Гипохлорит натрия

Гипохлорит натрия — неустойчивое соединение, легко разлагающееся с выделением кислорода:

${\displaystyle {\mathsf {2NaOCl\ {\xrightarrow {70^{o}C}}\ 2NaCl+O_{2}\!\uparrow }}}$

Самопроизвольное разложение медленно происходит даже при комнатной температуре: за 40 суток пентагидрат (NaOCl · 5H₂O) теряет 30 % активного хлора[К 5][13]. При температуре 70 °C разложение безводного гипохлорита протекает со взрывом[14].

При нагревании параллельно происходит реакция диспропорционирования[13]:

${\displaystyle {\mathsf {3NaOCl\ {\xrightarrow {50^{o}C}}\ NaClO_{3}+2NaCl}}}$

Растворяясь в воде, гипохлорит натрия диссоциирует на ионы:

${\displaystyle {\mathsf {NaOCl\ {\xrightarrow {H_{2}O}}\ Na^{+}+OCl^{-}}}}$

Так как хлорноватистая кислота (HOCl) очень слабая (pK_a = 7,537[13]), гипохлорит-ион в водной среде подвергается гидролизу:

${\displaystyle {\mathsf {OCl^{-}\!+H_{2}O\leftrightarrows HOCl+OH^{-}}}}$

Именно наличие хлорноватистой кислоты в водных растворах гипохлорита натрия объясняет его сильные дезинфицирующие и отбеливающие свойства[13] (см. раздел «Физиологическое действие и воздействие на окружающую среду»).

Водные растворы гипохлорита натрия неустойчивы и со временем разлагаются даже при обычной температуре (0,085 % в сутки[3]). Распад ускоряет освещение, ионы тяжёлых металлов и хлориды щелочных металлов; напротив, сульфат магния, ортоборная кислота, силикат и гидроксид натрия замедляют процесс; при этом наиболее устойчивы растворы с сильнощелочной средой (pH > 11)[3].

В сильнощелочной среде (pH > 10), когда гидролиз гипохлорит-иона подавлен, разложение происходит следующим образом[15]:

${\displaystyle {\mathsf {2OCl^{-}\!\rightarrow 2Cl^{-}\!+O_{2}}}}$

При температурах выше 35 °C распад сопровождается реакцией диспропорционирования[15]:

${\displaystyle {\mathsf {3OCl^{-}\!\rightarrow 2Cl^{-}\!+ClO_{3}^{-}}}}$

При диапазоне pH от 5 до 10, когда концентрация хлорноватистой кислоты в растворе становится заметной, разложение идёт по следующей схеме[15]:

${\displaystyle {\mathsf {HOCl+2ClO^{-}\rightarrow ClO_{3}^{-}+2Cl^{-}+H^{+}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {HOCl+ClO^{-}\!\rightarrow O_{2}+2Cl^{-}\!+H^{+}}}}$

В кислой среде разложение HOCl ускоряется, а в очень кислой среде (pH < 3) при комнатной температуре наблюдается распад по следующей схеме[13]:

${\displaystyle {\mathsf {4HOCl\rightarrow 2Cl_{2}+O_{2}+2H_{2}O}}}$

Если для подкисления используется соляная кислота, в результате выделяется хлор:

${\displaystyle {\mathsf {NaOCl+2HCl\rightarrow NaCl+Cl_{2}\!\uparrow \!+H_{2}O}}}$

Пропуская через насыщенный водный раствор гипохлорита натрия углекислый газ, можно получить раствор хлорноватистой кислоты:

${\displaystyle {\mathsf {NaOCl+H_{2}O+CO_{2}\rightarrow NaHCO_{3}+HOCl}}}$

Водный раствор гипохлорита натрия — сильный окислитель, вступающий в многочисленные реакции с разнообразными восстановителями, независимо от кислотно-щелочного характера среды[16].

