Vysvětlení označené koncentrace chlóru

Jak rozluštit obsah chlóru v různých typech dezinfekce?

Označení produktů může být zavádějící. To platí zejména pro bazénovou chemii, jako jsou různé chlórové produkty. Na první pohled se může zdát, že 99% trichlor je silnější než 68% chlornan vápenatý, nebo že 99% dichlor sodný je mnohem silnější než 12,5% chlornan sodný (kapalný chlor). 

Když se podíváte na štítek bazénové chemie, často uvidíte procento (nebo několik procent) uvedených složek. Tato čísla obvykle představují hmotnostní procento uvedené složky ve srovnání s celkovou hmotností produktu. Ale v případě chlóru jsou někdy produkty uváděny jako procento dostupného chlóru. To může spotřebitele zmást, proto si pozorně přečtěte etiketu.

Uvedená účinná látka je zodpovědná za zamýšlený účel chemikálie, jako je dezinfekce bazénové vody nebo úprava úrovně pH. 

Níže je uveden seznam běžných bazénových chemikálií.

Procento uvedené na etiketě udává pouze koncentraci účinné látky, nikoli její celkovou účinnost. Faktory jako kvalita přísad, složení a výrobní proces také hrají významnou roli při určování síly chemikálie. Proto je při výběru správných chemikálií pro váš bazén (bazény) zásadní vzít v úvahu i další faktory kromě procenta.

Aktivní složky v bazénové chemii

Aktivními složkami bazénové chemie jsou látky, které přímo přispívají k požadovanému chemickému působení ve vodě. Například hmotnostní % je založeno na hmotnosti celé sloučeniny chloru (tj. trichlor, chlornan vápenatý) vzhledem k molekulové hmotnosti elementárního chloru (Cl). % dostupného chloru je vztaženo k molekulárnímu chloru (Cl ₂ ).

Konvenčně se odvodilo, že plynný chlor (Cl ₂ ) přivádí 100 % dostupného chloru do vody, i když pouze polovina z toho je v oxidační formě a druhá polovina v redukované formě Cl. Jinými slovy, pouze polovina Cl ₂ bude ve formě volného chloru. Vzhledem k této konvenci potřebujeme vynásobit % chloru faktorem 2 pro ostatní prezentace produktů. To pokryjeme příklady dále v tomto článku . Reakce Cl2 _ve vodě je následující:

Cl ₂ + H ₂ O → HO Cl + H Cl
Molekulární chlor + voda → kyselina chlorná +kyselina chlorovodíková

          HOCl pak disociuje se svým pomalejším a slabším protějškem, chlornanovým iontem (OCl ^- ).

HOCl ⇌ H ⁺ + OCl ^-
Kyselina chlorná ⇌ Vodíkový ion + Chlornanový ion

Tyto dvě látky (HOCl a OCl ^- ) tvoří volný dostupný chlor (FAC).

HOCl je zabíjející forma chlóru, která účinně zabíjí bakterie, řasy a další mikroorganismy. Oxiduje také neživé kontaminanty, jako jsou kovy , sloučeniny dusíku a neživé organické látky a oleje .

Bromové produkty jsou podobné chlóru v tom, že obsahují procento aktivní složky, která se rozpustí ve vodě a vytvoří kyselinu bromnou (HOBr), zabíjející formu bromu.

Pokud se podíváme za bazénový průmysl, uvidíme procenta účinných látek na etiketě jakéhokoli čisticího prostředku pro domácnost. Pravděpodobně má nízké procento účinné látky. Například velmi oblíbený štítek čisticího prostředku zní:

ÚČINNÁ SLOŽKA:
Alkyl (C12 40%, C14 50%, C16 10%) dimethyl benzylamoniumchlorid....................... 0,3%
OSTATNÍ SLOŽKY...... ............99,7 %

Člověk by se na to mohl podívat a pomyslet si: "Počkat... jen 0,3 % účinné látky?! To je podvod!"  Ale vydržte...tato látka je silná. Účinná dezinfekce povrchů v domácnosti nevyžaduje mnoho. ³  Tento produkt, o kterém mluvíme, je jedním z nejoblíbenějších čisticích prostředků pro domácnost vůbec, a to se nestalo omylem.

Dalším příkladem produktu se zdánlivě nízkým procentem aktivní složky je peroxid vodíku (H ₂ O ₂ ) . Produkt peroxidu vodíku, který můžeme koupit v každé lékárně, je pouze 3% H ₂ O ₂ . To znamená, že 97% z toho jsou neaktivní složky...obvykle destilovaná voda. Čistý peroxid vodíku je tak silný, že by oxidoval více, než bychom chtěli. ⁴ V této nízké koncentraci můžeme rány dezinfikovat a kloktat jako ústní vodu. 

