أحادي أكسيد ثنائي الكلور

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

أحادي أكسيد ثنائي الكلور (الاسم النظامي: ثنائي كلوريد الأكسجين ) هو مركب غير عضوي صيغته الجزيئية Cl₂O . تم تصنيعه لأول مرة عام 1834 على يد أنطوان جيروم بالارد ، [ 2 ] الذي حدد تركيبه أيضًا بالاشتراك مع جاي-لوساك . في المراجع القديمة، يُشار إليه غالبًا باسم أحادي أكسيد الكلور ، [ 3 ] وهو ما قد يُسبب لبسًا، إذ يُشير هذا الاسم الآن إلى جذر ClO • .

يوجد في درجة حرارة الغرفة على شكل غاز بني مصفر قابل للذوبان في الماء والمذيبات العضوية. كيميائياً، ينتمي إلى عائلة مركبات أكسيد الكلور ، وهو أيضاً أنهيدريد حمض الهيبوكلوروس . يُعدّ عامل مؤكسد قوي وعامل كلورة فعال.

تحضير

كانت أقدم طريقة للتخليق هي معالجة أكسيد الزئبق (II) بغاز الكلور . [ 3 ]

2 Cl 2 + HgO → HgCl 2 + Cl 2 O

تُعد طريقة إنتاج غاز الكلور مع كربونات الصوديوم المائية عند درجة حرارة 20-30 درجة مئوية (68-86 درجة فهرنهايت) طريقة أكثر أمانًا وملاءمة . [ 3 ]  

2 Cl 2 + 2 Na 2 CO 3 + H 2 O → Cl 2 O + 2 NaHCO 3 + 2 NaCl
2 Cl 2 + 2 NaHCO 3 → Cl 2 O + 2 CO 2 + 2 NaCl + H 2 O

يمكن إجراء هذا التفاعل في غياب الماء ولكنه يتطلب التسخين إلى 150-250 درجة مئوية (302-482 درجة فهرنهايت) :  

2 Cl 2 + Na 2 CO 3 → Cl 2 O + CO 2 + 2 NaCl

بما أن أحادي أكسيد ثنائي الكلور غير مستقر عند درجات الحرارة هذه، فيجب إزالته باستمرار لمنع التحلل الحراري . [ 4 ]

بناء

يشبه تركيب أحادي أكسيد ثنائي الكلور تركيب الماء وحمض الهيبوكلوروس ، حيث يتخذ الجزيء شكلاً جزيئياً منحنياً (بسبب الأزواج الإلكترونية الحرة على ذرة الأكسجين) مما ينتج عنه تناظر جزيئي من نوع C2V . زاوية الرابطة أكبر قليلاً من المعتاد، على الأرجح بسبب التنافر الفراغي بين ذرات الكلور الضخمة.

في الحالة الصلبة، يتبلور في المجموعة الفراغية رباعية الأوجه I4 1 /amd، مما يجعله متماثل البنية مع شكل الماء عالي الضغط، الجليد VIII . [ 5 ]

ردود الفعل

يُعدّ أحادي أكسيد ثنائي الكلور شديد الذوبان في الماء، [ 6 ] حيث يوجد في حالة توازن مع حمض الهيبوكلوروز. معدل التحلل المائي بطيء بما يكفي للسماح باستخلاص Cl₂O باستخدام مذيبات عضوية مثل رابع كلوريد الكربون ، [ 3 ] ولكن ثابت التوازن يميل في النهاية إلى تكوين حمض الهيبوكلوروز. [ 7 ]

2 HOCl ⇌ Cl₂O + H₂O K (0  °C) = 3.55 × 10⁻³ dm³ / mol

على الرغم من ذلك، فقد تم اقتراح أن أحادي أكسيد ثنائي الكلور قد يكون هو النوع النشط في تفاعلات حمض الهيبوكلوروز مع الأوليفينات والمركبات العطرية ، [ 8 ] [ 9 ] وكذلك في كلورة مياه الشرب. [ 10 ]

مع المركبات غير العضوية

يتفاعل أحادي أكسيد ثنائي الكلور مع هاليدات المعادن ، مع فقدان Cl2 ، لتكوين أوكسي هاليدات غير عادية . [ 11 ] [ 12 ] [ 3 ]

VOCl 3 + Cl 2 O → VO 2 Cl + 2 Cl 2
TiCl 4 + Cl 2 O → TiOCl 2 + 2 Cl 2
SbCl₅ + 2 Cl₂O → SbO₂Cl + 4 Cl₂

وقد لوحظت تفاعلات مماثلة مع بعض الهاليدات غير العضوية. [ 13 ] [ 14 ]

