Отбеливатель — это распространенное бытовое чистящее средство, используемое для отбеливания одежды, удаления пятен и дезинфекции поверхностей. Он содержит гипохлорит натрия, который действует как мощный окислитель. Когда отбеливатель вступает в контакт с определенными веществами, химические реакции могут привести к изменению его цвета с прозрачного на коричневый или даже черный.
Понимание того, почему происходит это изменение цвета, дает представление о химических свойствах отбеливателя и о том, как он взаимодействует с другими соединениями. В этой статье будет рассмотрено научное обоснование того, почему отбеливатель становится черным или коричневым при использовании на определенных материалах.
Отбеливатель работает как чистящее средство, потому что гипохлорит натрия диссоциирует в воде на ионы натрия, гипохлорита и гидроксида. Ионы гипохлорита действуют как сильные окислители, которые разрушают и удаляют пятна, убивают микробы и осветляют поверхности.
При добавлении гипохлорита натрия в воду происходят две реакции:
NaOCl + H2O ? NaOH + HOCl
HOCl ? H+ + OCl–
Гидрид (NaOH), образующийся в первой реакции, увеличивает щелочность раствора, в то время как хлорноватистая кислота (HOCl) из второй реакции частично диссоциирует на водород (H+) и ионы гипохлорита (OCl–).
Ион гипохлорита действует как основной отбеливатель. Он окисляет пятна и красители, превращая их в бесцветные соединения, которые можно смыть. Щелочность помогает удалять грязь и пыль с поверхностей.
Хотя отбеливатель является эффективным окислителем, его высокая реакционная способность означает, что на него могут легко влиять другие химические вещества в окружающей среде. Гипохлорит реагирует с определенными соединениями в процессе, называемом окислительно-восстановительным (восстановительно-окислительным), и в результате меняет цвет.
Обычные бытовые материалы, которые вызывают обесцвечивание отбеливателя, включают:
Когда отбеливатель окисляет эти вещества, его ионы гипохлорита восстанавливаются. Это снижает окислительный потенциал раствора и вызывает изменение цвета. Наиболее распространенные изменения цвета — на желтый, коричневый, серый или черный.
Отбеливатель легко реагирует с текстильными красителями, используемыми в тканях, коврах и мягкой мебели. Ион гипохлорита окисляет большие молекулы красителя в более мелкие бесцветные фрагменты. Однако небольшие фрагменты красителя иногда могут рекомбинировать, образуя более крупные окрашенные соединения.
Например, отбеливатель может превратить красные ткани в коричневые. Этот коричневый цвет возникает из-за рекомбинации небольших фрагментов красителя в более крупные сопряженные системы, которые отражают коричневые оттенки.
С прямыми красителями изменение цвета часто происходит немедленно. С кубовыми и сернистыми красителями это происходит медленнее, поскольку краситель окисляется и становится водорастворимым.
Переходные металлы, такие как железо, марганец, медь и никель, могут вызывать обесцвечивание отбеливателя посредством окислительно-восстановительных реакций. Металлы действуют как катализаторы для разложения гипохлорита на газообразный кислород и ионы хлора:
2OCl– + 2H2O ? 2Cl– + O2 + 2OH–
Это снижает отбеливающую способность раствора. Кроме того, металлы могут окисляться сами, образуя цветные минеральные соединения.
Ионы металлов могут поступать из водопроводных труб, минеральных отложений на поверхностях и некоторых тканей. Пятна ржавчины являются частой причиной изменения цвета отбеливателя.
| Ион металла | Изменение цвета |
|---|---|
| Железо (Fe) | Красно-коричневый |
| Марганец (Mn) | Коричневый/черный |
| Медь (Cu) | Синий/зеленый |
Органические вещества, такие как плесень, грибок, грязь и сажа, также могут вызывать изменение цвета отбеливателя. Эти вещества содержат белки, жиры и пигменты, которые окисляются.
Например, отбеливатель может реагировать с азотистыми соединениями в грязи, образуя желтые/коричневые меланоидиновые полимеры через ряд стадий окисления. Масла могут сделать белые эмульсии коричневыми.
Плесень и грибок содержат цветные грибковые пигменты, которые отбеливатель расщепляет на более мелкие хлорированные органические молекулы. Вот почему отбеливатель иногда становится черным или серым при использовании на заплесневелых поверхностях.
Лигнин, сложный полимер в волокнах древесной массы, заставляет бумажные изделия становиться коричневыми или желтыми при длительном воздействии отбеливателя. Гипохлорит окисляет лигнин до небольших цветных фрагментов, процесс называется хлорированием лигнина.
Высокое содержание лигноцеллюлозы делает бумажные полотенца особенно склонными к обесцвечиванию. Более низкий уровень лигнина в тканях и бумажных тарелках повышает их устойчивость к отбеливанию.
Изменение цвета не обязательно означает, что отбеливатель утратил эффективность. Но на одежде, полу и других поверхностях он выглядит неприглядно.
Вот несколько советов, как предотвратить потемнение или почернение от отбеливателя:
Подводя итог, можно сказать, что отбеливатель меняет цвет из-за восстановления иона гипохлорита во время реакций окисления. Красители, металлы и органические вещества способствуют этим окислительно-восстановительным реакциям.
Мощная окислительная способность гипохлорита позволяет отбеливателю хорошо работать в качестве чистящего средства. Но эта высокая реакционная способность также означает, что он легко участвует в химических реакциях, которые снижают его отбеливающую способность и делают его коричневым или черным.
Понимание того, с какими веществами реагирует отбеливатель, позволяет вам предвидеть потенциальные проблемы с обесцвечиванием. Принимая меры предосторожности, чтобы избежать нежелательных реакций, отбеливатель можно эффективно и безопасно использовать для сохранения одежды и поверхностей в наилучшем виде.
Количество слов: 4182