Способы получения оксидов хлора

Большинство оксидов галогенов неустойчивы и получаются косвенным путем, так как галогены с кислородом не взаимодействуют.Известны следующие оксиды галогенов (табл.6).

Таблица 6. Оксиды галогенов.

Оксиды галогенов (I). Молекулы оксидов Х₂О (Х = F, Cl, Br) имеют угловое строение:

	X = F;	= 103.2 0 ;	;
	X = Cl;	=110.9 0 ;

F₂O (иногда его называют дифторидом кислорода) — бесцветный газ (т.пл. -224 0 С, т.кип. -145 0 С), который может быть получен при пропускании фтора через 2%-ный водный раствор NaOH:

При увеличении концентрации NaOН выход F₂O уменьшается из-за протекания побочной реакции:

то есть вместо F₂O наблюдается выделение кислорода.

Оксид хлора (I) Cl₂O — желто-коричневый газ (т.пл. -116 0 С, т.кип. 4 0 С).

Его получают, пропуская ток хлора через трубку со свежеосажденным и затем высушенным оксидом ртути (II):

2HgO + 2Cl₂ Hg₂OСl₂ + Cl₂O .

Образующийся Cl₂O конденсируют при температуре -60 о С. Соединение крайне неустойчиво, при повышенной температуре разлагается со взрывом.

Cl₂O хорошо растворим в воде (при 0 о С 1 об.H₂O растворяет 200 об. Cl₂O), его водный раствор проявляет свойства слабой кислоты:

Оксид брома (I) Br₂O напоминает по свойствам и методу синтеза Cl₂O.

Диоксиды ClO₂ и BrO₂. Диоксид хлора ClO₂ при стандартных условиях — желтый газ (т.пл.-60 0 С, т.кип. 10 0 С). Это единственный из оксидов галогенов, который используется в промышленности, например, как отбеливающее вещество. В технике его получают пропусканием SO₂ в подкисленный раствор хлората натрия:

В лабораторных условиях ClO₂ синтезируют из хлората KClO₃ и влажной щавелевой кислоты в присутствии концентрированной серной кислоты:

Образующийся ClO₂ разбавлен CO₂ , что снижает вероятность взрыва. Если же использовать концентрированную H₂SO₄ и KClO₃, то реакция становится взрывоопасной:

Работать с ClO₂ нужно крайне осторожно: он взрывается от внезапного механического воздействия, введения в систему восстановителя (резиновая пробка), при нагревании до 100 о С.

Молекулы ClO₂ и BrO₂ имеют угловое строение: ОСlО = 117.6 0 , l(Cl-O) = 1.47 . В щелочной среде ClO₂ диспропорционирует

BrO₂ (т.пл. -40 0 С) — неустойчивый оксид и выше -40 0 С разлагается:

I₂O₄ — желтое кристаллическое вещество, построенное из ионов IO + и IO — ₃ . При нагревании выше 100 0 С разлагается на I₂ и O₂.

Оксид хлора (VI) Cl₂O₆— красная маслообразная жидкость (т.пл. 3.5 0 С, т.кип. 203 0 С), взрывоопасная, легко разлагается на ClO₂ и O₂. В твердой фазе построен из ионов и . Является смешанным ангидридом кислот HClO₃ и HClO₄.

Образуется при окислениии ClO₂ озоном:

Оксид иода (V) I₂O₅ — белое твердое вещество (т.пл. 300 0 С), единственный термодинамически устойчивый из оксидов галогенов. Твердый оксид I₂O₅ состоит из молекул O₂IOIO₂,, связанных между собой слабым межмолекулярным взаимодействием. Получают I₂O₅ дегидратацией HIO₃ при 200-250 0 С в потоке сухого воздуха. I₂O₅ используется как окислитель в количественном анализе для определения СО:

5СО + I₂O₅ I₂ + 5CO₂.

Выделяющийся в эквивалентном количестве иод определяют титрованием тиосульфатом.

Оксид хлора (VII) Cl₂O₇ — маслянистая бесцветная жидкость (т.пл.-93 0 С, т.кип. 80 0 С), легко взрывается. Молекула Cl₂O₇ построена из двух тетраэдров ClO₄, имеющих общую вершину. Cl₂O₇ — ангидрид хлорной кислоты HClO₄. Его получают дегидратацией концентрированной хлорной кислоты с помощью P₂O₅ с последующей осторожной перегонкой в вакууме:

6HClO₄ + P₂O₅ 3Cl₂O₇ + 2H₃PO₄.

Источник

Оксиды хлора

Оксиды хлора — это химические соединения между галогеном, хлором и кислородом . В зависимости от степени окисления хлор образует ряд оксидов, которые обычно и особенно легко разлагаются при нагревании. В присутствии окисляемых веществ оксиды хлора имеют тенденцию к взрыву , все они являются нестабильными соединениями и, следовательно, очень химически активными и сильными окислителями.

Оглавление

Обзор

Число окисления

Я. II III IV V VI VII

ClO _x ClO ClO ₂ ClO ₃

Cl ₂ O _y Cl ₂ O Cl ₂ O ₂ Cl ₂ O ₃ Cl ₂ O ₄ Cl ₂ O ₅ * Cl ₂ O ₆ Cl ₂ O ₇

* Дихлорпентаоксид (Cl ₂ O ₅ ) пока неизвестен.

