Оксид хлора (IV)

Оксид хлора(IV)
Общие
Систематическое наименование	Оксид хлора(IV)
Химическая формула	ClO2
Отн. молек. масса	67.45 а. е. м.
Молярная масса	67.45 г/моль
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	газ
Термические свойства
Температура плавления	−59 °C
Температура кипения	9.7 °C
Энтальпия (ст. усл.)	+104.60 кДж/моль
Классификация
номер CAS	10049-04-4
номер EINECS	233-162-8

Окси́д хло́ра(IV) (диоксид хлора) ClO₂ — газ красновато-жёлтого цвета, с характерным запахом. При температурах ниже 10 °C ClO₂ представляет из себя жидкость красно-коричневого цвета. Малоустойчив, взрывается на свету, при контактах с окислителями 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 четыреххлористом 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 нечетное 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 получают по реакции:

2KClO₃ + H₂C₂O₄ → K₂CO₃ + 2ClO₂↑ + CO₂↑ + H₂O.

Из-за взрывоопасности диоксид хлора невозможно хранить в виде жидкости. Однако адсрбирование 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:

2NaClO₃ + SO₂ + H₂SO₄ → 2NaHSO₄ + 2ClO₂↑.

Свойства

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

2ClO₂ + H₂O → HClO₂ + HClO₃.

Образующаяся хлористая кислота очень неустойчива и разлагается:

5HClO₂ → 3HClO₃ + Cl₂↑ + H₂O.

ClO₂ реагирует со многими с органическими соединенями 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, отрыва атома водорода.

Применение

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

Физиологическое действие

Высоко токсичен и опасен для окружающей среды.