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No confundir con el ion clorito o hidroxicloroquina .
Dioxido de cloro
Fórmula estructural de dióxido de cloro con dimensiones variadas.
Modelo de relleno espacial de dióxido de cloro
Solución y gas de dióxido de cloro.jpg
Nombres
Nombre IUPAC
Dioxido de cloro
Otros nombres
Óxido de cloro (IV)
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
CHEBI
ChemSpider
Tarjeta de información ECHA100.030.135 Edita esto en Wikidata
Número CE
  • 233-162-8
Número eE926 (agentes de glaseado, ...)
1265
MallaCloro + dióxido
Número RTECS
  • FO3000000
UNII
un numero9191
  • InChI = 1S / ClO2 / c2-1-3 controlarY
    Clave: OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N controlarY
  • InChI = 1 / ClO2 / c2-1-3
    Clave: OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYAC
  • O = [Cl] = O
  • O = Cl [O]
Propiedades
Cl O 2
Masa molar67,45  g · mol −1
AparienciaGas amarillo a rojizo
OlorAcre
Densidad2,757 g dm −3 [1]
Punto de fusion -59 ° C (-74 ° F; 214 K)
Punto de ebullición 11 ° C (52 ° F; 284 K)
8 g / L (a 20 ° C)
Solubilidadsoluble en soluciones alcalinas y de ácido sulfúrico
Presión de vapor> 1 atm [2]
Constante de la ley de Henry  ( k H )
4.01 × 10 −2  atm m 3 mol −1
Acidez (p K a )3,0 (5)
Termoquímica
Entropía molar estándar ( S o 298 )
257,22 JK −1 mol −1
Entalpía estándar de formación (Δ f H ⦵ 298 )
104,60 kJ / mol
Peligros
Principales peligrosToxicidad aguda
Ficha de datos de seguridad Archivo de fichas de datos de seguridad .
Pictogramas GHS
Palabra de señal GHSPeligro
Declaraciones de peligro GHS
H271 , H314 , H330
Consejos de prudencia del SGA
P210 , P220 , P280 , P283 , P260 , P264 , P271 , P284 , P301 , P330 , P331 , P311 , P306 , P360 , P304 , P340 , P305 , P351 , P338 , P371 + 380 + 375 , P405 , P403 + 233 , P501
NFPA 704 (diamante de fuego)
3
0
4
BUEY
Dosis o concentración letal (LD, LC):
LD 50 ( dosis mediana )
94 mg / kg (oral, rata) [3]
LC Lo ( más bajo publicado )
260 ppm (rata, 2 h) [4]
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.):
PEL (permitido)
TWA 0,1 ppm (0,3 mg / m 3 ) [2]
REL (recomendado)
TWA 0,1 ppm (0,3 mg / m 3 ) ST 0,3 ppm (0,9 mg / m 3 ) [2]
IDLH (peligro inmediato)
5 ppm [2]
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referencias de Infobox

El dióxido de cloro es un compuesto químico con la fórmula ClO 2 que existe como gas verde amarillento por encima de 11 ° C, un líquido marrón rojizo entre 11 ° C y -59 ° C, y como cristales de color naranja brillante por debajo de -59 ° C. Es un agente oxidante , capaz de transferir oxígeno a una variedad de sustratos, mientras gana uno o más electrones a través de la oxidación-reducción ( redox ). No se hidroliza cuando ingresa al agua y generalmente se maneja como un gas disuelto en una solución en agua. Los peligros potenciales del dióxido de cloro incluyen problemas de salud, explosividad e ignición de incendios. [5] Se usa comúnmente como blanqueador .

El dióxido de cloro se descubrió en 1811 y se ha utilizado ampliamente para blanquear en la industria del papel y para el tratamiento del agua potable. Desarrollos más recientes han extendido su aplicación al procesamiento de alimentos, desinfección de locales y vehículos, erradicación de moho, desinfección del aire y control de olores, tratamiento de piscinas, aplicaciones dentales y limpieza de heridas.

