ДІОКСИД ХЛОРУ (CLO2): СТРУКТУРА, ВИКОРИСТАННЯ, ОДЕРЖАННЯ, РИЗИКИ, ВЛАСТИВОСТІ - ХІМІЯ - 2025

Діоксид хлору являє собою неорганічну сполуку , елемент , утворений з допомогою хлору (Cl) і кисню (O). Його хімічна формула - ClO ₂ . Це зеленувато-жовтий до червонуватого газу. Він природним чином не зустрічається в навколишньому середовищі.

Він надзвичайно реакційноздатний, тому зазвичай його готують там, де його потрібно використовувати. Одне з його найважливіших застосувань - це мікробіцид, антисептик та дезодоратор, оскільки він виводить бактерії, віруси та грибки дуже легко та в дуже низьких концентраціях.

Деякі продукти, що продаються в супермаркетах, можливо, були дезінфіковані хлором діоксидом ClO ₂ . Автор: ElasticComputeFarm. Джерело: Pixabay.

Дозволяє знезаражувати такі продукти, як овочі, фрукти, м'ясо, птицю та морепродукти. Застосовується для очищення поверхонь, підлоги, ванних кімнат, систем вентиляції, басейнів, лабораторного обладнання, стоматологічного обладнання тощо.

З цієї причини його використовують у харчовій промисловості, в лікарнях та клініках, в промисловості та на підприємстві. Він використовується для очищення питної води та міських стічних вод.

Він дуже ефективний як окислювач, тому його використовують для відбілювання паперової маси, олії, борошна, шкіри, текстильних волокон, серед інших.

Коли він знаходиться у вигляді газу, це дуже небезпечно, оскільки є вибухонебезпечним, і використовується в основному у водних розчинах. Він токсичний при вдиханні.

Будова

Діоксид хлору утворюється об'єднанням атома хлору (Cl) з двома атомами кисню (O). Зв’язки хлору з кожним киснем є ковалентними та подвійними. Хлор у цій сполуці має валентність +4.

Структура Льюїса діоксиду хлору ClO ₂ . Ікразуул. Джерело: Wikimedia Commons.

Він має симетричну і кутову структуру, оскільки має вільні електрони. Тобто вони не утворюють зв’язку з будь-яким іншим атомом.

Структура ClO ₂ в трьох вимірах. Зелений = хлор; червоний = кисень. Бен Міллз і Джинто. Джерело: Wikimedia Commons.

Номенклатура

- Діоксид хлору

- Оксид хлору (iv)

Властивості

Фізичний стан

Зелено-жовтий до червонувато-жовтий газ.

Молекулярна маса

67,45 г / моль.

Точка плавлення

-59 ° С.

Точка кипіння

11 ° С.

Щільність

Рідина при 0 ° С = 1642 г / см ³

Газ = 2,33 (відносна щільність до повітря, повітря = 1).

Розчинність

Розчинний у воді: 2000 см ³ газу ClO ₂ в 100 см ³ холодної води або 0,8 г / 100 мл води при 20 ° С. Розчинний в лужному розчині та в розчині сірчаної кислоти H ₂ SO ₄ .

Хімічні властивості

ClO ₂ надзвичайно реакційноздатний і може вибухнути сильно. Це дуже ефективний окислювач.

ClO ₂ насильно розкладається, якщо він контактує з органічними матеріалами. Якщо він знаходиться у повітрі в концентрації, що перевищує 10%, він може вибухнути через вплив сонячного світла або тепла.

Він також може детонувати в присутності ртуті (Hg) або оксиду вуглецю (CO).

Під дією ультрафіолетового (ультрафіолетового) світла або озону ClO ₂ перетворюється в гексоксид хлору Cl ₂ O ₆ , дуже нестабільну сполуку.

Властивості водних розчинів

Водні його розчини жовті або червонувато-жовті. Вони стійкі, якщо зберігаються в прохолоді, добре герметизуються та захищені від сонячних променів. У присутності світла ці розчини повільно розкладаються з утворенням соляної кислоти HCl та хлористоводневої HClO ₃ .

Водний розчин ClO _2, де спостерігається, що _{виділяється} жовтий газ, який є ClO ₂ . Автор: Матеріознавство. Джерело: Wikimedia Commons.

У лужних розчинах ClO ₂ розпадається на іони хлориту ClO ^2- та хлорат ClO ^3- . У кислотних розчинах _{утворюється} хлорна кислота HClO _2, після чого вона розкладається до соляної кислоти HCl та хлористоводневої HClO ₃ .

Інші властивості

Концентровані пари ClO ₂ є потенційно вибухонебезпечними, тому його неможливо було стиснути самостійно або змішати з іншими газами. З цієї причини бажано готувати його на місці, де воно буде використовуватися.

Коли вона знаходиться в дуже низькій температурі в гідратованому вигляді, який іноді передається, це тверда речовина блокової форми, схоже на льодовий та оранжевий за кольором.

Він має запах, схожий на хлор. Він токсичний при вдиханні.

Отримання

Отримати його можна кількома способами. Наприклад, в деяких випадках розчини ClO ₂ готують шляхом пропускання суміші газу хлору (Cl ₂ ) та повітря (або газу хлору та азоту N ₂ ) через колонку, що містить гранули хлориту натрію (NaClO ₂ ).

2 NaClO ₂ + Cl ₂ → 2 NaCl + 2 ClO ₂

Утворений продукт містить приблизно 90% ClO ₂ , серед інших сполук хлору.

Його також отримують із хлорату калію (KClO ₃ ) та сірчаної кислоти (H ₂ SO ₄ ) у присутності щавлевої кислоти як відновника. У цьому випадку також утворюється вуглекислий газ (CO ₂ ), який служить для розведення ClO ₂ .