AsCl 3 + 2 Cl 2 O → AsO 2 Cl + 3 Cl 2
NOCl + Cl 2 O → NO 2 Cl + Cl 2

مع المركبات العضوية

يُعدّ أحادي أكسيد ثنائي الكلور عامل كلورة فعالًا. يُمكن استخدامه لكلورة السلسلة الجانبية أو الحلقة في الركائز العطرية غير النشطة . [ 15 ] أما بالنسبة للمركبات العطرية النشطة مثل الفينولات وإيثرات الأريل، فإنه يتفاعل بشكل أساسي لإنتاج مركبات حلقية مهلجنة. [ 16 ] وقد اقتُرح أن يكون أحادي أكسيد ثنائي الكلور هو النوع النشط في تفاعلات حمض الهيبوكلوروز مع الأوليفينات والمركبات العطرية. [ 8 ] [ 9 ]

الكيمياء الضوئية

يخضع أحادي أكسيد ثنائي الكلور للتفكك الضوئي ، مكوناً في النهاية الأكسجين (O2 ) والكلور (Cl2 ) . تعتمد هذه العملية بشكل أساسي على الجذور الحرة ، حيث أظهر التحليل الضوئي الوميضي أن جذر الهيبوكلوريت (ClO·) هو وسيط رئيسي. [ 17 ]

2 Cl 2 O → 2 Cl 2 + O 2

خصائص متفجرة

يُعدّ أحادي أكسيد ثنائي الكلور مادةً قابلةً للانفجار، على الرغم من قلة الأبحاث الحديثة التي تتناول هذا السلوك. لم يكن من الممكن تفجير مخاليط الأكسجين في درجة حرارة الغرفة بشرارة كهربائية إلا إذا احتوت على نسبة 23.5% على الأقل من Cl₂O [ 18 ] ، وهي نسبة عالية للغاية تُعتبر حدًا أدنى للانفجار . وتوجد تقارير متضاربة حول انفجاره عند تعرضه لضوء قوي. [ 19 ] [ 20 ] كما يبدو أن التسخين فوق 120  درجة مئوية، أو التسخين السريع عند درجات حرارة منخفضة، يؤدي أيضًا إلى حدوث انفجارات. [ 3 ] وقد ذُكر أن أحادي أكسيد ثنائي الكلور السائل حساس للصدمات. [ 21 ]