U bezchlórových bazénů, které využívají biguanidy, se jako primární okysličovadlo používá také šok peroxidu vodíku. ⁵ Tato koncentrace peroxidu vodíku je 27 % !! To je 9x silnější než domácí peroxid vodíku. Stejná látka, jiná koncentrace. Tato koncentrace je pro bazény ekonomičtější, protože bazény ji rychle zředí. Ale pointa zůstává stejná. Použití 27% peroxidu vodíku pro stejné účely, jako používáme 3% produkt pro domácnost, by bylo nebezpečné a bolestivé.

Neaktivní složky v bazénové chemii

Zatímco aktivní složky hrají v bazénové chemii klíčovou roli, v produktu jsou také neaktivní složky. Neaktivní složky jsou látky přidávané do formulace pro různé účely, jako je stabilizace aktivní složky, zvýšení rozpustnosti nebo zlepšení skladovatelnosti.

Jak již bylo zmíněno, hlavním rozdílem mezi maloobchodní a profesionální bazénovou chemií je množství neaktivních složek. Maloobchodní produkty mívají více neaktivních složek a nižší koncentraci účinných látek. ⁶

Mezi běžné neaktivní přísady v bazénové chemii patří látky upravující pH, pufrovací činidla a inhibitory vodního kamene. Často jsou neaktivními složkami pouze destilovaná voda nebo soli. Pochopení role neaktivních složek vám může pomoci činit informovaná rozhodnutí při výběru bazénové chemie. Někdy jsou to jen plniva a jindy jsou nutné neaktivní složky ke stabilizaci produktu, aby byl použitelný.

Běžné mylné představy o procentech chemických produktů

Jednou z běžných mylných představ o procentech chemických produktů je, že vyšší procento automaticky znamená silnější a účinnější produkt. Jako by použití vyššího procenta chemikálie vždy přineslo lepší výsledky. Ale není tomu tak vždy.

I když je pravda, že zvýšení koncentrace může do určité míry zvýšit účinnost chemikálie, existuje hranice, za kterou přidání dalších chemikálií nemusí poskytovat žádné další výhody. Navíc se obecně nedoporučuje používat nadměrné množství chemikálií. Doporučujeme používat pouze přiměřené množství chemikálií, aby byla voda co minimalistická a zjednodušená.

Procenta chloru

Nyní si ukážeme matematiku pro každý typ chloru na trhu, abychom ilustrovali skutečné procento chloru, a to jak hmotnostních %, tak dostupného chloru %. Odkazujeme na molekulové hmotnosti známých látek, které jsme uvedli v grafu výše. Na tomto obrázku jsme zahrnuli každý chlórový produkt. Tyto molární váhy můžete najít online, protože jsou to veřejné informace.

Procento dostupného chloru v každém produktu s chlorem je založeno na molární hmotnosti elementárního chloru vzhledem k molární hmotnosti samotného produktu. Potřebujeme tedy znát tyto hodnoty, abychom je mohli zapojit do matematických vzorců níže.

Trichlor-s-triazinetrion (Trichlor)

Většina trichlorových produktů je označena jako 99% Trichloro-s-triazinetrion (podle hmotnosti). Některé maloobchodní verze jsou méně koncentrované, například 53,5 % (hmotnostních). Tyto produkty jsou smíchány s neaktivními složkami, které nejsou uvedeny na etiketě (nazývají se „jiné složky“).

Občas jsme viděli několik koncentrací v rozmezí 53,5 až 99 %. Bez ohledu na procento můžete zjistit procento chloru libovolného trichloru pomocí stejné matematiky, vynásobené procentem uvedeným na štítku.

Trichlor (C ₃ Cl ₃ N ₃ O ₃ ) molární hmotnost = 232,41 g/mol
Chlor (Cl) = 35,453 g/mol

Trichlor má k sobě připojeny 3 atomy chloru (Cl), takže celková hmotnost chloru v trichloru je:
(3 x 35,453) = 106,359

Rozdělte celkovou hmotnost chloru na celkovou molekulovou hmotnost trichloru, abyste dostali hmotnostní procento chloru v trichloru:
106,359 ÷ 232,41 = 0,458  = 45,8 % chloru (hmotnostně) v trichloru.

Přemýšlejte o tom chvíli. Když držíte v ruce typickou 3palcovou trichlorovou tabletu, pouze 45,8 % z této tablety je chlór. Zbytek je kyselina kyanurová (CYA) a trocha soli. Trichlor je více CYA než chlor (na hmotnost).

