Co to jest tlenek chloru 5? Tlenki chloru

19 sierpnia 2012

Tlenki lub tlenki to związki różnych pierwiastków z tlenem. Prawie wszystkie pierwiastki tworzą takie związki. Chlor, podobnie jak inne halogeny, charakteryzuje się w takich związkach dodatnim stopniem utlenienia. Wszystkie tlenki chloru są substancjami wyjątkowo niestabilnymi, co jest typowe dla tlenków wszystkich halogenów. Istnieją cztery znane substancje, których cząsteczki zawierają chlor i tlen.

1. Gazowym związkiem o barwie od żółtej do czerwonawej i charakterystycznym zapachu (przypominającym zapach gazowego Cl2) jest tlenek chloru (I). Wzór chemiczny Cl2O. Temperatura topnienia minus 116°C, temperatura wrzenia plus 2°C. W normalnych warunkach jego gęstość wynosi 3,22 kg/m3.
2. Żółtym lub żółto-pomarańczowym gazem o charakterystycznym zapachu jest tlenek chloru (IV). Wzór chemiczny ClO2. Temperatura topnienia minus 59°C, temperatura wrzenia plus 11°C.
3. Czerwono-brązową cieczą jest tlenek chloru (VI). Wzór chemiczny Cl2O6. Temperatura topnienia plus 3,5°C, temperatura wrzenia plus 203°C.
4. Bezbarwna oleista ciecz - tlenek chloru (VII). Wzór chemiczny Cl2O7. Temperatura topnienia minus 91,5°C, temperatura wrzenia plus 80°C.

Tlenek chloru na stopniu utlenienia +1 to bezwodnik słabego jednowodorotlenowego kwasu podchlorawego (HClO). Otrzymuje się go metodą Pelouse'a w reakcji tlenku rtęci z gazowym chlorem według jednego z równań reakcji: 2Cl2 + 2HgO → Cl2O + Hg2OCl2 lub 2Cl2 + HgO → Cl2O + HgCl2. Warunki tych reakcji są różne. Tlenek chloru (I) skrapla się w temperaturze minus 60 oC, gdyż w wyższych temperaturach ulega rozkładowi, eksplodując, a w postaci stężonej jest wybuchowy. Wodny roztwór Cl2O otrzymuje się przez chlorowanie węglanów metali ziem alkalicznych lub metali alkalicznych w wodzie. Tlenek dobrze rozpuszcza się w wodzie i powstaje kwas podchlorawy: Cl2O + H2O ↔ 2HClO. Ponadto jest również rozpuszczalny w czterochlorku węgla.

Tlenek chloru o stopniu utlenienia +4 nazywany jest inaczej dwutlenkiem. Substancja ta jest rozpuszczalna w wodzie, kwasach siarkowym i octowym, acetonitrylu, czterochlorku węgla, a także w innych rozpuszczalnikach organicznych, wraz ze wzrostem polarności wzrasta jej rozpuszczalność. W warunkach laboratoryjnych otrzymuje się go w reakcji chloranu potasu z kwasem szczawiowym: 2KClO3 + H2C2O4 → K2CO3 + 2ClO2 + CO2 + H2O. Ponieważ tlenek chloru (IV) jest substancją wybuchową, nie można go przechowywać w roztworze. Do tych celów wykorzystuje się żel krzemionkowy, na powierzchni którego ClO2 może być przechowywany w formie zaadsorbowanej przez długi czas, a jednocześnie można pozbyć się zanieczyszczeń chlorem, ponieważ nie jest on absorbowany przez żel krzemionkowy. W warunkach przemysłowych ClO2 otrzymuje się poprzez redukcję dwutlenkiem siarki, w obecności kwasu siarkowego, chloranu sodu: 2NaClO3 + SO2 + H2SO4 → 2NaHSO4 + 2ClO2. Stosowany jest jako środek wybielający np. papier, celulozę itp., a także do sterylizacji i dezynfekcji różnych materiałów.