Основные варианты развития окислительно-восстановительного процесса и стандартные электродные потенциалы полуреакций в водной среде[17][К 7]:

• в кислой среде:

${\displaystyle {\mathsf {NaOCl+H^{+}=Na^{+}+HOCl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2HOCl+2H^{+}\!+2e^{-}=Cl_{2}\!\uparrow \!+2H_{2}O}}}$	${\displaystyle E^{o}{\mathsf {=1,630B}}}$
${\displaystyle {\mathsf {HOCl+H^{+}\!+2e^{-}=Cl^{-}\!+H_{2}O}}}$	${\displaystyle E^{o}{\mathsf {=1,500B}}}$

• в нейтральной и щелочной среде:

${\displaystyle {\mathsf {OCl^{-}\!+H_{2}O+2e^{-}=Cl^{-}\!+2OH^{-}}}}$	${\displaystyle E^{o}{\mathsf {=0,890B}}}$
${\displaystyle {\mathsf {2OCl^{-}\!+2H_{2}O+2e^{-}=Cl_{2}\!\uparrow \!+\ 4OH^{-}}}}$	${\displaystyle E^{o}{\mathsf {=0,421B}}}$

Некоторые окислительно-восстановительные реакции с участием гипохлорита натрия:

• Иодиды щелочных металлов окисляются до иода (в слабокислой среде), иодата (в нейтральной среде) или периодата (в щелочной среде)[13]:

${\displaystyle {\mathsf {NaOCl+2NaI+H_{2}O\rightarrow NaCl+I_{2}\!\downarrow +2NaOH}}}$

${\displaystyle {\mathsf {3NaOCl+NaI\rightarrow 3NaCl+NaIO_{3}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {4NaOCl+NaI\rightarrow 4NaCl+NaIO_{4}}}}$

• сульфиты окисляются в сульфаты, нитриты – в нитраты, оксалаты и формиаты – в карбонаты и т. п.[13]:

${\displaystyle {\mathsf {NaOCl+K_{2}SO_{3}\rightarrow NaCl+K_{2}SO_{4}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2NaOCl+Ca(NO_{2})_{2}\rightarrow 2NaCl+Ca(NO_{3})_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {NaOCl+NaOH+HCOONa\rightarrow NaCl+Na_{2}CO_{3}+H_{2}O}}}$

• Фосфор и мышьяк растворяются в щелочном растворе гипохлорита натрия, образуя соли фосфорной и мышьяковой кислот[18]^{:[стр. 169]}:

${\displaystyle {\mathsf {2As+6NaOH+5NaOCl\rightarrow 2Na_{3}AsO_{4}+5NaCl+3H_{2}O}}}$

• Аммиак под действием гипохлорита натрия через стадию образования хлорамина, превращается в гидразин (аналогично реагирует и мочевина)[18]^{:[стр. 181]}:

${\displaystyle {\mathsf {NaOCl+NH_{3}\rightarrow NaOH+NH_{2}Cl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {NH_{2}Cl+NaOH+NH_{3}\rightarrow N_{2}H_{4}+NaCl+H_{2}O}}}$

См. подробнее подраздел «Производство гидразина».

• Соединения металлов с низшими степенями окисления превращаются в соединения с высшими степенями окисления[18]^{:[стр. 138, 308]}[19]^{:[стр. 200]}:

${\displaystyle {\mathsf {NaOCl+PbO\rightarrow NaCl+PbO_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2NaOCl+MnCl_{2}+4NaOH\rightarrow Na_{2}MnO_{4}+4NaCl+2H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {3NaOCl+2Cr(OH)_{3}+4NaOH\rightarrow 2Na_{2}CrO_{4}+3NaCl+5H_{2}O}}}$

По аналогии можно осуществить превращения: Fe(II) → Fe(III) → Fe(VI); Co(II) → Co(III) → Co(IV); Ni(II) → Ni(III); Ru(IV) → Ru(VIII); Ce(III) → Ce(IV) и прочие[20].

