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新冠病毒消毒化学原理

发布者:管理员  时间:2020-04-01  

病毒按遗传物质可分为DNA病毒和RNA病毒两大类。其中DNA属于有机化学中的核酸类物质,中文名叫脱氧核糖核酸(英文名DeoxyriboNucleic Acid,缩写为DNA),是由脱氧核苷酸组成的的大分子聚合物,带有合成RNA和蛋白质所必须的遗传物质。天花病毒,牛痘病毒,乙型肝炎病毒均属于DNA病毒。

新冠病毒属于RNA病毒。RNA的化学名是核糖核酸(Ribonucleic Acid,缩写RNA),由核糖核苷酸经磷酸二酯键缩合而成长链状分子,是以DNA的一条链为模板,以碱基互补配对原则,转录而形成的一条单链,主要功能是实现遗传信息在蛋白质上的表达,是遗传信息向表型转化过程中的桥梁。我们经常听到的流感病毒,艾滋病病毒,狂犬病毒及之前肆虐非洲的埃博拉病毒和03年的“非典”病毒等均属于RNA病毒。所以之前有新闻报道说用于治疗艾滋病的药物也用在了新冠肺炎的治疗上,是有科学依据的!
新冠病毒的主要成分是蛋白质、核酸、脂质及糖类物质。而蛋白质是生命的载体,我们生活中所说的杀菌消毒,其实就是破坏细菌或病毒的蛋白质结构,从而让它们失去生命活性!人教版选修五有机化学上介绍,蛋白质有四级结构,任何一级的改变都能使蛋白质失去活性,称为“变性”。能使蛋白质变性的条件或物质有很多,如高温、紫外线、强氧化性物质、酒精、卤素单质等均能使蛋白质变性,也就是生活中常说的消毒!下面我们就从切断新冠病毒的传播途径上来介绍以上几种方法的化学原理!

1、高温消毒

网上早有报道,56摄氏度的水持续30分钟能灭活病毒。这个说法是可信的,其实绝大多数的蛋白质能保持活性的适宜温度就是常温条件下,温度越高,越容易失活,所需要的时间也就越短!所以要用这种方法消毒,最好把水烧开,需要的时间就会缩短。网上也有报道说100摄氏度的水只需要3分钟就可杀死新冠病毒。我没有做过这个实验,不妄下结论,但想来也是可信的!

2、紫外线

紫外线是波长在100nm~400nm(纳米)电磁波的总称。波长短,频率高,所以含有较多的能量,是高能射线的一种。人的身体主要成分也是蛋白质,所以紫外线不但能使病毒细菌灭活,对人身体伤害也是很大的。地球表面的臭氧层能吸收来自太阳99%的紫外线,保护着地球上的生物,但南极上空已经出现了臭氧空洞,使居住在距南极洲较近的智利南端海伦娜岬角的居民尝尽苦头,那里的羊群多有白内障,兔子全瞎,连河里的鱼也是盲鱼。所以我们生活中,在有人的情况下,是不能开紫外灯消毒的!

3、酒精
酒精也能使蛋白质变性,可用于杀菌消毒。化学名称为乙醇,结构简式CH3CH2OH或C2H5OH,能以任意比与水混溶,有特殊香味,易燃。生活中常用的是浓度为75%(体积分数)的医用酒精,另外还有95%的工业酒精及99.5%的无水酒精。工业上常用淀粉发酵或乙烯水合来生产酒精。工业生产的酒精中往往含有甲醇,不法分子如用工业酒精制作假酒,大约70毫升的甲醇就能使人致死,危害较大。而真正的白酒是用粮食在酒曲酶的作用下酿造而成的。消毒用75%的医用酒精足矣,但有伤口时如用医用酒精消毒会有强烈的刺激感有疼痛。

4、强氧化性物质

生活中用强氧化性物质消毒的物质比较多,如84消毒液、双氧水、高锰酸钾等均属于此类物质,我们可以来分别认识。

①84消毒液、漂白粉

主要成分是次氯酸钠(NaClO),它的强氧化性不但能杀菌消毒,对生活中的很多用品也是有强烈的漂白性及腐蚀性。所以不可接触衣物、书本等,对人体的皮肤腐蚀性也很强,使用时要带上口罩、橡胶手套等防护品。市售的84消毒液浓度很低,但是仍然需要稀释后才能使用。家用洁厕灵主要成分是盐酸(HCl),与84混合使用后会发生化学反应HCl+HClO=Cl2+H2O生产剧毒的氯气(Cl2)而使人中毒。工业生产可以将氯气通入冷的且浓度较低的氢氧化钠(NaOH)溶液中即可产生次氯酸钠(NaClO)。家庭中用一废旧塑料瓶,里面装上食盐水溶液,再用干电池连接两根导线,正极连接到食盐水底部,负极连接到上部,即可自制次氯酸钠溶液消毒液(注意不要让正极产生的气体泄漏,那是氯气)。生活中常用的漂白粉或漂白精的主要成分是次氯酸钙(Ca(ClO)2是不是和次氯酸钠很像)和氯化钙(CaCl2),也可用于杀菌消毒,原理和84消毒液的相似。