Příliš mnoho Trichloru může vést k nadměrné stabilizaci CYA ; problém natolik závažný, že omezení CYA je naším čtvrtým pilířem programu Orenda .

Pro dostupný chlór potřebujeme zdvojnásobit chlór, protože k rozpuštění Cl _{2 ve vodě je zapotřebí volný dostupný chlór (Cl 2} + H ₂ O → HOCl + HCl). Hmotnost chloru tedy vynásobíme 2:
106,359 x 2 = 212,72.

_{Pak tuto celkovou hmotnost Cl 2} rozdělte na celkovou molekulovou hmotnost trichloru, abyste získali dostupné procento chloru:
212,72 ÷ 232,41 = 0,915  = 91,5 % dostupného chloru v čistém trichloru. Produkty trichlor ale nejsou čisté.

Musíme tedy vynásobit toto dostupné procento chloru procentem hmotnosti produktu uvedeným na štítku a dostaneme různé odpovědi v závislosti na koncentraci produktu:

0,915 x 0,99 =  90,6 % dostupného chloru v 99 % trichlor-s-triazinetrionu
0,915 x 0,535 =  48,9 %  dostupného chloru v 53,5 % trichlor-s-triazinetrionu ⁷

Stejnou matematiku lze použít i na jiné chlórové produkty.

Dichlor-s-triazintrion sodný dihydrát (Dichlor)

Stejně jako Trichlor je dichlor sodný obvykle označen jako 99% dichlor-s-triazinetrion dihydrát sodný. Ve skutečnosti existují dva typy dichloru: bezvodý a dihydrát. Bezvodý je nebezpečnější a neprodává se v bazénovém průmyslu. Dichlor na trhu je dihydrát, který obsahuje dvě molekuly vody, které stabilizují produkt a činí jej méně reaktivním – zejména v ohni. ⁸

Dichlordihydrát sodný (C ₃ H ₄ Cl ₂ N ₃ NaO ₅ ) molární hmotnost = 255,98 g/mol
Chlor (Cl) = 35,453 g/mol

Dichlor má k sobě připojeny 2 atomy chloru (Cl), takže celková hmotnost chloru v dichloru je:
(2 x 35,453) = 70,91

Rozdělte celkovou hmotnost chloru na celkovou molekulovou hmotnost dichloru, abyste dostali hmotnostní procento chloru v dichloru:
70,91 ÷ 255,98 = 0,277  = 27,7 % chloru (hmotnostně) v dihydrátu dichloru sodného.

Pro dostupný chlór potřebujeme zdvojnásobit chlór, abychom získali Cl ₂ , jako jsme to právě udělali ve výše uvedené trichlorové rovnici. Potom to rozdělíme na celkovou molekulovou hmotnost dichlordihydrátu sodného, ​​abychom získali dostupné procento chloru:
(70,91 x 2) ÷ 255,98 = 0,554  = 55,4 % dostupného chloru v čistém dichlordihydrátu sodném.

Poté to vynásobíme procentem produktu uvedeným na etiketě, což je obvykle 99 %:
(0,554 x 0,99) = 0,548  = 54,8 % dostupného chloru v 99% dihydrátu dichlor-s-triazinetrionu sodného. ⁹

Stejně jako trichlor má dichlor sodný více CYA než chlóru. Podle hmotnosti se neaktivní složky dichloru sodného skládají z:

• CYA (mínus 3 vodíky, které byly nahrazeny chlorem a sodíkem, takže (129,07 - 3) ÷ 255,98 = 49,2 % ),
• dvě molekuly vody ((2 x 18,02) ÷ 255,98 = 14,1 % ), a
• jeden atom sodíku (22,99 ÷ 255,98 = 9,0 % ). 

27,7 + 49,2 + 14,1 + 9,0 = 100 %.

Chlornan vápenatý

Kvalitní chlornan vápenatý produkty jsou dostupné ve dvou koncentracích. Aby to bylo ještě více matoucí, obě tyto koncentrace mohou být označeny jedním ze dvou způsobů, což zákazníkům ponechává na obalech alespoň čtyři různá procenta: 65 nebo 68 % a 70 % nebo 73 %. Je to proto, že některé produkty jsou označeny jako jejich dostupné procento chloru a jiné uvádějí jejich hmotnostní procento. Větší dvě (68 % a 73 %) jsou hmotnostní procenta. Dostupná procenta chloru jsou menší dvě (65 % a 70 %).