El compuesto se ha comercializado de manera fraudulenta como una cura ingerible para una amplia gama de enfermedades, incluido el autismo infantil [6] y el COVID-19 . [7] [8] [9] Los niños que recibieron enemas de dióxido de cloro como una supuesta cura para el autismo infantil han sufrido dolencias potencialmente mortales. [6] La Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) ha declarado que la ingestión u otro uso interno de dióxido de cloro (aparte del enjuague bucal bajo la supervisión de un dentista) no tiene beneficios para la salud y no debe usarse internamente por ningún motivo. [10] [11]

Estructura y vinculación [ editar ]

Comparación del enlace de tres electrones con el enlace covalente convencional
Las dos estructuras de resonancia

El dióxido de cloro es un compuesto de cloro neutro . Es muy diferente del cloro elemental, tanto en su estructura química como en su comportamiento. [12] Una de las cualidades más importantes del dióxido de cloro es su alta solubilidad en agua, especialmente en agua fría. El dióxido de cloro no se hidroliza cuando ingresa al agua; permanece como un gas disuelto en solución. El dióxido de cloro es aproximadamente 10 veces más soluble en agua que el cloro. [12]

La molécula ClO 2 tiene un número impar de electrones de valencia y, por tanto, es un radical paramagnético . Su estructura electrónica ha desconcertado a los químicos durante mucho tiempo porque ninguna de las posibles estructuras de Lewis es muy satisfactoria. En 1933, LO Brockway propuso una estructura que implicaba un enlace de tres electrones . [13] El químico Linus Pauling desarrolló aún más esta idea y llegó a dos estructuras de resonancia que implican un enlace doble en un lado y un enlace sencillo más un enlace de tres electrones en el otro. [14] En opinión de Pauling, la última combinación debería representar un vínculo que es un poco más débilque el doble enlace. En la teoría de los orbitales moleculares, esta idea es común si el tercer electrón se coloca en un orbital anti-enlace. El trabajo posterior ha confirmado que el orbital molecular ocupado más alto es de hecho un orbital antienlazante incompleto. [15]

Preparación [ editar ]

El dióxido de cloro es un compuesto que puede descomponerse de manera extremadamente violenta cuando se separa de las sustancias diluyentes. Como resultado, a menudo se prefieren los métodos de preparación que implican producir soluciones sin pasar por una etapa de fase gaseosa. Organizar la manipulación de forma segura es fundamental.

Oxidación de clorito [ editar ]

En el laboratorio, el ClO 2 se puede preparar por oxidación de clorito de sodio con cloro: [16]

2 NaClO 2 + Cl 2 → 2 ClO 2 + 2 NaCl

Tradicionalmente, el dióxido de cloro para aplicaciones de desinfección se ha elaborado a partir de clorito de sodio o el método de clorito de sodio e hipoclorito :

2 NaClO 2 + 2 HCl + NaOCl → 2 ClO 2 + 3 NaCl + H 2 O

o el método del clorito de sodio y el ácido clorhídrico :

5 NaClO 2 + 4 HCl → 5 NaCl + 4 ClO 2 + 2 H 2 O

o el método del clorito- ácido sulfúrico :

4  ClO-
2+ 2 H 2 SO 4 → 2 ClO 2 + HClO 3 + 2  SO2−
4+ H 2 O + HCl

Los tres métodos pueden producir dióxido de cloro con un alto rendimiento de conversión de clorito. A diferencia de los otros procesos, el método clorito-ácido sulfúrico produce dióxido de cloro completamente libre de cloro, aunque tiene el requisito de un 25% más de clorito para producir una cantidad equivalente de dióxido de cloro. Alternativamente, el peróxido de hidrógeno se puede usar de manera eficiente en aplicaciones a pequeña escala. [12]

Reducción de clorato [ editar ]

En el laboratorio, el dióxido de cloro también se puede preparar mediante la reacción de clorato de potasio con ácido oxálico :

2 KClO 3 + 2 H 2 C 2 O 4 → K 2 C 2 O 4 + 2 ClO 2 + 2 CO 2 + 2 H 2 O
2 KClO 3 + H 2 C 2 O 4 + 2 H 2 SO 4 → 2 KHSO 4 + 2 ClO 2 + 2 CO 2 + 2 H 2 O

