أحادي أكسيد ثنائي الكلور

أحادي أكسيد ثنائي الكلور
أحادي أكسيد ثنائي الكلور	أحادي أكسيد ثنائي الكلور
أسماء أخرى
	ثنائي كلور الأكسيجين — أكسيد ثنائي الكلور — أكسيد الكلور الأحادي — أكسيد الهيبوكلور — بلا ماء الهيبوكلور
المعرفات
رقم CAS	7791-21-1
بوب كيم (PubChem)	24646
	مواصفات الإدخال النصي المبسط للجزيئات ClOCl ;
	المعرف الكيميائي الدولي 1S/Cl2O/c1-3-2 ; Key: RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N ;
الخواص
الصيغة الجزيئية	Cl2O
الكتلة المولية	86.9054 غ/مول
الكثافة	3.22 غرام لكل سنتيمتر مكعب
نقطة الانصهار	−120.6 °س، 153 °ك، -185 °ف
نقطة الغليان	2.0 °س، 275 °ك، 36 °ف
الذوبانية في الماء	شديد الذوبانية، ينحل 143 غ من Cl2O في 100 ف ماء
الذوبانية في مذيبات أخرى	ذواب في CCl4
البنية
عزم جزيئي ثنائي القطب	0.78 ± 0.08 ديباي
كيمياء حرارية
الحرارة القياسية للتكوين ΔfHo298	+80.3 كيلو جول مول−1
إنتروبيا مولية قياسية So298	265.9 جول كلفن−1 مول−1
المخاطر
NFPA 704	0 3 3
	في حال عدم ورود غير ذلك فإن البيانات الواردة أعلاه معطاة بالحالة القياسية (عند 25 °س و 100 كيلوباسكال)
	تعديل مصدري - تعديل

أحادي أكسيد ثنائي الكلور هو مركب لاعضوي من أكاسيد الكلور صيغته الكيميائية Cl₂O. تم تحضيره للمرة الأولى في عام 1834 على يد أنطوان جيروم بالارد، والذي استطاع بمساعدة غي لوساك تحديد تركيبه. في المراجع القديمة يشار له باسم أحادي أكسيد الكلور،^[1] مما يسبب الإرباك والتشويش حيث يشير ذلك الاسم الآن إلى CLO.

يوجد على درجة حرارة الغرفة بشكل غاز بني مصفر ذواب في الماء والمذيبات العضوية. ويعتبر كيميائياً عضو من عائلة أكاسيد الكلور كما يعتبر بلا ماء لحمض الهيبوكلوروز. وهو عامل مؤكسد ومكلور قوي.

التحضير

أقدم طرق التحضير تقوم على معاملة أكسيد الزئبق الثنائي مع غاز الكلور.^[1] لكن هذه الطريقة كانت مكلفة، وخطيرة بسبب مخاطر التسمم بالزئبق.

2 Cl₂ + 2 HgO → كلوريد الزئبق الثنائي + Cl₂O

من طرق الإنتاج الأكثر أماناً وملائمة هي مفاعلة غاز الكلور مع كربونات الصوديوم المائية، على درجة حرارة بين 20-30 °س.

2 Cl₂ + 2 Na₂CO₃ + H₂O → Cl₂O + 2 بيكربونات الصوديوم + 2 NaCl

2 Cl₂ + 2 بيكربونات الصوديوم → Cl₂O + 2 CO₂ + 2 NaCl + H₂O

يمكن أن يتم هذا التفاعل بدون ماء ولكنه سيحتاج إلى التسخين إلى 150-200 °س. لكن يجب إزالة أحادي أكسيد ثنائي الكلور بشكل مستمر لتجنب التفكك الحراري، حيث أنه غير مستقر عند درجات الحرارة هذه.^[2]

2 Cl₂ + Na₂CO₃ → Cl₂O + CO₂ + 2 NaCl

كما يمكن تحضير أحادي أكسيد ثنائي كلور من تفاعل هيبوكلوريت الكالسيوم مع ثنائي أكسيد الكربون:

Ca(ClO)₂ + CO₂ → CaCO₃ + Cl₂O

البنية

بنية أحادي أكسيد ثنائي الكلور مشابهة من حيث البنية للماء وحمض الهيبوكلور، حيذ يتخذ الجزيئ هندسة جزيئية منحنية بسبب الزوج الوحيد في الأكسيجين؛ والذي ينتج عنه تناظر جزيئي C_2V. زاوية الانحناء أكبر بقليل من المعتاد بسبب الإعاقة الفراغية بين ذرات الكلور الكبيرة.

تتبلور في الحالة الصلبة على شكل زمرة فراغية رباعية السطوح I4₁/amd، مما يجعله مشابهاً للشكل ذو الضغط العالي من الماء والمسمى ثلج 8 ^[3] (بالإنجليزية: ice VIII)‏.

