Reakcja wybielania z kwasem siarkowym i chlorem

Wybielacz chlorowy to roztwór podchlorynu sodu i wody. Gazowy chlor powstaje, gdy kwas siarkowy miesza się z wybielaczem chlorowym. Reakcja ta jest funkcją zmiany pH roztworu z alkalicznego na kwaśnego w połączeniu z silnymi właściwościami utleniającymi kwasu podchlorawego.

Kwas to związek chemiczny, który przekazuje jon wodorowy (H+) innemu związkowi. Związek, który otrzymuje jon wodorowy nazywa się zasadą. Normalny pomiar pH dla czystej wody wynosi 7,0. Gdy kwaśny związek rozpuści się w wodzie, powstały roztwór ma pH poniżej 7,0. Gdy zasada lub związek alkaliczny jest rozpuszczony w wodzie, pH roztworu jest wyższe niż 7.0.

Środek utleniający to substancja chemiczna o silnym powinowactwie do elektronów. W reakcji utleniania-redukcji (lub reakcji chemicznej redoks) środek utleniający otrzymuje elektrony, podczas gdy środek redukujący traci elektrony.

Podchloryn sodu (NaClO) to stabilizowana forma chloru. Wybielacz chlorowy używany w domu to zazwyczaj 3% do 6% podchlorynu sodu zmieszanego z wodą. Dodanie podchlorynu sodu do wody tworzy kwas podchlorawy (HOCl) i wodorotlenek sodu (NaOH). Wzór na tę reakcję można wyrazić następująco: NaOCl + H2O? HOCl + NaOH-. Wodorotlenek sodu jest zasadą, dzięki której wybielacz do użytku domowego ma odczyn zasadowy o pH około 12,5.

Kwas siarkowy (H2SO4) to bezbarwna, bezwonna i lepka ciecz. Kwas siarkowy jest niezwykle żrącym utleniaczem. Po rozcieńczeniu w roztworze wodnym kwas siarkowy dysocjuje na kation wodoru (H+) i anion siarczanowy (SO4-2). Kwas siarkowy w wodzie tworzy silnie kwaśny roztwór o pH, które zmienia się w zależności od proporcji kwasu siarkowego do wody.

Gdy kwas zostanie zmieszany z podchlorynem sodu, kwas przekaże cząsteczkę wodoru do związku, zastępując cząsteczkę sodu (Na) w celu wytworzenia kwasu podchlorawego (HClO). Zmieszanie kwasu siarkowego z roztworem podchlorynu sodu spowoduje powstanie roztworu siarczanu sodu (Na2SO4) i kwasu podchlorawego.

Stosując indeks dolny (aq) do przedstawienia związków w roztworze, wzór można wyrazić następująco: 2NaOCl(aq) + H2SO4(aq) => Na2SO4(aq) + 2HClO(aq).

Reakcja kwasu siarkowego i podchlorynu sodu nie kończy się wraz z wytworzeniem siarczanu sodu i kwasu podchlorawego. W roztworach wodnych podchloryn (HClO) i chlor (Cl2) osiągają równowagę zależną od pH roztworu. W roztworze kwaśnym równowaga sprzyja chlorowi w następujący sposób: Kwas podchlorawy częściowo rozkłada się na anion podchlorynu (OC12) i kation wodorowy (H+). Kwas podchlorawy jest silnym utleniaczem, więc pozostały w roztworze kwas podchlorawy utlenia anion podchlorynu, wytwarzając drażniący i toksyczny gazowy chlor (Cl2).