Перегляд вихідного коду сторінки Хлорамін

{{універсальна картка}}
'''Хлорамін''', або '''монохлорамін'''&nbsp;— [[хімічна сполука]] з [[Хімічна формула|формулою]] NH<sub>2</sub>Cl. Разом з [[дихлорамін]]ом (NHCl<sub>2</sub>) і [[Трихлорид азоту|трихлоридом азоту]] (NCl<sub>3</sub>) він є одним із трьох хлорамінів [[аміак]]у . Це безбарвна рідина з [[Температура плавлення|температурою плавлення]] {{Cvt|−66|°C}}. Зазвичай, з ним працюють як з розбавленим [[Водний розчин|водним розчином]]. Хлорамін надто нестійкий, щоб вимірювати його [[Температура кипіння|температуру кипіння]].<ref name=":1">{{Cite book
|url=https://books.google.com/books?id=35xwBwjhe2MC&pg=PA172
|title=Amines: Synthesis, Properties and Applications |last=Lawrence
|first=Stephen A.
|date=2004
|publisher=Cambridge University Press
|page=172
|language=en
|isbn=9780521782845
}}</ref>

== Очистка води ==
Хлорамін використовується як [[Дезінфекційні засоби|дезінфікуючий засіб]] для води. Він менш агресивний, ніж [[хлор]], і стійкіший до світла, ніж [[гіпохлорити]].<ref name="eoic">{{Citation|first=Anton|last=Hammerl|first2=Thomas M.|last2=Klapötke|contribution=Nitrogen: Inorganic Chemistry|title=Encyclopedia of Inorganic Chemistry|edition=2nd|publisher=Wiley|year=2005|pages=55–58}}</ref>

=== Знезараження питної води ===
Хлорамін зазвичай використовується в низьких [[Концентрація розчину|концентраціях]] як вторинний [[Дезінфекційні засоби|дезінфікуючий засіб]] у [[Водозабірна споруда|системах розподілу міської води]] як альтернатива [[Хлорування (водопідготовка)|хлоруванню]]. [[Хлор]] (в [[Станція очищення води|обробці води]] його називають вільним хлором) витісняється хлораміном, точніше, монохлораміном, який набагато менш реакційноздатний і не розсіюється так швидко, як вільний хлор. Хлорамін також має набагато нижчу, ніж вільний хлор, але все ще активну тенденцію, перетворювати органічні матеріали в хлорвуглеці, такі як [[хлороформ]] і [[Тетрахлорометан|чотирихлористий вуглець]]. Такі сполуки були визначені як [[канцерогени]], і в 1979 році [[Агенція з охорони довкілля США|Агентство з охорони навколишнього середовища США]] (EPA) почало регулювати їх рівень у [[Питна вода|питній воді]] США.<ref>{{Cite web|url=http://www.epa.gov/fedrgstr/EPA-WATER/2006/January/Day-04/w03.pdf|title=Govinfo}}</ref>

Деякі з нерегульованих побічних продуктів можуть становити більший ризик для здоров'я, ніж регульовані хімікати.<ref>{{Cite journal|last=Stuart W. Krasner|date=2009-10-13|title=The formation and control of emerging disinfection by-products of health concern|journal=Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences|publisher=Philosophical Transactions of the Royal Society|volume=367|issue=1904|pages=4077–95|bibcode=2009RSPTA.367.4077K|doi=10.1098/rsta.2009.0108|pmid=19736234|doi-access=free}}</ref>

Через свою кислотну природу додавання хлораміну у воду може збільшити вплив свинцю в питній воді, особливо в районах старого житла; такий вплив може призвести до підвищення рівня свинцю в крові, що може становити значний ризик для здоров'я. На щастя, водоочисні споруди можуть додавати їдкі хімікати на заводі, які мають подвійну мету: зменшити корозійну активність води та стабілізувати дезінфікуючий засіб.<ref>{{Cite journal|last=Marie Lynn Miranda|displayauthors=etal|date=February 2007|title=Changes in Blood Lead Levels Associated with Use of Chloramines in Water Treatment Systems|url=https://archive.org/details/sim_environmental-health-perspectives_2007-02_115_2/page/221|journal=Environmental Health Perspectives|volume=115|issue=2|pages=221–5|doi=10.1289/ehp.9432|pmc=1817676|pmid=17384768}}</ref>

