ОКСИД ХЛОРА (V): СВОЙСТВА, СТРУКТУРА, ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2025

Оксида хлора (V) , является крайне нестабильным неорганическое соединение , химическая формула которого Cl ₂ O ₅ . Это один из многих оксидов хлора, для которых характерны молекулярные или даже радикальные формы.

Cl ₂ O ₅ нашел жизнь только на бумаге и теоретических расчетах; однако его существование не исключено, и вполне вероятно, что некоторые из них можно охарактеризовать (с помощью передовых методов спектроскопии). Исходя из общих концепций химии этого оксида, можно предсказать, что это ангидрид хлорноватой кислоты HClO ₃ .

Молекула Cl2O5. Источник: Jynto.

Гипотетическая молекула оксида хлора (V) показана выше. Обратите внимание: поскольку это молекула, присутствие иона Cl ⁺⁵ вообще не рассматривается ; даже меньше, когда он должен обладать такой поляризационной способностью, чтобы заставить кислород ковалентно связываться.

Как и любое нестабильное соединение, он высвобождает энергию для распада на более стабильные продукты; процесс, который во многих случаях является взрывоопасным. Когда Cl ₂ O ₅ разлагается, он выделяет ClO ₂ и O ₂ . Предполагается, что в воде, в зависимости от изомера Cl ₂ O ₅ , могут образовываться различные оксокислоты хлора.

Свойства

Молярная масса Cl ₂ O ₅ составляет 150,9030 г / моль. Исходя из этой массы и ее гипотетической молекулы, можно предположить, что, если бы ее можно было выделить, она, вероятно, была бы маслянистой жидкостью; конечно, сравнивая его с внешним видом Cl ₂ O ₇ .

Хотя он не может быть выделен или охарактеризован, этот оксид хлора является кислым, ковалентным и должен также иметь небольшой дипольный момент. Его кислотность становится понятной, если проанализировать химическое уравнение его гидролиза:

Cl ₂ O ₅ + H ₂ O 2HClO ₃

HClO _{3 представляет собой} хлорноватую кислоту. Обратная реакция может привести к дегидратации кислоты:

2HClO ₃ => Cl ₂ O ₅ + H ₂ O

С другой стороны, когда Cl ₂ O ₅ практически не образуется, он разлагается:

2Cl ₂ O ₅ => 4ClO ₂ + O ₂

Следовательно, это скорее промежуточный вид, чем собственно оксид. Его разложение должно быть настолько быстрым (учитывая, что даже образуется Cl ₂ O ₅ ), чтобы он не был обнаружен современными методами инструментального анализа.

Структура оксида хлора (V)

молекула

На верхнем изображении показана структура гипотетической молекулы Cl ₂ O ₅ с моделью сфер и стержней. Красные сферы представляют атомы кислорода, а зеленые сферы - атомы хлора. Каждый хлор имеет окружение тригональной пирамиды, поэтому его гибридизация должна быть sp ³ .

Таким образом, молекулу Cl ₂ O ₅ можно рассматривать как две тригональные пирамиды, связанные кислородом. Но если вы посмотрите внимательно, одна пирамида ориентирует атомы кислорода вниз, а другая - вне плоскости (в сторону читателя).

Следовательно, предполагается, что в связи O ₂ Cl-O-ClO ₂ происходят вращения , что делает молекулу относительно динамичной. Обратите внимание, что формула O ₂ ClOClO ₂ представляет собой способ представления структуры Cl ₂ O ₅ .

Структура Льюиса

Структура Льюиса для гипотетического Cl2O5. Источник: Габриэль Боливар.

До сих пор молекула сама по себе не позволяла расшифровать причину ее нестабильности. Чтобы пролить свет на этот вопрос, обратимся к его структуре Льюиса, изображенной выше. Обратите внимание, что конструкция может быть ошибочно принята за плоскую, но в предыдущем подразделе было разъяснено, что это не так.

Почему оба атома хлора имеют положительный формальный заряд? Потому что у хлора осталась свободная пара электронов, что можно проверить, применив теорию Валенсии Бонда (что не будет здесь для упрощения). Таким образом, его формальная нагрузка составляет:

С _f = 7 - (4 + 2) = 1

И при чем тут его нестабильность? Что ж, хлор значительно электроотрицателен и, следовательно, является плохим носителем положительных формальных зарядов. Это делает Cl ₂ O ₅ очень кислым веществом, так как ему нужно получать электроны для удовлетворения электронного спроса на два хлора.

Противоположное происходит с оксидами Br ₂ O ₅ и I ₂ O ₅ , которые существуют в нормальных условиях. Это происходит потому, что и бром, и йод менее электроотрицательны, чем хлор; и, следовательно, они лучше поддерживают положительный формальный заряд.

Изомеры и их соответствующий гидролиз

До сих пор все объяснения приходились на один из двух изомеров Cl ₂ O ₅ : O ₂ ClOClO ₂ . Какая другая? O ₃ ClOClO. В этом изомере у хлора нет положительных формальных зарядов, и поэтому он должен быть более стабильной молекулой. Однако как O ₂ ClOClO _{2, так} и O ₃ ClOClO должны подвергаться реакциям гидролиза:

O ₂ Cl-O-ClO ₂ + H ₂ O => 2O ₂ Cl-OH (которые представляют собой не что иное, как HClO ₃ )

O ₃ Cl-O-ClO + H ₂ O => O ₃ Cl-OH (HClO ₄ ) + HO-ClO (HClO ₂ )

Обратите внимание, что может быть образовано до трех оксокислот хлора: HClO ₃ , HClO ₄ и HClO _2.

Номенклатура

Его название «оксид хлора (V)» соответствует названию, присвоенному в соответствии с номенклатурой запасов. Cl ₂ O ₅ также может иметь два других названия: дихлорпентаоксид и хлорноватый ангидрид, присвоенные систематической и традиционной номенклатурой соответственно.

Приложения

Вместо того, чтобы мотивировать вычислительные исследования, Cl ₂ O ₅ будет бесполезен до тех пор, пока он не будет обнаружен, изолирован, охарактеризован, сохранен и не будет продемонстрирован как не взрывается при малейшем контакте.

Ссылки

1. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
2. Сандра Лухан Кирога и Луис Хосе Периссинотти. (2011). Оксокислоты хлора и структура оксидов дихлора. Chem. Educator, Том 16.
3. Химический состав. (2019). Оксид хлора (V). Получено с: formulacionquimica.com
4. Линус Полинг. (1988). Общая химия. Dover Publications, INC., Нью-Йорк.
5. Ричард С. Ропп. (2013). Энциклопедия соединений щелочноземельных металлов. ЭльСевье.