DWUTLENEK CHLORU (CLO2): STRUKTURA, ZASTOSOWANIA, OTRZYMYWANIE, ZAGROŻENIA, WŁAŚCIWOŚCI - CHEMIA - 2026

Dwutlenek chloru jest nieorganiczny pierwiastek związku wytworzonego chloru (Cl) i tlen (O). Jego wzór chemiczny to ClO ₂ . Jest to gaz zielonkawożółty do czerwonawego. Nie występuje naturalnie w środowisku.

Jest niezwykle reaktywny, dlatego często przygotowuje się go tam, gdzie ma być użyty. Jednym z jego najważniejszych zastosowań jest mikrobicyd, środek antyseptyczny i dezodoryzujący, ponieważ bardzo łatwo i w bardzo małych stężeniach eliminuje bakterie, wirusy i grzyby.

Niektóre produkty spożywcze sprzedawane w supermarketach mogły zostać zdezynfekowane dwutlenkiem chloru ClO ₂ . Autor: ElasticComputeFarm. Źródło: Pixabay.

Umożliwia dezynfekcję żywności, takiej jak warzywa, owoce, mięso, drób i owoce morza. Służy do odkażania powierzchni, podłóg, łazienek, systemów wentylacyjnych, basenów, sprzętu laboratoryjnego, sprzętu dentystycznego itp.

Z tego powodu znajduje zastosowanie w przetwórstwie spożywczym, w szpitalach i klinikach, w przemyśle i biznesie. Służy do oczyszczania wody pitnej i ścieków komunalnych.

Jest bardzo skuteczny jako utleniacz, dlatego służy m.in. do wybielania masy papierniczej, olejów, mąki, skóry, włókien tekstylnych.

Kiedy występuje w postaci gazu, jest bardzo niebezpieczny, ponieważ jest silnie wybuchowy i jest stosowany głównie w roztworach wodnych. Jest toksyczny w przypadku wdychania.

Struktura

Dwutlenek chloru powstaje w wyniku połączenia atomu chloru (Cl) z dwoma atomami tlenu (O). Wiązania chloru z każdym tlenem są kowalencyjne i podwójne. Chlor w tym związku ma wartościowość +4.

Struktura Lewisa dwutlenku chloru ClO ₂ . Yikrazuul. Źródło: Wikimedia Commons.

Ma symetryczną i pochyloną strukturę, ponieważ ma wolne elektrony. Oznacza to, że nie tworzą wiązania z żadnym innym atomem.

Struktura ClO ₂ w trzech wymiarach. Zielony = chlor; czerwony = tlen. Ben Mills i Jynto. Źródło: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Dwutlenek chloru

- tlenek chloru (iv)

Nieruchomości

Stan fizyczny

Gaz zielonkawo-żółty do czerwonawo-żółtego.

Waga molekularna

67,45 g / mol.

Temperatura topnienia

-59 ° C

Temperatura wrzenia

11 ° C

Gęstość

Ciecz w 0 ° C = 1,642 g / cm ³

Gaz = 2,33 (gęstość względna w stosunku do powietrza, powietrze = 1).

Rozpuszczalność

Rozpuszczalny w wodzie: 2000 cm ³ gazu ClO ₂ w 100 cm ³ zimnej wody lub 0,8 g / 100 ml wody o temperaturze 20 ° C. Rozpuszczalny w roztworze zasadowym oraz w roztworze kwasu siarkowego H ₂ SO ₄ .

Właściwości chemiczne

ClO ₂ jest wyjątkowo reaktywny i może gwałtownie eksplodować. Jest to bardzo skuteczny środek utleniający.

ClO ₂ rozkłada się gwałtownie, jeśli wchodzi w kontakt z materiałami organicznymi. Jeśli znajduje się w powietrzu o stężeniu wyższym niż 10%, może eksplodować pod wpływem światła słonecznego lub ciepła.

Może również wybuchać w obecności rtęci (Hg) lub tlenku węgla (CO).

Pod wpływem światła ultrafioletowego (UV) lub ozonu ClO ₂ zamienia się w heksotlenek chloru Cl ₂ O ₆ , bardzo niestabilny związek.

Właściwości twoich wodnych roztworów

Jego wodne roztwory są żółte lub czerwonawo-żółte. Są stabilne w chłodnym miejscu, dobrze uszczelnione i chronione przed światłem słonecznym. W obecności światła roztwory te powoli rozkładają się, dając kwas solny HCl i kwas chlorowy HClO ₃ .

