Dichlor monoxide
| Điclo oxit | |
|---|---|
 Cấu trúc 3D rỗng của điclo oxit | |
 Cấu trúc 3D đặc của điclo oxit | |
| Tên khác | Oxy đichloride Điclo oxit Clo(I) oxit Hypoclorơ anhydrit |
| Nhận dạng | |
| Số CAS | |
| PubChem | |
| ChEBI | |
| Ảnh Jmol-3D | ảnh |
| SMILES | đầy đủ
|
| InChI | đầy đủ
|
| ChemSpider | |
| Thuộc tính | |
| Công thức phân tử | Cl2O |
| Khối lượng mol | 86,9048 g/mol |
| Bề ngoài | khí vàng hơi nâu |
| Điểm nóng chảy | −120,6 °C (152,6 K; −185,1 °F) |
| Điểm sôi | 2 °C (275 K; 36 °F) |
| Độ hòa tan trong nước | tan rất nhều, thủy phân 143 g Cl2O mỗi 100 g nước |
| Độ hòa tan trong các dung môi khác | tan trong CCl4 |
| Cấu trúc | |
| Mômen lưỡng cực | 0,78 ± 0,08 D |
| Nhiệt hóa học | |
| Enthalpy hình thành ΔfH | +80,3 kJ mol-1 |
| Entropy mol tiêu chuẩn S | 265,9 J K-1 mol-1 |
| Các nguy hiểm | |
| NFPA 704 |
4
3
3
|
| Các hợp chất liên quan | |
| Cation khác | Đinitơ oxit Đibrom oxit Điot oxit |
| Hợp chất liên quan | Oxy điflorua Clo dioxide |
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
Điclo monoxit hay điclo oxit là một hợp chất vô cơ với công thức hóa học Cl2O. Nó được Antoine Jérôme Balard tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1834. Balard đã cùng với Gay-Lussac xác định thành phần của chất này. Trong các tài liệu cổ xưa, nó thường được gọi là chlorine monoxide, có thể là nguồn gây nhầm lẫn vì tên này bây giờ đề cập đến các loài trung tính ClO.
Ở nhiệt độ phòng nó tồn tại như một khí vàng nâu tan trong cả nước lẫn dung môi hữu cơ. Hóa học, nó là một thành viên của họ các hợp chất clo, cũng như là anhydrit của axit hypoclorơ. Nó là một chất oxy hóa mạnh và chất clo hóa.
Điều chế
Phương pháp tổng hợp sớm nhất là xử lý khí thủy ngân(II) oxit bằng khí clo. Tuy nhiên, phương pháp này rất tốn kém, cũng như nguy hiểm cao do rủi ro bị nhiễm độc thủy ngân.
- 2Cl2 + HgO → HgCl2 + Cl2O
Phương pháp sản xuất an toàn và thuận tiện hơn là phản ứng của khí clo với natri cacbonat ngậm nước, ở 20–30 ℃.
Phản ứng này có thể được thực hiện khi không có nước nhưng cần sưởi ấm đến 150–250 ℃; nhưng điclo oxit không ổn định ở nhiệt độ này[1] do đó nó phải được liên tục loại bỏ để ngăn ngừa sự nhiệt phân:
- 2Cl2 + Na2CO3 → Cl2O + CO2↑ + 2NaCl
Cấu trúc
Cấu trúc của điclo oxit tương tự như của nước và axit hypoclorơ, với phân tử chấp nhận một hình học phân tử uốn cong do những cặp đơn lẻ trên oxy; Dẫn đến sự đối xứng phân tử C2V. Góc liên kết lớn hơn một chút so với thông thường, có thể do sự đẩy lùi steric giữa các nguyên tử clo cồng kềnh.
Trong trạng thái rắn, nó kết tinh trong nhóm không gian tứ diện I41/amd, làm cho nó kết hợp với dạng nước cao, băng VIII.[2]
Phản ứng
Điclo oxit hòa tan rất nhiều trong nước[3], nơi nó tồn tại trong trạng thái cân bằng với HClO. Tốc độ thủy phân chậm đủ để cho phép chiết Cl2O với dung môi hữu cơ như CCl4, nhưng hằng số cân bằng cuối cùng lại tạo thuận lợi cho sự hình thành axit hypoclorơ:[4]
- 2HOCl ⇌ Cl2O + H2O K (0 ℃) = 3,55 × 10-3 dm³/mol
Mặc dù vậy, người ta cho rằng điclo oxit có thể là những loài hoạt động trong các phản ứng của HClO với các olefin và các hợp chất thơm[5][6], cũng như trong việc clo hóa nước uống[7].
Với các hợp chất vô cơ
Điclo oxit phản ứng với các halogenua kim loại, với sự mất Cl2, tạo ra oxyhalua bất thường:[8][9][10]
Các phản ứng tương tự cũng đã được quan sát thấy với một số halogenua vô cơ.[11][12]
Với các hợp chất hữu cơ
Điclo oxit là một chất clo hóa có hiệu quả. Nó có thể được sử dụng cho cả chuỗi bên hoặc vòng chloride của các chất thơm bị khử hoạt tính[13]. Đối với các chất thơm hoạt tính như phenol và aryl-ete chủ yếu phản ứng với các sản phẩm halogen hóa vòng[14]. Người ta đã gợi ý rằng điclo oxit có thể là những loài hoạt tính trong các phản ứng của HClO với các olefin và các hợp chất thơm[14].