=== Дезінфекція басейну ===
У [[Плавальний басейн|плавальних басейнах]] хлораміни утворюються в результаті реакції вільного хлору з [[Аміни|амінними групами]], присутніми в [[Органічні сполуки|органічних речовинах]], переважно біологічного походження (наприклад, [[сечовина]] в [[Піт|поті]] та [[Сеча|сечі]]). Порівняно з вільним хлором, хлораміни менш ефективні як [[Дезінфекційні засоби|дезінфікуючі засоби]] та, якщо ними не керувати належним чином, сильніше подразнюють очі плавців. Хлораміни є причиною характерного «хлорного» запаху басейнів, який люди часто неправильно приписують елементарному хлору.<ref>{{Cite book
|title=Pools and Spas |last=Donegan
|first=Fran J.
|last2=David Short
|year=2011
|publisher=Creative Homeowner
|location=Upper Saddle River, New Jersey
|isbn=978-1-58011-533-9
}}</ref><ref>{{Cite web|title=Controlling Chloramines in Indoor Swimming Pools|url=http://www0.health.nsw.gov.au/factsheets/environmental/control_chloramines.html|publisher=NSW Government|accessdate=2013-02-15|url-status=dead|archiveurl=https://web.archive.org/web/20110403074224/http://www.health.nsw.gov.au/factsheets/environmental/control_chloramines.html|archivedate=2011-04-03}}</ref> Деякі набори для тестування басейнів, призначені для використання домовласниками, не розрізняють вільний хлор і хлораміни, що може ввести в оману та призвести до неоптимальних рівнів хлорамінів у воді басейну.<ref>{{Cite web|url=http://intothebluesrq.com/newsletter/|title=Pool Service Information|last=Hale|first=Chris|date=20 квітня 2016|website=Into The Blue Pools|accessdate=22 квітня 2016}}</ref> Є також докази того, що вплив хлораміну може сприяти респіраторним проблемам, включаючи [[Бронхіальна астма|астму]], серед [[Плавання людини|плавців]] .<ref>{{Cite journal|last=Bougault|first=Valérie|displayauthors=etal|date=2009|title=The Respiratory Health of Swimmers|journal=Sports Medicine|volume=39|issue=4|pages=295–312|doi=10.2165/00007256-200939040-00003|pmid=19317518}}</ref> Проблеми з диханням, пов'язані з впливом хлораміну, є поширеними серед спортсменів-плавців.<ref>{{Cite journal|last=Lévesque|first=Benoit|last2=Duchesne|first2=Jean-François|last3=Gingras|first3=Suzanne|last4=Lavoie|first4=Robert|last5=Prud'Homme|first5=Denis|last6=Bernard|first6=Emmanuelle|last7=Boulet|first7=Louis-Philippe|last8=Ernst|first8=Pierre|date=2006-10-01|title=The determinants of prevalence of health complaints among young competitive swimmers|journal=International Archives of Occupational and Environmental Health|volume=80|issue=1|pages=32–39|doi=10.1007/s00420-006-0100-0|pmid=16586082}}</ref>