Tlenek chloru o stopniu utlenienia +6 po stopieniu rozkłada się zgodnie z równaniem reakcji: Cl2O6 → 2ClO3. Tlenek chloru (VI) otrzymuje się poprzez utlenienie dwutlenku ozonem: 2O3 + 2ClO2 → 2O2 + Cl2O6. Tlenek ten może oddziaływać z roztworami alkalicznymi i wodą. W tym przypadku zachodzą reakcje dysproporcjonowania. Na przykład podczas reakcji z wodorotlenkiem potasu: 2KOH + Cl2O6 → KClO3 + KClO4 + H2O otrzymuje się chloran i nadchloran potasu.

Wyższy tlenek chloru nazywany jest także bezwodnikiem chloru lub dichloroheptatlenkiem i jest silnym środkiem utleniającym. Może eksplodować po uderzeniu lub podgrzaniu. Jednak substancja ta jest bardziej stabilna niż tlenki o stopniach utlenienia +1 i +4. Jego rozkład do chloru i tlenu przyspiesza w obecności niższych tlenków oraz wraz ze wzrostem temperatury od 60 do 70 oC. Tlenek chloru (VII) jest w stanie powoli rozpuszczać się w zimnej wodzie, w wyniku reakcji powstaje kwas nadchlorowy: H2O + Cl2O7 → 2HClO4. Dichloroheptatlenek otrzymuje się przez ostrożne ogrzewanie kwasu nadchlorowego z bezwodnikiem fosforu: P4O10 + 2HClO4 → Cl2O7 + H2P4O11. Cl2O7 można również otrzymać stosując oleum zamiast bezwodnika fosforowego.

W ostatnich latach aktywnie rozwija się gałąź chemii nieorganicznej zajmująca się badaniem tlenków halogenów, w tym tlenków chloru, ponieważ związki te są energochłonne. Są w stanie natychmiastowo uwolnić energię w komorach spalania silników odrzutowych, a w chemicznych źródłach prądu można regulować szybkość jej uwalniania. Kolejnym powodem zainteresowania jest możliwość syntezy nowych grup związków nieorganicznych, np. tlenku chloru (VII) będącego przodkiem nadchloranów.

Źródło: fb.ru

Aktualny

Tlenek chloru(I). Cl2O- endotermiczny niestabilny związek można otrzymać w następujący sposób: 2 Cl 2 + HgO = HgCl 2 + Cl 2 O.

Po podgrzaniu rozkłada się: 2Cl 2 O = 2Cl 2 + O 2, z wodą daje kwas podchlorawy (ma łagodny charakter): Cl 2 O + H 2 O = 2HOCl.

Stopień utlenienia chloru wynosi +4. ClO2- tlenek chloru (IV), endotermiczny o ostrym zapachu, ma kształt kanciasty, a więc jest polarny.

ClO 2 charakteryzuje się reakcjami dysproporcjonowania: 6ClO 2 + 3H 2 O = 5HClO 3 + HCl,

2ClO 2 + 2KOH = KСlO 2 + KClO 3 + H 2 O. 2KClO 3 + H 2 C 2 O 4 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2CO 2 + 2ClO 2 + 2H 2 O,

Stosowany głównie do wybielania lub sterylizacji różnych materiałów. Stwierdzono, że można go stosować do odfenolowania ścieków z zakładów chemicznych.

Cl2O6 daje reakcję dysproporcjonowania: 2ClO 2 + 2O 3 = Cl 2 O 6 + 2 O 2,

Cl 2 O 6 + 2 KOH = KClO3 + KClO 4 + H 2 O.

Tlenek chloru(VII). Cl2O7- bezwodnik kwasu nadchlorowego HClO 4 (ml polarny), stosunkowo stabilny, po podgrzaniu (powyżej 120 stopni) rozkłada się wybuchowo. 2 HClO 4 + P 2 O 5 = Cl 2 O 7 + 2HPO 3,

Cl 2 O 7 + H 2 O = 2HClO 4, 2Cl 2 O 7 = 2Cl 2 + 7O 2,

Tlenek bromu (I) można otrzymać w następujący sposób: 2 Br 2 + HgO = HgBr 2 + Br2O, w temperaturze pokojowej

rozkłada się: 2Br 2 O = 2 Br 2 + O 2.

