Диоксид хлора
| Диоксид хлора | |
|---|---|
  | |
| Общие | |
| Систематическое наименование |
Оксид хлора(IV) |
| Традиционные названия | Диоксид хлора; двуокись хлора |
| Рац. формула | ClO2 |
| Физические свойства | |
| Состояние | газ |
| Молярная масса | 67,45 г/моль |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | −59 °C |
| • кипения | 9,7 °C |
| Энтальпия | |
| • образования | +104,60 кДж/моль |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 10049-04-4 |
| Рег. номер EINECS | 233-162-8 |
| Безопасность | |
| Предельная концентрация | 1 мг/м³ |
| ЛД50 | 140-149,2 мг/кг |
| Токсичность | Класс опасности 2[1] |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Диоксид хлóра (оксид хлора(IV), двуóкись хлóра) — неорганическое химическое соединение хлора и кислорода, формула: ClO2.
Физические свойства
В стандартных условиях ClO2 — ядовитый газ жёлтого цвета с характерным запахом. При температурах ниже 10 °C ClO2 представляет собой жидкость красно-коричневого цвета, в твёрдом виде — красновато-жёлтый.
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
Реакция хлора с кислородом под действием ультрафиолета[источник не указан 598 дней]:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{Cl_2 + 2O_2 \ \xrightarrow{UV}\ 2ClO_2\uparrow} }[/math]
В лаборатории диоксид хлора получают по реакции хлората калия со щавелевой кислотой:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2KClO_3 + H_2C_2O_4 \rightarrow 2ClO_2\uparrow + K_2CO_3 + CO_2\uparrow + H_2O} }[/math][2]
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2KClO_3 + H_2C_2O_4\cdot 2H_2O + 2H_2SO_4 \rightarrow 2KHSO_4 + 2ClO_2\uparrow + 2CO_2\uparrow + 4H_2O} }[/math][3]
Промышленный метод получения ClO2 основан на реакции восстановления хлората натрия диоксидом серы:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2NaClO_3 + SO_2 + H_2SO_4 \rightarrow 2NaHSO_4 + 2ClO_2\uparrow} }[/math]
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
Кислотный оксид. При растворении в воде медленно образуются хлористая и хлорноватая кислоты (реакция диспропорционирования):
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2ClO_2 + H_2O \rightarrow HClO_2 + HClO_3} }[/math]
Разбавленные растворы, устойчивые в темноте, на свету медленно разлагаются. Образующаяся хлористая кислота очень неустойчива и разлагается:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{5HClO_2 \rightarrow 3HClO_3 + Cl_2\uparrow + H_2O} }[/math]
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
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,[4] TheraBreath).[5] В России аэрозоль диоксида хлора используется для дезинфекции медицинских учреждений[6] и рассматривается в качестве дезинфектанта для транспорта (GreenDez)[7][8].
Физиологическое действие
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[9].
Злоупотребление
Продается под названием Miracle Mineral Supplement (MMS) — это токсичный раствор 28 % хлорита натрия вместе с 10 % активатором, раствора лимонной кислоты. Новатором снадобья MMS, которое якобы исцеляет почти от всех болезней, считается оккультист Джим Хамбл, основавший секту Genesis II, Church of Health & Healing (Второе творение: церковь здоровья и исцеления).[10]
Примечания
- ↑ 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)
- ↑ Н. Г. Ключников. Руководство по неорганическому синтезу. Изд. второе, переработанное. Москва, изд. «Химия», 1965. Стр. 134.
- ↑ 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.
- ↑ 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. Архивировано 21 октября 2020 года.
- ↑ ProFresh, Therabreath в России. Zona Vita. Дата обращения: 15 июля 2020. Архивировано 3 августа 2020 года.
- ↑ Татьяна Елекоева. Хватит ли Петербургу ресурсов для дезинфекции?. «Деловой Петербург» (15 апреля 2020). Дата обращения: 15 июля 2020. Архивировано 15 июля 2020 года.
- ↑ Петербургская компания придумала экспресс-дезинфекторы для «скорой». Regnum (28 мая 2020). Дата обращения: 15 июля 2020. Архивировано 17 июля 2020 года.
- ↑ Российские машины скорой помощи будут дезинфицировать за минуту. РЖД-Партнер. Дата обращения: 15 июля 2020. Архивировано 17 июля 2020 года.
- ↑ CFR - Code of Federal Regulations Title 21. www.accessdata.fda.gov. Дата обращения: 28 октября 2019. Архивировано 13 декабря 2019 года.
- ↑ Олег Меркель. Основные элементы оккультного целительства. На примере Джима Хамбла и его группировки Дженезис II: церковь здоровья & исцеления (2021). Дата обращения: 25 апреля 2021. Архивировано 25 апреля 2021 года.
Литература
- Зефиров Н.С. и др. т.5 Три-Ятр // Химическая энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия, 1998. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9.