El monóxido de dicloro es un compuesto inorgánico con la fórmula molecular Cl 2 O. Fue sintetizado por primera vez en 1834 por Antoine Jérôme Balard , [2] quien junto con Gay-Lussac también determinó su composición. En la literatura más antigua, a menudo se lo denomina monóxido de cloro , [3] lo que puede ser una fuente de confusión, ya que ese nombre ahora se refiere a la especie neutra ClO .
Nombres | |
---|---|
Otros nombres Dicloruro de oxígeno Óxido de dicloro Óxido de cloro (I) Óxido hipocloroso Anhídrido hipocloroso | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.029.312 |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
Propiedades | |
Cl 2 O | |
Masa molar | 86,9054 g / mol |
Apariencia | gas amarillo parduzco |
Punto de fusion | −120,6 ° C (−185,1 ° F; 152,6 K) |
Punto de ebullición | 2,0 ° C (35,6 ° F; 275,1 K) |
muy soluble, hidroliza 143 g de Cl 2 O por 100 g de agua | |
Solubilidad en otros disolventes. | soluble en CCl 4 |
Estructura | |
0,78 ± 0,08 D | |
Termoquímica | |
Entropía molar estándar ( S | 265,9 J K −1 mol −1 |
+80,3 kJ mol −1 | |
Peligros | |
Ficha de datos de seguridad | [1] |
NFPA 704 (diamante de fuego) | |
Compuestos relacionados | |
Otros cationes | Óxido nitroso , monóxido de dibromina , agua |
Compuestos relacionados | Difluoruro de oxígeno , dióxido de cloro |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
A temperatura ambiente, existe como un gas de color amarillo pardusco que es soluble tanto en agua como en disolventes orgánicos. Químicamente, es un miembro de la familia de compuestos del óxido de cloro , además de ser el anhídrido del ácido hipocloroso . Es un oxidante fuerte y agente clorante.
Preparación
El primer método de síntesis fue tratar el óxido de mercurio (II) con cloro gaseoso. [3] Sin embargo, este método es caro y muy peligroso debido al riesgo de intoxicación por mercurio .
- 2 Cl 2 + HgO → HgCl 2 + Cl 2 O
Un método de producción más seguro y conveniente es la reacción de cloro gaseoso con carbonato de sodio hidratado a 20–30 ° C. [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 se puede realizar en ausencia de agua, pero requiere calentamiento a 150–250 ° C; como el monóxido de dicloro es inestable a estas temperaturas [4] , debe eliminarse continuamente para evitar la descomposición térmica .
- 2 Cl 2 + Na 2 CO 3 → Cl 2 O + CO 2 + 2 NaCl
Estructura
La estructura del monóxido de dicloro es similar a la del agua y el ácido hipocloroso , con la molécula adoptando una geometría molecular doblada (debido a los pares solitarios en el oxígeno) y dando como resultado una simetría molecular C 2V . 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, haciéndolo isoestructural a la forma de agua a alta presión, 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 Cl 2 O con disolventes orgánicos como CCl 4 , [3] pero la constante de equilibrio finalmente favorece la formación de ácido hipocloroso. [7]
- 2 HOCl ⇌ Cl 2 O + H 2 O K (0 ° C) = 3.55x10 −3 dm 3 / mol
A pesar de esto, se ha sugerido que el monóxido de dicloro puede ser la especie activa en las reacciones de 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 los haluros metálicos , con la 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 → TiOCI 2 + 2 Cl 2
- SbCI 5 + 2 CI 2 O → SbO 2 CI + 4 Cl 2
También se han observado reacciones similares con ciertos haluros inorgánicos. [13] [14]
- AsCI 3 + 2 CI 2 O → AsO 2 CI + 3 Cl 2
- NOCl + Cl 2 O → NO 2 Cl + Cl 2
Con compuestos orgánicos
El monóxido de dicloro es un agente clorante eficaz. Se puede utilizar para la cloración de cadena lateral o de anillo de sustratos aromáticos desactivados . [15] En el caso de los aromáticos activados, como los fenoles y los éteres de arilo, reacciona principalmente para dar productos halogenados en anillo. [16] Se ha sugerido que el monóxido de dicloro puede ser la especie activa en las reacciones de HOCl con olefinas y compuestos aromáticos. [8] [9]
Fotoquímica
El monóxido de dicloro sufre una fotodisociación y finalmente forma O 2 y Cl 2 . El proceso se basa principalmente en radicales , con fotólisis instantánea que muestra que el hipoclorito radical (ClO ·) es un intermedio clave. [17]
- 2 Cl 2 O → 2 Cl 2 + O 2
propiedades explosivas
El monóxido de dicloro es explosivo, aunque hay una falta de investigación moderna sobre este comportamiento. Las mezclas a temperatura ambiente con oxígeno no podían detonarse con una chispa eléctrica hasta que no contenían al menos un 23,5% de Cl 2 O [18], que es un límite mínimo explosivo excesivamente alto . Hay informes contradictorios de que explota al exponerse a una luz intensa. [19] [20] El calentamiento por encima de 120 ° C, o una velocidad rápida de calentamiento a temperaturas más bajas, aparentemente también conduce a explosiones. [3] Se ha informado que el monóxido de dicloro líquido es sensible a los golpes. [21]
Referencias
- ^ "MONÓXIDO DE CLORO" . Químicos CAMEO . Administración Nacional Oceánica y Atmosférica . Consultado el 12 de mayo de 2015 .