Потребление гипохлорита натрия в мире постоянно растёт, но оценка мирового объёма производства представляет определённую трудность в связи с тем, что значительная его часть производится электрохимическим способом по принципу «in situ», то есть на месте его непосредственного потребления. Это обусловлено недостаточной для длительного хранения стабильностью растворов гипохлорита натрия, особенно при повышенной температуре (см. ниже). По данным на 2017 год, объём гипохлорита натрия для промышленного применения в США и России составляет 1700 тыс. т в год и 87 тыс. т в год соответственно. Бытовое применение в двух странах: 2500 тыс. т/г приходится на США и лишь 32 тыс. т/г потребляет Россия[37].

Выдающиеся отбеливающие и дезинфекционные свойства гипохлорита натрия привели к интенсивному росту его потребления, что в свою очередь дало стимул для создания крупномасштабных промышленных производств.

В современной промышленности существует два основных метода производства гипохлорита натрия:

• химический метод — хлорирование водных растворов гидроксида натрия;
• электрохимический метод — электролиз водного раствора хлорида натрия[38].

В свою очередь, способ химического хлорирования, предлагает две производственные схемы:

• основной процесс, где в качестве конечного продукта образуется разбавленный (около 16 % NaOCl) раствор гипохлорита с примесью хлорида и гидроксида натрия;
• низко-солевой или концентрированный процесс — позволяет получить концентрированный (25—40 % NaOCl) с меньшим уровнем загрязнения[39]^{:[стр. 447—449]}.

Сущность химического метода получения NaOCl не изменилась с момента его открытия Лабарраком (см. подраздел «История открытия»), и заключается во взаимодействии газообразного хлора с едким натром:

${\displaystyle {\mathsf {Cl_{2}+2NaOH\rightarrow NaCl+NaOCl+H_{2}O}}}$

Современный химический гигант Dow Chemical Company был одной из первых компаний, поставивших производство гипохлорита натрия на масштабную промышленную основу. В 1898 году открылся первый завод компании по выпуску NaOCl химическим способом. Другой компанией, благодаря которой, это вещество достигло сегодняшней популярности, стала Clorox — крупнейший производитель бытовых отбеливателей в США. С момента основания в 1913 году, вплоть до 1957 года, когда компанию приобрёл концерн Procter & Gamble, отбеливатель на основе гипохлорита натрия Clorox Bleach® был единственным продуктом в её ассортименте[2].

Современная технологическая схема непрерывного производства гипохлорита натрия представлена на рисунке[39]^{:[стр. 442]}:

Технологическая схема производства гипохлорита натрия

Низкосолевой процесс производства, в отличие от основной технологической схемы, представленной выше, включает в себя две стадии хлорирования, причём в кристаллизатор (см. на рисунке), где происходит концентрирование готового продукта, подаётся разбавленный раствор NaOCl из первого реактора[39]^{:[стр. 450]}:

Технологическая схема производства гипохлорита натрия

В России товарный гипохлорит натрия производят следующие предприятия^{[значимость факта?]}:

• «Каустик», ЗАО (Стерлитамак)[40];
• «Каустик», ОАО (Волгоград)[41];
• «Новомосковский хлор», ООО (Новомосковск)[42].
• «Саянскхимпласт» (Саянск);

Электрохимический метод получения гипохлорита натрия заключается в электролизе водного раствора хлорида натрия или морской воды в электролизёре с полностью открытыми электродными зонами (бездиафрагменный способ), то есть продукты электролиза свободно смешиваются в электрохимическом процессе[43].

Процесс на аноде:

${\displaystyle {\mathsf {2Cl^{-}\!\!-2e^{-}\rightarrow Cl_{2}}}}$

Процесс на катоде:

${\displaystyle {\mathsf {2H^{+}+2e^{-}\rightarrow H_{2}}}}$

Процесс в электролизёре за счёт химического взаимодействия образующихся продуктов:

${\displaystyle {\mathsf {Cl_{2}+OH^{-}\ {\xrightarrow {e^{-}}}\ Cl^{-}\!+HOCl}}}$

Общая схема процесса:

${\displaystyle {\mathsf {NaCl+H_{2}O\rightarrow NaOCl+H_{2}}}}$

Электрохимический метод используется, в основном, для получения дезинфицирующего раствора для систем водоочистки. Удобство этого метода заключается в том, что производство гипохлорита не требует поставок хлора, его можно производить сразу на месте водоподготовки, избежав, тем самым, расходов на доставку; кроме того, метод позволяет производить гипохлорит в достаточно широком диапазоне объёмов выработки: от очень малых до крупнотоннажных[43].

