit lässt sich für Forschungszwecke leicht durch Reaktion von Ozon mit Salz herstellen. ⓘ
- NaCl + O3 → NaClO + O2 ⓘ
Diese Reaktion findet bei Raumtemperatur statt und kann bei der Oxidation von Alkoholen hilfreich sein. ⓘ
Verpackung und Verkauf
Haushaltsbleichmittel, die für das Waschen von Kleidung verkauft werden, enthalten zum Zeitpunkt der Herstellung eine 3-8%ige Natriumhypochloritlösung. Die Stärke variiert von einer Formulierung zur anderen und nimmt bei längerer Lagerung allmählich ab. Natriumhydroxid wird in der Regel in kleinen Mengen zu Haushaltsbleichmitteln hinzugefügt, um die Zersetzung von NaClO zu verlangsamen. ⓘ
Schwarzfleckenentferner für den Hausgebrauch sind ~10%ige Lösungen von Natriumhypochlorit. ⓘ
Eine 10- bis 25-prozentige Natriumhypochloritlösung wird laut Univar-Sicherheitsdatenblatt unter den Synonymen oder Handelsnamen Bleach, Hypo, Everchlor, Chloros, Hispec, Bridos, Bleacol oder Vo-redox 9110 angeboten. ⓘ
Eine 12%ige Lösung ist in Wasserwerken für die Chlorierung von Wasser weit verbreitet, während eine 15%ige Lösung eher für die Desinfektion von Abwasser in Kläranlagen verwendet wird. Natriumhypochlorit kann auch für die punktuelle Desinfektion von Trinkwasser verwendet werden, wobei 0,2-2 mg Natriumhypochlorit pro Liter Wasser verwendet werden. ⓘ
Verdünnte Lösungen (50 ppm bis 1,5 %) finden sich in Desinfektionssprays und -tüchern für harte Oberflächen. ⓘ
Verwendungen
Bleichen
Haushaltsbleiche ist im Allgemeinen eine Lösung, die 3-8 % Natriumhypochlorit (nach Gewicht) und 0,01-0,05 % Natriumhydroxid enthält; das Natriumhydroxid wird verwendet, um die Zersetzung von Natriumhypochlorit in Natriumchlorid und Natriumchlorat zu verlangsamen. ⓘ
Reinigung
Natriumhypochlorit hat entfettende Eigenschaften. Es kann unter anderem zur Entfernung von Schimmelflecken, von durch Fluorose verursachten Zahnflecken und von Flecken auf Geschirr verwendet werden, insbesondere von Flecken, die durch die Gerbstoffe im Tee verursacht werden. Es wurde auch in Waschmitteln und als Oberflächenreiniger verwendet. Es wird auch in Natriumhypochlorit-Waschmitteln verwendet. ⓘ
Seine bleichende, reinigende, desodorierende und ätzende Wirkung ist auf Oxidation und Hydrolyse (Verseifung) zurückzuführen. Organische Verschmutzungen, die Hypochlorit ausgesetzt sind, werden wasserlöslich und nicht flüchtig, was ihren Geruch verringert und ihre Entfernung erleichtert. ⓘ
Desinfektion
Natriumhypochlorit in Lösung weist ein breites Spektrum an antimikrobieller Aktivität auf und wird in Gesundheitseinrichtungen in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt. Je nach Verwendungszweck wird es normalerweise in Wasser verdünnt. "Starke Chlorlösung" ist eine 0,5%ige Hypochloritlösung (mit ca. 5000 ppm freiem Chlor), die zur Desinfektion von Bereichen verwendet wird, die mit Körperflüssigkeiten verunreinigt sind, einschließlich großer Blutspuren (der Bereich wird vor der Desinfektion zunächst mit Reinigungsmittel gereinigt). Es kann durch Verdünnung von Haushaltsbleichmitteln hergestellt werden (normalerweise 1 Teil Bleichmittel auf 9 Teile Wasser). Solche Lösungen inaktivieren nachweislich sowohl C. difficile als auch HPV. "Schwache Chlorlösung" ist eine 0,05%ige Hypochloritlösung, die zum Händewaschen verwendet wird, aber normalerweise mit Kalziumhypochloritgranulat hergestellt wird. ⓘ