Más del 95% del dióxido de cloro que se produce en el mundo actual se produce mediante la reducción del clorato de sodio , para su uso en el blanqueo de pulpa . Se produce con alta eficiencia en una solución ácida fuerte con un agente reductor adecuado como metanol , peróxido de hidrógeno , ácido clorhídrico o dióxido de azufre . [12] Las tecnologías modernas se basan en metanol o peróxido de hidrógeno, ya que estas químicas permiten la mejor economía y no coproducen cloro elemental. La reacción general se puede escribir como: [17]

clorato + ácido + agente reductor → dióxido de cloro + subproductos

Como ejemplo típico, se cree que la reacción de clorato de sodio con ácido clorhídrico en un solo reactor procede a través de la siguiente ruta:

ClO-
3+ Cl-
+ H+
→ ClO-
2 + HOCl
ClO-
3+ ClO-
2+ 2  H+
→ 2  ClO
2+ H
2O
HOCl + Cl-
+ H+
→ Cl
2+ H
2O

que da la reacción general

2  ClO-
3+ 2  Cl-
+ 4  H+
→ 2  ClO
2+ Cl
2+ 2  H
2O .

La ruta de producción comercialmente más importante utiliza metanol como agente reductor y ácido sulfúrico para la acidez. Dos ventajas de no utilizar los procesos basados ​​en cloruros son que no hay formación de cloro elemental y que el sulfato de sodio , una sustancia química valiosa para la planta de celulosa, es un subproducto. Estos procesos basados ​​en metanol proporcionan una alta eficiencia y pueden hacerse muy seguros. [12]

El proceso variante que utiliza clorato, peróxido de hidrógeno y ácido sulfúrico se ha utilizado cada vez más desde 1999 para el tratamiento del agua y otras aplicaciones de desinfección a pequeña escala , ya que produce un producto sin cloro con alta eficiencia.

Otros procesos [ editar ]

También se puede producir dióxido de cloro muy puro mediante la electrólisis de una solución de clorito: [18]

2 NaClO 2 + 2 H 2 O → 2 ClO 2 + 2 NaOH + H 2

El dióxido de cloro gaseoso de alta pureza (7,7% en aire o nitrógeno) se puede producir mediante el método gas-sólido, que reacciona cloro gaseoso diluido con clorito de sodio sólido: [18]

2 NaClO 2 + Cl 2 → 2 ClO 2 + 2 NaCl

Manejo de propiedades [ editar ]

A presiones parciales superiores a 10 kPa [12] (o concentraciones en fase gaseosa superiores al 10% del volumen en aire en STP ), el ClO 2 puede descomponerse explosivamente en cloro y oxígeno.. La descomposición puede iniciarse por luz, puntos calientes, reacción química o choque de presión. Por lo tanto, el gas de dióxido de cloro nunca se maneja en forma concentrada, sino que casi siempre se maneja como gas disuelto en agua en un rango de concentración de 0.5 a 10 gramos por litro. Su solubilidad aumenta a temperaturas más bajas, por lo que es común utilizar agua helada (5 ° C) cuando se almacena en concentraciones superiores a 3 gramos por litro. En muchos países, como los Estados Unidos, es posible que el gas de dióxido de cloro no se transporte en ninguna concentración y casi siempre se produce en el lugar de aplicación utilizando un generador de dióxido de cloro. [12] En algunos países, [ ¿cuáles? ] Las soluciones de dióxido de cloro por debajo de los 3 gramos por litro de concentración pueden transportarse por tierra, sin embargo, son relativamente inestables y se deterioran rápidamente.