Wodny roztwór ClO ₂ , gdzie można zauważyć, że gaz który jest żółty ClO _{2 jest zwolniony} . Autor: Materiałoznawca. Źródło: Wikimedia Commons.

W roztworach alkalicznych ClO ₂ rozkłada się na jony chlorynowe ClO ^2- i chloranowe ClO ^3- . W roztworach kwaśnych powstaje kwas chlorawy HClO _{2, który} następnie rozkłada się na kwas solny HCl i kwas chlorowy HClO ₃ .

Inne właściwości

Stężone opary ClO ₂ są potencjalnie wybuchowe, więc nie było możliwe jego sprężenie samodzielnie lub zmieszane z innymi gazami. Z tego powodu najlepiej jest przygotować go na miejscu, w którym ma być używany.

Kiedy jest w bardzo niskich temperaturach w swojej uwodnionej postaci, co czasami jest sposobem, w jaki jest przenoszony, ma kształt bryły przypominającej lód i ma kolor pomarańczowy.

Ma zapach podobny do chloru. Działa toksycznie przez drogi oddechowe.

Otrzymywanie

Można go zdobyć na kilka sposobów. Na przykład w niektórych przypadkach roztwory ClO ₂ są przygotowywane przez przepuszczenie mieszaniny gazowego chloru (Cl ₂ ) i powietrza (lub gazowego chloru i azotu N ₂ ) przez kolumnę zawierającą granulki chlorynu sodu (NaClO ₂ ).

2 NaClO ₂ + Cl ₂ → 2 NaCl + 2 ClO ₂

Powstały produkt zawiera między innymi około 90% ClO ₂ .

Otrzymywany jest również z chloranu potasu (KClO ₃ ) i kwasu siarkowego (H ₂ SO ₄ ) w obecności kwasu szczawiowego jako środka redukującego. W tym przypadku powstaje również dwutlenek węgla (CO ₂ ), który służy do rozcieńczania ClO ₂ .

Można go przygotować na miejscu użycia, zaczynając od chloranu sodu (NaClO ₃ ), kwasu siarkowego (H ₂ SO ₄ ) i metanolu (CH ₃ OH).

W przemyśle otrzymywany jest za pomocą chloranu sodu (NaClO ₃ ) i dwutlenku siarki (SO ₂ ) w obecności kwasu siarkowego.

2 NaClO ₃ + SO ₂ + H ₂ SO ₄ → 2 ClO ₂ + 2 NaHSO ₄

Używa jako środka dezynfekującego

Może być stosowany jako silny środek przeciwbakteryjny. Stwierdzono, że jest wysoce skuteczny przeciwko różnym mikroorganizmom, takim jak Escherichia coli i Staphylococcus aureus.

W przypadku tego ostatniego stężenie zaledwie 5 ppm ClO ₂ wystarczy, aby wyeliminować ich w 100%. Działa bakteriobójczo, antyseptycznie i dezodoryzująco. Jest skuteczny w szerokim zakresie pH.

W jedzeniu

Jest stosowany jako środek przeciwdrobnoustrojowy w wodzie do odkażania owoców i warzyw, w przetwórstwie drobiu, czerwonego mięsa, zarówno kawałków mięsa, jak i narządów oraz produktów morskich, takich jak skorupiaki.

Czerwone mięso z supermarketów mogło zostać poddane działaniu dwutlenku chloru w celu dezynfekcji. Autor: Karamo. Źródło: Pixabay.

Roztwory dwutlenku chloru powinny być stosowane w stężeniu nieprzekraczającym 3 ppm (części na milion) resztkowego ClO _2, aby nie miał on wpływu na żywność.

Po obróbce ClO ₂ całą żywność należy dokładnie przepłukać wodą pitną lub użyć do blanszowania, gotowania lub konserwowania.

W przypadku produktów morskich roztwór ClO ₂ należy stosować w wodzie i lodzie używanym do płukania, mycia, rozmrażania, transportu lub przechowywania. Surowe skorupiaki należy następnie dokładnie umyć wodą pitną przed spożyciem.

Zimna woda i lód, w których przetrzymywane są owoce morza, zawierają niewielkie ilości ClO ₂ . Autor: PublicDomainPictures. Źródło: Pixabay.

