WikiSort.ru - Не сортированное

Диоксид хлора
Общие
Систематическое наименование	Оксид хлора(IV)
Хим. формула	ClO2
Физические свойства
Состояние	газ
Молярная масса	67,45 г/моль
Плотность	1,6 ± 0,1 г/см³[1]
Энергия ионизации	10,36 ± 0,01 эВ[1]
Термические свойства
Т. плав.	−59 °C
Т. кип.	9,7 °C
Энтальпия образования	+104,60 кДж/моль
Давление пара	1 ± 1 атм[1]
Классификация
Рег. номер CAS	10049-04-4
PubChem	24870
Рег. номер EINECS	233-162-8
SMILES	O=Cl[O]
InChI	1S/ClO2/c2-1-3 OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N
Кодекс Алиментариус	E926
RTECS	FO3000000
ChEBI	29415
ChemSpider	23251
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Диоксид хлора — неорганическое химическое соединение хлора и кислорода, формула: ClO₂.

Физические свойства диоксида хлора

В нормальных условиях ClO₂ — ядовитый газ красновато-жёлтого цвета, с характерным запахом. При температурах ниже 10 °C ClO₂ представляет собой жидкость красно-коричневого цвета. Малоустойчив, взрывается на свету, при контактах с восстановителями и при нагревании. Хорошо растворим в воде. Теплота испарения диоксида хлора 6,3 ± 0,1 ккал/моль, критическая температура 192 °C, критическое давление 85 атм. Плотность ClO₂ уменьшается от 1,973 г/см³ при −60 °C до 1,653 г/см³ при 5 °C. Диоксид хлора растворим в воде, уксусной и серной кислотах, в четырёххлористом углероде, ацетонитриле, а также в ряде других органических растворителей. Растворимость диоксида хлора возрастает с ростом полярности растворителя. Потенциал ионизации диоксида хлора равен 10,33 ± 0,02 эВ, сродство к электрону 2,378 ± 0,006 эВ. Потенциал окисления-восстановления в водном растворе — E(ClO₂/ClO₂⁻) = 0,94 В.

Оксид хлора(IV) имеет нечётное количество электронов (33) и является стабильным радикалом, не проявляющим при нормальных условиях тенденции к димеризации. В газовой фазе ЭПР спектр ClO₂ не наблюдается, что объясняется большим числом вращательных уровней его молекулы. ЭПР-спектр раствора оксида хлора(IV) представляет собой широкий синглет, но при некоторых условиях (например, низких температурах) спектральная линия усложняется, превращаясь в широкий квартет вследствие сверхтонкого расщепления на ядрах хлора ³⁵Cl и ³⁷Cl, для которых константы сверхтонкой структуры равны 1,70 ± 0,03 и 1,37 ± 0,03 мT соответственно.

Получение

В лаборатории диоксид хлора получают по реакции хлората калия с щавелевой кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {2KClO_{3}+H_{2}C_{2}O_{4}+H_{2}SO_{4}\rightarrow K_{2}SO_{4}+2ClO_{2}\uparrow +2CO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}$

Из-за взрывоопасности диоксид хлора невозможно хранить в виде жидкости. Однако адсорбирование на поверхности силикагеля позволяет хранить диоксид хлора при пониженной температуре достаточно долго, а также избавиться от примесей хлора, силикагелем не поглощающегося.

Промышленный метод получения ClO₂ основан на реакции восстановления хлората натрия диоксидом серы:

${\displaystyle {\mathsf {2NaClO_{3}+SO_{2}+H_{2}SO_{4}\rightarrow 2NaHSO_{4}+2ClO_{2}\uparrow }}}$

Свойства

Кислотный оксид. При растворении в воде образуются хлористая и хлорноватая кислоты (реакция диспропорционирования). Разбавленные растворы устойчивы в темноте, на свету медленно разлагаются:

${\displaystyle {\mathsf {2ClO_{2}+H_{2}O\rightarrow HClO_{2}+HClO_{3}}}}$

Образующаяся хлористая кислота очень неустойчива и разлагается:

${\displaystyle {\mathsf {5HClO_{2}\rightarrow 3HClO_{3}+Cl_{2}+H_{2}O}}}$

ClO₂ реагирует со многими органическими соединениями и выступает окислителем средней силы. Большинство реакций с участием ClO₂ протекают по механизму одноэлектронного окисления с образованием органических катион-радикалов и хлорит-иона на первой стадии реакции, но возможно протекание и других реакций, в частности, реакции отрыва атома водорода.

Применение

Используется в основном для отбеливания, например, целлюлозы, бумаги, муки и т. п., дезинфекции и стерилизации различных материалов.

Физиологическое действие

Диоксид хлора ядовит. Сильный окислитель. Вызывает раздражение слизистых оболочек и кашель. ПДК в воздухе рабочей зоны 0,1 мг/м³, ЛД₅₀ = 140 мг/кг (крысы, перорально).

В окислительно-восстановительных реакциях молекула хлора способна принять два электрона, а молекула диоксид хлора — пять. В диоксиде хлора электроны принимают атомы кислорода, у хлора — только атомы хлора, и это приводит к заметным различиям в свойствах этих веществ. Реакция между хлором и органическими веществами приводит к присоединению к молекулам последних атомов хлора с образованием токсичных хлорорганических соединений. Диоксид хлора отдает органическим веществам в ходе реакции атомы кислорода и по этой причине менее опасен, чем чистый хлор.

Примечания

Литература

• Зефиров Н.С. и др. т.5 Три-Ятр // Химическая энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия, 1998. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9.