Tlenek bromu (IV) 4O 3 + 3Br 2 = 6BrO 2 to jasnożółta substancja stała, stabilna tylko w temperaturze -40 stopni. Jednym z produktów jego termicznego rozkładu w próżni jest brązowy tlenek bromu.

Tlenek jodu (V) otrzymuje się przez odwodnienie kwasu jodowego (po podgrzaniu kwasem siarkowym): 2 HIO 3 = I 2 O 5 + H 2 O, powyżej 3000 C rozkłada się: 2 I 2 O 5 = 2 I 2 + 5 O 2.

Pytanie nr 20. Kwasy halogenowe zawierające tlen takie jak NHO i ich sole. Nomenklatura. Struktura ml. Zrównoważony rozwój. Właściwości utleniające i kwasowe. Proszek wybielający. Odbiór i wniosek.

Kwas fluorawy powstaje częściowo w wyniku oddziaływania powolnego przepływu fluoru pod zmniejszonym ciśnieniem z schłodzoną wodą. Uwalniana jedynie w bardzo małych ilościach, jest bezbarwną substancją o wysokim ciśnieniu pary, która w normalnych warunkach dość szybko rozkłada się na HF i O 2 . M-la HOF ma kąt = 97 stopni. Jest pozornie mocny, ale szybko ulega hydrolizie pod wpływem wody, głównie według równania: HOF + HOH = HF + H 2 O 2. Nie otrzymano jego soli, ale znane są substancje, które można uznać za produkty zastąpienia jego wodoru rodnikami o charakterze metaloidalnym.

Kwas podchlorawy bardzo słaby, łatwo rozkłada się pod wpływem światła z wydzieleniem tlenu atomowego, co decyduje o jego bardzo silnych właściwościach utleniających.

HClO i podchloryn można otrzymać w następujący sposób: Cl 2 + H 2 O = HCl + HClO, Cl 2 + 2KOH = KCl + KClO + H 2 O Woda Javel, Cl 2 + Ca(OH) 2 = CaOCl 2 + H 2 O - wapno chlorowane Cl 2 O + 2 KOH = 2KClO + H 2 O,

2HI + HClO = I 2 + HCl + H 2 O. Cl 2 O + H 2 O = 2HOCl.

Kwas podchlorawy i podchloryn są w porządku. Porównanie standardowych potencjałów redoks pokazuje, że kwas podchlorawy jest silniejszym środkiem utleniającym niż wolny chlor i podchloryn. Dużą siłę oksydacyjną związku tłumaczy się silnym polaryzacyjnym wpływem protonu na wiązanie chlor-tlen, w którym to przypadku wiązanie jest odkształcone i stanowi formację niestabilną w porównaniu do podchlorynów.

Do wybielania tkanin używa się wody Javel, a do dezynfekcji stosuje się wybielacz.

M-la ma strukturę kątową kąt = 103° d(OH) = 0,97, d(ОCl) = 1,69A°.

Kwas podbromowy Br 2 + H 2 O = HBr + HBrO, Br 2 + KOH = KBr + KBrO + H 2 O, podbromin potasu Br 2 + 5 Cl 2 + 6 H 2 O = 2 HBrO + 10 HCl. Podbromin potasu łatwo się rozkłada: 3 KBrO = 2 KBr + KBrO 3 bromian potasu.

Kwas uwodniony: 2I 2 + HgO + H 2 O = HgI 2 + 2HIO, Sole można otrzymać w reakcji kwasów z zasadami lub w reakcjach:

Ostatnie 2 związki nie są izolowane w stanie indywidualnym, a sole - podbromki i podjodki - są dość stabilne przy braku utleniania. W tym rzędzie siła maleje.

Pytanie nr 21. Zawierające tlen związki halogenów takie jak HXO3 i ich sole. Nomenklatura. Struktura ml. Zrównoważony rozwój. Właściwości utleniające i kwasowe. Odbiór i wniosek. sól Bertholeta. Pojęcie stanów oscylacyjnych.

