Ditlenek chloru
Ditlenek chloru, dwutlenek chloru (nazwa Stocka: tlenek chloru(IV)), ClO2 – nieorganiczny związek chemiczny, tlenek chloru na IV stopniu utlenienia. Jest utleniającym biocydem oraz toksyną metaboliczną.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 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 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| PubChem | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DrugBank | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości
Budowa cząsteczki
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
Jest dobrze rozpuszczalny w wodzie (5 razy lepiej niż chlor), po ochłodzeniu z roztworu wypadają kryształy oktahydratu, ClO2·8H2O[2].
Właściwości chemiczne
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
Ditlenek chloru można otrzymać w reakcji chlorynów z chlorem gazowym, chlorowodorem lub podchlorynem w obecności chlorowodoru:
- 2NaClO2 + Cl2 → 2ClO2 + 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]:
- 3HClO3 → 2ClO2↑ + HClO4 + H2O
W warunkach przemysłowych dwutlenek chloru otrzymuje się przez redukcję chloranów w środowisku silnie kwasowym[2].
- HClO3 + HCl → HClO2 + HOCl
- HClO3 + HClO2 → 2ClO2 + H2O
- HOCl + HCl → Cl2 + H2O
Zbiorniki reakcyjne przedmuchuje się powietrzem w trakcie procesu, aby utrzymać bezpieczne stężenie ditlenku chloru i chloru.
Zastosowanie
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].