Quang hóa
Điclo oxit trải qua sự quang ly, cuối cùng tạo thành O2 và Cl2. Quá trình này chủ yếu là radical based, với flash photolysis tạo ra clo monoxit (ClO·).[15]
- 2Cl2O → 2Cl2 + O2
Đặc tính nổ
Điclo oxit là chất nổ, mặc dù thiếu một nghiên cứu hiện đại về hành vi này. Sự pha trộn nhiệt độ phòng với oxy không thể phát nổ bằng tia lửa điện cho đến khi chúng chứa ít nhất 23,5% Cl2O. mà giới hạn nổ tối thiểu cực cao. Có những báo cáo mâu thuẫn về nó đang bùng nổ khi tiếp xúc với ánh sáng mạnh. Nung nóng trên 120 ℃, hoặc tốc độ gia nhiệt nhanh ở nhiệt độ thấp cũng có vẻ như dẫn đến nổ. Điclo monoxit lỏng đã được báo cáo là nhạy cảm sốc.[16]
Tham khảo
- ^ Hinshelwood, Cyril Norman; Prichard, Charles Ross (1923). “CCCXIII.—A homogeneous gas reaction. The thermal decomposition of chlorine monoxide. Part I”. Journal of the Chemical Society, Transactions. 123: 2730. doi:10.1039/CT9232302730.
- ^ Minkwitz, R.; Bröchler, R.; Borrmann, H. (ngày 1 tháng 1 năm 1998). “Tieftemperatur-Kristallstruktur von Dichlormonoxid, Cl2O”. Zeitschrift für Kristallographie. 213 (4): 237–239. doi:10.1524/zkri.1998.213.4.237.
- ^ Davis, D. S. (1942). “Nomograph for the Solubility of Chlorine Monoxide in Water”. Industrial & Engineering Chemistry. 34 (5): 624–624. doi:10.1021/ie50389a021.
- ^ Aylett, founded by A.F. Holleman; continued by Egon Wiberg; translated by Mary Eagleson, William Brewer; revised by Bernhard J. (2001). Inorganic chemistry (ấn bản 1). San Diego, Calif.: Berlin: Academic Press, W. de Gruyter. tr. 442. ISBN 9780123526519.
- ^ Swain, C. Gardner; Crist, DeLanson R. (ngày 1 tháng 5 năm 1972). “Mechanisms of chlorination by hypochlorous acid. The last of chlorinium ion, Cl+”. Journal of the American Chemical Society. 94 (9): 3195–3200. doi:10.1021/ja00764a050.
- ^ Sivey, John D.; McCullough, Corey E.; Roberts, A. Lynn (ngày 1 tháng 5 năm 2010). “Chlorine Monoxide (Cl2O) and Molecular Chlorine (Cl2) as Active Chlorinating Agents in Reaction of Dimethenamid with Aqueous Free Chlorine”. Environmental Science & Technology. 44 (9): 3357–3362. doi:10.1021/es9038903.
- ^ Powell, Steven C. (ngày 1 tháng 5 năm 2010). “The active species in drinking water chlorination: the case for Cl2O”. Environmental Science & Technology. 44 (9): 3203–3203. doi:10.1021/es100800t.
- ^ Oppermann, H. (1967). “Untersuchungen an Vanadinoxidchloriden und Vanadinchloriden. I. Gleichgewichte mit VOCl3, VO2Cl und VOCl2”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 351 (3–4): 113–126. doi:10.1002/zaac.19673510302.
- ^ Dehnicke, Kurt (1961). “Titan(IV)-Oxidchlorid TiOCl2”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 309 (5–6): 266–275. doi:10.1002/zaac.19613090505.
- ^ Renard, J. J.; Bolker, H. I. (ngày 1 tháng 8 năm 1976). “The chemistry of chlorine monoxide (dichlorine monoxide)”. Chemical Reviews. 76 (4): 487–508. doi:10.1021/cr60302a004.
- ^ Dehnicke, Kurt (ngày 1 tháng 12 năm 1964). “Über die Oxidchloride PO2Cl, AsO2Cl und SbO2Cl”. Chemische Berichte. 97 (12): 3358–3362. doi:10.1002/cber.19640971215.
- ^ Martin, H. (ngày 1 tháng 1 năm 1966). “Kinetic Relationships between Reactions in the Gas Phase and in Solution”. Angewandte Chemie International Edition in English. 5 (1): 78–84. doi:10.1002/anie.196600781.
- ^ Marsh, F. D.; Farnham, W. B.; Sam, D. J.; Smart, B. E. (ngày 1 tháng 8 năm 1982). “Dichlorine monoxide: a powerful and selective chlorinating reagent”. Journal of the American Chemical Society. 104 (17): 4680–4682. doi:10.1021/ja00381a032.
- ^ a b Sivey, John D.; Roberts, A. Lynn (ngày 21 tháng 2 năm 2012). “Assessing the Reactivity of Free Chlorine Constituents Cl2, Cl2O, and HOCl Toward Aromatic Ethers”. Environmental Science & Technology. 46 (4): 2141–2147. doi:10.1021/es203094z.
- ^ Basco, N.; Dogra, S. K. (ngày 22 tháng 6 năm 1971). “Reactions of Halogen Oxides Studied by Flash Photolysis. II. The Flash Photolysis of Chlorine Monoxide and of the ClO Free Radical”. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 323 (1554): 401–415. doi:10.1098/rspa.1971.0112.
- ^ Pilipovich, Donald.; Lindahl, C. B.; Schack, Carl J.; Wilson, R. D.; Christe, Karl O. (1972). “Chlorine trifluoride oxide. I. Preparation and properties”. Inorganic Chemistry. 11 (9): 2189–2192. doi:10.1021/ic50115a040. ISSN 0020-1669.