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Articulo de referencia

monóxido de dicloro

Chlorine(I) oxide Hypochlorous oxide Hypochlorous anhydride Chloro hypochlorite"},"IUPACName":{"wt":"Oxygen dichloride"},"SystematicName":{"wt":"Dichloridooxygen Dichlorooxidane...

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El monóxido de dicloro (nombre IUPAC: dicloruro de oxígeno ) es un compuesto inorgánico con la fórmula molecular Cl₂O . Fue sintetizado por primera vez en 1834 por Antoine Jérôme Balard , [ 2 ] quien junto con Gay-Lussac también determinó su composición. En la literatura antigua se le suele denominar monóxido de cloro , [ 3 ] lo que puede generar confusión, ya que ese nombre ahora se refiere al radical ClO • .

A temperatura ambiente, se presenta como un gas de color amarillo parduzco, soluble tanto en agua como en disolventes orgánicos. Químicamente, pertenece a la familia de los óxidos de cloro y es el anhídrido del ácido hipocloroso . Es un potente oxidante y agente clorante.

Preparación

El método de síntesis más antiguo consistía en tratar el óxido de mercurio(II) con gas cloro . [ 3 ]

2 Cl 2 + HgO → HgCl 2 + Cl 2 O

Un método de producción más seguro y conveniente es la reacción del gas cloro con carbonato de sodio hidratado a 20–30 °C (68–86 °F) . [ 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

Esta reacción puede realizarse en ausencia de agua, pero requiere calentamiento a 150–250 °C (302–482 °F) :  

2 Cl 2 + Na 2 CO 3 → Cl 2 O + CO 2 + 2 NaCl

Dado que el monóxido de dicloro es inestable a estas temperaturas, debe eliminarse continuamente para evitar la descomposición térmica . [ 4 ]

Estructura

La estructura del monóxido de dicloro es similar a la del agua y el ácido hipocloroso , con una geometría molecular curvada (debido a los pares de electrones no enlazantes del átomo de oxígeno) que resulta en una simetría molecular C₂V . El ángulo de enlace es ligeramente mayor de lo normal, probablemente debido a la repulsión estérica entre los voluminosos átomos de cloro.

En estado sólido, cristaliza en el grupo espacial tetraédrico I4 1 /amd, lo que lo hace isoestructural a la forma de agua a alta presión, el hielo VIII . [ 5 ]

Reacciones

El monóxido de dicloro es altamente soluble en agua, [ 6 ] donde existe en equilibrio con HOCl. La velocidad de hidrólisis es lo suficientemente lenta como para permitir la extracción de Cl₂O con disolventes orgánicos como CCl₄ , [ 3 ] pero la constante de equilibrio favorece finalmente la formación de ácido hipocloroso. [ 7 ]

2 HOCl ⇌ Cl₂O + H₂O K (0  °C) = 3,55 × 10⁻³ dm³ / mol

A pesar de esto, se ha sugerido que el monóxido de dicloro puede ser la especie activa en las reacciones del HOCl con olefinas y compuestos aromáticos , [ 8 ] [ 9 ] así como en la cloración del agua potable. [ 10 ]

Con compuestos inorgánicos

El monóxido de dicloro reacciona con haluros metálicos , con pérdida de Cl 2 , para formar oxihaluros inusuales . [ 11 ] [ 12 ] [ 3 ]

VOCl 3 + Cl 2 O → VO 2 Cl + 2 Cl 2
TiCl 4 + Cl 2 O → TiOCl 2 + 2 Cl 2
SbCl₅ + 2 Cl₂O → SbO₂Cl + 4 Cl₂

También se han observado reacciones similares con ciertos haluros inorgánicos. [ 13 ] [ 14 ]

AsCl 3 + 2 Cl 2 O → AsO 2 Cl + 3 Cl 2
NOCl + Cl 2 O → NO 2 Cl + Cl 2

Con compuestos orgánicos

El monóxido de dicloro es un agente clorante eficaz. Puede utilizarse para la cloración de la cadena lateral o del anillo de sustratos aromáticos desactivados. [ 15 ] En el caso de aromáticos activados como fenoles y ariléteres, reacciona principalmente para dar productos halogenados en el anillo. [ 16 ] Se ha sugerido que el monóxido de dicloro podría ser la especie activa en las reacciones del HOCl con olefinas y compuestos aromáticos. [ 8 ] [ 9 ]

Fotoquímica

El monóxido de dicloro sufre fotodisociación , formando finalmente O₂ y Cl₂ . El proceso se basa principalmente en radicales , y la fotólisis instantánea muestra que el hipoclorito radical (ClO·) es un intermediario clave. [ 17 ]

