在中學(xué)化學(xué)教學(xué)和學(xué)習(xí)過程中,我們發(fā)現(xiàn)教材在提到某些物質(zhì)的用途時,僅指出該物質(zhì)常用做溧白劑,并沒有對其漂白原理及應(yīng)用范圍進(jìn)行介紹。令許多教育工作者和學(xué)生感到困惑。本文對常見六種漂白劑的漂白機理及應(yīng)用范圍進(jìn)行闡述,以供大家參考。
1、活性炭
將木炭在1200 K的水蒸氣中進(jìn)行加熱,即可得到活性炭(Activated Carbon)。活性炭內(nèi)部有大雖的孔隙,孔內(nèi)有許多 約10 nm ~ 100nm大小的毛細(xì)管。所以活性炭內(nèi)部的表面積很大。1 g活性炭內(nèi)部的表面積約為300?2 500m2 ,這些孔隙和毛細(xì)管使活性炭具有很強的吸附性。
活性炭厲于非極性吸附劑,因此易吸附非極性或弱極性物質(zhì)。常見的易被活性炭吸附的物質(zhì)及應(yīng)用如下:
①有毒的氣體(或蒸氣):NO、NO2、Cl2、Br2、C6H6,因此活性炭用于去毒、防毒。
②色素。用于溶液脫色(漂白),如制造白糖工業(yè)中可用活性炭做脫色劑。
③水中有臭味的物質(zhì),如用于水的除臭凈化。另外活性炭常用來吸附水中的汞、鉻的重金屬離子等等。
需注意的是,在常溫下活性炭的吸附作用以物理吸附為主。
2、氯水
氯氣的水溶液叫氯水。常溫下,1m3水中可溶解約2.5 m3的氯氣。溶解的部分氯氣能與水反應(yīng)生成次氯酸。次氯酸不穩(wěn)定,見光易分解,所以久置氯水見光變成很稀的鹽酸沒有漂白作用。通常說的氯水是指新制氯水,其主要成分為:Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-和極少的OH-等。新制氯水具有漂白作用,其漂白實質(zhì)是次氯酸的作用。次氯酸很不穩(wěn)定,生成氯化氫和新生氧。新生氧的氧化能力很強,能破壞有機色素結(jié)構(gòu)而達(dá)到漂白之目的。也有人認(rèn)為,次氯酸的漂白作用主要不是氧化作用,而主要是次氯酸對色素雙鍵所起的加成作用。
次氯酸的漂白是徹底的、不可逆的,有機色素褪色后不能恢復(fù)到原有的顏色。可用作棉、麻、紙張等的漂白。另外,漂白粉和次氯酸鈉的漂白也是由于生成的次氯酸(HClO)的漂白作用。
3、過氧化氫
過氧化氫化學(xué)式為H2O2,可與水以任何比例混合,水溶液俗稱雙氧水。
雙氧水通常作漂白劑,其漂白通常是在堿性溶液中進(jìn)行的,到目為止,雙氧水的漂白機理還未定論。
雙氧水作為漂白劑由于其反應(yīng)時間短、白度高、放罝久不返黃、對環(huán)境污染小、廢水便于處理等優(yōu)點而廣泛用于滌棉、 絲綢、棉、麻織物、紙漿及油畫等的漂白。
4、過氧化鈉
過氧化鈉(Na2O2)粉末呈黃色,易吸潮,與水或稀鹽酸作用生成過氧化氧,并猛烈放熱。所生成的過氧化氫(H2O2)如上所述具漂白作用,所以過氧化鈉被廣泛用作漂白劑,但要注意過氧化鈉在漂白過程中產(chǎn) 生出的強堿對被漂白物質(zhì)的腐蝕作用。
5、臭氧
臭氧(O3)為淡藍(lán)色有特殊臭味的氣體。常溫常壓下臭氧不穩(wěn)定,具有較強的氧化性和漂白性。據(jù)文獻(xiàn)介紹,用臭氧作為非氯漂白試劑的一種,是為了解決傳統(tǒng)的氯氣漂白帶來的環(huán)境污染問題。
臭氧是一種強氧化劑,用作紙漿的漂白劑能有效脫除木素,提髙紙漿的白度。據(jù)記載,1976年,克拉茲爾、克勞斯和萊啟爾在國際紙漿漂白會議上提出了臭氧與木素和 木素模型物反應(yīng)的機理,認(rèn)為O3與木素反應(yīng)時在C3和C4處開環(huán),生成高極性結(jié)構(gòu),使生色基失去“生色”能力。
臭氧亦能與木素的未飽和雙鍵反應(yīng),生成的過氧化氫可用來漂白紙漿 。
由于臭氧漂白效率髙,無環(huán)境污染,利用臭氧進(jìn)行漂白的前途十分廣闊:在西方發(fā)達(dá)國家,許多造紙廠、紡織廠、旅游服務(wù)業(yè)都是用臭氧來進(jìn)行漂白處理。
6、二氧化硫
二氧化硫溶于水生成亞硫酸,能和一些有機色質(zhì)結(jié)合成無色的化合物。因此二氧化硫也可用作漂白劑,其漂白原理為二氧化硫溶于水后生成的亞硫酸跟有機色質(zhì)直接結(jié)合成無色的化合物。如將二氧化硫通人微酸性的品紅溶液里,溶液顏色由紅色變?yōu)闊o色。這是亞硫酸直接和有機物質(zhì)結(jié)合的結(jié)果。品紅的結(jié)構(gòu)里有一個“發(fā)色團(tuán)”,該發(fā)色團(tuán)遇到亞硫酸后生成不穩(wěn)定的無色化合物,改變了發(fā)色團(tuán)的結(jié)構(gòu)。無色化合物不穩(wěn)定,遇熱時又分解為“發(fā)色閉”。所以二氧化硫使品紅溶液褪色后,加熱又能恢復(fù)成原色。
常用二氧化硫漂白紙張、編織品(如草帽等)。但需注意的是二氧化硫溧白的缺點:污染環(huán)境,效果不持久。另外,二氧 化硫不能漂白酸堿指示劑。如將二氧化硫通人紫色石蕊試液,很快變成紅色,但不褪色。
綜上所述,我們可以將髙中階段所學(xué)具有漂白作用的物質(zhì),按其漂白原理分成三類:
(1)強氧化劑型:即漂白劑本身是一種強氧化劑,它可以將有機色質(zhì)內(nèi)部的“生色團(tuán)”破壞掉而使之失去原有的顏色, 這種漂白是徹底的、不可逆的。此類物質(zhì)有HC1O、Na2O2、H2O2、HNO3等強氧化性物質(zhì)。
(2)加合反應(yīng)型:即漂白劑與有機色質(zhì)內(nèi)部的“生色閉”發(fā)生加成反應(yīng),使有機色質(zhì)失去原有的顏色,但是,如果受熱或其 它一些因素的影響,漂白劑從有機色質(zhì)中脫離,使之又恢復(fù)原有顏色,這種漂白是可逆的,不徹底的。如前所述的二氧化硫。
(3)吸附作用性:有些物質(zhì)的固體疏松、多孔,具有較大的表面積,可以吸附一些其它有色物質(zhì)而使之失去原有的顏色,如活性炭、膠體等。
需要特別注意的是:漂白作用是指有機色質(zhì)褪色。漂白劑不一定使無機色質(zhì)(如:髙錳酸鉀KMnO4、五水硫酸銅CuSO4·5H2O等)褪色;即使能使無機色質(zhì)褪色,也不稱漂白作用(如二氧化硫SO2使高錳酸鉀KMnO4溶液褪色)。
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