التفاعلات

أحادي أكسيد ثنائي الكلور شديد الذوبانية في الماء،^[4] حيث يوجد متوازناً مع HOCl. سرعة الحلمهة بطيئة بما يكفي للسماح باستخلاص Cl₂O بالمذيبات العضوية^[1] مثل CCl₄، لكن ثابت التوازن يفضل بدرجة كبيرة تشكيل حمض الهيبوكلور.^[5]

2 HOCl ⇌ Cl₂O + H₂O K (0 °C) = 3.55x10^-3 dm³/mol

وبالرغم من ذلك فقد اقتُرح أن أحادي أكسيد ثنائي كلور قد يكون النوع النشط في تفاعل HOCl مع الأولفينات والمركبات العطرية،^[6]^[7] إضافة إلى كلوَرة ماء الشرب.^[8]

مع المركبات اللاعضوية

يتفاعل أحادي أكسيد ثنائي الكلور مع هالوجينات المعادن، معطياً Cl₂، ومشكلاً أكاسيد هالوجينية غير اعتيادية.^[1]^[9]^[10]

VOCl₃ + Cl₂O → VO₂Cl + 2 Cl₂

TiCl₄ + Cl₂O → TiOCI₂ + 2 Cl₂

كلوريد أنتيموان خماسي + 2 CI₂O → SbO₂CI + 4 Cl₂

تحدث تفاعلات أخرى مع بعض الهالوجينات اللاعضوية.^[11]^[12]

كلوريد الزرنيخ الثلاثي + 2 CI₂O → AsO₂CI + 3 Cl₂

كلوريد النتروزيل + Cl₂O → NO₂Cl + Cl₂

مع المركبات العضوية

يعتبر أحادي أكسيد ثنائي الكلور عامل مكَلور فعال. يمكن استخدامه في الكَلورة الجانبية للسلاسل أو الكَلورة الحلقية للمركبات العطرية المشتقة.^[13] يتفاعل بشكل أساسي مع المركبات العطرية النشطة كالفينولات وإيثرات-الأريل معطياً نواتج مهلجنة.^[14] اقتُرح أن أحادي أكسيد ثنائي كلور قد يكون النوع النشط في تفاعل HOCl مع الأولفينات والمركبات العطرية.^[6]^[7]

كيمياء ضوئية

يخضع أحادي أكسيد ثنائي الكلور إلى عملية تفكك ضوئي، معطياً في النهائية O₂ و Cl₂. تعتمد العملية بشكل أساسي على جذر، ويظهر التحليل الضوئي بالوميض أن جذر الهيبوكلوريت (ClO) هو الوسيط الرئيسي.^[15]

2 Cl₂O → 2 Cl₂ + O₂

خواصه الإنفجارية

يعد أحادي أكسيد ثنائي الكلور مادة متفجرة بالرغم من نقص البحوث الحديثة عن هذا السلوك. فمزائجه مع الأكسيجين في درجة حرارة الغرفة يمكن أن تنفجر بشرارة كهربائية عندما تحتوي على Cl₂O بالحد الأدنى 23.5%.^[16] وهذا الحد الأدنى للانفجار يعتبر مرتفعاً بشكل كبير. ويوجد تقارير تشير إلى إمكانية تفجيره بتعريضه لضوء قوي.^[17]^[18] كما يؤدي التسخين إلى درجة حرارة تزيد عن 120 °س أو التسخين السريع إلى الإنفجار.^[1] ويوجد تقارير تشير إلى أن أحادي أكسيد ثنائي الكلور السائل حساس للصدم.^[19]