Kwas podchlorawy HClO 3 jest stabilny tylko w roztworach wodnych - jest mocnym kwasem i energetycznym utleniaczem: Ba(ClO 3) 2 + H 2 SO 4 = 2 HClO 3 + BaSO 4, 6P + 5HClO 3 = 3 P 2 O 5 + 5 HCl,

HClO 3 + NaOH = NaClO 3 + H 2 O (chloran sodu).

Wraz ze wzrostem temperatury zachodzi reakcja: 3 Cl 2 + 6 KOH = 5 KCl + KClO 3 + 3 H 2 O, gdzie KClO 3 to sól (chloran potasu), zwana także solą Berthollet na cześć jej odkrywcy, Francuza chemik C. Berthollet. Stosowany jest jako środek utleniający w pirotechnice, przy produkcji zapałek oraz do produkcji tlenu w laboratorium. Po podgrzaniu rozkłada się: 4 KClO 3 = KCl + 3 KClO 4, a w obecności katalizatora MnO 2 powstaje: 2 KClO 3 = 2 KCl + 3 O 2.

HBrO 3 - kwas bromowy (występuje tylko w roztworze) można otrzymać w następujący sposób: Ba(BrO 3) 2 + H 2 SO 4 = 2 HBrO 3 + BaSO 4.

Warto zauważyć, że jod może wypierać brom z bromianu potasu 2 KBrO 3 + I 2 = 2 KIO 3 + Br 2

HIO 3 – jod (jodany) d(IO) = 1,8 A (dwa wiązania) i 1,9 (jedno wiązanie) i kąt OIO = 98°

I 2 + 5Cl 2 + 6H 2 O = 2HIO 3 + 10HCl, 3I 2 + 10HNO 3 = 6HIO 3 + 10NO + 2H 2 O,

I 2 + 2HClO 3 = 2HIO 3 + Cl 2 (jod wypiera chlor), IF 5 + 3 H 2 O = 5 HF + HIO 3

Sole można otrzymać w reakcji kwasów z zasadami lub w reakcjach:

3 I 2 + 6 NaOH = 5 NaI + NaIO 3 + 3 H 2 O,

Zmniejsza się rozpuszczalność i właściwości kwasowe kwasów, a stabilność wzrasta

Autor: Encyklopedia chemiczna N.S. Zefirow

TLENKI CHLORU. Wszystkie TLENKI CHLORU o. mają ostry zapach, są niestabilne termicznie i fotochemicznie, podatne na wybuchowy rozkład, mają dodatni Tlenek [tlenek Cl(I), dichlorotlenek, półtlenek] Cl 2 O jest żółto-pomarańczowym gazem o lekko zielonkawym zabarwieniu, w stanie ciekłym ma barwę czerwonobrązową; Długość wiązania Cl - O 0,1700 nm, kąt OClO 111°, 2,60 x 10 -30 Cl x m (tabela); równanie na zależność temperaturową ciśnienia pary logp (mm Hg) = 7,87 - 1373/T (173-288 K); rozpuszczalny w wodzie tworząc HNS, rozpuszczalność (g w 100 g H2O w temperaturze 0°C): 33,6 (2,66 kPa), 52,4 (6,65 kPa). W temperaturze 60-100°C termodynamiczny rozkład Cl 2 O kończy się w ciągu 12-24 godzin, powyżej 110°C eksplozja następuje po kilku minutach, oświetlenie przyspiesza rozkład i zwiększa prawdopodobieństwo wybuchu. Z chlorkami tworzy tlenochlorki, na przykład z T1Cl 4, TaCl 5 i AsCl 3 daje odpowiednio T1OCl 2, TaOCl 3 i AsO 2 Cl. Z NO 2 tworzy mieszaninę NO 2 Cl i NO 3 Cl, z N 2 O 5 - czysty NO 3 Cl. Fluorowanie Cl 2 O za pomocą AgF 2 może wytworzyć ClOF 3, a w wyniku reakcji z AsF 5 lub SbF 5 - solami chlorylowymi ClO + 2 MF - 6. ClO2 i Cl2O6 reagują podobnie z MF5 (gdzie M oznacza As i Sb). Z sat. związki organiczne Cl 2 O zachowują się jak środek chlorujący, podobnie jak chlor. Cl2O wytwarza się przepuszczając Cl2 rozcieńczony N2 przez HgO lub poddając reakcji Cl2 z mokrym Na2CO3.