характеристики

Диоксид хлора

Технически важен только диоксид хлора (ClO ₂ ). При стандартной температуре это желто-красноватый газ с молярной массой 67,46 г / моль. При нагревании он взрывоопасно разлагается на Cl ₂ и O ₂ .

Дихлороксид

Дихлороксид ( дихлормоноксид , Cl ₂ O) представляет собой желто-коричневый газ с молярной массой 86,91 г / моль. При стандартной температуре он имеет плотность 3,89 г / л. Монооксид дихлор замерзает при −116 ° C, кипит при 4 ° C и взрывоопасен . Dichloroxide является ангидридом из хлорноватистой кислоты .

Cl ₂ O можно получить, пропустив хлор над свежим оксидом ртути (II) :

2 С. л 2 + 2 ЧАС грамм О → С. л 2 О + ЧАС грамм О ⋅ ЧАС грамм С. л 2 <\ Displaystyle \ mathrm <2 \ cl_ <2>+2 \ HgO \ rightarrow \ Cl_ <2>O + HgO \ cdot HgCl_ <2>>>

Окись хлора

Окись хлора (ClO), радикал, играет важную роль в создании озоновой дыры в стратосфере, когда присутствует хлор. Он образуется, например, при фотолизе или микроволновом разряде смесей хлор / кислород. Альтернативно, он может возникать в результате реакции элементарного хлора с озоном или дихлормоноксидом.

С. л + О 3 → С. л О + О 2 <\ Displaystyle \ mathrm \ rightarrow \ ClO + O_ <2>>>

Диоксид дихлора

Дихлордиоксид (Cl ₂ O ₂ , пероксид дихлора, иногда называемый пероксидом хлора) получают димеризацией двух радикалов монооксида хлора в соответствии с:

2 С. л О → С. л 2 О 2 + 73 k J <\ displaystyle \ mathrm <2 \ clo rightarrow cl_ <2>O_ <2>+73 \, кДж>>

Термически он распадается на хлор и кислород, фотохимически — на атомы хлора, среди прочего. Они также катализируют распад озона в атмосфере.

Хлоропероксид

Хлорпероксид (ClOO) — это короткоживущий изомер диоксида хлора. Он может быть образован путем перегруппировки из диоксида хлора после того, как он был разделен светом, или из радикала хлора и кислорода, и имеет срок службы всего 0,3-0,4 наносекунды .
Дихлордиоксид также иногда называют хлорпероксидом, но из-за короткого срока службы ClOO вряд ли возникнет какой-либо риск путаницы.

Читайте также: Способы установки сушильной машины
Дихлортриоксид

Дихлортриоксид (Cl ₂ O ₃ ) представляет собой метастабильное твердое вещество темно-коричневого цвета при -78 ° C, которое медленно разлагается при -45 ° и взрывоопасно при температуре около 0 ° C с образованием Cl ₂ и O ₂ . Дихлортриоксид можно рассматривать как хлорат хлора (Cl — OClO ₂ ). Дихлортриоксид имеет молярную массу 118,91 г / моль. Он может образоваться из диоксида хлора в результате низкотемпературного фотолиза:

С. л О + С. л О 2 ⇄ С. л 2 О 3 + 46 k J <\ displaystyle \ mathrm \ rightleftarrows \ Cl_ <2>O_ <3>+46 \, кДж>>

Дихлортетраоксид

Дихлортетраоксид (Cl ₂ O ₄ ) можно рассматривать как хлорперхлорат (Cl — OClO ₃ , оксид хлора (I, VII)). Он может быть представлен фотохимически из диоксида хлора и хлорированием перхлоратов хлорфторсульфонатом.

Триоксид хлора

Триоксид хлора (ClO ₃ ) имеет пирамидальную структуру. Под воздействием радиации он отщепляет атомы кислорода.

Тетраоксид хлора

Тетраоксид хлора (ClO ₄ ) представляет собой радикал. Он существует только как промежуточный продукт реакции и также образуется во время термолиза Cl ₂ O ₆ .

Дихлоргексид

Дихлоргексаоксид (Cl ₂ O ₆ ) представляет собой маслянистую жидкость черно-красного цвета с плотностью 2,02 г / мл и молярной массой 166,91 г / моль. Он замерзает при 3,5 ° C и закипает при 203 ° C. Это сильный окислитель, который при взрыве вступает в реакцию со многими восстановителями. В виде газа и жидкости он присутствует в виде перхлората ковалентного хлора (оксид хлора (V, VII), смешанный ангидрид из хлорной и хлорной кислоты), в виде твердого вещества с изолированными ионами ClO ₂ + и ClO ₄ — .

