Ditlenek chloru
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 roztwór wodny ditlenku chloru | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ogólne informacje | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wzór sumaryczny | ClO2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Masa molowa | 67,45 g/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wygląd | pomarańczowozielony[1], żółtozielony lub żółtopomarańczowy[2] gaz; po skropleniu czerwonobrązowa ciecz[2], po zestaleniu pomarańczowoczerwone kryształy[2] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikacja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Numer CAS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| PubChem | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | Cl2O | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ditlenek chloru, dwutlenek chloru (nazwa Stocka: tlenek chloru(IV)), ClO2 – nieorganiczny związek chemiczny, tlenek chloru na IV stopniu utlenienia. Jest utleniającym biocydem oraz toksyną metaboliczną.
Właściwości
Budowa cząsteczki
Cząsteczka ClO2 zawiera jeden niesparowany elektron, jest więc rodnikiem i ma właściwości paramagnetyczne[4][5]. Oba wiązania chlor-tlen są równocenne i mają charakter pośredni między wiązaniem pojedynczym a podwójnym[6], przy czym jest zdecydowanie bliższe temu ostatniemu[5].
Właściwości fizyczne
Jest dobrze rozpuszczalny w wodzie (5 razy lepiej niż chlor), po ochłodzeniu z roztworu wypadają kryształy oktahydratu, ClO2·8H2O[2].
Właściwości chemiczne
Obok Cl2O należy do dwóch tlenków chloru o względnie dużej trwałości[2]. Jest silnym utleniaczem. W stanie czystym lub w wysokich stężeniach rozkłada się wybuchowo na pierwiastki pod wpływem światła, sprężenia lub po niewielkim ogrzaniu. Można nim manipulować, jeśli jego stężenie w powietrzu nie przekracza 15%[7][2]. Nie jest bezwodnikiem kwasowym, z wodą reaguje powoli i można go w niej przechowywać oraz transportować bez ryzyka wybuchu; odzyskuje się go przepuszczając przez roztwór strumień powietrza. Z zasadami reaguje dysproporcjonując do ClIII i ClV[6].
Otrzymywanie
Ditlenek chloru można otrzymać w reakcji chlorynów z chlorem gazowym, chlorowodorem lub podchlorynem w obecności chlorowodoru:
- 2NaClO2 + Cl2 → 2ClO2 + 2NaCl
- 2NaClO2 + 2HCl + NaOCl → 2ClO2 + 3NaCl + H2O
- 5NaClO2 + 4HCl → 5NaCl + 4ClO2 + 2H2O
- 2NaClO2 + 2HCl + NaOCl → 2ClO2 + 3NaCl + H2O
Reakcje te stosuje się w warunkach laboratoryjnych, a także w procesach uzdatniania wody na małą skalę.
Inną metodą laboratoryjną jest działanie kwasem siarkowym na chlorany w temperaturze 0 °C. Powstający kwas chlorowy dysproporcjonuje do kwasu nadchlorowego i ClO2[6]:
- 3HClO3 → 2ClO2↑ + HClO4 + H2O
W warunkach przemysłowych dwutlenek chloru otrzymuje się przez redukcję chloranów w środowisku silnie kwasowym[2].
- HClO3 + HCl → HClO2 + HOCl
- HClO3 + HClO2 → 2ClO2 + H2O
- HOCl + HCl → Cl2 + H2O
- HClO3 + HClO2 → 2ClO2 + H2O
Zbiorniki reakcyjne przedmuchuje się powietrzem w trakcie procesu, aby utrzymać bezpieczne stężenie ditlenku chloru i chloru.
Zastosowanie
Stosowany do dezynfekcji wody, szczególnie w zwalczaniu bakterii Legionella, ze względu na wysoką skuteczność usuwania biofilmu[8]. Także w przemyśle papierniczym do wybielania papieru. Może być wykorzystany do hamowania zakwitu glonów w zbiornikach wodnych[9].
Roczna produkcja światowa wynosi około miliona ton[5].
Przypisy
- ↑ a b c d David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-58, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
- ↑ a b c d e f g h i H. Vogt i inni, Chlorine Oxides and Chlorine Oxygen Acids, [w:] Ullmann's Encyclopedia of Chemical Industrial Chemistry, wyd. 6, Weinheim: Viley-VCH, DOI: 10.1002/14356007.a06_483.pub2, ISBN 978-3-527-30385-4.
- ↑ a b Ditlenek chloru (ang.) w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2015-03-28].
- ↑ Hans Ulrich Süss: Bleaching. W: Ullmann's Encyclopedia of Chemical Industrial Chemistry. Weinheim: Viley-VCH, 2006. DOI: 10.1002/14356007.a04_191.pub2. ISBN 978-3-527-30385-4.
- ↑ a b c Geoff Rayner-Canham. Tina Overton: Descriptive Inorganic Chemistry. W. H. Freeman and Company, 2010, s. 470–471. ISBN 978-1-4292-2434-5.
- ↑ a b c Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. Warszawa: PWN, 2002, s. 572–574. ISBN 83-01-13654-5.
- ↑ Pradyot Patnaik: Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2003, s. 213–214. ISBN 0-07-049-439-8.
- ↑ Zwalczanie bakterii Legionella metodą dozowania dwutlenku chloru (pol.). ProWater. [dostęp 2013-09-09]. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-09-01)].
- ↑ Dwutlenek chloru w walce z sinicami (pol.). Mexeo. [dostęp 2009-02-06].
Media użyte na tej stronie
Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) pictogram for environmentally hazardous substances
Symbol of pollutants to the environment, according to the directive 67/548/EWG of 'European Chemicals Bureau (European Chemicals Agency).
The "fire diamond" as defined by NFPA 704. It is a blank template, so as to facilitate populating it using CSS.
Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) pictogram for oxidizing substances
Chlorine_dioxide.png new as SVG and with angle/bondlength. Note: This is more or less the structure given by Pauling on page 264 of his General Chemisty, although he puts three dots between the left-hand oxygen and the chlorine, as well as a line segment, instead of two line segments and a dot on the chlorine as we have here. But the 1933 paper by Brockway differs from this in having a single bond going to the other oxygen, and three lone pairs on that oxygen. That makes more sense, as it puts only nine electrons around the chlorine, rather than eleven in Pauling's diagram or in this diagram. Actually, Brocksay (who collaborated with Pauling) means his diagram to represent a mixture of a Lewis electronic structure with one lone pair and a lone electron on the chlorine, and three lone pairs on the left-hand oxygen, and a structure with two lone pairs on the chlorine and two lone pairs and a lone electron on that oxygen. Each of these two structures also has a single bond going to each oxygen. In these structures, each atom is surrounded by seven or eight electrons. Brockway says that the three-electron bond is equivalent to half a single bond. This gives a total of two and a half single bonds in the molecule, not two double bonds or a double bond plus one and a half single bonds as in this diagram. Of course, Brockway mentions that in reality we have a resonance between the structure with the three-electron bond going to one oxygen and the structure with it going to the other oxygen.
Autor: W. Oelen, Licencja: CC BY-SA 3.0
Yellow chlorine dioxide gas with yellow chlorine dioxide solution
Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) pictogram for corrosive substances
Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) pictogram for gas bottles
Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) pictogram for toxic substances