WŁAŚCIWOŚCI TLENKÓW CHLORU

Indeks
temperatura wrzenia, °C
Gęstość, g/cm3				2,023 (3,5°C)	1,805** (25°C)
J/(mol x K)
KJ/mol
KJ/mol
J/(mol x K)

*Obliczony. **2,38 g/cm3 w -160°C.

Dwutlenek ClO 2 jest gazem o barwie żółtej, w stanie ciekłym ma barwę jaskrawoczerwoną, w stanie stałym czerwono-żółtą; Długość wiązania C - O 0,1475 nm, kąt OClO 117°C; równanie na zależność temperaturową ciśnienia pary logp (mm Hg) = 7,7427 - 1275,1/T (226-312 K); rozpuszczalność w wodzie 26,1 g/l (25 °C, 20,68 kPa), rozpuszczalny w CCl 4, HClO 4, CH 3 COOH. W stanie indywidualnym jest wybuchowy, w temperaturze 30-50°C rozkład następuje z mierzalną szybkością, powyżej 50°C po okresie indukcji eksploduje. W środowisku zasadowym ClO 2 jest nieproporcjonalne i w jego obecności. Tworzy się H2O2 i uwalnia się O2. Jest redukowany przez jodki, arsenki, PbO, H 2 SO 3, aminy do jonu chlorynu. CNO 2 i N 2 O 5 tworzą NO 3 Cl, z NOCl -NO 2 Cl. Fluorowany AgF 2, BrF 3 lub rozcieńczonym F 2 do ClO 2 F. ClO 2 otrzymywany jest w wyniku działania środków redukujących (SO 2, NO 2, metanol, nadtlenki organiczne) na zakwaszony roztwór chloranu metalu alkalicznego, poprzez ogrzewanie mieszanina chloranu z mokrym kwasem szczawiowym, działanie Cl 2 na chloryny. W odróżnieniu od pozostałych, TLENKI CHLORU o. ClO 2 - produkt przemysłowy. produkcji stosuje się go zamiast Cl 2 jako bezpieczniejszy dla środowiska produkt do bielenia miazgi drzewnej, celulozy, tworzyw sztucznych. błonnik, do sporządzania napojów i technolu. woda, dezynfekcja ścieków. Podrażnia błony śluzowe, powoduje kaszel, wymioty itp.; MPC w powietrzu obszaru pracy 0,1 mg/m 3, LD 50 140 mg/kg (szczury, dożołądkowo).
Nadchloran chloru (cichlorotetratlenek) Cl 2 O 4 lub СlOClО 3 - jasnożółta ciecz, krystaliczna. stan jest prawie bezbarwny (patrz Nadchlorany).
Trójtlenek (dichloroheksatlenek) Cl 2 O 6 jest jasnoczerwoną cieczą, w stanie stałym jest pomarańczowy, kolor słabnie po ochłodzeniu. W gazach i cieczach cząsteczki mają strukturę O 2 Cl - O - ClO 3, w kryształach są to kryształy układu jednoskośnego (grupa przestrzenna, z = 4); ciśnienie pary 39,9 Pa (0°C), 133 Pa (19°C). Już w temperaturze 0-10°C powoli rozkłada się na ClO2 i O2, powyżej 20°C w produktach rozkładu pojawia się Cl2; reaguje błyskawicznie z wodą, produktami hydrolizy są HClO 3 i HClO 4. Z chlorkami, bromkami, azotanami tworzy nadchlorany, np. z NOCl daje NOClO 4, z N 2 O 5 - NO 2 ClO 4, z AlCl 3 - ClO 2, z FeCl 3 - ClO 2. Po podgrzaniu w próżni takie kompleksy oddzielają Cl 2 O 6 i przekształcają się w niesolwatowane nadchlorany Al(ClO 4) 3, Fe(ClO 4) 3. Cl 2 O 6 otrzymuje się w reakcji ozonu z ClO 2 lub działaniu F 2 na chlorany metali. Stosowany do syntezy bezwodnych nadchloranów w warunkach laboratoryjnych.
