Vraag 7Bubbelbad

Een bubbelbad is een verwarmd zitbad voor meerdere personen. De watertemperatuur is meestal zo rond de 37 °C . Het water in een bubbelbad moet vrij worden gehouden van micro-organismen zoals bacteriën en van zogeheten zwemmersvuil (bijvoorbeeld zweet, cosmetica). Oplossingen van onderchlorigzuur ( HClO ) en natriumhypochloriet ( NaClO ) zijn hiervoor effectieve middelen. Beide oplossingen bevatten een sterke oxidator die zwemmersvuil afbreekt. Het chlooratoom in HClO en ClO ‒ wordt ‘actief chloor’ genoemd, en kan worden beschouwd als een Cl + deeltje . Dit Cl + is een reactief deeltje.

Een molecuul HClO kan het celmembraan van micro-organismen passeren en bacteriën doden. Een celmembraan kan worden voorgesteld als een dubbellaag van fosfolipide-deeltjes (figuur 1). figuur 1 Het ClO ‒ -ion kan het celmembraan niet passeren.

In een bubbelbad waarin HClO en ClO ‒ aanwezig zijn, treedt evenwicht 1 op. HClO + H O H O + + ClO ‒ ( evenwicht 1) 2 3 [ H O + ][ ClO − ] [ 3 ][ ] met K = . z HClO Een bubbelbad heeft een gemiddelde temperatuur van 37 °C . De K -waarde van HClO bij die temperatuur is 6·10 –8 . z Omdat HClO -deeltjes beter de cel binnendringen dan ClO ‒ , is het reinigend vermogen van een oplossing van actief chloor vooral afhankelijk van de hoeveelheid HClO . De ligging van evenwicht 1 is afhankelijk van de temperatuur, waardoor ook d e totaal reinigende werking afhankelijk is van de temperatuur.

HClO en ClO ‒ zijn niet bestand tegen uv-straling. Ze worden afgebroken tot reactieproducten die nauwelijks een reinigende werking hebben. Zo wordt HClO in water afgebroken tot zoutzuur en zuurstof.

In bubbelbaden die worden blootgesteld aan zonlicht kan daarom beter het uv-bestendige trichloorisocyanuurzuur (TCCA) worden gebruikt. TCCA wordt industrieel gemaakt uit ureum, natronloog en chloor. Hierbij wordt onder andere het tussenproduct cyanuurzuur (H 3 Cy) gevormd. De optredende omzettingen zijn in figuur 2 onvolledig weergegeven. figuur 2

Elk chlooratoom in TCCA kan ook optreden als ‘actief chlooratoom’, omdat in een oplossing van TCCA in water reactie 1 optreedt. Bregje en Martin gebruiken TCCA-tabletten voor het reinigen van hun bubbelbad. Enkele gegevens van het bad en de tabletten staan in de tabel. tabel dichtheid van het water 1,0∙10 3 kg m ‒3 massa TCCA in een tablet 10 g molaire massa TCCA 232 g mol ‒1 waterinhoud bubbelbad 2,3 m 3 Elk TCCA-tablet genereert in het bubbelbad een gehalte ‘actief chloor’ van 2,0 massa-ppm Cl .

Wanneer de TCCA op is, voegen zij een nieuw tablet aan het water toe. Met elk tablet stijgt de concentratie van H 3 Cy. Men adviseert het bubbelbadwater te verversen als het gehalte H 3 Cy boven 65 massa-ppm komt.

Bereken na hoeveel TCCA-tabletten Bregje en Martin het water moeten verversen. De molaire massa van H Cy is 129 g mol ‒1 . 3 Neem aan dat de totale massa van het badwater niet verandert door toevoeging van tabletten.