"Dakin's Solution" ist eine Desinfektionslösung, die eine niedrige Konzentration von Natriumhypochlorit und etwas Borsäure oder Natriumbicarbonat zur Stabilisierung des pH-Werts enthält. Sie hat sich bei NaOCl-Konzentrationen von nur 0,025 % als wirksam erwiesen. ⓘ
Die US-Regierungsvorschriften gestatten die Desinfektion von Lebensmittelverarbeitungsgeräten und Oberflächen, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, mit bleichmittelhaltigen Lösungen, sofern die Lösung vor dem Kontakt mit Lebensmitteln ausreichend ablaufen kann und der Gehalt an verfügbarem Chlor 200 parts per million (ppm) nicht übersteigt (z. B. ein Esslöffel einer haushaltsüblichen Bleiche mit 5,25 % Natriumhypochlorit pro Gallone Wasser). Wenn höhere Konzentrationen verwendet werden, muss die Oberfläche nach der Desinfektion mit Trinkwasser abgespült werden. ⓘ
Eine ähnliche Konzentration von Bleichmittel in warmem Wasser wird zur Desinfektion von Oberflächen vor dem Brauen von Bier oder Wein verwendet. Die Oberflächen müssen mit sterilisiertem (abgekochtem) Wasser gespült werden, um zu vermeiden, dass das Gebräu Geschmacksstoffe annimmt; die chlorierten Nebenprodukte der Desinfektion von Oberflächen sind ebenfalls schädlich. Die Wirkungsweise von Natriumhypochlorit als Desinfektionsmittel ähnelt der von unterchloriger Säure. ⓘ
Lösungen, die mehr als 500 ppm verfügbares Chlor enthalten, sind für einige Metalle, Legierungen und viele Thermoplaste (z. B. Acetalharz) korrosiv und müssen anschließend gründlich entfernt werden, so dass sich an die Bleichdesinfektion manchmal eine Ethanol-Desinfektion anschließt. Flüssigkeiten, die Natriumhypochlorit als Hauptwirkstoff enthalten, werden auch für die Haushaltsreinigung und -desinfektion verwendet, z. B. Toilettenreiniger. Einige Reiniger sind so formuliert, dass sie zähflüssig sind, damit sie nicht so schnell von vertikalen Oberflächen, wie z. B. der Innenseite einer Toilettenschüssel, ablaufen. ⓘ
Es wird angenommen, dass die undissoziierte (nicht ionisierte) unterchlorige Säure mit bakteriellen und viralen Enzymen reagiert und diese inaktiviert. ⓘ
Die neutrophilen Granulozyten des menschlichen Immunsystems produzieren kleine Mengen von Hypochlorit in den Phagosomen, die Bakterien und Viren verdauen. ⓘ
Desodorierend
Natriumhypochlorit hat desodorierende Eigenschaften, die mit seinen Reinigungseigenschaften Hand in Hand gehen. ⓘ
Behandlung von Abwässern
Natriumhypochloritlösungen wurden zur Behandlung von verdünnten Zyanidabwässern, wie z. B. Galvanikabfällen, verwendet. In Chargenbehandlungsverfahren wurde Natriumhypochlorit zur Behandlung konzentrierterer Cyanidabwässer, wie z. B. Silbercyanid-Beschichtungslösungen, eingesetzt. Das giftige Cyanid wird zu Cyanat (OCN-) oxidiert, das nicht giftig ist, idealisiert wie folgt:
- CN- + OCl- → OCN- + Cl- ⓘ
