水道水の中の塩素の働きについて

質問

水道水の塩素は、殺菌作用が主な目的だと思いますが、具体的にはどのような反応がおきているのでしょうか？

水道水の中の0.1ppm以上の塩素濃度と言うのは、水に溶けていない？塩素濃度の事なのでしょうか？

回答No.5

a-kuma · ベストアンサー

GWも明け、会社においてある教科書を見ることができました。

> 今の疑問はその塩素の溶け方のことです

塩素ガスを純粋な水に溶かすと、以下のような加水分解反応を起こし、
次亜塩素酸(HOCl)を生じます。

Cl2 ＋ H2O ←→ HOCl ＋ H+ ＋ Cl-

次亜塩素酸は部分的に解離して、次亜塩素酸イオンを生じます。

HOCl ←→ H+ ＋ OCl-

これらの四種類の塩素種(Cl2, HOCl, Cl-, OCl-)が平衡状態で
存在する。

水道水中を考えると、金属イオンやアンモニアイオンと反応して、
更に複雑な平衡状態を取ります。

> よく水道水の塩素濃度というような言い方を聞く

話題次第ですが、水道水を対象にするのであれば、殺菌のために必要な
最小限の注入量と、水をまずくする要因となる塩素臭やトリハロメタンの
生成のあたりの話題でしょうから、「塩素濃度」と言いつつも（良く
分からずに？）「有効塩素濃度」のことをいうのでしょうね。

お礼

お礼が遅くなりました。他のものも参考にした結果、改めてここを読むとようやく理解がすこしできました。気体の水への溶け方と、液体の溶け方とごちゃごちゃしていたみたいです。

Cl2 ＋ H2O ←→ HOCl ＋ H+ ＋ Cl-

すべての塩素がこの反応を起こしているように思っていました。塩素分子も存在しつつ平衡状態にあるということですよね。
もし間違っていたらご指摘下さい。ありがとうございました。

回答No.4

nozomi500

補足。
極性のない分子、ということについては、食塩などの溶解度が十何％にたいして、塩素のｐｐｍは「ほとんど溶けてない」といっていいと思います。気体で水が重くなるほど溶けないにしても、アンモニアみたいに、少量の水でフラスコの中の気圧がドーンと下がるように劇的に溶けませんから。

参考URL：

http://www.okweb.ne.jp/qa/question_28990.html

お礼

下の回答に対する補足にもなりますが、私が最初の質問で水に溶けていない塩素と書いていますが、よく水道水の塩素濃度というような言い方を聞くので少し疑問に思っていましたが、そんなわけはないですよね。これは私の間違いでした。今の疑問はその塩素の溶け方のことです。もう少し詳しく教えてもらえると嬉しいです。よろしくお願いします。

回答No.3

nozomi500

気体の塩素は、水に溶けて（水と反応して）次亜塩素酸イオンになって、これが酸化作用で細菌を殺す（漂白もする）のですね。
　アルカリイオンの機械で「酸性水」で出てくるのはこれだったはずです。
そもそも、水に塩素を溶かすのに、次亜塩素酸ナトリウムを使っているのでしょうが。

　水に溶けていない塩素は泡になって出て行ったものだから、「濃度」にならないでしょう。

お礼

ありがとうございます。次亜塩素酸イオンが、ヒドロキシラジカルとなって主に酸化作用を示し殺菌するということは、だいたい理解できてきたのですが下の回答に対するお礼にも書いた疑問が残っています。というのは高校化学の教科書に以下のように書いてあります。
「塩素は水に少し溶け、その水溶液中では塩素の一部が水と反応して塩化水素と次亜塩素酸を生じる」
つまり、塩素は水に少しだけ溶けて、更にその溶けた塩素の中の一部の塩素が水と反応して塩化水素と次亜塩素酸を生じるという意味ではないのでしょうか？そしてその水と反応した塩素以外の残りの塩素は水の中でどうやって溶けているのかが疑問なのです。
なんか、自分でも良く分からなくなってきてるのですが。よろしくお願いします。

回答No.2

noname#211914

直接的な回答ではありませんが、以下の参考URLサイトに関連質問の回答があります。

さらに
◎http://www.spice.or.jp/~torex/soft2.html
（塩素殺菌のメカニズム）
●http://www.fides.dti.ne.jp/~medicine/v1/ms/faq.html
（pHが弱酸性だと何が良いのですか？）

ご参考まで。

参考URL：

http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=67003

お礼

ありがとうございました。ヒドロキシラジカルの酸化作用のために、殺菌されるのですね。化学式等もあり参考になりました。

回答No.1

a-kuma

塩素の殺菌作用は、水中で酸素分子と反応することで、単体の酸素を生成すること
によります。単体の酸素は、とても酸化作用が激しいんです。

水質基準で定められる 0.1ppm 以上の塩素というのは、有効塩素濃度です。
塩素イオン(Cl-)だけでなく、遊離型有効塩素(ClO-)を含みます。

また、クロラミンといわれる結合塩素(NH2CLなど)にも、やや弱いですが、
殺菌作用があります。

お礼

さっそく回答していただいてありがとうございます。この「水中で酸素分子と反応する事で、単体の酸素を生成すること」という点を、もう少し詳しく化学式等を用いて教えていただけないでしょうか？理解が悪くてすみませんが・・・。

それと、更に基本的な事なのですが、塩素は極性のない分子であるため、水にほとんど溶けないと習ったような気がするのですが、そもそもどうやって塩素は水に溶けているのでしょうか？（エタノールなど極性のある分子は水素結合、イオン結晶はイオンに水分子が結合して溶けているような事と比較して・・）

お礼と言うより、質問になってしまいましたが、よろしくおねがいします。

補足

塩素の殺菌作用については、他のページ等も参考にして、だいぶ理解できてきました。化学式等もそこにありました。