В мире существуют множество различных производителей электролизёров для получения растворов гипохлорита натрия, среди которых наиболее распространены системы компании Severn Trent De Nora: Seaclor и Sanilec[44].

Система Seaclor^® является преобладающей технологией производства гипохлорита натрия из морской воды электрохимическим методом, занимая свыше 70 % всех мировых мощностей. Более 400 установок Seaclor^® работают в 60 странах; их суммарная производительность составляет порядка 450 тыс. тонн NaOCl в год, единичная мощность колеблется в диапазоне 227—22 680 кг/день[45]. Установки позволяют получать концентрацию активного хлора в растворе в диапазоне 0,1—0,25 %[46].

Установки Sanilec^® выпускаются производительностью от 1,2 (портативные генераторы) до 21 600 кг/день[47], концентрация активного хлора составляет 0,05—0,25 %[48].

В Российской Федерации гипохлорит натрия выпускается в соответствии с ГОСТ 11086-76 «Гипохлорит натрия. Технические условия». В соответствии с этим документом, по назначению NaOCl делится на две марки, характеристики которых представлены ниже[49]:

Гипохлорит натрия должен храниться в защищённых от света, специальных полиэтиленовых, стальных гуммированных или других, покрытых коррозионно-стойкими материалами ёмкостях, наполненных на 90 % объёма и оборудованных воздушником для сброса образующегося при распаде кислорода. Перевозка продукции осуществляется в соответствии с правилами транспортировки опасных грузов[49].

Растворы товарного гипохлорита натрия со временем теряют свою активность из-за разложения NaOCl. Следующая таблица наглядно показывает, что с течением времени концентрация активного вещества в растворах уменьшается. Тем не менее, как видно из полученной диаграммы, с уменьшением концентрации гипохлорита скорость его распада также уменьшается и промышленные растворы стабилизируются[12]^{:[стр. 469]}:

Стабильность растворов гипохлорита натрия возрастает с уменьшением концентрации

Наиболее стабильны для хранения водные растворы гипохлорита, имеющие pH в диапазоне 11,86−13[12]^{:[стр. 470]}.

Географическая структура мирового потребления гипохлорита натрия в 2008 году

Гипохлорит натрия является безусловным лидером среди гипохлоритов других металлов, имеющих промышленную значимость, занимая 91 % мирового рынка. Почти 9 % остаётся за гипохлоритом кальция, гипохлориты калия и лития имеют незначительные объёмы использования[50].

Весь широкий спектр использования гипохлорита натрия можно разбить на три условные группы:

• использование для бытовых целей;
• использование для промышленных целей;
• использование в медицине.

Бытовое использование включает в себя:

• использование в качестве средства для дезинфекции и антибактериальной обработки;
• использование для отбеливания тканей;
• химическое растворение санитарно-технических отложений.

Промышленное использование включает в себя:

• промышленное отбеливание ткани, древесной массы и некоторых других продуктов;
• промышленная дезинфекция и санитарно-гигиеническая обработка;
• очистка и дезинфекция питьевой воды для систем коммунального водоснабжения;
• очистка и обеззараживание промышленных стоков;
• химическое производство.

По оценке экспертов IHS, около 67 % всего гипохлорита натрия используется в качестве отбеливателя и 33 % для нужд дезинфекции и очистки, причём последнее направление имеет тенденцию к росту. Наиболее распространённое направление промышленного использования гипохлорита (60 %) — дезинфекция промышленных и бытовых сточных вод. Общий глобальный рост объёмов промышленного потребления NaOCl в 2012—2017 гг оценивается в 2,5 % ежегодно. Рост мирового спроса на гипохлорит натрия для бытового использования в 2012—2017 гг оценивается примерно в 2 % ежегодно[50].