Pro snazší matematiku zůstaneme u komerčních produktů chlornan vápenatý

Chlornan vápenatý (Ca Cl ₂ O ₂ nebo Ca( Cl O) ₂ molární hmotnost = 142,98 g/mol
Chlor (Cl) = 35,453 g/mol

Cal hypo má k sobě připojeny 2 atomy chloru (Cl), takže celková hmotnost chloru v chlornanu vápenatého je: (2 x 35,453) = 70,91

Rozdělte celkovou hmotnost chloru na celkovou molekulovou hmotnost chlornanu vápenatého, abyste dostali hmotnostní procento chloru v chlornanu vápenatého: 

70,91 ÷ 142,98 = 0,496 = 49,6 % chloru (hmotnostně) v čistém chlornanu vápenatého.

Toto pak musíme vynásobit uvedeným hmotnostním procentem na etiketě výrobku, abychom zjistili skutečné hmotnostní procento chlóru ve výrobku:

0,496 x 0,73 = 0,362 = 36,2 % chloru (hmotnostně) v 73 % chlornanu vápenatém
0,496 x 0,68 = 0,337 = 33,7 % chloru (hmotnostně) v 68 % chlornanu vápenatém
0,496 x 0,5644 = 0,279 = 27,9 % chloru (hmotnostně) v 56,44 % chlornanu vápenatém

Nyní, když známe hmotnostní procenta, pojďme zjistit dostupná procenta chlóru. 

Pro dostupný chlór potřebujeme zdvojnásobit chlór, abychom získali Cl ₂ , jako jsme to právě udělali ve výše uvedených rovnicích trichloru a dichloru. Pak to rozdělíme na celkovou molekulovou hmotnost chlornanu vápenatého, abychom dostali dostupné procento chloru:
(70,91 x 2) ÷ 142,98 = 0,992 = 99,2 % dostupného chloru v čistém chlornanu vápenatém.

Tu pak vynásobíme hmotnostním procentem výrobku, pokud je hmotnostní procento uvedeno na etiketě. Samozřejmě, pokud je dostupné procento chloru uvedeno na štítku, odpověď je již známa.

(0,992 x 0,68) = 0,674 = 67,4 % dostupného chloru v 68 % chlornanu vápenatém
(0,992 x 0,73) = 0,724  = 72,4 % dostupného chloru v 73 % chlornanu vápenatém

Chlornan sodný (kapalný chlór)

Kapalný chlór zavádí třetí typ procenta: obchodní % . Na rozdíl od pevných chemikálií, které se musí rozpustit ve vodě, je chlornan sodný již kapalný. Procento obchodu se tedy používá jako objemové procento pro snazší převod na částice na milion (ppm) . Přepočet z obchodu % na ppm vypadá takto:

1 galon ( X Trade %) chlornanu sodného přidaný do 10 000 galonů vody vede k ( X ppm ) volného chlóru.

Proč 1 galon ve srovnání s 10 000 galony vody? Protože bez ohledu na obchod je 1 galon na 10 000 galonů jedna desetitisícina. Procento se dělí 100, takže chlór v produktu je jedna miliontina, neboli 1 promile. Matematika funguje takto:

1 galon 12,5 % = 12,5 ÷ 100 ÷ 10 000 = (12,5 ÷ 1 000 000) = 12,5 ppm. 

Bělidlo pro domácnost je obvykle mezi 5 a 6 % (v závislosti na tom, jak je označeno), což je asi polovina síly bazénového chlóru. Když se nás tedy zeptáme, jaký je rozdíl mezi bělícím prostředkem a tekutým chlórem, není žádný, kromě toho, že bazénový chlór je asi dvakrát koncentrovanější. Jinak je to stejná chemikálie.

Když se podíváme na samotné obchodní procento, 10 % a 12,5 % vypadá velmi nízko ve srovnání se suchými chlory, které jsme uvedli výše. Ale to není srovnávání jablek s jablky. K tomu potřebujeme znát dostupné % chloru v čistém chlornanu sodném. A protože je to kapalina, musíme znát její hustotu, což je veřejná informace. Hustota 12,5% kapalného chloru je 1,16 g/mol.

Chlor (Cl) = 35,493 g/mol
Chlornan sodný (NaO Cl ) = 74,44 g/mol
12,5 % NaOCl hustota = 1,16 g/mol

Rozdělte celkovou hmotnost chloru na celkovou molekulovou hmotnost chlornanu sodného, ​​abyste dostali hmotnostní procento chloru v chlornanu sodném:
35,493 ÷ 74,44 = 0,476 = 47,6 % chloru (hmotnostně) v čistém chlornanu sodném.

Pro dostupný chlor % vynásobíme chlor 2 (protože je vztažen k Cl ₂ )
(35,493 x 2) ÷ 74,44 = 0,952 =  95,2 % dostupného chloru  v čistém chlornanu sodném.