طالع أيضاً

نترات الكلور

المراجع

^ ^ا ^ب ^ج ^د ^ه Renard، J. J.؛ Bolker, H. I. (1 أغسطس 1976). "The chemistry of chlorine monoxide (dichlorine monoxide)". Chemical Reviews. ج. 76 ع. 4: 487–508. DOI:10.1021/cr60302a004.
^ Hinshelwood، Cyril Norman؛ Prichard, Charles Ross (1923). "CCCXIII.—A homogeneous gas reaction. The thermal decomposition of chlorine monoxide. Part I". Journal of the Chemical Society, Transactions. ج. 123: 2730. DOI:10.1039/CT9232302730.
^ Minkwitz، R. (1 يناير 1998). "Tieftemperatur-Kristallstruktur von Dichlormonoxid, Cl₂O". Zeitschrift für Kristallographie. ج. 213 ع. 4: 237–239. DOI:10.1524/zkri.1998.213.4.237. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)
^ Davis، D. S. (1942). "Nomograph for the Solubility of Chlorine Monoxide in Water". Industrial & Engineering Chemistry. ج. 34 ع. 5: 624–624. DOI:10.1021/ie50389a021.
^ Inorganic chemistry, Egon Wiberg, Nils Wiberg, Arnold Frederick Holleman, "Hypochlorous acid" p.442, section 4.3.1
^ ^ا ^ب Swain، C. Gardner؛ Crist, DeLanson R. (1 مايو 1972). "Mechanisms of chlorination by hypochlorous acid. The last of chlorinium ion, Cl+". Journal of the American Chemical Society. ج. 94 ع. 9: 3195–3200. DOI:10.1021/ja00764a050.
^ ^ا ^ب Sivey، John D. (1 مايو 2010). "Chlorine Monoxide (Cl₂O) and Molecular Chlorine (Cl₂) as Active Chlorinating Agents in Reaction of Dimethenamid with Aqueous Free Chlorine". Environmental Science & Technology. ج. 44 ع. 9: 3357–3362. DOI:10.1021/es9038903. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)
^ Powell، Steven C. (1 مايو 2010). "The active species in drinking water chlorination: the case for Cl₂O". Environmental Science & Technology. ج. 44 ع. 9: 3203–3203. DOI:10.1021/es100800t.
^ Oppermann، H. (1967). "Untersuchungen an Vanadinoxidchloriden und Vanadinchloriden. I. Gleichgewichte mit VOCl3, VO2Cl und VOCl2". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. ج. 351 ع. 3–4: 113–126. DOI:10.1002/zaac.19673510302.
^ Dehnicke، Kurt (1961). "Titan(IV)-Oxidchlorid TiOCl2". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. ج. 309 ع. 5–6: 266–275. DOI:10.1002/zaac.19613090505.
^ Dehnicke، Kurt (1 ديسمبر 1964). "Über die Oxidchloride PO2Cl, AsO2Cl und SbO2Cl". Chemische Berichte. ج. 97 ع. 12: 3358–3362. DOI:10.1002/cber.19640971215.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: التاريخ والسنة (link)
^ Martin، H. (1 يناير 1966). "Kinetic Relationships between Reactions in the Gas Phase and in Solution". Angewandte Chemie International Edition in English. ج. 5 ع. 1: 78–84. DOI:10.1002/anie.196600781.
^ Marsh، F. D. (1 أغسطس 1982). "Dichlorine monoxide: a powerful and selective chlorinating reagent". Journal of the American Chemical Society. ج. 104 ع. 17: 4680–4682. DOI:10.1021/ja00381a032. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)
^ Sivey، John D.؛ Roberts, A. Lynn (21 فبراير 2012). "Assessing the Assessing the Reactivity of Free Chlorine Constituents Cl₂, Cl₂O, and HOCl Toward Aromatic Ethers". Environmental Science & Technology. ج. 46 ع. 4: 2141–2147. DOI:10.1021/es203094z.
^ Basco، N.؛ Dogra, S. K. (22 يونيو 1971). "Reactions of Halogen Oxides Studied by Flash Photolysis. II. The Flash Photolysis of Chlorine Monoxide and of the ClO Free Radical". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. ج. 323 ع. 1554: 401–415. DOI:10.1098/rspa.1971.0112.
^ Cady، George H.؛ Brown, Robert E. (19 سبتمبر 1945). Journal of the American Chemical Society. ج. 67 ع. 9: 1614–1615. DOI:10.1021/ja01225a501. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط |title= غير موجود أو فارغ (مساعدة)
^ Iredale، T.؛ Edwards, T. G. (1 أبريل 1937). Journal of the American Chemical Society. ج. 59 ع. 4: 761–761. DOI:10.1021/ja01283a504. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط |title= غير موجود أو فارغ (مساعدة)
^ Wallace، Janet I.؛ Goodeve, C. F. (1 يناير 1931). "The heats of dissociation of chlorine monoxide and chlorine dioxide". Transactions of the Faraday Society. ج. 27: 648. DOI:10.1039/TF9312700648.
^ Pilipovich، Donald. (1972). "Chlorine trifluoride oxide. I. Preparation and properties". Inorganic Chemistry. ج. 11 ع. 9: 2189–2192. DOI:10.1021/ic50115a040. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)

[review-1] ا ^ب ^ج ^د ^ه Renard، J. J.؛ Bolker, H. I. (1 أغسطس 1976). "The chemistry of chlorine monoxide (dichlorine monoxide)". Chemical Reviews. ج. 76 ع. 4: 487–508. DOI:10.1021/cr60302a004.

[2] Hinshelwood، Cyril Norman؛ Prichard, Charles Ross (1923). "CCCXIII.—A homogeneous gas reaction. The thermal decomposition of chlorine monoxide. Part I". Journal of the Chemical Society, Transactions. ج. 123: 2730. DOI:10.1039/CT9232302730.