②双氧水

化学名称过氧化氢(H2O2),纯过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体,可任意比例与水混溶,其水溶液适用于医用伤口消毒及环境消毒和食品消毒。医学上经常用3%浓度的双氧水对伤口和中耳炎的消毒。具有较强的氧化性和一定的还原性,由于还原产物是水,所以是最常用的绿色环保氧化剂,2015年天津港爆炸事件,对剧毒的氰化钾的处理就是用过氧化氢氧化的,还可以用于对油画中的白色颜料变黑的处理,将黑色的硫化铅氧化成白色的硫酸铅。

③高锰酸钾(KMnO4)

紫黑色固体,是最强的氧化剂之一,它的强氧化性使之与易燃物接触时容易发生爆炸。对人体的皮肤也是有强腐蚀性的,使用时要避免接触。生活中很多药店都有小瓶的高锰酸钾固体出售,要配置成很稀的溶液来进行消毒。在医学上还可用于防腐剂、除臭剂及解毒剂。实验室经常用加热高锰酸钾固体的方法制取少量氧气,也用经硫酸酸化的高锰酸钾溶液作强氧化剂使用。

④过氧乙酸
属于有机强氧化性物质,又叫过醋酸,结构简式CH?COOOH,是一种具有强烈刺激性气味的无色液体,极不稳定,即使零下20℃也会爆炸,当浓度大于45%时就有爆炸性。也像其他的强氧化性物质一样,要避免和易燃,还原性较强的物质接触,否则很容易引起火灾或爆炸。在生活中,过氧乙酸是一种普遍应用、杀菌能力较强的高效消毒剂,可以迅速杀灭各种微生物,包括病毒、细菌、真菌及芽孢。过氧乙酸溶液容易挥发、分解,其分解产物是醋酸、水和氧,因此用过氧乙酸消毒液浸泡物品,不会留下任何有害物质。用过氧乙酸气体熏蒸消毒后,通风半小时,空气中的过氧乙酸就几乎全部分解、消散了,人们进入消毒后的房间不会受到伤害。因此,过氧乙酸可广泛应用于各种器具、空气、环境消毒和预防消毒。市售过氧乙酸浓度一般为加有稳定剂的20%的混合水溶液,除含主要成分过氧乙酸,另含过氧化氢、冰醋酸、硫酸等。杀菌效果比过氧化氢强。另一种剂型为二元包装型,过氧乙酸稳定性较差,但合成过氧乙酸所用的冰醋酸、硫酸与过氧化氢等原料却比较稳定,因此,将加有催化量硫酸的冰醋酸装于一瓶,将过氧化氢装于另一瓶,两瓶配套出售,临用前,将两瓶液体混匀,静置2h以上,即可产生预定浓度的过氧乙酸。

5、碘酊、碘伏
碘酊又称为碘酒,即碘单质的酒精溶液,红棕色液体。是早期常用的消毒剂,但是由于其刺激性和腐蚀性,现已被稳定性更好、刺激性更小的碘伏所取代。碘伏是单质碘与聚乙烯吡咯烷酮(Povidone)的不定型结合物。聚乙烯吡咯烷酮可溶解分散9%~12%的碘,此时呈现紫黑色液体。但医用碘伏通常浓度较低(1%或以下),呈现浅棕色。烧伤、冻伤、刀伤、擦伤、挫伤等一般外伤,用碘伏消毒效果很好。由于碘伏与酒精相比,碘伏引起的刺激疼痛较轻微,易于被病人接受,而且用途广泛、效果确切,基本上替代了酒精、红汞、碘酒、紫药水等皮肤粘膜消毒剂。此外,低浓度碘伏是淡棕色溶液,不易污染衣物。

6、苯酚

苯酚是德国化学家龙格(Runge F)于1834年在煤焦油中发现的,故又称石炭酸(Carbolic acid)。是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物(如阿司匹林)的重要原料。也可用于消毒外科器械和排泄物的处理,皮肤杀菌、止痒及中耳炎。是一种具有特殊气味的无色针状晶体,在空气中易被氧化成粉红色。与三价铁离子发生络合反应而显紫色,因此可以互相检验。与溴水反应生成白色难溶于水的三溴苯酚,可以定量检验苯酚的存在。对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用,因此要避免直接接触。前段时间声称治好了新冠肺炎的无证医生李跃华就是用苯酚的稀溶液(万分之五浓度)注射相关穴位来进行治病,但这种做法是不被认可的!


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