Бытовой отбеливатель Clorox

Гипохлорит натрия находит широкое применение в бытовой химии и входит в качестве активного ингредиента в состав многочисленных средств, предназначенных для отбеливания, очистки и дезинфекции различных поверхностей и материалов. В США примерно 80 % всего гипохлорита, используемого домохозяйствами, приходится на бытовое отбеливание[51]. Обычно в быту применяются растворы с концентрацией в диапазоне от 3 до 6 % гипохлорита[52].

Коммерческая доступность и высокая эффективность действующего вещества определяет его широкое использование различными производственными компаниями, где гипохлорит натрия или средства на его основе выпускаются под различными торговыми марками, некоторые из которых представлены в таблице:

Использование гипохлорита натрия для дезинфекции ран впервые было предложено не позднее 1915 года[59]. В современной медицинской практике антисептические растворы гипохлорита натрия используются в основном для наружного и местного применения в качестве противовирусного, противогрибкового и бактерицидного средства при обработке кожи, слизистых оболочек и ран[60]. Гипохлорит активен в отношении многих грамположительных и грамотрицательных бактерий, большинства патогенных грибов, вирусов и простейших, хотя его эффективность снижается в присутствии крови или её компонентов[61].

Низкая стоимость и доступность гипохлорита натрия делает его важным компонентом для поддержания высоких гигиенических стандартов во всём мире. Это особенно ярко проявляется в развивающихся странах, где использование NaOCl стало решающим фактором для остановки холеры, дизентерии, брюшного тифа и других водных биотических заболеваний. Так, при вспышке холеры в странах Латинской Америки и Карибского бассейна в конце XX века благодаря гипохлориту натрия удалось свести к минимуму заболеваемость и смертность, что было сообщено на симпозиуме по тропическим болезням, проводимого под эгидой Института Пастера[31].

Для медицинских целей в России гипохлорит натрия используется в качестве 0,06%-го раствора для внутриполостного и наружного применения, а также раствора для инъекций. В хирургической практике он применяется для обработки, промывания или дренирования операционных ран и интраоперационной санации плевральной полости при гнойных поражениях; в акушерстве и гинекологии — для периоперационной обработки влагалища, лечения бартолинита, кольпита, трихомониаза, хламидиоза, эндометрита, аднексита и т. п.; в оториноларингологии — для полосканий носа и горла, закапывания в слуховой проход; в дерматологии — для влажных повязок, примочек, компрессов при различных видах инфекций[61].

В стоматологической практике гипохлорит натрия наиболее широко применяется в качестве антисептического ирригационного раствора (концентрация NaOCl 0,5—5,25 %) в эндодонтии[К 14][62]. Популярность NaOCl определяется общедоступностью и дешевизной раствора, а также бактерицидным и противовирусным эффектом в отношении таких опасных вирусов как ВИЧ, ротавирус, вирус герпеса, вирусы гепатита A и B[59]. Имеются данные об использовании гипохлорита натрия для лечения вирусных гепатитов: он обладает широким спектром противовирусных, детоксикационных и антиоксидантных эффектов[63]. Растворы NaOCl можно использовать в целях стерилизации некоторых медицинских изделий, предметов ухода за больными, посуды, белья, игрушек, помещений, твёрдой мебели, сантехнического оборудования. Из-за высокой коррозионной активности гипохлорит не применяют для металлических приборов и инструментов. Отметим также применение растворов гипохлорита натрия в ветеринарии: они используются для дезинфекции животноводческих помещений[64].

Использования гипохлорита натрия в качестве отбеливателя является одним из приоритетных направлений промышленного использования наряду с дезинфекцией и очисткой питьевой воды. Мировой рынок только в этом сегменте превышает 4 млн тонн[К 15][31].

Обычно для промышленных нужд в качестве отбеливателя используются водные растворы NaOCl, содержащие 10—12 % действующего вещества[31].

