Ditlenek chloru

związek chemiczny

Ditlenek chloru, dwutlenek chloru (nazwa Stocka: tlenek chloru(IV)), ClO2nieorganiczny związek chemiczny, tlenek chloru na IV stopniu utlenienia. Jest utleniającym biocydem oraz toksyną metaboliczną.

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

10049-04-4

PubChem

24870

DrugBank

DB12453

Podobne związki
Podobne związki

Cl2O

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Właściwości edytuj

Budowa cząsteczki edytuj

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 edytuj

Jest dobrze rozpuszczalny w wodzie (5 razy lepiej niż chlor), po ochłodzeniu z roztworu wypadają kryształy oktahydratu, ClO2·8H2O[2].

Właściwości chemiczne edytuj

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 edytuj

Ditlenek chloru można otrzymać w reakcji chlorynów z chlorem gazowym, chlorowodorem lub podchlorynem w obecności chlorowodoru:

2NaClO2 + Cl22ClO2 + 2NaCl
2NaClO2 + 2HCl + NaOCl → 2ClO2 + 3NaCl + H2O
5NaClO2 + 4HCl → 5NaCl + 4ClO2 + 2H2O

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]:

3HClO32ClO2↑ + HClO4 + H2O

W warunkach przemysłowych dwutlenek chloru otrzymuje się przez redukcję chloranów w środowisku silnie kwasowym[2].

HClO3 + HCl → HClO2 + HOCl
HClO3 + HClO22ClO2 + H2O
HOCl + HCl → Cl2 + H2O

Zbiorniki reakcyjne przedmuchuje się powietrzem w trakcie procesu, aby utrzymać bezpieczne stężenie ditlenku chloru i chloru.

Zastosowanie edytuj

Stosowany do dezynfekcji wody, szczególnie w zwalczaniu bakterii Legionella, ze względu na wysoką skuteczność usuwania biofilmu[8]. Także w przemyśle papierniczym do wybielania papieru. Zabija algi[9], może być wykorzystany do hamowania zakwitu glonów w zbiornikach wodnych[10].

Roczna produkcja światowa wynosi około miliona ton[5].

Przypisy edytuj

  1. 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.).
  2. 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, DOI10.1002/14356007.a06_483.pub2, ISBN 978-3-527-30385-4.
  3. a b Ditlenek chloru, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2015-03-28] (ang.).
  4. 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.
  5. 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.
  6. a b c Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. Warszawa: PWN, 2002, s. 572–574. ISBN 83-01-13654-5.
  7. Pradyot Patnaik: Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2003, s. 213–214. ISBN 0-07-049-439-8.
  8. Zwalczanie bakterii Legionella metodą dozowania dwutlenku chloru. ProWater. [dostęp 2013-09-09]. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-09-01)]. (pol.).
  9. Heng Zhang i inni, [Inhibition and elimination of chlorine dioxide on Phaeocystis globosa], „Ying Yong Sheng Tai Xue Bao = The Journal of Applied Ecology”, 14 (7), 2003, s. 1173–1176, ISSN 1001-9332, PMID14587346 [dostęp 2023-11-18].
  10. Wei Song i inni, Algae-containing raw water treatment and by-products control based on ClO2 preoxidation-assisted coagulation/precipitation process, „Environmental Geochemistry and Health”, 44 (11), 2022, s. 3837–3851, DOI10.1007/s10653-021-01055-1, ISSN 1573-2983, PMID34713368 [dostęp 2023-11-18].