Його можна приготувати на місці використання, починаючи з хлорату натрію (NaClO ₃ ), сірчаної кислоти (H ₂ SO ₄ ) та метанолу (CH ₃ OH).

У промисловості його отримують за допомогою хлорат натрію (NaClO ₃ ) та діоксиду сірки (SO ₂ ) у присутності сірчаної кислоти.

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

Використовується як дезінфікуючий засіб

Його можна використовувати як потужний протимікробний засіб. Він виявив високу ефективність проти різних мікроорганізмів, таких як кишкова паличка та золотистий стафілокок.

При останньому достатньо концентрації лише 5 м.д. ClO ₂ для усунення 100% їх. Він бактерицидний, антисептичний та дезодоруючий. Він ефективний в широкому діапазоні pH.

У їжу

Його використовують як антимікробний засіб у воді для обкурювання фруктів і овочів, при переробці птиці, червоного м’яса, як шматочків м’яса та органів, так і морських продуктів, таких як молюски.

Червоне м'ясо в супермаркетах, можливо, обробляли діоксидом хлору для його дезінфекції. Автор: Карамо. Джерело: Pixabay.

Розчини діоксиду хлору слід застосовувати в концентрації, що не перевищує 3 проміле (частин на мільйон) залишкового ClO _2, щоб це не впливало на їжу.

Після обробки ClO ₂ всю їжу необхідно ретельно промити питною водою або використовувати її для бланшування, приготування їжі або консервування.

Що стосується морських продуктів, розчин ClO ₂ слід застосовувати у воді та льоду, що використовуються для промивання, миття, відтавання, транспортування чи зберігання. Потім сирі молюски перед вживанням слід ретельно промити питною водою.

Холодна вода та лід, у якому зберігаються морепродукти, містять невелику кількість ClO ₂ . Автор: PublicDomainPictures. Джерело: Pixabay.

На папері та картоні, які будуть контактувати з їжею

Розчини ClO ₂ використовуються для усунення мікроорганізмів, що викликають слизь (таких як водорості, бактерії та грибки) в технологічній воді, що використовується при виробництві паперу та картону, які контактуватимуть з продуктами харчування.

У питній воді

Застосовується для очищення води та її пиття (безпечно пити). Застосовується при попередній обробці води, яка згодом буде розливатися для пиття або води, яка буде використовуватися як інгредієнт при виробництві напоїв або безалкогольних напоїв.

Деякі оброблені соди можуть містити воду, оброблену ClO ₂ . Сьюзен Слейтер. Джерело: Wikimedia Commons.

У стоматології

Він використовується в інструментах, що використовуються стоматологом або стоматологом для їх дезінфекції та знищення патогенних організмів у них.

У медичних додатках

Водні розчини ClO ₂ використовували для лікування кандидозу ротової порожнини (інфекції в роті). Кандидоз - це інфекція грибом Candida albicans.

Поява гриба Candida albicans в лабораторній культурі. CDC / Dr. Вільям Каплан. Джерело: Wikimedia Commons.

Діоксид хлору вбиває грибок у роті і значно покращує зовнішній вигляд тканин ротової порожнини без побічних ефектів.

Деякі медичні дослідники вказують, що розчини ClO _2, застосовувані для хірургічних ран, можуть зменшити або придушити утворення адгезії, не впливаючи на загоєння адгезії, з додатковою перевагою її антисептичних властивостей.

Інші види використання

Завдяки окислювальним та мікробіцидним властивостям, ClO ₂ використовується для:

- Побілити целюлозу деревини при виготовленні целюлози та паперу, забезпечуючи стійкий блиск.

- Відбілюючі жири та олії, шкіру, відбілюючі борошно та текстиль.

- сільськогосподарські програми, такі як дезінфекція твердих поверхонь, обладнання, водяних систем та грибних парників.

- Застосування в промисловості, магазинах та лікарнях, таких як дезінфекція твердих поверхонь (стін, підлоги, ванних кімнат), вентиляційних систем, лабораторного обладнання.

- Продезінфікувати підлоги та ванні будинків, системи кондиціонування, системи циркуляції води в басейні.

- очищення комунальних та промислових стічних вод.

- Очищення забруднення нафтових родовищ.

- Виробництво хлоридних солей (Cl ^- ).

Ризики

- Концентровані пари ClO ₂ є вибухонебезпечними.

- Він токсичний при вдиханні та прийомі всередину. Це подразнює очі, ніс і горло, може викликати набряк легенів і хронічний бронхіт.

- За даними джерел, які консультуються, ClO ₂ не викликає мутацій у ДНК та не викликає рак у людини.

Список літератури

1. Національна медична бібліотека США. (2019). Діоксид хлору. Відновлено з pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Дін, JA (редактор). (1973). Підручник з хімії Ланге (одинадцяте видання). Книжкова компанія McGraw-Hill.
3. Енциклопедія промислової хімії Уллмана. (1990). П'яте видання. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. Коттон, Ф. Альберт і Вілкінсон, Джеффрі. (1980). Розширена неорганічна хімія. Четверте видання. Джон Вілі та сини.
5. Байпай, П. (2012). Відбілювання діоксиду хлору Вплив відбілювання діоксиду хлору на якість целюлози. Екологічно сприятливі підходи до відбілювання целюлози (друге видання). Відновлено з sciencedirect.com.
6. Моран, С. (2018). Хімія води. Діоксид хлору. У Прикладному посібнику з проектування споруд для очищення води та стоків. Відновлено з sciencedirect.com.
7. McKeen, L. (2012). Вступ до харчового опромінення та медичної стерилізації. Газоподібний діоксид хлору. В «Вплив стерилізації на пластик та еластомери» (третє видання). Відновлено з sciencedirect.com.