2 Cl 2 O → 2 Cl 2 + O 2

Propiedades explosivas

El monóxido de dicloro es explosivo, aunque existe una falta de investigación moderna sobre este comportamiento. Las mezclas a temperatura ambiente con oxígeno no podían detonarse mediante una chispa eléctrica hasta que contenían al menos un 23,5 % de Cl₂O [ 18 ] , que es un límite mínimo de explosividad extremadamente alto . Existen informes contradictorios sobre su explosión al exponerse a luz intensa. [ 19 ] [ 20 ] El calentamiento por encima de 120  °C, o una velocidad de calentamiento rápida a temperaturas más bajas, también aparentemente provoca explosiones. [ 3 ] Se ha informado que el monóxido de dicloro líquido es sensible a los golpes. [ 21 ]

Referencias

  1. ↑ "MONÓXIDO DE CLORO" . CAMEO Chemicals . Administración Nacional Oceánica y Atmosférica . Consultado el 12 de mayo de 2015 .
  2. ^ Balard, AJ (1834). "Recherches sur la Nature des combinaisons décolorantes du chlore" [ Investigaciones sobre la naturaleza de los compuestos blanqueadores del cloro ] . Annales de Chimie et de Physique . 2da serie (en francés). 57 : 225-304 .
  3. 1 2 3 4 5 6 Renard, JJ; Bolker, HI (1 de agosto de 1976). "La química del monóxido de cloro (monóxido de dicloro)". Chemical Reviews . 76 (4): 487– 508. doi : 10.1021/cr60302a004 .
  4. ↑ Hinshelwood, Cyril Norman; Prichard, Charles Ross (1923). "CCCXIII.—Una reacción gaseosa homogénea. La descomposición térmica del monóxido de cloro. Parte I". Journal of the Chemical Society, Transactions . 123 : 2730–2738 . doi : 10.1039/CT9232302730 .
  5. ^ Minkwitz, R.; Bröchler, R.; Borrmann, H. (1 de enero de 1998). "Tieftemperatur-Kristallstruktur von Diclormonóxido, Cl 2 O". Zeitschrift für Kristallographie . 213 (4): 237– 239. Código bibliográfico : 1998ZK....213..237M . doi : 10.1524/zkri.1998.213.4.237 .
  6. ↑ Davis, DS (1942). "Nomograma para la solubilidad del monóxido de cloro en agua". Industrial & Engineering Chemistry . 34 (5): 624. doi : 10.1021/ie50389a021 .
  7. ↑ Aylett, fundada por AF Holleman; continuada por Egon Wiberg; traducida por Mary Eagleson, William Brewer; revisada por Bernhard J. (2001). Química inorgánica (1.ª ed. en inglés, [editada] por Nils Wiberg. ed.). San Diego, California : Berlín: Academic Press, W. de Gruyter. pág. 442. ISBN    9780123526519.{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  8. 1 2 Swain, C. Gardner; Crist, DeLanson R. (1 de mayo de 1972). "Mecanismos de cloración por ácido hipocloroso. El último del ion clorinio, Cl+". Journal of the American Chemical Society . 94 (9): 3195– 3200. Bibcode : 1972JAChS..94.3195S . doi : 10.1021/ja00764a050 .
  9. 1 2 Sivey, John D.; McCullough, Corey E.; Roberts, A. Lynn (1 de mayo de 2010). "Monóxido de cloro (Cl 2 O) y cloro molecular (Cl 2 ) como agentes clorantes activos en la reacción de dimetenamida con cloro libre acuoso". Environmental Science & Technology . 44 (9): 3357– 3362. Bibcode : 2010EnST...44.3357S . doi : 10.1021/es9038903 . PMID 20302364 . 
  10. ↑ Powell, Steven C. (1 de mayo de 2010). "Las especies activas en la cloración del agua potable: el caso del Cl₂O " . Environmental Science & Technology . 44 (9): 3203. Bibcode : 2010EnST...44.3203P . doi : 10.1021/es100800t . PMID 20302368 . 
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  12. ↑ Dehnicke, Kurt (1961). "Titán (IV) -Oxidcloruro de TiOCl2". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 309 ( 5– 6): 266– 275. doi : 10.1002/zaac.19613090505 .
  13. ^ Dehnicke, Kurt (1 de diciembre de 1964). "Über die Oxidchloride PO2Cl, AsO2Cl y SbO2Cl". Chemische Berichte . 97 (12): 3358– 3362. doi : 10.1002/cber.19640971215 .
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  21. ↑ Pilipovich, Donald; Lindahl, CB; Schack, Carl J.; Wilson, RD; Christe, Karl O. (1972). "Óxido de trifluoruro de cloro. I. Preparación y propiedades". Química Inorgánica . 11 (9): 2189– 2192. doi : 10.1021/ic50115a040 . ISSN 0020-1669 .