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| 名前 | |
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その他の名前
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.031.095 |
| EC番号 |
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| ケッグ |
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| メッシュ | クロラミン |
パブケム CID
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| ユニ |
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| 国連番号 | 3093 |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| NH 2塩素 | |
| モル質量 | 51.476 グラムモル−1 |
| 外観 | 無色のガス |
| 融点 | −66 °C (−87 °F; 207 K) |
| 酸性度（p Ka） | 14 |
| 塩基度(p K b ) | 15 |
| 危険 | |
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |
主な危険
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腐食性酸 |
摂取の危険性
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腐食性、吐き気、嘔吐 |
吸入による危険
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腐食性 |
目の危険
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刺激 |
皮膚への危険
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刺激 |
| GHSラベル: | |
  
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| 危険 | |
| H290、H314、H315、H319、H335、H372、H412 | |
| P234、P260、P261、P264、P270、P271、P273、P280、P301+P330+P331、P302+P352、P303+P361+P353、P304+P340、P305+P351+P338、P310、P312、P314、P321、P332+P313、P337+P313、P362、P363、P390、P403+P233、P404、P405、P501 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |
LD 50 (平均投与量)
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935 mg/kg（ラット、経口）[2] |
| 関連化合物 | |
関連化合物
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特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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モノクロラミンは、しばしばクロラミンとも呼ばれ、化学式NH 2 Clの化合物です。ジクロラミン（NHCl 2）および三塩化窒素（NCl 3 ）とともに、アンモニアの3つのクロラミンの1つです。[3]モノクロラミンは、融点が-66 °C（-87 °F）で無色の液体ですが、通常は希薄水溶液として取り扱われ、その形で消毒剤として使用されることがあります。クロラミンは不安定すぎるため、沸点を測定することができません。[4]
水処理
クロラミンは水の消毒剤として使用されます。塩素よりも攻撃性が低く、次亜塩素酸塩よりも光に対して安定しています。[5]
飲料水の消毒
