Oxid chloričitý

Oxid chloričitý je chemická sloučenina se sumárním vzorcem ClO2. Tento oranžový plyn krystalizuje při teplotě −59 °C do podoby oranžových krystalů. Jako jeden z oxidů chloru je účinným a užitečným oxidačním činidlem používaným při úpravě vody a při bělení. Oxid chloričitý je jediný známý oxid halogenu, kde je halogen v sudém oxidačním čísle. Molekula ClO2 obsahuje jeden nepárový elektron, jedná se tedy o volný radikál s paramagnetickými vlastnostmi.

Oxid chloričitý
Obecné
Systematický název Oxid chloričitý
Anglický název Chlorine dioxide
Německý název Chlordioxid
Sumární vzorec ClO2
Vzhled Oranžový plyn
Identifikace
Registrační číslo CAS 10049-04-4
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP) 233-162-8
Indexové číslo 017-026-00-3
PubChem 24870
Číslo RTECS FO3000000
Vlastnosti
Molární hmotnost 67,452 g/mol
Teplota tání −59,5 °C
Teplota varu 11 °C
Hustota 1,64 g/cm3 (0 °C, kapalina)
0,003 04 g/cm3 (11 °C, plyn)
Rozpustnost ve vodě 6,16 g/100 ml (4 °C)
2 000 cm³/100 ml (4 °C)
Rozpustnost v polárních
rozpouštědlech		 rozpustný v diethyletheru
Rozpustnost v nepolárních
rozpouštědlech		 rozpustný v tetrachlormethanu a ethanu
Tlak páry 1,01 kPa (-64,5 °C)
10,1 kPa (-32,5 °C)
25,3 kPa (-17,2 °C)
50,6 kPa (--4,2 °C)
Struktura
Dipólový moment 5,95 Cm
Termodynamické vlastnosti
Standardní slučovací entalpie ΔHf° 102,6 kJ/mol
Entalpie varu ΔHv 390 J/g
Standardní molární entropie S° 256,9 JK−1mol−1
Standardní slučovací Gibbsova energie ΔGf° 120,6 kJ/mol
Izobarické měrné teplo cp 0,623 JK−1g−1
Bezpečnost

GHS03

GHS05

GHS06

GHS09
[1]
Nebezpečí[1]
H-věty H270 H330 H314 H400 EUH006
R-věty R6, R8, R26, R34, R50
S-věty S1/2, S23, S26, S28, S36/37/39, S38, S45, S61
NFPA 704
0
3
4
OX
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Plynný oxid chloričitý se zvláště za nízkých teplot dobře rozpouští ve vodě (přibližně 10krát více než chlor), přičemž prakticky nedochází k jeho hydrolýze. Při teplotě 25 °C a normálním tlaku je po dosažení rovnováhy jeho koncentrace ve vodě přibližně 23krát větší než v plynné fázi nad roztokem. Ve vodných roztocích oxid chloričitý existuje jako rozpuštěný plyn, je však velmi těkavý a může být snadno odstraněn provzdušňováním nebo intenzivním třepáním. Vodné roztoky podléhají fotolytickému rozkladu. Rozklad urychlují ionty přechodných kovů. Pokud jsou roztoky ClO2 skladovány v temnu a chladu, mohou si zachovat svou koncentraci po dobu několika dnů až měsíců. V přítomnosti chloridových iontů však dochází k rozkladu oxidu chloričitého i v temnu.[2]

Výroba

Při vyšších koncentracích se oxid chloričitý může explozivně rozkládat. Proto jej z bezpečnostních důvodů nelze přepravovat a připravuje se vždy na místě.

