Cálculo del cloro disponible (cloro activo)

Cálculo del cloro disponible

I. Definición

El contenido de cloro disponible en los desinfectantes clorados no se refiere a la cantidad de cloro, sino a la capacidad oxidante del desinfectante, expresada como la capacidad oxidante equivalente del cloro. Específicamente, representa la cantidad de gas cloro cuya capacidad oxidante coincide con la de una cantidad determinada de desinfectante al reaccionar completamente con ácido. Por ejemplo, si 100 g de hipoclorito de calcio reaccionan completamente con ácido clorhídrico liberando 99,3 g de cloro, se dice que el contenido de cloro disponible del hipoclorito de calcio es del 99,3 %. Por lo tanto, el contenido de cloro disponible refleja la capacidad oxidante de los desinfectantes clorados. Cuanto mayor sea el contenido de cloro disponible, mayor será el poder desinfectante, y viceversa.

El contenido de cloro disponible se suele expresar en miligramos por litro (mg/L) o partes por millón (ppm). Por ejemplo, 100 ppm indica que la capacidad oxidante de un litro de solución desinfectante (100 g) equivale a 0,1 g (100 mg) de cloro. Por lo tanto, también se puede expresar como 100 mg/L o simplemente mg/L.

Cuando el contenido de cloro disponible de un desinfectante a base de cloro es muy alto, se puede expresar como un porcentaje. Por ejemplo, un contenido de cloro disponible del 1 % corresponde a 10 000 ppm (10 000 mg/L, es decir, 10 g de cloro disponible por litro).

II. Cálculo del cloro disponible

Cálculo basado en la transferencia de electrones

Cloro disponible = Coeficiente de eficiencia × Contenido de cloro

Dónde:

Coeficiente de eficiencia = Número de electrones ganados / Número de átomos de Cl (el número de átomos de cloro en la molécula del desinfectante; el número de electrones ganados es el cambio neto de electrones por átomo de cloro).

Contenido de cloro = Peso atómico del cloro / Peso molecular del compuesto desinfectante.

El resultado representa el número de electrones ganados por átomo de cloro multiplicado por el porcentaje de cloro en el compuesto desinfectante.

Ejemplos:

Cl₂: (2/71) × 35,5 = 1

NaClO: (2/74,5) × 35,5 = 0,953

Ca(ClO)₂: (4/143) × 35,5 = 0,993

ClO₂: (5/67,5) × 35,5 = 2,63

El cloro disponible se refiere al cloro presente en un estado de oxidación positivo en los cloruros. Su cálculo se puede derivar de la disminución del estado de oxidación en las reacciones redox. Por convención, el cloro disponible del Cl₂ se define como 100%. El Cl₂ puede considerarse compuesto por un Cl⁺ y un Cl⁻. En el ClO₂, el cloro está en el estado de oxidación +4 y debe ganar 5 electrones para alcanzar el estado de oxidación -1. Por lo tanto, su contenido de cloro disponible es 5 veces su contenido de cloro real. El contenido de cloro real del ClO₂ es 35,5/67,5 ≈ 52,6%, por lo que su contenido de cloro disponible es 52,6% × 5 = 2,63. Esto explica por qué el cloro disponible del ClO₂ es 2,63 veces mayor que el del Cl₂.

Sin embargo, si se considera que el Cl₂ es puro, el cloro en el Cl₂ tiene un estado de oxidación de 0 y gana 1 electrón para alcanzar -1, mientras que el ClO₂ gana 5 electrones. Por lo tanto, para la misma cantidad de sustancia, el ClO₂ tiene 5 veces la capacidad oxidante del Cl₂.

El cloro disponible en la solución de hipoclorito de sodio (NaClO) se debe al ácido hipocloroso (HClO). El hipoclorito de sodio es un electrolito débil que sufre una ligera hidrólisis en solución, manteniendo un equilibrio de ionización.

NaClO + H₂O ⇌ HClO + NaOH

o bien: ClO⁻ + H₂O ⇌ HClO + OH⁻

Por lo tanto, el componente activo es el HClO, que constituye el cloro disponible.

¿Es posible calcular el cloro disponible del hipoclorito de sodio utilizando el método de transferencia de electrones?

En el hipoclorito de sodio, el cloro cambia de +1 a -1, ganando 2 electrones.

Contenido de cloro = 35,5 / (23 + 35,5 + 16) = 47,65%

Por lo tanto, su contenido de cloro disponible es 47,65% × 2 = 95,3%.

Cálculo basado en ecuaciones de reacción (determinación experimental)

① El contenido de "cloro disponible" se define como la relación entre la masa de Cl₂ necesaria para oxidar la misma cantidad de I₂ proveniente de KI y la masa del compuesto especificado, expresada a menudo como un porcentaje. Por ejemplo, el "cloro disponible" del LiClO puro es del 121%.

Reacciones:

Ca(ClO)₂ + 4HCl → 2Cl₂ ↑ + CaCl₂ + 2H₂O

Cl₂ + 2KI → 2KCl + I₂

2Na₂S₂O₃ + I₂ → Na₂S₄O₆ + 2NaI

② El cloro disponible se calcula en función de la cantidad de gas cloro que se produce cuando el desinfectante reacciona con el ácido clorhídrico.

Para la reacción del hipoclorito de sodio con el ácido clorhídrico:

NaClO + 2HCl → Cl₂ ↑ + NaCl + H₂O

74,5 g → 71 g

1 g → 0,953 g

Así, 1 g de hipoclorito de sodio produce 0,953 g de gas cloro, lo que coincide con el resultado obtenido mediante el método de transferencia de electrones.