Гипохлорит натрия широко используется в качестве отбеливателя и пятновыводителя в текстильном производстве и промышленных прачечных и химчистках. Он может быть безопасно использован для многих видов тканей, включая хлопок, полиэстер, нейлон, ацетат, лён, вискозу и другие. Он очень эффективен для удаления следов почвы и широкого спектра пятен, в том числе крови, кофе, травы, горчицы, красного вина и т. д.[31]

Гипохлорит натрия также используется в целлюлозно-бумажной промышленности для отбелки древесной массы[65]. Отбелка с использованием NaOCl обычно следует за этапом хлорирования и является одной из ступеней химической переработки древесины, используемой для достижения высокой степени белизны целлюлозы. Обработку волокнистых полуфабрикатов проводят в специальных башнях гипохлоритной отбелки в щелочной среде (pH 8—9), температуре 35—40 °C, в течение 2—3 часов. В течение этого процесса происходит окисление и хлорирование лигнина, а также разрушение хромофорных групп органических молекул[66].

Широкое применение гипохлорита натрия в качестве промышленного дезинфицирующего средства связано, прежде всего, со следующими направлениями[52]:

• дезинфекция питьевой воды перед подачей в распределительные системы городского водоснабжения;
• дезинфекция и альгицидная обработка воды плавательных бассейнов и прудов;
• обработка бытовых и промышленных сточных вод, очистка от органических и неорганических примесей;
• в пивоварении, виноделии, молочной промышленности — дезинфекция систем, трубопроводов, резервуаров;
• фунгицидная и бактерицидная обработка зерна;
• дезинфекция воды рыбохозяйственных водоёмов;
• дезинфекция технических помещений.

Гипохлорит как дезинфектант входит в состав некоторых средств для поточной автоматизированной мойки посуды и некоторых других жидких синтетических моющих средств[67].

Промышленные дезинфицирующие и отбеливающие растворы выпускаются многими производителями под различными торговыми марками, некоторые из которых представлены в таблице:

Окислительная дезинфекция с помощью хлора и его производных — едва ли не самый распространённый практический метод обеззараживания воды, начало массового использование которого многими странами Западной Европы, США и Россией датируется первой четвертью XX века[78]^{:[стр. 17]}.

Использование гипохлорита натрия в качестве дезинфицирующего агента взамен хлора является перспективным и обладает рядом существенных преимуществ:

• реагент может быть синтезирован электрохимическим методом непосредственно на месте использования из легкодоступной поваренной соли;
• необходимые показатели качества питьевой воды и воды для гидротехнических сооружений могут быть достигнуты за счёт меньшего количества активного хлора;
• концентрация канцерогенных хлорорганических примесей в воде после обработки существенно меньше;
• замена хлора на гипохлорит натрия способствует улучшению экологической обстановки и гигиенической безопасности[78]^{:[стр. 36]}.
• гипохлорит обладает более широким спектром биоцидного действия на различные типы микроорганизмов при меньшей токсичности;

Для целей очистки бытовой воды используются разбавленные растворы гипохлорита натрия: типовая концентрация активного хлора в них составляет 0,2—2 мг/л против 1—16 мг/л для газообразного хлора[79]. Разбавление промышленных растворов до рабочей концентрации производят непосредственно на месте.

Также с технической точки зрения, принимая во внимание условие использования в РФ, эксперты отмечают:

• существенно более высокую степень безопасности технологии производства реагента;
• относительную безопасность хранения и транспортировки до места использования;
• лояльные требования к технике безопасности при работе с веществом и его растворами на объектах;
• неподведомственность технологии обеззараживания воды гипохлоритом Ростехнадзору РФ[80].

Использование гипохлорита натрия для дезинфекции воды в России становится все более популярным и активно внедряется в практику ведущими промышленными центрами страны. Так, в конце 2009 года, в Люберцах началось строительство завода по производству NaOCl мощностью 50 тыс. тонн/год для нужд Московского городского хозяйства. Правительством Москвы было принято решение о переводе систем обеззараживания воды московских станции водоподготовки с жидкого хлора на гипохлорит натрия (с 2012 г.). Завод по производству гипохлорита натрия, переданный Правительством Москвы Акционерному обществу "Мосводоканал", был запущен в эксплуатацию в марте 2015 года: он стал выпускать реагент, необходимый для обеззараживания воды на станциях водоподготовки города Москвы, полностью покрывая их потребности.