مراجع

  1. ↑ "أول أكسيد الكلور" . شركة كاميو للمواد الكيميائية . الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 مايو 2015 .
  2. ^ بالارد ، آي جي (1834). "Recherches sur la Nature des combinaisons décolorantes du كلور" [ تحقيقات في طبيعة مركبات التبييض للكلور ] . حوليات الكيمياء والفيزياء . السلسلة الثانية (باللغة الفرنسية). 57 : 225 - 304.
  3. 1 2 3 4 5 6 رينارد، جيه جيه؛ بولكر، إتش آي (1 أغسطس 1976). "كيمياء أحادي أكسيد الكلور (أحادي أكسيد ثنائي الكلور)". المراجعات الكيميائية . 76 (4): 487-508 . doi : 10.1021/cr60302a004 .
  4. ↑ هينشلوود، سيريل نورمان؛ بريتشارد، تشارلز روس (1923). "CCCXIII.—تفاعل غازي متجانس. التحلل الحراري لأحادي أكسيد الكلور. الجزء الأول". مجلة الجمعية الكيميائية، المعاملات . 123 : 2730-2738 . doi : 10.1039/CT9232302730 .
  5. ^ مينكويتز، ر. بروخلر، ر. بورمان، هـ. (1 يناير 1998). "Tieftemperatur-Kristallstruktur von Diكلورمونوكسيد، Cl 2 O". Zeitschrift für Kristallographie . 213 (4): 237– 239. بيب كود : 1998ZK....213..237M . دوى : 10.1524/zkri.1998.213.4.237 .
  6. ↑ ديفيس، د.س. (1942). "مخطط بياني لذوبانية أحادي أكسيد الكلور في الماء". الكيمياء الصناعية والهندسية . 34 (5): 624. doi : 10.1021/ie50389a021 .
  7. ↑ أيلت، أسسه أ. ف. هولمان؛ وتابعه إيغون ويبرغ؛ وترجمته ماري إيغلسون وويليام بروير؛ وراجعه برنارد ج. (2001). الكيمياء غير العضوية (الطبعة الإنجليزية الأولى، [حررها] نيلز ويبرغ ). سان دييغو، كاليفورنيا : برلين: أكاديميك برس، دبليو. دي غرويتر. ص 442. ISBN    9780123526519.{{cite book}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  8. 1 2 سوين، سي. غاردنر؛ كريست، دي لانسون ر. (1 مايو 1972). "آليات الكلورة بواسطة حمض الهيبوكلوروس. آخر أيون الكلورينيوم، Cl+". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 94 (9): 3195-3200 . Bibcode : 1972JAChS..94.3195S . doi : 10.1021/ja00764a050 .
  9. 1 2 سيفي، جون د.؛ مكولوغ، كوري إي.؛ روبرتس، أ. لين (1 مايو 2010). "أحادي أكسيد الكلور (Cl₂O ) والكلور الجزيئي (Cl₂ ) كعوامل كلورة فعالة في تفاعل ثنائي ميثيناميد مع الكلور الحر المائي". العلوم والتكنولوجيا البيئية . 44 (9): 3357-3362 . Bibcode : 2010EnST...44.3357S . doi : 10.1021/es9038903 . PMID 20302364 . 
  10. ↑ باول، ستيفن سي. (1 مايو 2010). "الأنواع النشطة في كلورة مياه الشرب: حالة Cl₂O " . العلوم والتكنولوجيا البيئية . 44 (9): 3203. Bibcode : 2010EnST...44.3203P . doi : 10.1021/es100800t . PMID 20302368 . 
  11. ^ أوبرمان، هـ. (1967). "Unter suchungen an Vanadinoxychloriden und Vanadinchloriden. I. Gleichgewichte mit VOCl3, VO2Cl und VOCl2". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 351 ( 3– 4): 113– 126. دوى : 10.1002/zaac.19673510302 .
  12. ^ دينيك، كورت (1961). "تيتان (IV)-أكسيدكلوريد TiOCl2". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 309 ( 5– 6): 266– 275. دوى : 10.1002/zaac.19613090505 .
  13. ^ دهنيك ، كورت (1 ديسمبر 1964). "Über die Oxidكلوريد PO2Cl، AsO2Cl وSbO2Cl". كيميش بيريشت . 97 (12): 3358–3362 . دوى : 10.1002/cber.19640971215 .
  14. ↑ مارتن، هـ. (1 يناير 1966). "العلاقات الحركية بين التفاعلات في الطور الغازي وفي المحلول". Angewandte Chemie International Edition in English . 5 (1): 78– 84. doi : 10.1002/anie.196600781 .
  15. ↑ مارش، إف دي؛ فارنهام، دبليو بي؛ سام، دي جيه؛ سمارت، بي إي (1 أغسطس 1982). "أحادي أكسيد ثنائي الكلور: كاشف كلورة قوي وانتقائي". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 104 (17): 4680-4682 . Bibcode : 1982JAChS.104.4680M . doi : 10.1021/ja00381a032 .
  16. ↑ سيفي، جون د.؛ روبرتس، أ. لين (21 فبراير 2012). "تقييم تفاعل مكونات الكلور الحر Cl₂ و Cl₂O و HOCl مع الإيثرات العطرية". العلوم والتكنولوجيا البيئية . 46 (4): 2141-2147 . Bibcode : 2012EnST...46.2141S . doi : 10.1021/es203094z . PMID 22211432 . 
  17. ↑ باسكو، ن.؛ دوجرا، س.ك. (22 يونيو 1971). "تفاعلات أكاسيد الهالوجين المدروسة بواسطة التحليل الضوئي الوميضي. الجزء الثاني: التحليل الضوئي الوميضي لأحادي أكسيد الكلور وجذر ClO الحر". وقائع الجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 323 (1554): 401-415 . رمز Bibcode : 1971RSPSA.323..401B . doi : 10.1098/rspa.1971.0112 . S2CID 98084403 . 
  18. ↑ كادي، جورج هـ.؛ براون، روبرت إي. (سبتمبر 1945). "الحد الأدنى للتركيز المتفجر لأحادي أكسيد الكلور المخفف بالأكسجين". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 67 (9): 1614-1615 . Bibcode : 1945JAChS..67.1614C . doi : 10.1021/ja01225a501 .
  19. ↑ إيريديل، ت.؛ إدواردز، ت. ج. (أبريل 1937). "التفاعل الضوئي لأحادي أكسيد الكلور والهيدروجين". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 59 (4): 761. Bibcode : 1937JAChS..59..761I . doi : 10.1021/ja01283a504 .
  20. ↑ والاس، جانيت آي؛ جوديف، سي إف (1 يناير 1931). "حرارة تفكك أحادي أكسيد الكلور وثاني أكسيد الكلور". معاملات جمعية فاراداي . 27 : 648. doi : 10.1039/TF9312700648 .
  21. ↑ بيليبوفيتش، دونالد؛ ليندال، سي بي؛ شاك، كارل جيه؛ ويلسون، آر دي؛ كريست، كارل أو. (1972). "أكسيد ثلاثي فلوريد الكلور. 1. التحضير والخواص". الكيمياء اللاعضوية . 11 (9): 2189-2192 . doi : 10.1021/ic50115a040 . ISSN 0020-1669 .