Natriumhypochlorit wird in der Industrie häufig als Biozid verwendet, um die Schleim- und Bakterienbildung in Wassersystemen von Kraftwerken, Zellstoff- und Papierfabriken usw. zu bekämpfen, und zwar in Lösungen von typischerweise 10-15 Gew.-%. ⓘ
Endodontie
Natriumhypochlorit ist aufgrund seiner Wirksamkeit gegen pathogene Organismen und Zellstoffverdauung das Mittel der Wahl in der endodontischen Therapie. Seine Anwendungskonzentration liegt zwischen 0,5 % und 5,25 %. Bei niedrigen Konzentrationen löst es hauptsächlich nekrotisches Gewebe auf; bei höheren Konzentrationen löst es auch vitales Gewebe und zusätzliche Bakterienarten auf. Eine Studie hat gezeigt, dass Enterococcus faecalis nach 40 Minuten Einwirkung von 1,3 % und 2,5 % Natriumhypochlorit noch im Dentin vorhanden war, während 40 Minuten mit einer Konzentration von 5,25 % eine wirksame Entfernung von E. faecalis bewirkten. Neben höheren Natriumhypochlorit-Konzentrationen erhöhen auch eine längere Einwirkungszeit und die Erwärmung der Lösung (60 °C) ihre Wirksamkeit bei der Entfernung von Weichgewebe und Bakterien in der Wurzelkammer. 2 % ist eine gängige Konzentration, da das Risiko eines iatrogenen Hypochloritzwischenfalls geringer ist. Ein Hypochloritzwischenfall ist eine unmittelbare Reaktion mit starken Schmerzen, gefolgt von Ödemen, Hämatomen und Ekchymosen als Folge des Austretens der Lösung aus dem Zahn und des Eindringens in den periapikalen Raum. Dies kann durch Bindung oder übermäßigen Druck auf die Spülspritze verursacht werden, oder es kann auftreten, wenn der Zahn ein ungewöhnlich großes apikales Foramen aufweist. ⓘ
Neutralisierung von Nervenkampfstoffen
In den verschiedenen Nervenkampfstoff-Vernichtungsanlagen in den Vereinigten Staaten wird 50-prozentiges Natriumhypochlorit verwendet, um alle Spuren von Nervenkampfstoff oder Blasenbildner von der persönlichen Schutzausrüstung zu entfernen, nachdem das Personal in den toxischen Bereich eingedrungen ist. 50 %iges Natriumhypochlorit wird auch verwendet, um versehentlich freigesetzte Nervenkampfstoffe in den toxischen Bereichen zu neutralisieren. Geringere Konzentrationen von Natriumhypochlorit werden in ähnlicher Weise in der Verschmutzungsbekämpfungsanlage verwendet, um sicherzustellen, dass kein Nervenkampfstoff in den Abgasen der Öfen freigesetzt wird. ⓘ
Verringerung von Hautschäden
Verdünnte Bleichbäder werden seit Jahrzehnten zur Behandlung mittelschwerer bis schwerer Ekzeme beim Menschen eingesetzt, aber es war nicht klar, warum sie funktionieren. Laut einer von Forschern der Stanford University School of Medicine im November 2013 veröffentlichten Arbeit war eine sehr verdünnte (0,005 %) Lösung von Natriumhypochlorit in Wasser erfolgreich bei der Behandlung von Hautschäden mit einer entzündlichen Komponente, die durch Strahlentherapie, übermäßige Sonneneinstrahlung oder Alterung bei Labormäusen verursacht wurden. Bei Mäusen mit Strahlendermatitis, die täglich 30 Minuten lang in einer Bleichlösung gebadet wurden, traten weniger schwere Hautschäden auf, und die Haut heilte besser und die Haare wuchsen schneller nach als bei Tieren, die in Wasser gebadet wurden. Ein Molekül namens Nuclear Factor Kappa-Light-Chain-Enhancer of Activated B Cells (NF-κB) ist