Хоча характерний запах хлораміну дехто описує як приємний і навіть ностальгічний,<ref>{{Cite web|date=2016-08-22|title=The smell of chlorine: nostalgic or noxious?|url=https://rheemthermal.com.au/blog/health-and-safety/the-smell-of-chlorine-nostalgic-or-noxious/|accessdate=2020-11-22|website=Rheem Thermal Swimming Pool Heating|language=en-US}}</ref> його утворення у воді басейну внаслідок впливу хлору на рідини організму можна звести до мінімуму, заохочуючи [[Душ|приймати душ]] та використовувати інші гігієнічні методи перед входом у басейн,<ref>{{Cite web|title=Chloramines: Understanding "Pool Smell"|url=https://chlorine.americanchemistry.com/Science-Center/Chlorine-Compound-of-the-Month-Library/Chloramines-Understanding-Pool-Smell/|accessdate=2020-11-22|website=chlorine.americanchemistry.com}}</ref>, а також утримуватись від плавання під час захворювань органів травлення та робити перерви для відвідування туалету.<ref>{{Cite web|title=The Chlorine Smell From Pools May Actually Indicate Bodily Fluids Mixed In The Water, According To The CDC|url=https://www.bustle.com/p/the-chlorine-smell-from-pools-may-actually-indicate-bodily-fluids-mixed-in-the-water-according-to-the-cdc-17989837|accessdate=2020-11-22|website=Bustle|language=en}}</ref><ref>{{Cite web|date=2019-05-15|title=Chemical Irritation of the Eyes and Lungs {{!}} Healthy Swimming {{!}} Healthy Water {{!}} CDC|url=https://www.cdc.gov/healthywater/swimming/swimmers/rwi/chemical-irritants.html|accessdate=2020-11-22|website=www.cdc.gov|language=en-us}}</ref>

== Безпека ==
[[Стандарти якості питної води]] Агентства з охорони навколишнього середовища США обмежують концентрацію хлораміну для громадських систем водопостачання до 4 частин на мільйон (ppm) на основі середньорічного значення всіх зразків у системі розподілу. Щоб відповідати встановленим EPA обмеженням на галогеновані побічні продукти дезінфекції, багато комунальних підприємств переходять від [[Хлорування (водопідготовка)|хлорування]] до хлорамінування. У той час як хлорамінування виробляє менше регульованих загальних галогенованих побічних продуктів дезінфекції, воно може давати більші концентрації нерегульованих йодованих побічних продуктів дезінфекції та [[N-нітрозодиметиламін|''N''-нітрозодиметиламіну]] .<ref>{{Cite journal|last=Krasner|first=Stuart W.|last2=Weinberg|first2=Howard S.|last3=Richardson|first3=Susan D.|last4=Pastor|first4=Salvador J.|last5=Chinn|first5=Russell|last6=Sclimenti|first6=Michael J.|last7=Onstad|first7=Gretchen D.|last8=Thruston|first8=Alfred D.|year=2006|title=Occurrence of a New Generation of Disinfection Byproducts|url=https://semanticscholar.org/paper/3791ca9e24c0fc9cee2c8910b3c44b7501d14911|journal=Environmental Science & Technology|volume=40|issue=23|pages=7175–7185|doi=10.1021/es060353j|pmid=17180964}}</ref><ref name="Richardson07">{{Cite journal|last=Richardson|first=Susan D.|last2=Plewa|first2=Michael J.|last3=Wagner|first3=Elizabeth D.|last4=Schoeny|first4=Rita|last5=DeMarini|first5=David M.|year=2007|title=Occurrence, genotoxicity, and carcinogenicity of regulated and emerging disinfection by-products in drinking water: A review and roadmap for research|journal=Mutation Research/Reviews in Mutation Research|volume=636|issue=1–3|pages=178–242|doi=10.1016/j.mrrev.2007.09.001|pmid=17980649}}</ref> Доведено, що йодовані побічні продукти дезінфекції та ''N'' -нітрозодиметиламін [[Генотоксичність|генотоксичні]], спричиняючи пошкодження генетичної інформації всередині клітини, що призводить до [[Мутація|мутацій]], які можуть призвести до [[Злоякісна пухлина|раку]] .<ref name="Richardson07" />