[3] Minkwitz، R. (1 يناير 1998). "Tieftemperatur-Kristallstruktur von Dichlormonoxid, Cl₂O". Zeitschrift für Kristallographie. ج. 213 ع. 4: 237–239. DOI:10.1524/zkri.1998.213.4.237. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)

[4] Davis، D. S. (1942). "Nomograph for the Solubility of Chlorine Monoxide in Water". Industrial & Engineering Chemistry. ج. 34 ع. 5: 624–624. DOI:10.1021/ie50389a021.

[5] Inorganic chemistry, Egon Wiberg, Nils Wiberg, Arnold Frederick Holleman, "Hypochlorous acid" p.442, section 4.3.1

[Swain-6] ا ^ب Swain، C. Gardner؛ Crist, DeLanson R. (1 مايو 1972). "Mechanisms of chlorination by hypochlorous acid. The last of chlorinium ion, Cl+". Journal of the American Chemical Society. ج. 94 ع. 9: 3195–3200. DOI:10.1021/ja00764a050.

[Sivey-7] ا ^ب Sivey، John D. (1 مايو 2010). "Chlorine Monoxide (Cl₂O) and Molecular Chlorine (Cl₂) as Active Chlorinating Agents in Reaction of Dimethenamid with Aqueous Free Chlorine". Environmental Science & Technology. ج. 44 ع. 9: 3357–3362. DOI:10.1021/es9038903. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)

[8] Powell، Steven C. (1 مايو 2010). "The active species in drinking water chlorination: the case for Cl₂O". Environmental Science & Technology. ج. 44 ع. 9: 3203–3203. DOI:10.1021/es100800t.

[9] Oppermann، H. (1967). "Untersuchungen an Vanadinoxidchloriden und Vanadinchloriden. I. Gleichgewichte mit VOCl3, VO2Cl und VOCl2". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. ج. 351 ع. 3–4: 113–126. DOI:10.1002/zaac.19673510302.

[10] Dehnicke، Kurt (1961). "Titan(IV)-Oxidchlorid TiOCl2". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. ج. 309 ع. 5–6: 266–275. DOI:10.1002/zaac.19613090505.

[11] Dehnicke، Kurt (1 ديسمبر 1964). "Über die Oxidchloride PO2Cl, AsO2Cl und SbO2Cl". Chemische Berichte. ج. 97 ع. 12: 3358–3362. DOI:10.1002/cber.19640971215.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: التاريخ والسنة (link)

[12] Martin، H. (1 يناير 1966). "Kinetic Relationships between Reactions in the Gas Phase and in Solution". Angewandte Chemie International Edition in English. ج. 5 ع. 1: 78–84. DOI:10.1002/anie.196600781.

[13] Marsh، F. D. (1 أغسطس 1982). "Dichlorine monoxide: a powerful and selective chlorinating reagent". Journal of the American Chemical Society. ج. 104 ع. 17: 4680–4682. DOI:10.1021/ja00381a032. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)

[14] Sivey، John D.؛ Roberts, A. Lynn (21 فبراير 2012). "Assessing the Assessing the Reactivity of Free Chlorine Constituents Cl₂, Cl₂O, and HOCl Toward Aromatic Ethers". Environmental Science & Technology. ج. 46 ع. 4: 2141–2147. DOI:10.1021/es203094z.

[15] Basco، N.؛ Dogra, S. K. (22 يونيو 1971). "Reactions of Halogen Oxides Studied by Flash Photolysis. II. The Flash Photolysis of Chlorine Monoxide and of the ClO Free Radical". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. ج. 323 ع. 1554: 401–415. DOI:10.1098/rspa.1971.0112.

[16] Cady، George H.؛ Brown, Robert E. (19 سبتمبر 1945). Journal of the American Chemical Society. ج. 67 ع. 9: 1614–1615. DOI:10.1021/ja01225a501. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط |title= غير موجود أو فارغ (مساعدة)

[17] Iredale، T.؛ Edwards, T. G. (1 أبريل 1937). Journal of the American Chemical Society. ج. 59 ع. 4: 761–761. DOI:10.1021/ja01283a504. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط |title= غير موجود أو فارغ (مساعدة)

[18] Wallace، Janet I.؛ Goodeve, C. F. (1 يناير 1931). "The heats of dissociation of chlorine monoxide and chlorine dioxide". Transactions of the Faraday Society. ج. 27: 648. DOI:10.1039/TF9312700648.

[19] Pilipovich، Donald. (1972). "Chlorine trifluoride oxide. I. Preparation and properties". Inorganic Chemistry. ج. 11 ع. 9: 2189–2192. DOI:10.1021/ic50115a040. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]