dafür bekannt, dass es eine entscheidende Rolle bei Entzündungen, Alterung und Reaktion auf Strahlung spielt. Die Forscher fanden heraus, dass, wenn die NF-κB-Aktivität bei älteren Mäusen durch ein Bad in einer Bleichlösung blockiert wurde, die Haut der Tiere anfing, jünger auszusehen: Sie wurde nicht mehr alt und brüchig, sondern dicker, und die Zellproliferation nahm zu. Die Wirkung ließ nach, nachdem die Bäder abgesetzt worden waren, was darauf hindeutet, dass eine regelmäßige Exposition notwendig ist, um die Hautdicke zu erhalten. ⓘ
Sicherheit
Schätzungen zufolge ereignen sich in britischen Haushalten jedes Jahr etwa 3.300 Unfälle, die eine Krankenhausbehandlung erfordern und durch Natriumhypochloritlösungen verursacht werden (RoSPA, 2002). ⓘ
Oxidation und Korrosion
Natriumhypochlorit ist ein starkes Oxidationsmittel. Oxidationsreaktionen sind korrosiv. Lösungen verbrennen die Haut und verursachen Augenschäden, insbesondere wenn sie in konzentrierter Form verwendet werden. Laut NFPA gelten jedoch nur Lösungen mit mehr als 40 Gewichtsprozent Natriumhypochlorit als gefährliche Oxidationsmittel. Lösungen, die weniger als 40 % enthalten, werden als mäßig oxidierend eingestuft (NFPA 430, 2000). ⓘ
Haushaltsbleichmittel und Schwimmbadchlorinatorlösungen werden in der Regel durch eine erhebliche Konzentration von Lauge (Natronlauge, NaOH) als Teil der Herstellungsreaktion stabilisiert. Dieser Zusatzstoff selbst verursacht aufgrund der Entfettung und Verseifung von Hautfetten und der Zerstörung von Gewebe ätzende Reizungen oder Verbrennungen. Das glitschige Gefühl der Bleiche auf der Haut ist auf diesen Prozess zurückzuführen. ⓘ
Gefahren bei der Lagerung
Bei Kontakt von Natriumhypochloritlösungen mit Metallen kann sich entzündliches Wasserstoffgas entwickeln. Behälter können beim Erhitzen durch die Freisetzung von Chlorgas explodieren. ⓘ
Hypochloritlösungen sind korrosiv gegenüber gängigen Behältermaterialien wie Edelstahl und Aluminium. Zu den wenigen verträglichen Metallen gehören Titan (das jedoch nicht mit trockenem Chlor verträglich ist) und Tantal. Glasbehälter sind sicher. Einige Kunststoffe und Kautschuke sind ebenfalls betroffen; sicher sind Polyethylen (PE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE, PE-HD), Polypropylen (PP), einige chlorierte und fluorierte Polymere wie Polyvinylchlorid (PVC), Polytetrafluorethylen (PTFE) und Polyvinylidenfluorid (PVDF) sowie Ethylenpropylenkautschuk und Viton. ⓘ
Die Behälter müssen die Entlüftung des durch die Zersetzung im Laufe der Zeit entstehenden Sauerstoffs ermöglichen, da sie sonst platzen können. ⓘ
Reaktionen mit anderen gängigen Produkten
Das Mischen von Bleichmitteln mit einigen Haushaltsreinigern kann gefährlich sein. ⓘ
Natriumhypochloritlösungen, wie z. B. Flüssigbleiche, setzen giftiges Chlorgas frei, wenn sie mit einer Säure, wie Salzsäure oder Essig, gemischt werden. ⓘ