=== Випадки отруєння свинцем ===
У 2000 році [[Вашингтон|Вашингтон, округ Колумбія,]] перейшов з хлору на монохлорамін, що призвело до вимивання свинцю з незамінених труб. Кількість немовлят з підвищеним вмістом свинцю в крові зросла приблизно в десять разів, а за однією оцінкою внутрішньоутробна смертність зросла на 32-63&nbsp;%.<ref name="find_them">{{Cite news|title='Time bomb' lead pipes will be removed. But first water utilities have to find them|url=https://www.npr.org/sections/health-shots/2022/07/20/1112049811/lead-pipe-removal|date=20 липня 2022|agency=Midwest Newsroom|last=Allison Kite|publisher=[[NPR]]}}</ref>

[[Трентон (Міссурі)|Трентон, штат Міссурі]], зробив таку саму зміну, внаслідок чого приблизно одна чверть перевірених домогосподарств перевищила ліміти вмісту свинцю в питній воді EPA в період з 2017 по 2019 рік. Тільки в 2016 році 20 дітей дали позитивний результат на отруєння свинцем.<ref name="find_them"/> У 2023 році професор [[Політехнічний інститут і університет штату Вірджинія|Технічного університету Вірджинії]] Марк Едвардс сказав, що стрибки свинцю відбуваються під час кількох переключень систем водопостачання на рік через відсутність достатньої підготовки та відсутність свинцевих труб.<ref name="find_them" /> Відсутність обізнаності комунальних служб про те, що свинцеві труби все ще використовуються, також є частиною проблеми; EPA вимагало від усіх водопровідних служб у Сполучених Штатах підготувати повну інвентаризацію свинцевих труб до 16 жовтня 2024 року<ref>[https://www.epa.gov/ground-water-and-drinking-water/lead-and-copper-rule-improvements Lead and Copper Rule Improvements]</ref>

== Синтез і хімічні реакції ==
Хлорамін є дуже нестійкою сполукою в концентрованому вигляді. Чистий хлорамін бурхливо розкладається вище {{Cvt|−40|°C}}.<ref>Holleman, A. F.; Wiberg, E. «Inorganic Chemistry» Academic Press: San Diego, 2001. {{ISBN|0-12-352651-5}}</ref> Газоподібний хлорамін при низьких тисках і низьких концентраціях хлораміну у водному розчині термічно дещо більш стабільний. Хлорамін добре розчинний у воді та [[Діетиловий етер|ефірі]], але гірше розчинний у [[хлороформ]]і та [[Тетрахлорометан|чотирихлористому вуглеці]] .<ref name="eoic"/>

=== Виробництво ===
У розбавленому водному розчині хлорамін отримують реакцією [[аміак]]у з [[Гіпохлорит натрію|гіпохлоритом натрію]] :<ref name="eoic"/>

: NH <sub>3</sub> + NaOCl → NH <sub>2</sub> Cl + NaOH

Ця реакція також є першим кроком [[Процес Оліна Рашіга|процесу Оліна Рашіга]] для синтезу [[гідразин]]у. Реакцію необхідно проводити в слаболужному середовищі ([[PH|рН]]&nbsp;8.5–11). Діючим хлоруючим агентом у цій реакції є [[гіпохлоритна кислота]] (HOCl), яка повинна утворюватися шляхом [[протонування]] [[Гіпохлорити|гіпохлориту]], а потім реагує в [[Реакції нуклеофільного заміщення|нуклеофільному заміщенні]] [[Гідроксильна група|гідроксилу]] проти [[Аміни|аміногрупи]]. Реакція відбувається найшвидше при рН&nbsp;8. При вищих значеннях рН концентрація гіпохлоритної кислоти нижча, при нижчих значеннях рН аміак протонується з утворенням [[Амоній|іонів амонію]] ({{Хем|NH|4|+}}<nowiki></br></nowiki> {{Хем|NH|4|+}}), які далі не реагують.

Розчин хлораміну можна сконцентрувати за допомогою [[Вакуумна дистиляція|вакуумної дистиляції]] та пропускання пари через [[карбонат калію]], який поглинає воду. Хлорамін можна екстрагувати ефіром.

