Оксид дихлора
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена Дихлорид кислорода Хлорид кислорода Оксид дихлора Оксид хлора(I) Гипохлористый оксид Гипохлористый ангидрид | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.029.312 |
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| Cl 2 О | |
| Молярная масса | 86,9054 г/моль |
| Появление | буровато-желтый газ |
| Температура плавления | -120,6 ° C (-185,1 ° F; 152,6 К) |
| Точка кипения | 2,0 ° C (35,6 ° F; 275,1 К) |
| очень растворим, гидролизует 143 г Cl 2 O на 100 г воды. | |
| Растворимость в других растворителях | растворим в CCl 4 |
| Структура | |
| 0,78 ± 0,08 Д | |
| Термохимия | |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 265,9 Дж.К. −1 моль −1 |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | +80,3 кДж моль −1 |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
  | |
| Опасность | |
| Х290 , Х314 , Х400 , Х411 | |
| P234 , P260 , P264 , P273 , P280 , P301+P330+P331 , P303+P361+P353 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P310 , P311 , P321 , P363 , P390 , P391 , П405 , П406 , П501 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| Паспорт безопасности (SDS) | [1] |
| Родственные соединения | |
Другие катионы | |
Родственные соединения | Дифторид кислорода , закись азота , диоксид хлора |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Моноксид дихлора — неорганическое соединение с молекулярной формулой Cl 2 O. Впервые он был синтезирован в 1834 году Антуаном Жеромом Баларом , [2] который вместе с Гей-Люссаком и определил его состав. В старой литературе его часто называют окисью хлора . [3] что может быть источником путаницы, поскольку теперь это имя относится к ClO. • радикальный .
При комнатной температуре он существует в виде коричневато-желтого газа, растворимого как в воде, так и в органических растворителях. По химическому составу он принадлежит к семейству соединений оксидов хлора , а также является ангидридом хлорноватистой кислоты . Это сильный окислитель и хлорирующий агент.
Подготовка
[ редактировать ]Самый ранний метод синтеза заключался в обработке оксида ртути (II) газообразным хлором . [3] Однако этот метод дорог, а также очень опасен из-за риска отравления ртутью .
- 2 Cl 2 + HgO → HgCl 2 + Cl 2 O
Более безопасный и удобный способ производства — реакция газообразного хлора с гидратом карбоната натрия при температуре 20–30 °С. [3]
- 2 Cl 2 + 2 Na 2 CO 3 + H 2 O → Cl 2 O + 2 NaHCO 3 + 2 NaCl
- 2 Cl 2 + 2 NaHCO 3 → Cl 2 O + 2 CO 2 + 2 NaCl + H 2 O
Эту реакцию можно проводить в отсутствие воды, но требуется нагревание до 150–250 °С; поскольку монооксид дихлора нестабилен при этих температурах [4] поэтому его необходимо постоянно удалять, чтобы предотвратить термическое разложение .
- 2 Cl 2 + Na 2 CO 3 → Cl 2 O + CO 2 + 2 NaCl
Структура
[ редактировать ]Структура монооксида дихлора аналогична структуре воды и хлорноватистой кислоты , при этом молекула принимает изогнутую молекулярную геометрию (из-за неподеленных пар атома кислорода), что приводит к C 2V молекулярной симметрии . Валентный угол немного больше нормального, вероятно, из-за стерического отталкивания между объемными атомами хлора.