Eine Studie aus dem Jahr 2008 hat gezeigt, dass Natriumhypochlorit und organische Chemikalien (z. B. Tenside, Duftstoffe), die in verschiedenen Haushaltsreinigungsmitteln enthalten sind, miteinander reagieren und chlorierte flüchtige organische Verbindungen (VOC) erzeugen können. Diese chlorierten Verbindungen werden bei Reinigungsanwendungen freigesetzt, von denen einige giftig und wahrscheinlich krebserregend für den Menschen sind. Die Studie hat gezeigt, dass die Konzentrationen in der Innenraumluft bei der Verwendung von bleichmittelhaltigen Produkten deutlich ansteigen (8-52 Mal für Chloroform bzw. 1-1170 Mal für Tetrachlorkohlenstoff), und zwar über die Ausgangsmengen im Haushalt hinaus. Der Anstieg der Konzentrationen flüchtiger chlorierter organischer Verbindungen war bei reinen Bleichmitteln am geringsten und bei Produkten in Form von "dicker Flüssigkeit und Gel" am höchsten. Der signifikante Anstieg der Innenraumluftkonzentrationen mehrerer chlorierter flüchtiger organischer Verbindungen (insbesondere Tetrachlorkohlenstoff und Chloroform) deutet darauf hin, dass die Verwendung von Bleichmitteln eine Quelle sein könnte, die für die Inhalationsexposition gegenüber diesen Verbindungen von Bedeutung ist. Die Autoren schlugen vor, dass die Verwendung dieser Reinigungsmittel das Krebsrisiko erheblich erhöhen könnte. ⓘ
Insbesondere beim Mischen von Hypochlorit-Bleichmitteln mit Aminen (z. B. Reinigungsmittel, die Ammoniak, Ammoniumsalze, Harnstoff oder verwandte Verbindungen enthalten oder freisetzen, sowie biologische Materialien wie Urin) entstehen Chloramine. Diese gasförmigen Produkte können akute Lungenschäden verursachen. Eine chronische Exposition, z. B. über die Luft in Schwimmbädern, in denen Chlor als Desinfektionsmittel verwendet wird, kann zur Entwicklung von atopischem Asthma führen. ⓘ
Bleichmittel können heftig mit Wasserstoffperoxid reagieren und Sauerstoffgas erzeugen:
- H2O2 (aq) + NaOCl (aq) → NaCl (aq) + H2O (aq) + O2 (g) ⓘ
Explosive Reaktionen oder Nebenprodukte können auch in der Industrie und im Labor auftreten, wenn Natriumhypochlorit mit verschiedenen organischen Verbindungen gemischt wird. ⓘ
Beschränkungen im Gesundheitswesen
Das britische National Institute for Health and Care Excellence empfahl im Oktober 2008, dass Dakin's Solution nicht für die routinemäßige Wundversorgung verwendet werden sollte. ⓘ
Auswirkungen auf die Umwelt
Trotz seiner starken bioziden Wirkung hat Natriumhypochlorit per se nur begrenzte Auswirkungen auf die Umwelt, da sich das Hypochlorit-Ion schnell abbaut, bevor es von Lebewesen aufgenommen werden kann. ⓘ
Ein großes Problem bei der Verwendung von Natriumhypochlorit ist jedoch, dass es dazu neigt, persistente chlorierte organische Verbindungen zu bilden, darunter bekannte Karzinogene, die von Organismen aufgenommen werden und in die Nahrungskette gelangen können. Diese Verbindungen können sich sowohl bei der Lagerung und Verwendung im Haushalt als auch bei der industriellen Verwendung bilden. Bei der Vermischung von Haushaltsbleichmitteln mit Abwasser wurde beispielsweise beobachtet, dass 1-2 % des verfügbaren Chlors organische Verbindungen bilden. Bis 1994 waren noch nicht alle Nebenprodukte identifiziert worden, aber zu den identifizierten Verbindungen gehören Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff. Die Exposition gegenüber diesen Chemikalien bei der Verwendung liegt schätzungsweise innerhalb der Grenzwerte für die Exposition am Arbeitsplatz. ⓘ
