Dichlor monoxide

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Dichlor Oxide
Dichlorine-monoxide-3D-sticks.png
Cấu trúc 3D rỗng của dichlor Oxide
Dichlorine-monoxide-3D-vdW.png
Cấu trúc 3D đặc của dichlor Oxide
Tên khácOxy đichloride
Dichlor Oxide
Chlor(I) Oxide
Hypochlorrơ anhydride
Nhận dạng
Số CAS7791-21-1
PubChem24646
ChEBI30198
Ảnh Jmol-3Dảnh
SMILES
InChI
ChemSpider23048
Thuộc tính
Công thức phân tửCl2O
Khối lượng mol86,9048 g/mol
Bề ngoàikhí 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 nướctan rất nhều, thủy phân 143 g Cl2O mỗi 100 g nước
Độ hòa tan trong các dung môi kháctan trong CCl4
Cấu trúc
Mômen lưỡng cực0,78 ± 0,08 D
Nhiệt hóa học
Entanpi
hình thành
ΔfHo298
+80,3 kJ mol-1
Entropy mol tiêu chuẩn So298265,9 J K-1 mol-1
Các nguy hiểm
NFPA 704

NFPA 704.svg

4
3
3
 
Các hợp chất liên quan
Cation khácĐinitơ Oxide
Dibrom Oxide
Điod Oxide
Hợp chất liên quanOxy đifluoride
Chlor 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).
☑Y kiểm chứng (cái gì ☑YKhôngN ?)

Dichlor monOxide hay dichlor Oxide 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 chlor, cũng như là anhydride của acid hypochlorrơ. Nó là một chất oxy hóa mạnh và chất chlor hóa.

Điều chế[sửa | sửa mã nguồn]

Phương pháp tổng hợp sớm nhất là xử lý khí thủy ngân(II) Oxide bằng khí chlor. 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 chlor với natri cacbonat ngậm nước, ở 20–30 ℃.

2Cl2 + 2Na2CO3 + H2O → Cl2O + 2NaHCO3 + 2NaCl
2Cl2 + 2NaHCO3 → Cl2O + 2CO2↑ + 2NaCl + H2O

Phản ứng này có thể được thực hiện khi không có nước nhưng cần sưởi ấm đến 150–250 ℃; nhưng dichlor Oxide 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[sửa | sửa mã nguồn]

Cấu trúc của dichlor Oxide tương tự như của nước và acid hypochlorrơ, 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 chlor 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[sửa | sửa mã nguồn]

Dichlor Oxide 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 acid hypochlorrơ:[4]

2HOCl ⇌ Cl2O + H2O K (0 ℃) = 3,55 × 10-3 dm³/mol

Mặc dù vậy, người ta cho rằng dichlor Oxide 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 chlor hóa nước uống[7].

Với các hợp chất vô cơ[sửa | sửa mã nguồn]

Dichlor Oxide phản ứng với các halide kim loại, với sự mất Cl2, tạo ra oxyhalide bất thường:[8][9][10]

VOCl3 + Cl2O → VO2Cl + 2Cl2
TiCl4 + Cl2O → TiOCI2 + 2Cl2
SbCI5 + 2CI2O → SbO2CI + 4Cl2

Các phản ứng tương tự cũng đã được quan sát thấy với một số halide vô cơ.[11][12]

AsCI3 + 2CI2O → AsO2CI + 3Cl2
NOCl + Cl2O → NO2Cl + Cl2

Với các hợp chất hữu cơ[sửa | sửa mã nguồn]

Dichlor Oxide là một chất chlor 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 dichlor Oxide có thể là những loài hoạt tính trong các phản ứng của HClO với các olefin và các hợp chất thơm[14].

Quang hóa[sửa | sửa mã nguồn]

Dichlor Oxide 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 chlor monOxide (ClO·).[15]

2Cl2O → 2Cl2 + O2

Đặc tính nổ[sửa | sửa mã nguồn]

Dichlor Oxide 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. Dichlor monOxide lỏng đã được báo cáo là nhạy cảm sốc.[16]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ 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.
  2. ^ 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.
  3. ^ Davis, D. S. (1942). “Nomograph for the Solubility of Chlorine Monoxide in Water”. Industrial & Engineering Chemistry. 34 (5): 624–624. doi:10.1021/ie50389a021.
  4. ^ 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.
  5. ^ 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.
  6. ^ 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.
  7. ^ 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.
  8. ^ 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.
  9. ^ Dehnicke, Kurt (1961). “Titan(IV)-Oxidchlorid TiOCl2”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 309 (5–6): 266–275. doi:10.1002/zaac.19613090505.
  10. ^ 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.
  11. ^ 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.
  12. ^ 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.
  13. ^ 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.
  14. ^ 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.
  15. ^ 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.
  16. ^ 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.