Газоподібний хлорамін можна отримати в результаті реакції газоподібного аміаку з [[Хлор|газоподібним хлором]] (розбавленим газоподібним [[азот]]ом):

: 2&nbsp;NH <sub>3</sub> + Cl <sub>2</sub> {{Eqm}} NH <sub>2</sub> Cl + [[Хлорид амонію|NH <sub>4</sub> Cl]]

Чистий хлорамін можна отримати, пропускаючи {{li|флуороамін|Q=Q5462868}} через [[хлорид кальцію]]:

: 2&nbsp;NH <sub>2</sub> F + CaCl <sub>2</sub> → 2&nbsp;NH <sub>2</sub> Cl + [[Фторид кальцію|CaF <sub>2</sub>]]

=== Розкладання ===
[[Ковалентний зв'язок|Ковалентні]] зв'язки N−Cl хлорамінів легко [[гідроліз]]уються з виділенням [[Гіпохлоритна кислота|гіпохлоритної кислоти]]:

: RR′NCl + H <sub>2</sub> O {{Eqm}} RR′NH + HOCl

Кількісна [[константа гідролізу]] (значення ''К'') використовується для вираження бактерицидної сили хлорамінів, яка залежить від утворення ними гіхлоритної кислоти у воді. Вона виражається наведеним нижче рівнянням і зазвичай знаходиться в діапазоні від 10 <sup>−4</sup> до 10 <sup>−10</sup> ({{Val|2.8}} для монохлораміну):

: <math>K = \frac{ c_{\text{RR}'\text{NH}} \cdot c_\text{HOCl} }{ c_{\text{RR}'\text{NCl}} }</math>

У водному розчині хлорамін повільно розкладається на [[азот]] і [[хлорид амонію]] в нейтральному або слаболужному (pH ≤ 11) середовищі:

: 3&nbsp;NH <sub>2</sub> Cl → N <sub>2</sub> + NH <sub>4</sub> Cl + 2 HCl

Однак лише кілька відсотків від 0,1&nbsp;Розчин [[Молярна концентрація|М]] хлораміну у воді розкладається за формулою за кілька тижнів. При значеннях рН вище 11 повільно відбувається така реакція з [[Гідроксиди|гідроксид-іонами]]:

: 3 NH <sub>2</sub> Cl + 3 OH <sup>−</sup> → NH <sub>3</sub> + N <sub>2</sub> + 3 Cl <sup>−</sup> + 3 H <sub>2</sub> O

У кислому середовищі при значеннях рН близько 4 хлорамін [[Диспропорціонування|диспропорціонує]] з утворенням [[дихлорамін]]у, який, у свою чергу, знову диспропорціонує при значеннях рН нижче 3 з утворенням [[Трихлорид азоту|трихлориду азоту]]:

: 2&nbsp;NH <sub>2</sub> Cl + H <sup>+</sup> {{Eqm}} NHCl <sub>2</sub> + {{Хем|NH|4|+}}<nowiki></br></nowiki> {{Хем|NH|4|+}}
: 3&nbsp;NHCl <sub>2</sub> + H <sup>+</sup> {{Eqm}} 2&nbsp;NCl <sub>3</sub> + {{Хем|NH|4|+}}<nowiki></br></nowiki> {{Хем|NH|4|+}}

При низьких значеннях рН домінує трихлористий азот і при рН&nbsp;3–5 домінує дихлорамін. Ці рівноваги порушуються необоротним розкладанням обох сполук:

: NHCl <sub>2</sub> + NCl <sub>3</sub> + 2 H <sub>2</sub> O → N <sub>2</sub> + 3&nbsp;HCl + 2&nbsp;HOCl

=== Реакції ===
У воді хлорамін pH-нейтральний. Це [[Окисник|окислювач]] (кислий розчин: {{Nobr|1=[[electrode potential|''E''°]] = +1.48 V}}, в основному розчині {{Nobr|1=''E''° = +0.81 V}}):<ref name="eoic"/>

