Oxid chloričitý

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Oxid chloričitý
[[Soubor:Chlorine-dioxide-elpot.pngChlorine dioxide.svgChlorine-dioxide-3D-vdW.png | 280px | ]]
Obecné
Systematický název Oxid chloričitý
Anglický název Chlorine dioxide
Německý název Chlordioxid
Sumární vzorec ClO2
Vzhled Oranžový plyn
Registrační číslo CAS
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP) 233-162-8
Indexové číslo 017-026-00-3
PubChem
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
Oxidující
Oxidující (O)
Vysoce toxický
Vysoce toxický (T+)
Nebezpečný pro životní prostředí
Nebezpečný pro životní prostředí (N)
R-věty R6, R8, R26, R34, R50
S-věty S1/2, S23, S26, S28, S36/37/39, S38, S45, S61
GHS04 – plyny pod tlakem
GHS04
GHS03 – oxidační látky
GHS03
GHS06 – toxické látky
GHS06
GHS05 – korozivní a žíravé látky
GHS05
GHS09 – látky nebezpečné pro životní prostředí
GHS09
H-věty H270 H330 H314 H400 EUH006
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
4
OX
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky
SI a STP (25 °C, 100 kPa).

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. Je to anhydrid kyseliny chloričité, která je ovšem nestabilní a ihned se rozkládá na kyselinu chloritou a kyselinu chlorečnou.

Plynný oxid chloričitý se zvláště za nízkých teplot dobře rozpouští ve vodě (přibližně 10x 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 23x 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.[1]

Výroba[editovat | editovat zdroj]

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

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

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

    2NaClO3+ H2SO4 +H2O2 → 2ClO2 + O2 + 4Na2SO4 + 2H2O

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

    2NaClO2 + Na2S2O8 → 2ClO2 + 2Na2SO4

Použití[editovat | editovat zdroj]

Vodný roztok oxidu chloričitého

Oxid chloričitý se primárně (z více než 95 %) používá pro bělení buničiny, ale své místo má i při bělení mouky a k 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[editovat | editovat zdroj]

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

  1. 'White's Handbook of Chlorination and Alternative Disinfectants, Fifth Edition [1]'

Literatura[editovat | editovat zdroj]

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

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]