Tlenek Cl(VII) (bezwodnik chlorowy, dichloroheptatlenek) Cl 2 O 7 - bezbarwny. ciecz mobilna, wrażliwa na uderzenia i tarcie. Cząsteczka ma budowę O 3 Cl - O - ClO 3, długość wiązania Cl - O wynosi 0,1709 nm, w grupach ClO 3 - 0,1405 nm, kąt ClOCl 118,6°, OClO 115,2°, 2,40 x 10 -30 Kl x m; kryształy jednoskośne (grupa przestrzenna C2/c); równanie zależności temperaturowej ciśnienia pary lgp (mm Hg) = 7,796-1770/T. Nieograniczony rozpuszczalny w CCl 4, dobrze rozpuszczalny w HClO 4, POCl 3 itp. Nie miesza się z wodą, reaguje na granicy faz tworząc HClO 4, reakcja jest silnie egzotermiczna -211 kJ/mol); podgrzanie warstwy Cl 2 O 7 może doprowadzić do wybuchu. Rozkład Cl 2 O 7 w gazie na chlor i tlen zachodzi z mierzalną szybkością w temperaturze 100-120 ° C, ale przy ciśnieniu Cl 2 O 7 powyżej 13,3 kPa staje się wybuchowy. Ciekły Cl 2 O 7 jest stabilny do 60-70 ° C, z domieszką niższych TLENKÓW CHLORU o. przyspiesza jego rozpad. Ciekły Cl 2 O 7 charakteryzuje się reakcjami z utworzeniem związków kowalencyjnych z grupą - ClO 3. Z NH 3 w CCl 4 tworzy NH 4 HNClO 3 i NH 4 ClO 4, z alkiloaminami - odpowiednio RHNClO 3 i R 2 NClO 3, z SbF 5 - SbOF 3 i FClO 3, z N 2 O 5 w CCl 4 NO 2ClO 4 . Używając Cl 2 Około 7, można syntetyzować organiczne nadchlorany z alkoholi. Cl 2 O 7 otrzymuje się przez działanie P 2 O 5 lub oleum na kwas nadchlorowy lub przez elektrolizę roztworu HClO 4 na elektrodach Pt w temperaturze poniżej 0 ° C (Cl 2 O 7 gromadzi się w przestrzeni anodowej). Czysty Cl 2 O 7 można również otrzymać przez ogrzewanie niektórych nadchloranów w próżni, na przykład Nb(ClO 4) 5, MoO 2 (ClO 4) 2.
Znanych jest wiele wolnych rodników chlorowo-tlenowych otrzymywanych w różnych matrycach niskotemperaturowych i badanych głównie metodą EPR - ClO 3, ClOO, ClClO, a także niskostabilny półtoratlenek Cl 2 O 3, który rozkłada się w - 50 - 0°C i prawdopodobnie ma strukturę chloranu chloru СlOClO2. Termicznie stabilny rodnik ClO (długość wiązania Cl - O 0,1569 nm, 4,133 C x m, 101,6 kJ/mol) jest produktem pośrednim utleniania węglowodorów kwasem nadchlorowym i TLENKAMI CHLORU o., rozkładu wszystkich TLENKÓW CHLORU o. i inne związki chloru i tlenu, a także reakcja ozonu z chlorem atomowym w stratosferze.

Literatura: Nikitin I.V., Chemia związków tlenowych halogenów, M., 1986.

V.Ya.Rosolovsky.

Encyklopedia chemiczna. Tom 5 >>