: NH <sub>2</sub> Cl + 2&nbsp;Н <sup>+</sup> + 2&nbsp;[[Електрон|e <sup>−</sup>]] → {{Хем|NH|4|+}}<nowiki></br></nowiki> {{Хем|NH|4|+}} + Cl <sup>−</sup>

Реакції хлораміну включають [[Реакції радикального заміщення|радикальне]], [[Реакції нуклеофільного заміщення|нуклеофільне]] та [[Реакції електрофільного заміщення|електрофільне заміщення]] хлору, електрофільне заміщення водню та [[Окисне додавання|окисне приєднання]] .

Хлорамін, як і хлорноватиста кислота, може віддавати позитивно заряджений хлор у реакціях з [[Нуклеофільні реагенти|нуклеофілами]] (Nu <sup>−</sup>):

: Nu <sup>−</sup> + NH <sub>3</sub> Cl <sup>+</sup> → NuCl + NH <sub>3</sub>

Приклади реакцій хлорування включають перетворення в дихлорамін і трихлорид азоту в кислому середовищі, як описано в розділі розкладання.

Хлорамін також може амінувати нуклеофіли ([[електрофільне амінування]]):

: Nu <sup>−</sup> + NH <sub>2</sub> Cl → NuNH <sub>2</sub> + Cl <sup>−</sup>

Амінування аміаку хлораміном з утворенням гідразину є прикладом цього механізму, який спостерігається в процесі Оліна Рашига:

: NH <sub>2</sub> Cl + NH <sub>3</sub> + NaOH → N <sub>2</sub> H <sub>4</sub> + NaCl + H <sub>2</sub> O

Хлорамін електрофільно амінується в нейтральних і лужних середовищах, щоб почати його розкладання:

: 2&nbsp;NH <sub>2</sub> Cl → N <sub>2</sub> H <sub>3</sub> Cl + HCl

[[Chlorohydrazine|Хлоргідразин]] (N <sub>2</sub> H <sub>3</sub> Cl), що утворюється під час саморозпаду, нестійкий і розкладається сам, що призводить до сумарної реакції розкладання:

: 3&nbsp;NH <sub>2</sub> Cl → N <sub>2</sub> + NH <sub>4</sub> Cl + 2&nbsp;HCl

Монохлорамін окислює [[Тіоли|сульфгідрили]] та {{li|дисульфіди|Q=Q1230226}} так само, як хлорноватиста кислота<ref name="ref46">{{Cite journal|last=Jacangelo|first=J. G.|last2=Olivieri|first2=V. P.|last3=Kawata|first3=K.|date=1987|title=Oxidation of sulfhydryl groups by monochloramine|url=https://archive.org/details/sim_water-research_1987-11_21_11/page/1339|journal=Water Res.|volume=21|issue=11|pages=1339–1344|doi=10.1016/0043-1354(87)90007-8}}</ref>, але має лише 0,4&nbsp;% біоцидного ефекту HClO.<ref name="ref64">{{Cite journal|last=Morris|first=J. C.|date=1966|title=Future of chlorination|journal=J. Am. Water Works Assoc.|volume=58|issue=11|pages=1475–1482|doi=10.1002/j.1551-8833.1966.tb01719.x}}</ref>

== Примітки ==
{{reflist}}
== Посилання ==

* [https://web.archive.org/web/20120512031418/http://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/vol52/volume52.pdf «Chlorinated drinking water», IARC Monograph (1991)]
* [http://www.epa.gov/safewater/mcl.html#mcls EPA Maximum Contaminant Levels]
* [http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C10599903 WebBook page for NH<sub>2</sub>Cl]
* [https://web.archive.org/web/20120107235931/http://www.skepticalaquarist.com/chlorine-chloramine Chlorine and chloramines in the freshwater aquarium]

{{Бібліоінформація}}
[[Категорія:Водопідготовка]]
[[Категорія:Хлориди]]
[[Категорія:Сторінки з неперевіреними перекладами]]