Среди других городов и субъектов Российской Федерации, где уже применяется или планируется осуществить переход на гипохлорит натрия для обеззараживания воды, отметим Санкт-Петербург[81][82], Ленинградскую область, Кемерово[83], Ростов-на-Дону[84], Иваново[85], Сыктывкар[86], Севастополь[87], Новгород[88].

Гипохлорит натрия используется в так называемом процесса Рашига (англ. Raschig Process, окисление аммиака гипохлоритом) — основном промышленном способе получения гидразина, открытого немецким химиком Фридрихом Рашигом в 1907 году. Химия процесса выглядит следующим образом: на первой стадии аммиак окисляется до хлорамина, который затем, реагирует с аммиаком, образуя собственно гидразин[89]:

${\displaystyle {\mathsf {NaOCl+NH_{3}\rightarrow NaOH+NH_{2}Cl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {NH_{2}Cl+NaOH+NH_{3}\rightarrow N_{2}H_{4}+NaCl+H_{2}O}}}$

Общая схема:

${\displaystyle {\mathsf {2NH_{3}+NaOCl\rightarrow N_{2}H_{4}+NaCl+H_{2}O}}}$

В качестве побочной реакции наблюдается взаимодействие гидразина с хлорамином[89]:

${\displaystyle {\mathsf {2NH_{2}Cl+N_{2}H_{4}\ {\xrightarrow {CuCl_{2}}}\ N_{2}+2NH_{4}Cl}}}$

Процесс Рашига протекает в щелочной среде (pH 8—10) при избытке аммиака, повышенном давлении (2,5—3,0 МПа) и температуре 120—160 °C[90]. Выход гидразина (по гипохлориту) в итоге может достигать 80 %[91].

Даже незначительные количества катионов некоторых тяжёлых металлов, особенно двухвалентной меди, могут существенно увеличить долю побочной реакции, в связи с чем, в реакционную смесь добавляют небольшое количество желатина или специального клея для связывания ионов в нереакционный комплекс[91].

Модификацией процесса Рашига стал процесс Хофмана (англ. Hoffmann Process или англ. Urea Process), где вместо аммиака используется мочевина[92]:

${\displaystyle {\mathsf {(NH_{2})_{2}CO+NaOCl+NaOH\ {\xrightarrow {Mn^{2+}}}\ N_{2}H_{4}+NaCl+NaHCO_{3}}}}$

В процессе используется 43%-й раствор мочевины с добавками специального реагента (приблизительно 0,5 г/л) для ингибирования побочной реакции и увеличения выхода конечного продукта. Раствор гипохлорита натрия используется в соотношении к раствору мочевины, как 4:1; температура в реакторе не превышает 100 °C[92].

Сильные окислительные свойства гипохлорита натрия используются в промышленном органическом синтезе для получения различных соединений, среди которых:

• антраниловая кислота — промежуточный продукт в синтезе красителей[93];

• метансульфоновая кислота — промежуточный продукт в синтезе лекарственных препаратов и электролитов для получения покрытий драгоценными металлами[94]^{:[стр. 92]}:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{3}SH+3NaOCl\rightarrow CH_{3}SO_{2}OH+3NaCl}}}$

• хлорпикрин — инсектицид[94]^{:[стр. 269]};
• аскорбиновая кислота (синтетическая) — лекарственное средство (витамин С) и консервант в пищевой промышленности[95];
• дихлоризоциануровая и трихлоризоциануровая кислота — инсектициды, дезинфектанты и полупродукты для синтеза пестицидов[96];

• крахмал окисленный (E1404) — пищевая добавка, используемая в качестве загустителя, носителя и улучшителя для хлебопекарных изделий[97].

