Диоксид хлора

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Диоксид хлора
Chlorine-dioxide.png
Chlorine-dioxide-3D-vdW.png
Общие
Систематическое
наименование
Оксид хлора​(IV)​
Традиционные названия Диоксид хлора; двуокись хлора
Хим. формула ClO2
Рац. формула ClO2
Физические свойства
Состояние газ
Молярная масса 67,45 г/моль
Плотность 1,6 ± 0,1 г/см³[2]
Энергия ионизации 10,36 ± 0,01 эВ[2]
Термические свойства
Температура
 • плавления −59 °C
 • кипения 9,7 °C
Энтальпия
 • образования +104,60 кДж/моль
Давление пара 1 ± 1 атм[2]
Классификация
Рег. номер CAS 10049-04-4
PubChem
Рег. номер EINECS 233-162-8
SMILES
InChI
Кодекс Алиментариус E926
RTECS FO3000000
ChEBI 29415
ChemSpider
Безопасность
Предельная концентрация 1 мг/м³
ЛД50 140-149,2 мг/кг
Токсичность Класс опасности 2[1]
NFPA 704
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

Диоксид хлóра (оксид хлора(IV), двуóкись хлóра) — неорганическое химическое соединение хлора и кислорода, формула: ClO2.

Физические свойства диоксида хлора[править | править код]

В стандартных 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[править | править код]

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

[3]
[4]

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

Хранить диоксид хлора в жидком виде сложно ввиду его малой устойчивости и взрывоопасности. В случаях, когда это необходимо, возможно кратковременное хранение в открытом охлаждаемом сосуде. Более устойчивыми являются его растворы в чистой воде и четырёххлористом углероде, сохраняемые при низких температурах. Возможно также довольно долгое хранение в адсорбированном виде: при низкой температуре и с использованием в качестве сорбента силикагеля, который одновременно позволяет освободить диоксид хлора от значительных примесей слабо сорбирующегося в этих условиях элементного хлора, а также воды, прочно удерживаемой силикагелем после высвобождения сорбата при подогревании.

Свойства[править | править код]

Спектр диоксида хлора в видимой и ультрафиолетовой области

Кислотный оксид. При растворении в воде медленно образуются хлористая и хлорноватая кислоты (реакция диспропорционирования):

Разбавленные растворы, устойчивые в темноте, на свету медленно разлагаются. Образующаяся хлористая кислота очень неустойчива и разлагается:

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

Применение[править | править код]

Используется в основном для отбеливания, например, целлюлозы, бумаги, муки и тому подобного, дезинфекции и стерилизации различных материалов. С 2010 года началось применение в США в качестве компонентов зубных паст и ополаскивателей в связи с высокой активностью против бактериальных биоплёнок, создаваемых анаэробными бактериями (CloSYS,[5] TheraBreath).[6] В России аэрозоль диоксида хлора используется для дезинфекции медицинских учреждений[7] и рассматривается в качестве дезинфектанта для транспорта (GreenDez)[8][9].

Физиологическое действие[править | править код]

Диоксид хлора ядовит. Сильный окислитель. Вызывает раздражение слизистых оболочек и кашель. ПДК в воздухе рабочей зоны 1 мг/м3, ЛД50 = 140—149,2 мг/кг (крысы, перорально).

Вещество относится ко II классу токсичности в соответствии с ГОСТ 12.1.005-76.

В окислительно-восстановительных реакциях молекула хлора способна принять два электрона, а молекула диоксида 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 отдаёт органическим веществам в ходе реакции атомы кислорода и по этой причине менее опасен, чем чистый хлор. Именно поэтому диоксид хлора начал активно заменять традиционное хлорирование воды на станциях водоочистки по всему миру (в первую очередь в США). Для обеззараживания того же количества воды нужно меньшее количество диоксида хлора по сравнению с обычным хлором. Кроме того, в такой воде отсутствуют хлорорганические соединения, так как при распаде молекулы диоксида хлора не образуется активный хлор, способный вступать в реакции, поэтому диоксид хлора разрешён для применения в качестве антибактериального агента[10].

Примечания[править | править код]

  1. name=https://docs.cntd.ru_ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности (с Изменениями N 1, 2)
  2. 1 2 3 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0116.html
  3. Н. Г. Ключников. Руководство по неорганическому синтезу. Изд. второе, переработанное. Москва, изд. «Химия», 1965. Стр. 134.
  4. М. Баудлер, Г. Брауэр, Ф. Губер и др. Руководство по неорганическому синтезу: В 6-ти томах (рус.). — М.: Мир, 1985. — Т. 2. — С. 348. — 362 с.
  5. Эффективность стабилизированной жидкости для полоскания рта на основе диоксида хлора в снижении неприятного запаха изо рта: 8-недельное рандомизированное контролируемое исследование. CloSYS.ru. Дата обращения 15 июля 2020.
  6. ProFresh, Therabreath в России. Zona Vita. Дата обращения 15 июля 2020.
  7. Татьяна Елекоева. Хватит ли Петербургу ресурсов для дезинфекции?. «Деловой Петербург» (15 апреля 2020). Дата обращения 15 июля 2020.
  8. Петербургская компания придумала экспресс-дезинфекторы для «скорой». Regnum (28 мая 2020). Дата обращения 15 июля 2020.
  9. Российские машины скорой помощи будут дезинфицировать за минуту. РЖД-Партнер. Дата обращения 15 июля 2020.
  10. CFR - Code of Federal Regulations Title 21. www.accessdata.fda.gov. Дата обращения 28 октября 2019.

Литература[править | править код]

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