Оксида хлора (III) , представляет собой неорганическое соединение с химической формулой Cl 2 O 3 . Соответствует ангидриду хлористой кислоты HClO 2 . Это темно-коричневое твердое вещество, очень взрывоопасное даже при температурах ниже 0ºC и плохо охарактеризованное. Поэтому он представляет интерес для вычислительных исследований.
Химически это ковалентный оксид, поэтому есть связи Cl-O и дискретная молекула Cl 2 O 3 (нижнее изображение). Указанная молекула может быть образована либо путем дегидратации HClO 2 , либо подвергаясь фотолизу при низких температурах. Суть в том, что он разлагается с образованием Cl 2 , O 2 или других термодинамически стабильных оксидов хлора.
Молекула дихлортриоксида. Источник: Jynto.
Поскольку связи Cl-O плохо полярны, молекула Cl 2 O 3 имеет небольшой дипольный момент; поэтому он плохо растворяется в воде и не взаимодействует с другими полярными растворителями. Его нестабильность такова, что он не известен для коммерческого или потенциального использования (равно как и его применимость в качестве взрывчатого вещества).
Основная причина его нестабильности может быть связана с электронными характеристиками предполагаемого Cl 3+ (предполагающими чисто ионный характер). Фактически, его степени окисления +1 и +5 являются наиболее стабильными, когда хлор образует соединения с кислородом.
Свойства
Поскольку его характеристики плохи и плохо документированы, о его свойствах особо нечего сказать, кроме следующих моментов:
-Он имеет молекулярную массу 118,903.
-Это сплошной темно-коричневый; хотя он может сублимировать газообразный хлор, выделяя желтовато-зеленые пары.
-У него отсутствуют точки кипения и плавления, так как он взрывается при 0ºC (а также при более низких температурах).
-Его растворимость в воде оценивается примерно в 3,42 г / 100 мл, что доказывает, что это ковалентная молекула с низкой полярностью.
-Реагирует с водой (то немногое, что растворяется) с образованием HClO 2 :
Cl 2 O 3 + H 2 O <=> 2HClO 2
Строение оксида хлора (III)
Изображение показывает молекулярную структуру Cl 2 O 3 с моделью сфер и стержней. Хотя на первый взгляд может показаться, что это не так, невысказанные последствия его связей и пространственного устройства сложнее, чем кажется. Эта структура соответствует одному из многих возможных изомеров этого соединения.
Красные сферы соответствуют атомам кислорода, а зеленые сферы - атомам хлора. Хлор слева имеет геометрию тригональной пирамиды с парой свободных электронов; поэтому можно предположить, что их гибридизация должна быть sp 3 . Атом кислорода действует как мостик между двумя хлорами, Cl-O-Cl.
Изомеры
Какие еще изомеры? Теоретически рассчитывается девять, из которых четыре являются наиболее стабильными (включая тот, который изображен на картинке). Остальные три будут иметь такие структуры, как:
-ClClO 3 . Очень похоже на объясненный, но со связью Cl-Cl.
-ClOOOCl (1). В этом изомере есть мостик из трех атомов кислорода, которые разделяют два атома хлора (вспомните угловую геометрию H 2 O, чтобы визуализировать это).
-ClOOOCl (2). Тот же кислородсодержащий мостик также присутствует в этом изомере, за исключением того, что два атома хлора затмеваются в пространстве; один напротив другого, в то время как в указанном выше изомере они далеки.
Номенклатура
Его название - оксид хлора (III) - соответствует названию, присвоенному по номенклатуре запасов. Здесь предполагается, что хлор имеет степень окисления +3; но это не означает, что может присутствовать катион Cl 3+ . Это молекула, а не сеть ионов.
Другое название, под которым также известен Cl 2 O 3, - это дихлортриоксид, согласно систематической номенклатуре.
И, наконец, не столь распространенный (несмотря на то, что он регулируется традиционной номенклатурой), существует название хлористый ангидрид для обозначения этого соединения. Это название связано с тем, что, как уже объяснялось, Cl 2 O 3 образуется, когда HClO 2 конденсируется, выделяя воду.
Приложения
Поскольку это оксид хлора, наиболее непосредственное применение Cl 2 O 3 можно придумать в качестве окислителя, способного нейтрализовать органические примеси и микробы. Однако он очень нестабилен, а также взрывоопасен, поэтому даже не считается полезным для этой цели.
Наверняка нет информации о том, как Cl 2 O 3 будет вести себя под огромным давлением (если он не взорвется в процессе). В нормальных условиях он оказывается не чем иным, как относительно стабильным и дифференцируемым промежуточным звеном между другими более стабильными оксидами хлора.
Однако с помощью вычислений он был изучен для определения свободнорадикальных механизмов с участием различных видов хлора и кислорода.
Ссылки
- Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
- Wikipedia. (2019). Триоксид дихлора. Получено с: en.wikipedia.org
- Дейл Л. Перри. (2011). Справочник неорганических соединений. (второе издание). CRC Press Taylor & Francis Group.
- Ричард С. Ропп. (2013). Энциклопедия соединений щелочноземельных металлов. ЭльСевье.
- Ким К. Х., Хан Ю. К. и Ли Ю. С. (1999). Влияние базиса на стабильность изомеров Cl2O3 с использованием методов B3P86 и B3LYP теории функционала плотности. Журнал молекулярной структуры THEOCHEM 460 (1-3): 19-25.