Ipoclorito di sodio: potere ossidante, reattività, sintesi, usi

L’ipoclorito di sodio ha formula NaClO ed è il principale elettrolita contenuto nella candeggina soluzione al 5% di ipoclorito con un pH intorno a 11 che viene abitualmente utilizzata per smacchiare e disinfettare grazie alla sua azione ossidante; è impiegato nella disinfezione delle acque con lo scopo di eliminare microrganismi patogeni quali batteri, virus, funghi, protozoi e spore  al fine di  impedire la trasmissione di malattie infettive.

Semireazioni

Nell’ipoclorito, infatti, il cloro ha numero di ossidazione +1 e, stanti i potenziali normali di riduzione relativi alle semireazioni che avvengono in ambiente acido e neutro  o basico rispettivamente:

HClO + H⁺ + e^– → ½ Cl₂ + H₂O  E° = 1.62 V
ClO^– + 2 H⁺ + 2 e^– → ½ Cl₂ + H₂O  E° = 0.88 V
lo ione ha un forte potere ossidante.

Reattività

Per la sua reattività l’ipoclorito è particolarmente sensibile a tracce di metalli quali rame, nichel, ferro, cromo, cobalto e manganese che ne catalizzano la decomposizione:

2 ClO^– → 2 Cl^– + O₂

Ad elevate temperature l’ipoclorito può decomporsi dando cloruro e clorato secondo la reazione di disproporzione:

3  ClO^– →  2 Cl^– + ClO₃^.-

L’ipoclorito di sodio allo stato puro si presenta pentaidrato e ha una temperatura di fusione di 18°C e a temperature superiori a 35°C si decompone e quindi non è quasi mai usato allo stato puro.

E’ usato in larga scala oltre che nella disinfezione delle acque anche in ambito industriale ed è spesso aggiunto alle acque reflue per neutralizzare gli odori di acido solfidrico e ammoniaca. Viene anche usato per disintossicare i bagni di cianuro usati nei processi di placcatura dei metalli ed in campo endodontico fin dal 1920 come irrigante canalare.

Sintesi

Il chimico francese Berthollet sintetizzò nel 1789  l’ipoclorito di potassio facendo passare il cloro gassoso in una soluzione di idrossido di potassio. Solo successivamente un altro chimico francese Antoine Labarraque ottenne l’ipoclorito di sodio sostituendo l’idrossido di potassio con l’idrossido di sodio e la soluzione ottenuta fu detta acqua di Labarraque.

Fu solo nel 1890 che il chimico Smith brevettò il processo cloro-soda  che si basa sull’elettrolisi di una soluzione acquosa concentrata di NaCl .

Per l’elettrolisi si utilizza un catodo di ferro e un anodo di grafite, sui quali si sviluppano rispettivamente idrogeno e cloro gassosi secondo le reazioni:

(-) catodo di ferro :  2 H₂O + 2 e^– →H_2(gas) + 2 OH^–

(+) anodo di grafite : 2 Cl^– →  Cl_2(gas) + 2 e^–

I prodotti dell’elettrolisi  possono essere utilizzati all’interno dello stesso ciclo per produrre derivati quali HCl  per reazione di combustione dell’idrogeno con il cloro o ipoclorito di sodio per reazione fra il cloro gassoso e la soluzione di NaOH.

Usi

Attualmente è utilizzato, per la produzione industriale dell’ipoclorito di sodio, il processo Hooker che costituisce una variante del processo cloro-soda. In esso  il cloro gassoso è fatto passare in un processo elettrolitico  attraverso in una soluzione di NaOH diluita ad una temperatura inferiore a 40°C. Ciò per evitare la formazione del clorato di sodio. La reazione complessiva di disproporzione in cui il cloro passa da numero di ossidazione zero a numero di ossidazione – 1 nello ione cloruro  numero di ossidazione +1 nell’ipoclorito è:

Cl₂ + 2 NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

Le soluzioni commerciali di ipoclorito contengono infatti cloruro di sodio che è uno dei prodotti del processo.