クロラミンは、塩素処理の代替として、自治体の給水システムで二次消毒剤として低濃度で一般的に使用されています。この用途は増加しています。塩素（水処理では遊離塩素と呼ばれる）は、反応性がはるかに低く、遊離塩素ほど急速に消散しないクロラミン、具体的にはモノクロラミンに置き換えられています。クロラミンはまた、遊離塩素よりもはるかに低いものの、有機物をクロロホルムや四塩化炭素などのクロロカーボンに変換する活性があります。このような化合物は発がん性物質であることが判明しており、1979年に米国環境保護庁（EPA）は米国の飲料水中のそれらの濃度を規制し始めました。[6]
規制されていない副産物の中には、規制されている化学物質よりも大きな健康リスクをもたらす可能性があるものがある。[7] [説明が必要]
クロラミンは酸性であるため、水道水に添加すると、特に古い住宅が立ち並ぶ地域では飲料水中の鉛への曝露が増加する可能性があります。この曝露により血流中の鉛濃度が上昇し、重大な健康リスクを引き起こす可能性があります。幸いなことに、水処理施設では、水の腐食性を低減し、消毒剤を安定させるという2つの目的を持つ腐食性化学物質を施設内に添加することができます。[8]
プールの消毒
プールでは、遊離塩素と有機物、主に生物由来の物質（汗や尿に含まれる尿素など）に含まれるアミン基との反応によってクロラミンが生成されます。クロラミンは遊離塩素に比べて消毒効果が低く、適切に管理しないと水泳者の目に刺激を与えます。クロラミンはプールの独特の「塩素」臭の原因であり、一般の人々はこれを元素塩素と誤解することがよくあります。[9] [10]住宅所有者向けに設計されたプール検査キットの中には、遊離塩素とクロラミンを区別しないものがあり、これが誤解を招き、プール水中のクロラミン濃度が最適でない結果となる可能性があります。[11]また、クロラミンへの曝露が水泳者の喘息などの呼吸器系の問題 に寄与する可能性があるという証拠もあります。[12]クロラミン曝露に関連する呼吸器系の問題は、競泳選手の間で一般的で蔓延しています。[13]
クロラミンの独特の匂いは、心地よい、あるいは懐かしい匂いと表現されることもあるが[14]、体液が塩素にさらされた結果としてプール水中に形成されるクロラミンは、プールに入る前にシャワーを浴びるなどの衛生管理を奨励することで最小限に抑えることができる。 [15]また、消化器疾患を患っているときは水泳を控え、単にプールで排尿するのではなく、休憩してトイレに行くことも重要である。[16] [17]
安全性
米国EPAの飲料水水質基準では、配水システムの全サンプルの年間平均に基づいて、公共水道システムのクロラミン濃度を4 ppmに制限しています。 EPA規制のハロゲン化消毒副生成物の制限を満たすために、多くの公共事業体は塩素処理からクロラミン処理に切り替えています。 クロラミン処理では規制対象の総ハロゲン化消毒副生成物が少なくなりますが、規制されていないヨウ素化消毒副生成物とN-ニトロソジメチルアミンの濃度が高くなる可能性があります。[18] [19]ヨウ素化消毒副生成物とN-ニトロソジメチルアミンはどちらも遺伝毒性があり、細胞内の遺伝情報を損傷して突然変異を引き起こし、がんにつながる可能性があることが示されています。[19]
クロラミンのもう一つの新たに特定された副産物はクロロニトラミドアニオンであるが、その毒性はまだ決定されていない。[20]
鉛中毒事件
2000年にワシントンDCは塩素からモノクロラミンに切り替えたため、交換されていないパイプから鉛が浸出しました。血中鉛濃度が上昇した赤ちゃんの数は10倍ほどに増加し、胎児死亡率は32～63%増加したと推定されています。[21]
ミズーリ州トレントンでも同様の変更が行われ、2017年から2019年の間に検査を受けた世帯の約4分の1がEPAの飲料水鉛制限を超えた。2016年だけで20人の子供が鉛中毒の検査で陽性となった。[21] 2023年、バージニア工科大学のマーク・エドワーズ教授は、十分な訓練の欠如と鉛管の撤去不足により、水道システムの切り替えで年間数回鉛の急増が発生していると述べた。[21]鉛管がまだ使用されていることを水道事業者が認識していないことも問題の一部であり、EPAは米国のすべての水道事業者に、2024年10月16日までに完全な鉛管目録を作成することを義務付けている。[22]
合成と化学反応
クロラミンは濃縮状態では非常に不安定な化合物です。純粋なクロラミンは-40℃（-40℉）を超えると激しく分解します。[23]低圧での気体クロラミンと水溶液中の低濃度のクロラミンは、熱的にわずかに安定しています。クロラミンは水とエーテルに溶けやすいですが、クロロホルムと四塩化炭素には溶けにくいです。[5]
生産
希薄水溶液では、クロラミンはアンモニアと次亜塩素酸ナトリウムの反応によって生成される。[5]
- NH 3 + NaOCl → NH 2 Cl + NaOH