Geschichte
Die Bezeichnung Eau de Labarraque geht auf den französischen Apotheker Antoine Germain Labarraque zurück, der ab 1822 in Paris Natrium- und Calciumhypochlorit-Lösungen zu Desinfektionszwecken verkaufte. Die weltweite Verwendung als Antiseptikum setzte sich aber erst im Ersten Weltkrieg nach der Wiederentdeckung durch Henry Drysdale Dakin durch (daher der Name Dakin’s solution im Englischen und Dakin’sche Lösung im Deutschen). ⓘ
Verwendung
Der Haupt-Verwendungszweck ist das Bleichen oder Desinfizieren (beispielsweise in Schwimmbädern). Die Verwendung in Schwimmbädern ist problematisch, da die zu dosierenden Mengen ausreichen müssen, um das anwesende Ammoniak (bzw. die Amine) über die Stufe des Monochloramins hinaus zu chlorieren, da erst dann eine ausreichende Desinfektion gewährleistet ist. Natriumhypochloritlösungen zur Wasserdesinfektion werden häufig auch „Flüssiges Chlor“ oder „Chlor Liquid“ genannt. Aufgrund der Pandemie des SARS-CoV-2 sind Handdesinfektionsmittel mit Natriumhypochlorit auf dem Markt. Der entstehende Chlorgeruch auf der Haut resultiert von dem entstehenden Chlor bzw. der Hypochlorigen Säure, welche oxidierend auf die Haut wirkt und letztendlich zur Hautalterung beiträgt. Daher sind Desinfektionsmittel mit Natriumhypochlorit als Flächendesinfektionsmittel, aber nicht als Handdesinfektionsmittel empfehlenswert. Eine Empfehlung des Verbundes für angewandte Hygiene besagt: „Aufgrund der Instabilität und möglicher Hautirritation durch jetzt im Handel befindliche chlorhaltige Produkte wird dringend von der Verwendung chlorhaltiger Produkte für die Händedesinfektion abgeraten.“ ⓘ
Natriumhypochlorit ist auch der wesentliche Wirkbestandteil von desinfizierenden und bleichenden Haushaltsreinigern. Auch diverse Schimmelentferner oder Rohrreiniger enthalten diese Chemikalie. Häufig werden sie als „mit Aktivchlor“ beworben. Die Konzentrationen in Haushaltsreinigern betragen ca. 5–7 %, während die Konzentrationen in Pooldesinfektionsmitteln weitaus höher sind (ca. 10–13 %). ⓘ
Es fand früher auch zur Bleichung, Reinigung und Desinfektion in Textil-Waschmitteln Verwendung, wurde jedoch inzwischen durch weniger problematische Substanzen ersetzt. ⓘ
Weiterhin findet Natriumhypochlorit Anwendung in der Zahnmedizin. So wird es beispielsweise in einer verdünnten Lösung (0,5–5 %) bei der Wurzelkanalbehandlung bakteriell infizierter Zähne eingesetzt, um diese zu desinfizieren. In der Augenheilkunde wird es zur Desinfektion der Messköpfchen von Tonometern benutzt, den Geräten zur Messung des bei Glaukom erhöhten Augeninnendrucks (Tonometrie). ⓘ
Eine Studie des Children’s Memorial Hospital in Chicago legt nahe, dass die Anwendung von Vollbädern mit einer stark verdünnten Lösung (0,005 %) bei Patienten mit atopischem Ekzem zu einer deutlichen Verbesserung des Beschwerdebilds führt. ⓘ
Reaktion in wässriger Lösung
Im wässrigen Zustand stellt sich folgendes Gleichgewicht ein:
Die Lösung reagiert basisch und löst so organische Verunreinigungen wie Fette oder Proteine durch Verseifung bzw. Denaturierung und anschließende Hydrolyse. Durch Protonierung des Hypochlorit-Anions entsteht Hypochlorige Säure (HClO), die als Oxidationsmittel für die bleichende und desinfizierende Wirkung verantwortlich ist:
- Fehler beim Parsen (Syntaxfehler): {\displaystyle \ce{HClO + H^+ + 2 e^- -> Cl^- + H2O <span title="Aus: Deutsche Wikipedia, Abschnitt "Reaktion in wässriger Lösung"" class="plainlinks">[https://de.wikipedia.org/wiki/Natriumhypochlorit#Reaktion_in_wässriger_Lösung <span style="color:#dddddd">ⓘ</span>]</span>}}
Eine weitere Wirkung resultiert aus dem Zerfall der Hypochlorigen Säure zu Salzsäure und reaktivem Singulett-Sauerstoff, der ebenfalls oxidierend wirkt:
- Fehler beim Parsen (Syntaxfehler): {\displaystyle \ce{2 HClO -> 2 HCl + ^1O2 <span title="Aus: Deutsche Wikipedia, Abschnitt "Reaktion in wässriger Lösung"" class="plainlinks">[https://de.wikipedia.org/wiki/Natriumhypochlorit#Reaktion_in_wässriger_Lösung <span style="color:#dddddd">ⓘ</span>]</span>}}
Die in der Lösung befindliche Hypochlorige Säure und Salzsäure befindet sich im chemischen Gleichgewicht mit Wasser und Chlor:
Unter alkalischen Bedingungen liegt das Gleichgewicht auf der linken Seite. Beim Ansäuern der Lösung verschiebt sich das Gleichgewicht auf die rechte Seite. Da Chlor nur mäßig wasserlöslich ist, kann es bei fortlaufender Reaktion als giftiges Gas in die Umgebung entweichen. Um diese Gefahr zu reduzieren, enthalten die handelsüblichen Lösungen meist noch einen alkalischen Puffer wie etwa Natriumcarbonat. ⓘ
Sicherheitshinweise
Beim Umgang mit Natriumhypochlorit(-Pentahydrat) ist höchste Vorsicht geboten. Es besteht Explosions- oder Brandgefahr bei der Reaktion von Natriumhypochlorit mit zahlreichen Stoffen und Stoffgruppen, darunter Reduktionsmitteln, Aminen, Ameisensäure, Methanol, organischen Substanzen und einigen weiteren Stoffen. Außerdem greifen entstehende Dämpfe beim Einatmen die Schleimhäute stark an. Natriumhypochlorit ist in niedrigen Konzentrationen reizend und wirkt stark bleichend, in höheren Konzentrationen sogar ätzend, und verursacht charakteristische Wunden. ⓘ
Weiterhin reagiert Natriumhypochlorit mit Säuren (z. B. Salzsäure, Salpetersäure) und Oxidationsmitteln (z. B. Wasserstoffperoxid, Permanganate) zum Teil sehr heftig unter Hitzeentwicklung und Freisetzung von Chlorgas, verschiedenen Chlorverbindungen (einige davon hochreaktiv), und/oder nitrosen Gasen. Dies stellt eine ernste Gefahr dar, da eine versehentliche Vermischung von säurehaltigen Reinigern mit Natriumhypochlorit bei Privatanwendern sehr leicht erfolgen kann. ⓘ
Schon durch Erwärmung oder Sonnenlicht kann es zum Zerfall von Natriumhypochlorit kommen, bei dem unter anderem Chlor, Chlorwasserstoff, Chlordioxid und Sauerstoff freigesetzt werden. Dies ist auch bei der Lagerung des Stoffes zu berücksichtigen. Durch die beim Abbau von Natriumhypochlorit entstehenden Gase kann es zu einem Druckaufbau in geschlossenen Gefäßen bis zu deren Bersten kommen. Behälter, die stark konzentriertes Natriumhypochlorit enthalten, werden deswegen in der Regel mit einer im Deckel verbauten Druckausgleichsmembran ausgestattet. ⓘ