Usos [ editar ]

El dióxido de cloro se utiliza para blanquear la pulpa de madera y para la desinfección (denominada cloración ) del agua potable municipal. [19] [20] : 4–1 [21] Como desinfectante, es eficaz incluso en concentraciones bajas debido a sus cualidades únicas. [12] [20]

Blanqueamiento [ editar ]

El dióxido de cloro se usa a veces para blanquear la pulpa de madera en combinación con cloro, pero se usa solo en las secuencias de blanqueo ECF (sin cloro elemental). Se utiliza a pH moderadamente ácido (3,5 a 6). El uso de dióxido de cloro minimiza la cantidad de compuestos organoclorados producidos. [22] El dióxido de cloro (tecnología ECF) es actualmente el método de blanqueo más importante a nivel mundial. Aproximadamente el 95% de toda la pulpa kraft blanqueada se fabrica utilizando dióxido de cloro en secuencias de blanqueo ECF. [23]

Se ha utilizado dióxido de cloro para blanquear la harina . [24]

Tratamiento de agua [ editar ]

Más información: Cloración de agua y Purificación de agua portátil § Dióxido de cloro

La planta de tratamiento de agua de las Cataratas del Niágara, Nueva York , utilizó por primera vez dióxido de cloro para el tratamiento del agua potable en 1944 para destruir " compuestos fenólicos que producen sabor y olor ". [20] : 4–17 [21] El dióxido de cloro se introdujo como desinfectante de agua potable a gran escala en 1956, cuando Bruselas , Bélgica, cambió de cloro a dióxido de cloro. [21] Su uso más común en el tratamiento del agua es como antioxidante antes de la cloración del agua potable para destruir las impurezas naturales del agua que de otro modo producirían trihalometanos al exponerse al cloro libre. [25] [26][27] Los trihalometanos son subproductos de desinfección sospechosos de ser cancerígenos [28] asociados con la cloración de sustancias orgánicas naturales en el agua cruda. [27] El dióxido de cloro también es superior al cloro cuando opera por encima de pH 7, [20] : 4-33 en presencia de amoníaco y aminas [ cita requerida ] y para el control de biopelículas en sistemas de distribución de agua. [27] El dióxido de cloro se utiliza en muchas aplicaciones de tratamiento de agua industrial como biocida, incluidas las torres de enfriamiento , el agua de proceso y el procesamiento de alimentos. [29]

El dióxido de cloro es menos corrosivo que el cloro y superior para el control de la bacteria Legionella . [21] [30] El dióxido de cloro es superior a algunos otros métodos secundarios de desinfección de agua en que el dióxido de cloro es un biocida registrado por la EPA , no se ve afectado negativamente por el pH, no pierde eficacia con el tiempo (las bacterias no se volverán resistentes a él ), y no se ve afectado negativamente por la sílice y los fosfatos , que son inhibidores de corrosión del agua potable de uso común.

Es más eficaz como desinfectante que el cloro en la mayoría de las circunstancias contra agentes patógenos transmitidos por el agua como virus , [31] bacterias y protozoos , incluidos los quistes de Giardia y los ooquistes de Cryptosporidium . [20] : 4–20–4–21

El uso de dióxido de cloro en el tratamiento del agua conduce a la formación del subproducto clorito, que actualmente está limitado a un máximo de 1 parte por millón en el agua potable en los EE. UU. [20] : 4–33 Esta norma de la EPA limita el uso de dióxido de cloro en los EE. UU. Al agua de calidad relativamente alta porque minimiza la concentración de clorito, o el agua que se va a tratar con coagulantes a base de hierro (el hierro puede reducir el clorito a cloruro ). [ cita requerida ]

Uso en crisis públicas [ editar ]

El dióxido de cloro tiene muchas aplicaciones como oxidante o desinfectante. [12] El dióxido de cloro se puede utilizar para la desinfección del aire [32] y fue el principal agente utilizado en la descontaminación de edificios en los Estados Unidos después de los ataques de ántrax de 2001 . [33] Después del desastre del huracán Katrina en Nueva Orleans , Luisiana y la costa del Golfo circundante, se utilizó dióxido de cloro para erradicar el moho peligroso de las casas inundadas por el agua de la inundación. [34]

Al abordar la pandemia de COVID-19, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Ha publicado una lista de muchos desinfectantes que cumplen con sus criterios de uso en medidas ambientales contra el coronavirus causante . [35] [36] Algunos se basan en clorito de sodio que se activa en dióxido de cloro, aunque se utilizan diferentes formulaciones en cada producto. Muchos otros productos de la lista de la EPA contienen hipoclorito de sodio , cuyo nombre es similar pero no debe confundirse con el clorito de sodio porque tienen modos de acción química muy diferentes.