この反応は、ヒドラジン合成のためのオリン・ラシヒ法の最初のステップでもあります。反応は、弱アルカリ性の媒体（pH 8.5～11）で実行する必要があります。この反応で作用する塩素化剤は次亜塩素酸（HOCl）であり、これは次亜塩素酸塩のプロトン化によって生成され、その後、ヒドロキシル基とアミノ基の求核置換反応で反応します。反応は、pH 8前後で最も速く起こります。pH値が高いほど次亜塩素酸の濃度は低くなり、pH値が低いほどアンモニアがプロトン化されてアンモニウムイオン（NH+
4）、それ以上反応しません。
クロラミン溶液は、真空蒸留と、蒸気を炭酸カリウムに通して水を吸収させることで濃縮できます。クロラミンはエーテルで抽出できます。
気体クロラミンは、気体アンモニアと塩素ガス（窒素ガスで希釈）の反応から得られます。
- 2 NH 3 + Cl 2 ⇌ NH 2 Cl + NH 4 Cl
純粋なクロラミンは、フルオロアミンを塩化カルシウムに通すことで製造できます。
- 2 NH 2 F + CaCl 2 → 2 NH 2 Cl + CaF 2
分解
クロラミンのN−Cl共有結合は容易に加水分解され、次亜塩素酸が放出される：[24]
- RR′NCl + H 2 O ⇌ RR′NH + HOCl
クロラミンの殺菌力は、水中で次亜塩素酸を生成するクロラミンの量的加水分解定数（K値）で表されます。これは以下の式で表され、一般的に10 −4～ 10 −10の範囲です（モノクロラミンの場合2.8 × 10 −10 ):
水溶液中では、クロラミンは中性または弱アルカリ性（pH ≤ 11）の媒体中で ゆっくりと窒素と塩化アンモニウムに分解します。
- 3 NH 2 Cl → N 2 + NH 4 Cl + 2 HCl
しかし、数週間で式に従って分解するのは、水中の0.1 Mクロラミン溶液のわずか数パーセントだけです 。pH 値が 11 を超えると、水酸化物イオンとの次の反応がゆっくりと起こります。
- 3 NH 2 Cl + 3 OH − → NH 3 + N 2 + 3 Cl − + 3 H 2 O
pH 値が約 4 の酸性媒体では、クロラミンは不均化してジクロラミンを形成し、これが pH 値が 3 未満になると再び不均化して三塩化窒素を形成します。
- 2 NH 2 Cl + H + ⇌ NHCl 2 + NH+
4 - 3 NHCl 2 + H + ⇌ 2 NCl 3 + NH+
4
低い pH 値では三塩化窒素が優勢となり、pH 3～5 ではジクロラミンが優勢となります。これらの平衡は、両方の化合物の不可逆的な分解によって乱されます。
- NHCl 2 + NCl 3 + 2 H 2 O → N 2 + 3 HCl + 2 HOCl
反応
水中ではクロラミンはpH中性で、酸化剤である（酸性溶液：E ° = +1.48 V、塩基性溶液ではE ° = +0.81 V）：[5]
- NH 2 Cl + 2 H + + 2 e − → NH+
4+ 塩素−
クロラミンの反応には、塩素のラジカル、求核、求電子置換、水素の求電子置換、酸化的付加などがある。
クロラミンは次亜塩素酸と同様に、求核剤（Nu −）との反応で正に帯電した塩素を供与することができます。
- Nu − + NH 3 Cl + → NuCl + NH 3
塩素化反応の例としては、分解のセクションで説明したように、酸性媒体中でのジクロラミンと三塩化窒素への変換が挙げられます。
クロラミンは求核剤をアミノ化（求電子アミノ化）することもある。
- Nu − + NH 2 Cl → NuNH 2 + Cl −
アンモニアをクロラミンでアミノ化してヒドラジンを形成することは、オリン ラシヒ法で見られるこのメカニズムの例です。
- NH 2 Cl + NH 3 + NaOH → N 2 H 4 + NaCl + H 2 O
クロラミンは中性およびアルカリ性の媒体中で求電子アミノ化して分解を開始します。
- 2 NH 2 Cl → N 2 H 3 Cl + HCl
自己分解中に生成されるクロロヒドラジン (N 2 H 3 Cl) は不安定で、それ自体も分解し、その結果、純分解反応が起こります。
- 3 NH 2 Cl → N 2 + NH 4 Cl + 2 HCl
モノクロラミンは次亜塩素酸と同様にスルフィドリルとジスルフィドを酸化しますが[25]、HClOの0.4%の殺生物効果しかありません[26] 。
参照
参考文献
- ^ 「クロラミン」。CAMEO Chemicals。NOAA。
- ^ ab 「クロラミンT三水和物SDS」。Fisher。[永久リンク切れ ]
- ^ グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。
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外部リンク
- 「塩素処理された飲料水」、IARCモノグラフ（1991年）
- EPA 最大汚染物質レベル
- NH2ClのWebBookページ
- 淡水水槽内の塩素とクロラミン