В твердом состоянии он кристаллизуется в тетраэдрической пространственной группе I4 1 /amd, что делает его изоструктурным форме воды высокого давления, льду VIII . [5]
Реакции
[ редактировать ]Окись дихлора хорошо растворяется в воде. [6] где он существует в равновесии с HOCl. Скорость гидролиза достаточно медленная, чтобы обеспечить экстракцию Cl 2 O органическими растворителями, такими как CCl 4 , [3] но константа равновесия в конечном итоге благоприятствует образованию хлорноватистой кислоты. [7]
- 2 HOCl ⇌ Cl 2 O + H 2 O K (0 °C) = 3,55x10 −3 дм 3 /моль
Несмотря на это, было высказано предположение, что монооксид дихлора может быть активным веществом в реакциях HOCl с олефинами и ароматическими соединениями . [8] [9] а также при хлорировании питьевой воды. [10]
С неорганическими соединениями
[ редактировать ]Дихлормоноксид реагирует с галогенидами металлов с потерей Cl 2 , образуя необычные оксигалогениды . [11] [12] [3]
- VOCl 3 + Cl 2 O → VO 2 Cl + 2 Cl 2
- TiCl 4 + Cl 2 O → TiOCl 2 + 2 Cl 2
- SbCl 5 + 2 Cl 2 O → SbO 2 Cl + 4 Cl 2
Подобные реакции наблюдались и с некоторыми неорганическими галогенидами. [13] [14]
С органическими соединениями
[ редактировать ]Оксид дихлора является эффективным хлорирующим агентом. Его можно использовать для хлорирования боковой цепи или кольца дезактивированных ароматических субстратов. [15] С активированными ароматическими соединениями, такими как фенолы и арилэфиры, он в первую очередь реагирует с образованием галогенированных продуктов по кольцу. [16] Высказано предположение, что монооксид дихлора может быть активным веществом в реакциях HOCl с олефинами и ароматическими соединениями. [8] [9]
Фотохимия
[ редактировать ]Моноксид дихлора подвергается фотодиссоциации с образованием O 2 и Cl 2 . Этот процесс в основном основан на радикалах , при этом флэш-фотолиз показывает, что радикальный гипохлорит (ClO·) является ключевым промежуточным продуктом. [17]
- 2 Cl 2 O → 2 Cl 2 + O 2
Взрывоопасные свойства
[ редактировать ]Окись дихлора взрывоопасна, хотя современных исследований этого поведения недостаточно. Смеси с кислородом при комнатной температуре не могли быть взорваны электрической искрой до тех пор, пока они не содержали не менее 23,5% Cl 2 O. [18] что является чрезвычайно высоким минимальным пределом взрываемости . Есть противоречивые сообщения о его взрыве под воздействием сильного света. [19] [20] Нагрев выше 120 °C или быстрая скорость нагрева при более низких температурах, по-видимому, также приводят к взрывам. [3] Сообщается, что жидкий монооксид дихлора чувствителен к ударам. [21]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «ОКСИД ХЛОРА» . КАМЕО Химические вещества . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Проверено 12 мая 2015 г.
- ^ Балард, AJ (1834). «Исследования природы отбеливающих соединений хлора» . Анналы химии и физики . 2-я серия (на французском языке). 57 : 225–304.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Ренард, Джей-Джей; Болкер, Гавайи (1 августа 1976 г.). «Химия оксида хлора (дихлора моноксида)». Химические обзоры . 76 (4): 487–508. дои : 10.1021/cr60302a004 .
- ^ Хиншелвуд, Сирил Норман; Причард, Чарльз Росс (1923). «CCCXIII.—Гомогенная газовая реакция. Термическое разложение оксида хлора. Часть I». Журнал Химического общества, Сделки . 123 : 2730–2738. дои : 10.1039/CT9232302730 .
- ^ Минквиц, Р.; Брохлер, Р.; Боррманн, Х. (1 января 1998 г.). «Низкотемпературная кристаллическая структура монооксида дихлора Cl2O » . Журнал кристаллографии . 213 (4): 237–239. Бибкод : 1998ЗК....213..237М . дои : 10.1524/zkri.1998.213.4.237 .
- ^ Дэвис, DS (1942). «Номография растворимости монооксида хлора в воде». Промышленная и инженерная химия . 34 (5): 624. doi : 10.1021/ie50389a021 .
- ^ Эйлетт, основанный А. Ф. Холлеманом; продолжение Эгона Виберга; перевод Мэри Иглсон, Уильяма Брюэра; отредактировано Бернхардом Дж. (2001). Неорганическая химия (1-е изд. на английском языке, [под редакцией] Нильса Виберга. Изд.). Сан-Диего, Калифорния: Берлин: Academic Press, В. де Грюйтер. п. 442. ИСБН 9780123526519 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б Суэйн, К. Гарднер; Крист, ДеЛансон Р. (1 мая 1972 г.). «Механизмы хлорирования хлорноватистой кислотой. Последний ион хлория Cl+». Журнал Американского химического общества . 94 (9): 3195–3200. дои : 10.1021/ja00764a050 .