Ve vodárenství je výchozí surovinou pro výrobu oxidu chloričitého většinou vodný roztok chloritanu sodného. Z něho lze ClO2 uvolnit například

5 NaClO2 + 4 HCl → 4 ClO2 + 5 NaCl + 2 H2O
  • reakcí s roztokem chloru, resp. s roztokem kyseliny chlorné, která vzniká spolu s kyselinou chlorovodíkovou po rozpuštění chloru ve vodě
2 NaClO2 + Cl2 → 2 ClO2 + 2 NaCl
2 NaClO2 + HClO + HCl → 2 ClO2 + 2 NaCl + H2O
  • velmi čistý oxid chloričitý lze vyrobit i reakcí pevného chloritanu sodného s plynným chlorem
  • reakcí s roztokem chlornanu sodného a kyseliny chlorovodíkové
2NaClO2 + NaClO + 2 HCl → 2 ClO2 + 3 NaCl + H2O
5 NaClO2 + 4 NaHSO4 → 4 ClO2 +4 Na2SO4 + NaCl + 2 H2O

Připravuje se roztok o koncentraci přibližně 3 g/l, který lze skladovat až jeden měsíc. Pro svoji technickou nenáročnost lze tento postup využít v lokalitách s předpokládanou malou spotřebou ClO2, kde by bylo neekonomické použít reaktory pro generování oxidu chloričitého. Lze vyjít i z krystalického chloritanu a hydrogensíranu sodného, čímž se zmenší objem přepravovaných surovin.

ClO−2 → ClO2 + e−

V průmyslových odvětvích kde je potřeba vyrobit velká množství oxidu chloričitého (bělení buničiny apod.) bývá výchozí surovinou chlorečnan sodný. Oxid chloričitý vzniká reakcí chlorečnanu s kyselinou sírovou za přítomnosti redukčního činidla, např. peroxidu vodíku

2 NaClO3+ H2SO4 + H2O2 → 2 ClO2 + O2 + Na2SO4 + 2 H2O

Laboratorně lze připravit oxid chloričitý reakcí roztoku chloritanu sodného s peroxodisíranem sodným

2 NaClO2 + Na2S2O8 → 2 ClO2 + 2 Na2SO4

Použití
Vodný roztok oxidu chloričitého

Oxid chloričitý se primárně (z více než 95 %) používá pro bělení buničiny, ale své místo má při dezinfekci pitné vody ve veřejných zdrojích. Úpravna vody pro New York (na Niagarských vodopádech) poprvé použila oxid chloričitý v roce 1944, a to k odstranění fenolu. Použití oxidu chloričitého jako prostředku k dezinfekci pitné vody bylo ve větším měřítku zahájeno v roce 1956, kdy v belgickém Bruselu přešli od chloru k oxidu chloričitému. Oxid chloričitý se při úpravě vody často používá jako předběžný oxidant před vlastním chlorováním, aby se zničily nečistoty, které by při kontaktu s volným chlorem způsobovaly tvorbu trihalomethanů. Trihalomethany jsou vedlejší produkty chlorové dezinfekce vzniklé reakcí chloru s přirozeně se vyskytujícími organickými látkami v surové vodě a jsou podezřelé z karcinogenity. Oxid chloričitý je také lepší než chlor, pokud se pracuje v prostředí s pH nad 7, v přítomnosti amoniaku a aminů a/nebo pro likvidaci biofilmů ve vodovodních distribučních systémech. Oxid chloričitý se též používá jako biocid v mnoha procesech průmyslové úpravy vody, včetně vody do chladicích věží, vody pro různé technické účely a pro zpracování potravin. Oxid chloričitý je méně žíravý než chlor a je lepší pro eliminaci bakterií Legionella.

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Chlorine dioxide na anglické Wikipedii.

  1. Chlorine dioxide. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-23]. Dostupné online. (anglicky)
  2. 'White's Handbook of Chlorination and Alternative Disinfectants, Fifth Edition '

Literatura
  • VOHLÍDAL, JIŘÍ; ŠTULÍK, KAREL; JULÁK, ALOIS. Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 1999. ISBN 80-7169-855-5.

Externí odkazy
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.