Гипохлорит натрия находит широкое применение в лабораторной органической практике прежде всего, из-за своих сильных окислительных свойств и доступности как реактива.

Окислительные возможности NaOCl используются в следующих превращениях:

• метилендиамин → диазометан[98];

${\displaystyle {\mathsf {CH_{2}(NH_{2})_{2}+2NaOCl\rightarrow CH_{2}N_{2}+2H_{2}O+2NaCl}}}$

• алкены → эпоксиды[99]^{:[стр. 1053]};

${\displaystyle {\mathsf {RCH\!\!=\!\!CHR'\rightarrow (RCH\!\!-\!\!CHR')O}}}$

• первичные спирты → альдегиды[100] или карбоновые кислоты[101];

${\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!CH_{2}OH\rightarrow R\!\!-\!\!CHO}}}$

${\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!CH_{2}OH\rightarrow R\!\!-\!\!COOH}}}$

• вторичные спирты → кетоны[102];

${\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!CH(OH)\!\!-\!\!R'\rightarrow (RR')C\!\!=\!\!O}}}$

• метилкетоны → карбоновые кислоты (с уменьшением цепи на один атом углерода)[100];

${\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!C(O)CH_{3}\rightarrow R\!\!-\!\!COOH}}}$

Эта реакция лежит в основе галоформного расщепления и может служить лабораторным методом получения хлороформа или иодоформа[103]:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{3}C(O)CH_{3}+3NaOCl\rightarrow CH_{3}COONa+CHCl_{3}+2NaOH}}}$

${\displaystyle {\mathsf {CH_{3}C(O)CH_{3}+3NaOCl+3KI\rightarrow CH_{3}COOK+CHI_{3}+2KOH+3NaCl}}}$

• α-аминокислоты → альдегиды (с уменьшением цепи на один атом углерода)[104];

${\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!CH(NH_{2})\!\!-\!\!COOH\rightarrow R\!\!-\!\!CHO}}}$

• первичные амины → нитрилы[99]^{:[стр. 1518]} или карбонильные соединения[100];

${\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!NH_{2}\rightarrow RCN}}}$

${\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!NH_{2}\rightarrow R\!\!-\!\!COOH}}}$

• галогенуглеводороды → карбоновые кислоты[К 16][99]^{:[стр. 565]};

${\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!X+CO\rightarrow RCOOH}}}$

• органические сульфиды → сульфоксиды[105];

${\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!S\!\!-\!\!R'\rightarrow (RR')S\!\!=\!\!O}}}$

• органические сульфиды → сульфоны[106];

${\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!S\!\!-\!\!R'\rightarrow (RR')SO_{2}}}}$

• органобораны → первичные амины[99]^{:[стр. 799—800]};

${\displaystyle {\mathsf {R_{3}B+2NaOCl+2NH_{3}\rightarrow 2RNH_{2}+RB(OH)_{2}+2NaCl}}}$

Среди других вариантов использования отметим:

• реагент (в виде 5%-го водного раствора) для качественного или количественного определения аргинина в смеси аминокислот (реакция Сакагучи)[107];
• реагент для N-хлорирования аминов[99]^{:[стр. 819]};
• реагент для хлорирования ароматических соединений[108] и аллильного хлорирования алкенов[109];
• реагент для синтеза органических гипохлоритов[110].

Среди прочих направлений использования гипохлорита натрия отметим:

• в промышленном органическом синтезе или гидрометаллургическом производстве для дегазации токсичных жидких и газообразных отходов, содержащих циановодород или цианиды[111];
• окислитель для очистки сточных вод промышленных предприятий от примесей сероводорода, неорганических гидросульфидов, сернистых соединений, фенолов и др.[112];
• в электрохимических производствах в качестве травителя для германия и арсенида галлия[113];
• в аналитической химии как реагент для фотометрического определения бромид-иона[114];
• в пищевой и фармацевтической промышленности для получения пищевого модифицированного крахмала[115];
• в военном деле как средство для дегазации боевых отравляющих веществ, таких как иприт[116], льюизит[117], зарин и V-газы[118].