الرئيسيةعريقبحث

أحادي أكسيد ثنائي الكلور

مركب كيميائي

☰ جدول المحتويات


أحادي أكسيد ثنائي كلور، هو مركب لاعضوي صيغته الكيميائية Cl2O. تم تحضيره للمرة الأولى في عام 1834 على يد (Antoine Jérôme Balard) والذي استطاع بمساعدة غي لوساك تحديد تركيبه. في المراجع القديمة يشار له باسم أحادي أكسيد الكلور،[1] مما يسبب الإرباك والتشويش حيث يشير ذلك الاسم الآن إلى CLO.

أحادي أكسيد ثنائي الكلور
أحادي أكسيد ثنائي الكلور
أحادي أكسيد ثنائي الكلور
المعرفات
رقم CAS 7791-21-1 ☑Y
بوب كيم (PubChem) 24646
مواصفات الإدخال النصي المبسط للجزيئات
  • ClOCl
المعرف الكيميائي الدولي

  • 1S/Cl2O/c1-3-2 ☑Y
    Key: RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N ☑Y
الخواص
الصيغة الجزيئية Cl2O
الكتلة المولية 86.9054 غ/مول
الكثافة 3.22 غرام لكل سنتيمتر مكعب 
نقطة الانصهار −120.6 °س، 153 °ك، -185 °ف
نقطة الغليان 2.0 °س، 275 °ك، 36 °ف
الذوبانية في الماء شديد الذوبانية، ينحل 143 غ من Cl2O في 100 ف ماء
الذوبانية في مذيبات أخرى ذواب في CCl4
البنية
عزم جزيئي ثنائي القطب 0.78 ± 0.08 ديباي
كيمياء حرارية
الحرارة القياسية للتكوين ΔfHo298 +80.3 كيلو جول مول−1
إنتروبيا مولية قياسية So298 265.9 جول كلفن−1 مول−1
المخاطر
NFPA 704

NFPA 704.svg

0
3
3
 
مركبات متعلقة
كتيونات أخرى أكسيد النيتروس، أحادي أكسيد ثنائي البروم، ماء
مركبات ذات علاقة أحادي أكسيد ثنائي الفلور، ثنائي أكسيد الكلور
في حال عدم ورود غير ذلك فإن البيانات الواردة أعلاه معطاة بالحالة القياسية (عند 25 °س و 100 كيلوباسكال)

يوجد على درجة حرارة الغرفة بشكل غاز بني مصفر ذواب في الماء والمذيبات العضوية. ويعتبر كيميائياً عضو من عائلة أكاسيد الكلور كما يعتبر بلا ماء لحمض الهيبوكلور. وهو عامل مؤكسد ومكلور قوي.

التحضير

أقدم طرق التحضير تقوم على معاملة أكسيد الزئبق الثنائي مع غاز الكلور.[1] لكن هذه الطريقة كانت مكلفة، وخطيرة بسبب مخاطر التسمم بالزئبق.

2 Cl2 + 2 HgO → كلوريد الزئبق الثنائي + Cl2O

من طرق الإنتاج الأكثر أماناً وملائمة هي مفاعلة غاز الكلور مع كربونات الصوديوم المائية، على درجة حرارة بين 20-30 °س.

2 Cl2 + 2 Na2CO3 + H2O → Cl2O + 2 بيكربونات الصوديوم + 2 NaCl
2 Cl2 + 2 بيكربونات الصوديوم → Cl2O + 2 CO2 + 2 NaCl + H2O

يمكن أن يتم هذا التفاعل بدون ماء ولكنه سيحتاج إلى التسخين إلى 150-200 °س. لكن يجب إزالة أحادي أكسيد ثنائي الكلور بشكل مستمر لتجنب التفكك الحراري، حيث أنه غير مستقر عند درجات الحرارة هذه[2].

2 Cl2 + Na2CO3 → Cl2O + CO2 + 2 NaCl

كما يمكن تحضير أحادي أكسيد ثنائي كلور من تفاعل هيبوكلوريت الكالسيوم مع ثنائي أكسيد الكربون:

Ca(ClO)2 + CO2 → CaCO3 + Cl2O

البنية

بنية أحادي أكسيد ثنائي الكلور مشابهة من حيث البنية للماء وحمض الهيبوكلور، حيذ يتخذ الجزيئ هندسة جزيئية منحنية بسبب الزوج الوحيد في الأكسيجين؛ والذي ينتج عنه تناظر جزيئي C2V. زاوية الانحناء أكبر بقليل من المعتاد بسبب الإعاقة الفراغية بين ذرات الكلور الكبيرة.

  • H2O 2D labelled.svg
  • Hypochlorous-acid-2D-dimensions.svg
  • Dichlorine-oxide-2D-dimensions.png

تتبلور في الحالة الصلبة على شكل زمرة فراغية رباعية السطوح I41/amd، مما يجعله مشابهاً للشكل ذو الضغط العالي من الماء والمسمى ثلج 8 [3] (ice VIII)‏.