Он может быть представлен окислением диоксида хлора разбавленным кислородом озоном:

2 С. л О 2 + 2 О 3 → С. л 2 О 6-е + 2 О 2 <\ Displaystyle \ mathrm <2 \ clo_ <2>+2 \ O_ <3>\ rightarrow \ Cl_ <2>O_ <6>+2 \ O_ <2>>>

Реакция с водой производит хлорную кислоту и хлорную кислоту , с помощью озона медленно dichloroheptaoxide:

С. л 2 О 6-е + ЧАС 2 О ⇄ ЧАС С. л О 3 + ЧАС С. л О 4-й <\ displaystyle \ mathrm O_ <6>+ H_ <2>O \ rightleftarrows \ HClO_ <3>+ HClO_ <4>>>

Дихлоргептоксид

Дихлоргептаоксид (Cl ₂ O ₇ ) представляет собой бесцветное масло с плотностью 1,86 г / мл. Он замерзает при -92 ° C, кипит при 82 ° C и имеет молярную массу 182,91 г / моль. У молекулы нет зеркальной плоскости, две группы ClO ₃ повернуты друг относительно друга на 15 градусов. Дихлоргептаоксид взрывоопасен, но по-прежнему остается наиболее стойким оксидом хлора.

Дихлоргептаоксид — ангидрид хлорной кислоты ; соответственно, его можно приготовить путем дегидратации хлорной кислоты пятиокисью фосфора с последующей вакуумной перегонкой:

4-й ЧАС С. л О 4-й + П. 4-й О 10 → 2 С. л 2 О 7-е + 4-й ЧАС П. О 3 <\ Displaystyle \ mathrm <4 \ hclo_ <4>+ P_ <4>O_ <10>\ rightarrow \ 2 \ Cl_ <2>O_ <7>+ \ 4 \ HPO_ <3>>>

Читайте также: Как пробивать нос народным способами
Источник

Как получить оксиды хлора

Содержание статьи

Хлор образует с кислородом целый ряд оксидов, общее число которых составляет целых пять видов. Все их можно описать общей формулой ClxOy. В них валентность хлора меняется от 1 до 7.

Валентность разных оксидов хлора различна: Cl2O — 1, Cl2O3 — 3, ClO2 — 4, Cl2O6 — 6, Cl2O7 — 7.

Оксид хлора(I) применяют для производства гипохлоритов, которые являются сильными отбеливающими и обеззараживающими агентами.
Оксид хлора(II) активно применяют для отбеливания муки, целлюлозы, бумаги и других вещей, а также для стерилизации и дезинфекции.
Оксид хлора(VI) и оксид хлора(VII) применяют для синтеза органических соединений.

Получение Cl2O

Данный оксид на крупнотоннажных производствах получают двумя способами.
1. По методу Пелуза. Проводят реакцию между газообразным хлором и оксидом ртути. В зависимости от условий может образоваться иное соединение ртути, однако целевой продукт остается. После этого газообразный оксид хлора сжижают при температуре -60 градусов Цельсия.

Уравнения реакции, описывающие метод Пелуза:
2HgO + Cl2 = Hg2OCl2 + Cl2O
HgO + 2Cl2 = HgCl2 + Cl2O

2. Взаимодействие хлора с водным раствором карбоната натрия по реакции:
2Cl2 + 2Na2CO3 + H2O = 2NaHCO3 + Cl2O + 2NaCl
Карбонат натрия может быть заменен другими карбонатами щелочных или щелочноземельных металлов.

Получение ClO2

Единственный промышленный метод получения диоксида хлора основан на взаимодействии хлората натрия и диоксида серы в кислой среде. Результатом такого взаимодействия становится реакция:
2NaClO3 + SO2 + H2SO4 = 2NaHSO4 + ClO2

Получение Cl2O6

В промышленности Cl2O6 получают взаимодействием диоксида хлора с озоном:
2ClO2 + 2O3 = 2O2 + Cl2O6

Получение Cl2O7

1. Осторожное нагревание хлорной кислоты с фосфорным ангидридом приводит к отделению маслянистой жидкости, которая является оксидом хлора (VII). Весь процесс описывается реакцией:
2HClO4 + P4O10 = H2P4O11 + Cl2O7

2. Второй способ получения данного оксида связан с электричеством. Если проводить электролиз раствора хлорной кислоты, то в анодном пространстве можно обнаружить Cl2O7.

3. Нагревание в вакууме перхлоратов переходных металлов приводит к образованию оксида хлора (VII). Наиболее часто нагревают перхлорат ниобия либо молибдена.

Физические свойства оксидов

Cl2O: при стандартных условиях буровато-желтый газ с запахом хлора, а при температуре ниже +2 градусов Цельсия золотисто-красная жидкость. Взрывоопасен в больших концентрациях.

ClO2: при стандартных условиях – газ с характерным запахом красно-желтого цвета, при температуре ниже +10 градусов Цельсия – красно-коричневая жидкость. Взрывается на свету, в присутствии восстановителей и при нагревании.

Cl2O6: неустойчивый газ, который начинает разлагаться при температуре от 0 до +10 градусов Цельсия с образованием диоксида хлора, при 20 градусах Цельсия образуется хлор. Ввиду образования диоксида хлора – взрывоопасен.

Cl2O7: бесцветная маслянистая жидкость, которая при нагревании выше 120 градусов Цельсия взрывается. Может детонировать от удара.

Источник