- Nieruchomości
- Struktura tlenku chloru (V)
- Cząsteczka
- Struktura Lewisa
- Izomery i ich odpowiednia hydroliza
- Nomenklatura
- Aplikacje
- Bibliografia
Tlenku chloru (V), jest wysoce niestabilny związek nieorganiczny, którego wzór chemiczny jest Cl 2 O 5 . Jest to jeden z wielu tlenków chloru, które charakteryzują się tym, że są cząsteczkami, a nawet rodnikami.
Cl 2 O 5 znalazł życie tylko na papierze i obliczeniach teoretycznych; jednak jego istnienie nie zostało wykluczone i jest prawdopodobne, że niektóre można scharakteryzować (za pomocą zaawansowanych technik spektroskopii). Na podstawie ogólnych koncepcji chemicznych tego tlenku można przewidzieć, że jest to bezwodnik kwasu chlorowego, HClO 3 .
Cząsteczka Cl2O5. Źródło: Jynto.
Hipotetyczną cząsteczkę tlenku chloru (V) pokazano powyżej. Należy zauważyć, że ponieważ jest to cząsteczka, w ogóle nie bierze się pod uwagę obecności jonu Cl +5 ; jeszcze mniej, gdy musi mieć taką moc polaryzacyjną, aby zmusić tlen do wiązania kowalencyjnego.
Jak każdy niestabilny związek uwalnia energię, która rozkłada się na bardziej stabilne produkty; proces, który w wielu przypadkach jest wybuchowy. Kiedy Cl 2 O 5 rozkłada się, uwalnia ClO 2 i O 2 . Istnieje teoria, że w wodzie, w zależności od izomeru Cl 2 O 5 , mogą tworzyć się różne oksokwasy chloru.
Nieruchomości
Masa molowa Cl 2 O 5 wynosi 150,9030 g / mol. Z tej masy i jej hipotetycznej cząsteczki można przypuszczać, że gdyby można ją było wyodrębnić, byłaby to prawdopodobnie oleista ciecz; oczywiście, porównując to z fizycznym wyglądem Cl 2 O 7 .
Chociaż nie można go wyodrębnić ani scharakteryzować, ten tlenek chloru jest kwaśny, kowalencyjny i musi mieć również mały moment dipolowy. Jego kwasowość jest zrozumiała, jeśli przeanalizuje się równanie chemiczne jego hydrolizy:
Cl 2 O 5 + H 2 O 2 HClO 3
HClO 3 to kwas chlorowy. Odwrotna reakcja spowodowałaby w przypadku, gdy kwas można odwodnić:
2HClO 3 => Cl 2 O 5 + H 2 O
Z drugiej strony, gdy Cl 2 O 5 jest mało produkowany, rozkłada się:
2Cl 2 O 5 => 4ClO 2 + O 2
Jest to zatem gatunek pośredni, a nie tlenek, właściwie mówiąc. Jego rozkład musi być tak szybki (biorąc pod uwagę, że nawet tworzy się Cl 2 O 5 ), aby nie został wykryty przez obecne techniki analizy instrumentalnej.
Struktura tlenku chloru (V)
Cząsteczka
Górny obraz przedstawia strukturę hipotetycznej cząsteczki Cl 2 O 5 z modelem kulek i prętów. Czerwone kule reprezentują atomy tlenu, a zielone kule atomy chloru. Każdy chlor ma środowisko piramidy trygonalnej, więc jego hybrydyzacja musi być sp 3 .
Zatem cząsteczka Cl 2 O 5 może być postrzegana jako dwie trójkątne piramidy połączone tlenem. Ale jeśli przyjrzysz się uważnie, jedna piramida kieruje swoje atomy tlenu w dół, a druga poza płaszczyznę (w stronę czytelnika).
Stąd przypuszcza się, że w wiązaniu O 2 Cl-O-ClO 2 zachodzą rotacje , co powoduje, że cząsteczka jest stosunkowo dynamiczna. Zauważ, że wzór O 2 ClOClO 2 jest sposobem na przedstawienie struktury Cl 2 O 5 .
Struktura Lewisa
Struktura Lewisa dla hipotetycznego Cl2O5. Źródło: Gabriel Bolívar.
Do tej pory sama cząsteczka nie pozwalała rozszyfrować przyczyny jej niestabilności. Aby rzucić światło na to pytanie, zwracamy się do jego struktury Lewisa, przedstawionej powyżej. Zwróć uwagę, że konstrukcja może być błędnie uznana za płaską, ale w poprzednim podrozdziale wyjaśniono, że tak nie jest.
Dlaczego oba atomy chloru mają dodatnie ładunki formalne? Ponieważ chlor ma wolną parę elektronów, co można zweryfikować stosując teorię wiązania Walencji (co nie zostanie tutaj zrobione dla uproszczenia). Zatem jego obciążenie formalne to:
C f = 7 - (4 + 2) = 1
A co to ma wspólnego z jego niestabilnością? Otóż chlor jest znacznie elektroujemny i dlatego jest złym nośnikiem dodatnich ładunków formalnych. To sprawia, że Cl 2 O 5 jest związkiem silnie kwaśnym, ponieważ musi uzyskać elektrony, aby zaspokoić elektroniczne zapotrzebowanie na dwa chlorki.
Odwrotnie dzieje się z Br 2 O 5 i I 2 O 5 , tlenkami, które istnieją w normalnych warunkach. Dzieje się tak, ponieważ zarówno brom, jak i jod są mniej elektroujemne niż chlor; dlatego lepiej wspierają pozytywny ładunek formalny.
Izomery i ich odpowiednia hydroliza
Jak dotąd całe wyjaśnienie dotyczy jednego z dwóch izomerów Cl 2 O 5 : O 2 ClOClO 2 . Który jest inny? O 3 ClOClO. W tym izomerze chlor nie posiada dodatnich ładunków formalnych i dlatego powinien być bardziej stabilną cząsteczką. Jednak zarówno O 2 ClOClO 2, jak i O 3 ClOClO powinny ulegać reakcjom hydrolizy:
O 2 Cl-O-ClO 2 + H 2 O => 2O 2 Cl-OH (które są niczym innym jak HClO 3 )
O 3 Cl-O-ClO + H 2 O => O 3 Cl-OH (HClO 4 ) + HO-ClO (HClO 2 )
Zwróć uwagę, że może powstać do trzech oksokwasów chloru: HClO 3 , HClO 4 i HClO 2
Nomenklatura
Jego nazwa „tlenek chloru (V)” odpowiada nazwie nadanej zgodnie z nomenklaturą zapasów. Cl 2 O 5 może mieć również dwie inne nazwy: dichloropentatlenek i bezwodnik chloru , przypisywane odpowiednio przez nomenklaturę systematyczną i tradycyjną.
Aplikacje
Zamiast motywować badania obliczeniowe, Cl 2 O 5 będzie bezużyteczne, dopóki nie zostanie odkryte, wyizolowane, scharakteryzowane, zmagazynowane i nie wybuchnie przy najmniejszym kontakcie.
Bibliografia
- Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
- Sandra Luján Quiroga i Luis José Perissinotti. (2011). Oksokwasy chloru i struktura tlenków chloru. Chem. Educator, Vol. 16.
- Formulacja chemiczna. (2019). Tlenek chloru (V). Odzyskany z: formulacionquimica.com
- Linus Pauling. (1988). Chemia ogólna. Dover Publications, INC., Nowy Jork.
- Richard C. Ropp. (2013). Encyklopedia związków ziem alkalicznych. ElSevier.