التفاعلات

أحادي أكسيد ثنائي الكلور شديد الذوبانية في الماء،[4] حيث يوجد متوازناً مع HOCl. سرعة الحلمهة بطيئة بما يكفي للسماح باستخلاص Cl2O بالمذيبات العضوية[1] مثل CCl4، لكن ثابت التوازن يفضل بدرجة كبيرة تشكيل حمض الهيبوكلور.[5]

2 HOCl ⇌ Cl2O + H2O K (0 °C) = 3.55x10-3 dm3/mol

وبالرغم من ذلك فقد اقتُرح أن أحادي أكسيد ثنائي كلور قد يكون النوع النشط في تفاعل HOCl مع الأولفينات والمركبات العطرية،[6][7] إضافة إلى كلوَرة ماء الشرب.[8]

مع المركبات اللاعضوية

يتفاعل أحادي أكسيد ثنائي الكلور مع هالوجينات المعادن، معطياً Cl2، ومشكلاً أكاسيد هالوجينية غير اعتيادية.[1][9][10]

VOCl3 + Cl2O → VO2Cl + 2 Cl2
TiCl4 + Cl2O → TiOCI2 + 2 Cl2
كلوريد أنتيموان خماسي + 2 CI2O → SbO2CI + 4 Cl2

تحدث تفاعلات أخرى مع بعض الهالوجينات اللاعضوية.[11][12]

كلوريد الزرنيخ الثلاثي + 2 CI2O → AsO2CI + 3 Cl2
كلوريد النتروزيل + Cl2O → NO2Cl + Cl2

مع المركبات العضوية

يعتبر أحادي أكسيد ثنائي الكلور عامل مكَلور فعال. يمكن استخدامه في الكَلورة الجانبية للسلاسل أو الكَلورة الحلقية للمركبات العطرية المشتقة.[13] يتفاعل بشكل أساسي مع المركبات العطرية النشطة كالفينولات وإيثرات-الأريل معطياً نواتج مهلجنة.[14] اقتُرح أن أحادي أكسيد ثنائي كلور قد يكون النوع النشط في تفاعل HOCl مع الأولفينات والمركبات العطرية.[6][7]

كيمياء ضوئية

يخضع أحادي أكسيد ثنائي الكلور إلى عملية تفكك ضوئي، معطياً في النهائية O2 و Cl2. تعتمد العملية بشكل أساسي على جذر، ويظهر التحليل الضوئي بالوميض أن جذر الهيبوكلوريت (ClO) هو الوسيط الرئيسي.[15]

2 Cl2O → 2 Cl2 + O2

خواصه الإنفجارية

يعد أحادي أكسيد ثنائي الكلور مادة متفجرة بالرغم من نقص البحوث الحديثة عن هذا السلوك. فمزائجه مع الأكسيجين في درجة حرارة الغرفة يمكن أن تنفجر بشرارة كهربائية عندما تحتوي على Cl2O بالحد الأدنى 23.5%.[16] وهذا الحد الأدنى للانفجار يعتبر مرتفعاً بشكل كبير. ويوجد تقارير تشير إلى إمكانية تفجيره بتعريضه لضوء قوي.[17][18] كما يؤدي التسخين إلى درجة حرارة تزيد عن 120 °س أو التسخين السريع إلى الإنفجار.[1] ويوجد تقارير تشير إلى أن أحادي أكسيد ثنائي الكلور السائل حساس للصدم.[19]

المراجع

  1. Renard, J. J.; Bolker, H. I. (1 August 1976). "The chemistry of chlorine monoxide (dichlorine monoxide)". Chemical Reviews. 76 (4): 487–508. doi:10.1021/cr60302a004.
  2. 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.
  3. Minkwitz, R. (1 January 1998). "Tieftemperatur-Kristallstruktur von Dichlormonoxid, Cl2O". Zeitschrift für Kristallographie. 213 (4): 237–239. doi:10.1524/zkri.1998.213.4.237.
  4. Davis, D. S. (1942). "Nomograph for the Solubility of Chlorine Monoxide in Water". Industrial & Engineering Chemistry. 34 (5): 624–624. doi:10.1021/ie50389a021.
  5. Inorganic chemistry, Egon Wiberg, Nils Wiberg, Arnold Frederick Holleman, "Hypochlorous acid" p.442, section 4.3.1
  6. Swain, C. Gardner; Crist, DeLanson R. (1 May 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.
  7. Sivey, John D. (1 May 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.
  8. Powell, Steven C. (1 May 2010). "The active species in drinking water chlorination: the case for Cl2O". Environmental Science & Technology. 44 (9): 3203–3203. doi:10.1021/es100800t.
  9. 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.
  10. Dehnicke, Kurt (1961). "Titan(IV)-Oxidchlorid TiOCl2". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 309 (5–6): 266–275. doi:10.1002/zaac.19613090505.
  11. Dehnicke, Kurt (1 December 1964). "Über die Oxidchloride PO2Cl, AsO2Cl und SbO2Cl". Chemische Berichte. 97 (12): 3358–3362. doi:10.1002/cber.19640971215.
  12. Martin, H. (1 January 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. (1 August 1982). "Dichlorine monoxide: a powerful and selective chlorinating reagent". Journal of the American Chemical Society. 104 (17): 4680–4682. doi:10.1021/ja00381a032.
  14. Sivey, John D.; Roberts, A. Lynn (21 February 2012). "Assessing the 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. (22 June 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. Cady, George H.; Brown, Robert E. (19 September 1945). Journal of the American Chemical Society. 67 (9): 1614–1615. doi:10.1021/ja01225a501.
  17. Iredale, T.; Edwards, T. G. (1 April 1937). Journal of the American Chemical Society. 59 (4): 761–761. doi:10.1021/ja01283a504.
  18. Wallace, Janet I.; Goodeve, C. F. (1 January 1931). "The heats of dissociation of chlorine monoxide and chlorine dioxide". Transactions of the Faraday Society. 27: 648. doi:10.1039/TF9312700648.
  19. Pilipovich, Donald. (1972). "Chlorine trifluoride oxide. I. Preparation and properties". Inorganic Chemistry. 11 (9): 2189–2192. doi:10.1021/ic50115a040.

موسوعات ذات صلة :