- ^ Jump up to: а б Сиви, Джон Д.; Маккалоу, Кори Э.; Робертс, А. Линн (1 мая 2010 г.). «Монооксид хлора (Cl 2 O) и молекулярный хлор (Cl 2 ) как активные хлорирующие агенты в реакции диметенамида с водным свободным хлором». Экологические науки и технологии . 44 (9): 3357–3362. Бибкод : 2010EnST...44.3357S . дои : 10.1021/es9038903 . ПМИД 20302364 .
- ^ Пауэлл, Стивен С. (1 мая 2010 г.). «Активные вещества при хлорировании питьевой воды: случай Cl 2 O». Экологические науки и технологии . 44 (9): 3203. Бибкод : 2010EnST...44.3203P . дои : 10.1021/es100800t . ПМИД 20302368 .
- ^ Опперманн, Х. (1967). «Исследования оксихлоридов и хлоридов ванадия. I. Равновесия с VOCl3, VO2Cl и VOCl2». Журнал неорганической и общей химии . 351 (3–4): 113–126. дои : 10.1002/zaac.19673510302 .
- ^ Денике, Курт (1961). «Хлорид титана (IV) TiOCl2». Журнал неорганической и общей химии . 309 (5–6): 266–275. дои : 10.1002/zaac.19613090505 .
- ^ Денике, Курт (1 декабря 1964 г.). «О хлоридах оксидов PO2Cl, AsO2Cl и SbO2Cl». Химические отчеты . 97 (12): 3358–3362. дои : 10.1002/cber.19640971215 .
- ^ Мартин, Х. (1 января 1966 г.). «Кинетические связи между реакциями в газовой фазе и растворе». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 5 (1): 78–84. дои : 10.1002/anie.196600781 .
- ^ Марш, Федеральный округ; Фарнем, Всемирный банк; Сэм, диджей; Смарт, Бельгия (1 августа 1982 г.). «Дихлормоноксид: мощный и селективный хлорирующий реагент». Журнал Американского химического общества . 104 (17): 4680–4682. дои : 10.1021/ja00381a032 .
- ^ Сиви, Джон Д.; Робертс, А. Линн (21 февраля 2012 г.). «Оценка реакционной способности свободных хлорсодержащих компонентов Cl 2 , Cl 2 O и HOCl по отношению к ароматическим эфирам». Экологические науки и технологии . 46 (4): 2141–2147. Бибкод : 2012EnST...46.2141S . дои : 10.1021/es203094z . ПМИД 22211432 .
- ^ Баско, Н.; Догра, Словакия (22 июня 1971 г.). «Реакции оксидов галогенов, изученные методом мгновенного фотолиза. II. Мгновенный фотолиз монооксида хлора и свободного радикала ClO». Труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 323 (1554): 401–415. Бибкод : 1971RSPSA.323..401B . дои : 10.1098/rspa.1971.0112 . S2CID 98084403 .
- ^ Кэди, Джордж Х.; Браун, Роберт Э. (сентябрь 1945 г.). «Минимальная взрывоопасная концентрация монооксида хлора, разбавленного кислородом». Журнал Американского химического общества . 67 (9): 1614–1615. дои : 10.1021/ja01225a501 .
- ^ Иредейл, Т.; Эдвардс, Т.Г. (апрель 1937 г.). «Фотореакция монооксида хлора и водорода». Журнал Американского химического общества . 59 (4): 761. doi : 10.1021/ja01283a504 .
- ^ Уоллес, Джанет И.; Гудив, CF (1 января 1931 г.). «Теплоты диссоциации оксида хлора и диоксида хлора». Труды Фарадеевского общества . 27 : 648. дои : 10.1039/TF9312700648 .
- ^ Пилипович, Дональд; Линдал, CB; Шак, Карл Дж.; Уилсон, РД; Кристе, Карл О. (1972). «Оксид трифторида хлора. I. Получение и свойства». Неорганическая химия . 11 (9): 2189–2192. дои : 10.1021/ic50115a040 . ISSN 0020-1669 .