Оксид хлору

Оксид хлору


Оксидами або окислами називають сполуки різних елементів з киснем. Майже всі елементи утворюють такі з'єднання. Хлор, як і інші галогени, характеризується в таких сполуках позитивним ступенем окислення. Всі оксиди хлору є надзвичайно нестійкими речовинами, що характерно для окислів всіх галогенів. Відомо чотири речовини, в молекулах яких містяться хлор і кисень.


  1. Газоподібна сполука від жовтого до червонуватого кольору з характерним запахом (нагадує запах газу Cl2) - оксид хлору (I). Формула хімічна Cl2O. Температура плавлення мінус 116 ° C, температура кипіння плюс 2 ° C. За нормальних умов його щільність дорівнює 3,22 кг/м.
  2. Жовтий або жовто-помаранчевий газ з характерним запахом - оксид хлору (IV). Формула хімічна ClO2. Температура плавлення мінус 59 ° C, температура кипіння плюс 11 ° C.
  3. Червоно-коричнева рідина - оксид хлору (VI). Формула хімічна Cl2O6. Температура плавлення плюс 3,5 ° C, температура кипіння плюс 203 ° C.
  4. Безбарвна масляниста рідина - оксид хлору (VII). Формула хімічна Cl2O7. Температура плавлення мінус 91,5 ° C, температура кипіння плюс 80 ° C.

Оксид хлору зі ступенем окислення + 1 є ангідридом слабкої одноосновної хлорнуватистої кислоти (HClO). Отримують його за методом Пелуза взаємодією оксиду ртуті з газоподібним хлором по одному з рівнянь реакцій: 2Cl2 + 2HgO → Cl2O + Hg2OCl2 или 2Cl2 + HgO → Cl2O + HgCl2. Умови протікання цих реакцій різні. Оксид хлору (I) конденсують при температурі мінус 60 оС, тому що при більш високій температурі він розкладається, вибухаючи, і в концентрованому вигляді є вибухонебезпечним. Водний розчин Cl2O отримують при хлоруванні у воді карбонатів лужноземельних або лужних металів. Оксид добре розчиняється у воді, при цьому утворюється хлорнувата кислота: Cl2O + H2O ↔ 2HClO. Крім того, він також розчиняється у вуглеці чотирьохлористом.

Оксид хлору зі ступенем окислення + 4 інакше називається діоксид. Ця речовина розчиняється у воді, сірчаній і оцтовій кислотах, ацетонітрилі, вуглеці чотирьохлористом, а також в інших органічних розчинниках, зі збільшенням полярності яких розчинність його зростає. У лабораторних умовах його отримують взаємодією хлората калію зі щавелевою кислотою: 2KClO3 + H2C2O4 → K2CO3 + 2ClO2 + CO2 + H2O. Оскільки оксид хлору (IV) є вибухонебезпечною речовиною, то його в розчині зберігати не можна. Для цих цілей використовується силікагель, на поверхні якого в адсорбованому вигляді ClO2 може зберігатися довго, одночасно вдається позбутися забруднюючих його домішок хлору, оскільки він силікагелем не поглинається. У промислових умовах ClO2 отримують відновленням діоксидом сірки, в присутності сірчаної кислоти, хлората натрію: 2NaClO3 + SO2 + H2SO4 → 2NaHSO4 + 2ClO2. Застосовується як відбілювач, наприклад, паперу або целюлози та інше, а також для стерилізації та дезінфекції різних матеріалів.

Оксид хлору зі ступенем окислення + 6, при плавленні розпадається по рівнянню реакції: Cl2O6 → 2ClO3. Отримують оксид хлору (VI) окисляючи озоном діоксид: 2O3 + 2ClO2 → 2O2 + Cl2O6. Цей окисел здатний взаємодіяти розчинами лужів і з водою. При цьому протікають реакції диспропорціонування. Наприклад, при взаємодії з гідроокисом калію: 2KOH + Cl2O6 ^ KClO3 + KClO4 + H2O, в результаті виходять хлорат і перхлорат калію.

Вищий оксид хлору називають ще хлорний ангідрид або дихлорогептаоксид є сильним окислювачем. Він здатний від удару або при нагріванні вибухати. Однак ця речовина більш стійка, ніж окиси зі ступенем окислення + 1 і + 4. Розпад його до хлору і кисню прискорюється через присутність нижчих окислів і з підвищенням температури від 60 до 70 оС. Оксид хлору (VII) здатний повільно розчинятися в холодній воді, в результаті реакції утворюється хлорна кислота: H2O + Cl2O7 → 2HClO4. Отримують дихлорогептаоксид, обережно нагріваючи хлорну кислоту з фосфорним ангідридом: P4O10 + 2HClO4 → Cl2O7 + H2P4O11. Також Cl2O7 можна отримати, використовуючи замість фосфорного ангідриду олеум.

Розділ неорганічної хімії, який вивчає оксиди галогенів, включаючи оксиди хлору, в останні роки став розвиватися активно, оскільки ці сполуки є енергоємними. Вони здатні в камерах згоряння реактивних двигунів віддавати енергію миттєво, а в хімічних джерелах струму швидкість її віддачі може регулюватися. Інша причина інтересу - це можливість синтезу нових груп неорганічних сполук, наприклад, оксид хлору (VII) є родоначальником перхлоратів.