Χλωραμίνη

Χλωραμίνη
Γενικά
Όνομα IUPAC	Χλωραμίνη
Άλλες ονομασίες	Χλωραμίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	ΝΗ2Cl
Μοριακή μάζα	51,476 amu
Αριθμός CAS	10599-90-3
SMILES	ClN
Αριθμός EINECS	234-217-9
PubChem CID	25423
ChemSpider ID	23735
Δομή
Μοριακή γεωμετρία	τριγωνική πυραμιδική
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	−66 °C
Χημικές ιδιότητες
pKa	14
Επικινδυνότητα
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Η χλωραμίνη ή (μονο)χλωραμίδιο (αγγλικά: chloramine) είναι είναι ανόργανη χημική ένωση, που περιέχει άζωτο, υδρογόνο και χλώριο, με μοριακό τύπο NH₂Cl. Μπορεί να θεωρηθεί ότι παράγεται από την αμμωνία (NH₃), αν αντικατασταθεί ένα από τα άτομα υδρογόνου της από ένα άτομο χλωρίου. Η χλωραμίνη είναι πολύ ασταθής όταν βρίσκεται σε πυκνή μορφή, και στο σημείο τήξης της, δηλαδή σε θερμοκρασία -66 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι ασταθές άχρωμο υγρό. Συνήθως χρησιμοποιείται σε μορφή αραιού υδατικού της διαλύματος, οπότε χρησιμεύει ως απολυμαντικό. Ο όρος «χλωραμίνη» επεκτείνεται επίσης και σε μια σειρά χλωριωμένες ανόργανες και οργανικές αμίνες. Πιο συγκεκριμένα, στις χλωραμίνες ανήκουν, εκτός από τη («μητρική») χλωραμίνη, η διχλωραμίνη (NHCl₂), το τριχλωριούχο άζωτο (NCl₃), καθώς επίσης και ενώσεις των γενικών τύπων R₂NCl και RNCl₂, όπου τα R, που δεν είναι απαραίτητα ίδια, μπορεί να είναι μια μονοσθενής ανόργανη ή οργανική ομάδα. Επίσης, τα δυο (2) R του πρώτου τύπου (R₂NCl), μπορούν να αντικατασταθούν από μια δισθενή ομάδα, σχηματίζοντας μια ετεροκυκλική ένωση.

Παραγωγή

Σε αραιό υδατικό διάλυμα, η χλωραμίνη παράγεται με επίδραση αμμωνίας (ΝΗ₃) σε υποχλωριώδες νάτριο (NaOCl):

$\mathrm {NH_{3}+NaOCl{\xrightarrow {}}NH_{2}Cl+NaOH}$

Αυτό είναι, επίσης, το πρώτο βήμα της σύνθεσης υδραζίνης (N₂H₄) κατά Ράσκινγκ (Olin Raschig process). Η αντίδραση διεξάγεται σε ελαφρώς βασικό περιβάλλον, με το pH στην περιοχή 8 - 11. Το δραστικό χλωριωτικό μέσο στην αντίδραση αυτή είναι το υποχλωριώδες οξύ (HOCl), που παράγεται από την πρωτονίωση των υποχλωριωδών ανιόντων του υποχλωριώδους νατρίου. Το υποχλωριώδες οξύ, λοιπόν, αντιδρά με πυρηνόφιλη υποκατάσταση της υδροξυμάδας (OH) στην αμινομάδα (NH₂). Η αντίδραση διεξάγεται ταχύτερα με το pH γύρω στο 8. Σε υψηλότερο pH, μειώνεται η συγκέντρωση του υποχλωριώδους οξέος, ενώ σε χαμηλότερο pH, πρωτονιώνεται η αμμωνία, σχηματίζοντας κατιόντα αμμωνίου (NH₄⁺), που δεν αντιδρούν με το υποχλωριώδες οξύ. Στη συνέχεια, το διάλυμα χλωραμίνης μπορεί να συμπυκνωθεί με απόσταξη σε κενό, και περνώντας τους ατμούς πάνω από ανθρακικό κάλιο (Κ₂CO₃), που απορροφά νερό. Η χλωραμίνη μπορεί να εκχυλιστεί με διαιθυλαιθέρα (Et₂O).

Η καθαρή χλωραμίνη μπορεί να παραχθεί, επίσης, με επίδραση φθοραμίνης (NH₂F) σε χλωριούχο ασβέστιο (CaCl₂):

$\mathrm {2NH_{2}F+CaCl_{2}{\xrightarrow {}}NH_{2}Cl+CaF_{2}}$

Χημική συμπεριφορά

Η χλωραμίνη είναι πολύ ασταθής σε συμπυκνωμένη μορφή. Η χημικά καθαρή χλωραμίνη διασπάται βίαια πάνω από τους −40 °C. Η αέρια χλωραμίννη υπό χαμηλές πιέσεις, καθώς και τα αραιά υδατικά διαλύματα χλωραμίνης είναι θερμικώς λίγο πιο σταθερά. Η χλωραμίνη είναι ευδιάλυτη στο νερό και στον διαιθυλαιθέρα, αλλά λιγότερο διαλυτή στο χλωροφόρμιο (CHCl₃) και στον τετραχλωράνθρακα (CCl₄).

Διάσπαση

Ο ομοιοπολικός δεσμός N-Cl που περιέχουν οι χλωραμίνες (μητρική και θυγατρικές) υδρολύεται γρήγορα απελευθερώνοντας υποχλωριώδες οξύ:

$\mathrm {R_{2}NCl+H_{2}O\rightleftarrows R_{2}NH+HOCl}$

Η ποσοτική σταθερά της υδρόλυσης (K) χρησιμοποιείται για να εκφράσει τη βακτηριοκτόνα ισχύ των χλωραμινών, αφού από αυτήν εξαρτάται η συγκέντρωση του παραγώμενου υποχλωριώδους οξέος στο νερό. Εκφράζεται με την ακόλουθη σχέση, αλλά γενικά για τις χλωραμίνες κυμαίνεται στο εύρος 10^-4 - 10^-10, και ειδικά για τη μητρική χλωραμίνη είναι K = 2,8·10^-10:

$\mathrm {K={\frac {[R_{2}NH][HOCl]}{[R_{2}NCl]}}}$

Σε υδατικό διάλυμα, η χλωραμίνη διασπάται αργά σε ουδέτερο ή σε ελαφρά αλκαλικό (pH ≤ 11) περιβάλλον:

$\mathrm {3NH_{2}Cl\rightleftarrows N_{2}+NH_{4}Cl+2HCl}$