Диоксид хлора

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
У этого термина существуют и другие значения, см. Оксид хлора.
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[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 (недоступная ссылка) 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. — 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.