- ^ 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 . 2ª serie (en francés). 57 : 225-304.
- ^ a b c d e f Renard, JJ; Bolker, HI (1 de agosto de 1976). "La química del monóxido de cloro (monóxido de dicloro)". Revisiones químicas . 76 (4): 487–508. doi : 10.1021 / cr60302a004 .
- ^ Hinshelwood, Cyril Norman; Prichard, Charles Ross (1923). "CCCXIII. — Una reacción de gas homogénea. La descomposición térmica del monóxido de cloro. Parte I". Revista de la Sociedad Química, Transacciones . 123 : 2730. doi : 10.1039 / CT9232302730 .
- ^ Minkwitz, R .; Bröchler, R .; Borrmann, H. (1 de enero de 1998). "Tieftemperatur-Kristallstruktur von Dichlormonoxid, Cl 2 O". Zeitschrift für Kristallographie . 213 (4): 237–239. doi : 10.1524 / zkri.1998.213.4.237 .
- ^ Davis, DS (1942). "Nomograma para la solubilidad del monóxido de cloro en agua". Química industrial y de ingeniería . 34 (5): 624–624. doi : 10.1021 / ie50389a021 .
- ^ Aylett, fundada por AF Holleman; continuado por Egon Wiberg; traducido por Mary Eagleson, William Brewer; revisado por Bernhard J. (2001). Química inorgánica (1ª ed. Inglesa, [editado] por Nils Wiberg. Ed.). San Diego, California: Berlín: Academic Press, W. de Gruyter. pag. 442. ISBN 9780123526519.
- ^ a b Swain, C. Gardner; Crist, DeLanson R. (1 de mayo de 1972). "Mecanismos de cloración por ácido hipocloroso. El último de ion clorinio, Cl +". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 94 (9): 3195–3200. doi : 10.1021 / ja00764a050 .
- ^ a b 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 reacción de dimetenamida con cloro libre acuoso". Ciencia y tecnología ambientales . 44 (9): 3357–3362. doi : 10.1021 / es9038903 .
- ^ Powell, Steven C. (1 de mayo de 2010). "Las especies activas en la cloración del agua potable: el caso del Cl 2 O". Ciencia y tecnología ambientales . 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 .
- ^ Dehnicke, Kurt (1 de diciembre de 1964). "Sobre el óxido de cloruro PO2Cl, AsO2Cl y SbO2Cl". Chemische Berichte . 97 (12): 3358–3362. doi : 10.1002 / cber.19640971215 .
- ^ Martin, H. (1 de enero de 1966). "Relaciones cinéticas entre reacciones en fase gaseosa y en solución". Angewandte Chemie International Edition en inglés . 5 (1): 78–84. doi : 10.1002 / anie.196600781 .
- ^ Marsh, FD; Farnham, WB; Sam, DJ; Smart, BE (1 de agosto de 1982). "Monóxido de dicloro: un reactivo clorante potente y selectivo". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 104 (17): 4680–4682. doi : 10.1021 / ja00381a032 .
- ^ Sivey, John D .; Roberts, A. Lynn (21 de febrero de 2012). "Evaluación de la reactividad de los constituyentes de cloro libre Cl 2 , Cl 2 O y HOCl hacia éteres aromáticos". Ciencia y tecnología ambientales . 46 (4): 2141–2147. doi : 10.1021 / es203094z .
- ^ Basco, N .; Dogra, SK (22 de junio de 1971). "Reacciones de óxidos halógenos estudiados por fotólisis flash. II. La fotólisis flash del monóxido de cloro y del radical libre de ClO". Actas de la Royal Society A: Ciencias Matemáticas, Físicas e Ingeniería . 323 (1554): 401–415. doi : 10.1098 / rspa.1971.0112 .
- ^ Cady, George H .; Brown, Robert E. (septiembre de 1945). "Concentración mínima explosiva de monóxido de cloro diluido con oxígeno". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 67 (9): 1614-1615. doi : 10.1021 / ja01225a501 .
- ^ Iredale, T .; Edwards, TG (abril de 1937). "Fotorreacción de monóxido de cloro e hidrógeno". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 59 (4): 761–761. doi : 10.1021 / ja01283a504 .
- ^ Wallace, Janet I .; Goodeve, CF (1 de enero de 1931). "Los calores de disociación de monóxido de cloro y dióxido de cloro". Transacciones de la Sociedad Faraday . 27 : 648. doi : 10.1039 / TF9312700648 .
- ^ 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 .