Na papierze i tekturze, które będą miały kontakt z żywnością

Roztwory ClO ₂ służą do eliminacji mikroorganizmów powodujących szlam (takich jak glony, bakterie i grzyby) w wodzie technologicznej używanej do produkcji papieru i tektury, które będą miały kontakt z żywnością.

W wodzie pitnej

Służy do oczyszczania wody i nadawania jej do picia (zdatny do picia). Służy do wstępnej obróbki wody, która później będzie butelkowana do picia lub wody, która będzie używana jako składnik do produkcji napojów lub napojów bezalkoholowych.

Niektóre przetworzone napoje gazowane mogą zawierać wodę uzdatnioną ClO ₂ . Susan Slater. Źródło: Wikimedia Commons.

W stomatologii

Znajduje zastosowanie w instrumentach używanych przez dentystę lub dentystę do ich dezynfekcji i niszczenia znajdujących się w nich organizmów chorobotwórczych.

W zastosowaniach medycznych

W leczeniu kandydozy jamy ustnej (zakażenia jamy ustnej) stosowano wodne roztwory ClO ₂ . Kandydoza to zakażenie grzybem Candida albicans.

Wygląd grzyba Candida albicans w hodowli laboratoryjnej. CDC / Dr. William Kaplan. Źródło: Wikimedia Commons.

Dwutlenek chloru zabija grzyby jamy ustnej i znacznie poprawia wygląd tkanek jamy ustnej bez skutków ubocznych.

Niektórzy badacze medyczni wskazują, że roztwory ClO ₂ stosowane na rany chirurgiczne mogą zmniejszać lub hamować tworzenie zrostów bez wpływu na gojenie zrostów, z dodatkową zaletą ich właściwości antyseptycznych.

Inne zastosowania

Ze względu na właściwości utleniające i bakteriobójcze ClO ₂ służy do:

- Wybielać celulozę drewna podczas produkcji masy papierniczej i papieru, zapewniając stabilny połysk.

- Tłuszcze i oleje wybielające, skórę, mąkę wybielającą i tekstylia.

- Zastosowania rolnicze, takie jak dezynfekcja twardych powierzchni, sprzętu, systemów wodnych i szklarni grzybów.

- Zastosowania w przemyśle, sklepach i szpitalach np. Dezynfekcja twardych powierzchni (ściany, podłogi, łazienki), systemy wentylacyjne, sprzęt laboratoryjny.

- Dezynfekować podłogi i łazienki w domach, systemy klimatyzacji, systemy cyrkulacji wody w basenach.

- Oczyszczanie ścieków komunalnych i przemysłowych.

- Oczyszczanie zanieczyszczeń pól naftowych.

- Produkcja soli chlorkowych (Cl ^- ).

Ryzyka

- Stężone opary ClO ₂ są potencjalnie wybuchowe.

- Działa toksycznie przez drogi oddechowe i po spożyciu. Działa drażniąco na oczy, nos i gardło, może powodować obrzęk płuc i przewlekłe zapalenie oskrzeli.

- Według konsultowanych źródeł ClO ₂ nie powoduje mutacji w DNA ani nie powoduje raka u ludzi.

Bibliografia

1. Amerykańska Narodowa Biblioteka Medyczna. (2019). Dwutlenek chloru. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Dean, JA (redaktor). (1973). Lange's Handbook of Chemistry (wydanie jedenaste). McGraw-Hill Book Company.
3. Encyklopedia chemii przemysłowej Ullmanna. (1990). Piąta edycja. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Zaawansowana chemia nieorganiczna. Czwarta edycja. John Wiley & Sons.
5. Bajpai, P. (2012). Wybielanie dwutlenkiem chloru. Wpływ wybielania dwutlenkiem chloru na jakość masy celulozowej. W ekologicznie łagodnych podejściach do wybielania masy celulozowej (wydanie drugie). Odzyskany z sciencedirect.com.
6. Moran, S. (2018). Chemia wody. Dwutlenek chloru. W stosowanym przewodniku po projektowaniu oczyszczalni wody i ścieków. Odzyskany z sciencedirect.com.
7. McKeen, L. (2012). Wprowadzenie do napromieniania żywności i sterylizacji medycznej. Gazowy dwutlenek chloru. W efekcie sterylizacji tworzyw sztucznych i elastomerów (wydanie trzecie). Odzyskany z sciencedirect.com.