Otros usos de desinfección [ editar ]

El dióxido de cloro se puede usar como tratamiento fumigante para "desinfectar" frutas como arándanos, frambuesas y fresas que desarrollan moho y levadura. [37]

El dióxido de cloro se puede usar para desinfectar aves de corral rociándolas o sumergiéndolas después del sacrificio. [38]

El dióxido de cloro se puede utilizar para la desinfección de endoscopios , como con el nombre comercial Tristel. [39] También está disponible en un trío que consiste en una limpieza previa previa con surfactante y un enjuague posterior con agua desionizada y un antioxidante de bajo nivel. [40]

El dióxido de cloro se puede utilizar para controlar los mejillones cebra y quagga en las tomas de agua. [20] : 4–34

Se demostró que el dióxido de cloro es eficaz en la erradicación de las chinches . [41]

Para la purificación del agua durante el campamento , las tabletas generadoras de dióxido de cloro desinfectan más patógenos que la lejía doméstica, pero a un costo por volumen más alto. [42] [43]

Pseudomedicina [ editar ]

Ver también: Suplemento mineral milagroso

El dióxido de cloro se comercializa de manera fraudulenta como una cura mágica para una variedad de enfermedades, desde el cáncer de cerebro hasta el VIH / SIDA . Los enemas de dióxido de cloro son una supuesta cura para el autismo infantil , lo que resulta en quejas ante la FDA que informan sobre reacciones potencialmente mortales [44] e incluso la muerte. [45] El dióxido de cloro se vuelve a etiquetar con una variedad de marcas que incluyen, entre otras, MMS, Miracle Mineral Solution y el protocolo CD. [46] No existe una base científica para las propiedades médicas del dióxido de cloro y la FDA ha advertido contra su uso. [47] [48]

Otros usos [ editar ]

El dióxido de cloro se utiliza como oxidante para destruir los fenoles en las corrientes de aguas residuales y para el control de olores en los depuradores de aire de las plantas de subproductos animales (procesamiento). [20] : 4–34 También está disponible para su uso como desodorante para automóviles y botes, en paquetes que generan dióxido de cloro que se activan con el agua y se dejan en el bote o automóvil durante la noche.

Problemas de seguridad en el agua y los suplementos [ editar ]

El dióxido de cloro es tóxico, por lo que se necesitan límites de exposición para garantizar su uso seguro. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ha establecido un nivel máximo de 0,8 mg / L de dióxido de cloro en el agua potable. [49] La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA), una agencia del Departamento de Trabajo de los Estados Unidos , ha establecido un límite de exposición permisible de 8 horas de 0.1 ppm en el aire (0.3 mg / m 3 ) para las personas que trabajan con dióxido de cloro. . [50]

El 30 de julio de 2010, y nuevamente el 1 de octubre de 2010, la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos advirtió contra el uso del producto " Miracle Mineral Supplement ", o "MMS", que cuando se prepara según las instrucciones produce dióxido de cloro. MMS se ha comercializado como un tratamiento para una variedad de afecciones, que incluyen el VIH, el cáncer, el autismo y el acné. Las advertencias de la FDA informaron a los consumidores que el MMS puede causar daños graves a la salud y declaró que ha recibido numerosos informes de náuseas, diarrea, vómitos intensos y presión arterial baja potencialmente mortal causada por la deshidratación. [51] [52]Esta advertencia se repitió por tercera vez el 12 de agosto de 2019 y una cuarta el 8 de abril de 2020, indicando que ingerir MMS es lo mismo que beber lejía, e instando a los consumidores a no usarlos ni dar estos productos a sus hijos por ningún motivo. . [48]

Referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • Medios relacionados con el dióxido de cloro en Wikimedia Commons