Formuła, właściwości, zagrożenia i zastosowania tlenku nadchlorowego

The tlenek nadchlorowy, zwany także tlenkiem chloru (VII), bezwodnikiem nadchlorowym, dichlorometanem,jest nieorganicznym związkiem chemicznym o wzorze Cl₂O7 Jego struktura jest przedstawiona na rysunku 1 (EMBL-EBI, 2009).

Tlenek nadchlorowy jest jednym z najbardziej stabilnych tlenków chloru i reaguje z wodą, tworząc kwas nadchlorowy.

Cl₂O₇ + H₂O 2HClO₄

Związek otrzymuje się przez ostrożne odwodnienie kwasu nadchlorowego pięciotlenkiem fosforu w temperaturze -10 ° C.

2HClO₄ + P₂O₅ „Cl₂O₇ + 2HPO₃

Związek jest destylowany w celu oddzielenia go od kwasu metafosforowego ze znaczną ostrożnością, biorąc pod uwagę jego wybuchowy charakter (Egon Wiberg, 2001). Może być również utworzony przez oświetlenie mieszanin chloru i ozonu.

Właściwości fizyczne i chemiczne tlenku nadchlorowego

Tlenek chloru (VII) jest lotną i oleistą bezbarwną cieczą (National Center for Biotechnology Information., 2017). Jego masa cząsteczkowa wynosi 182,9 g / mol, jego gęstość wynosi 1900 kg / m3, a temperatury topnienia i wrzenia wynoszą odpowiednio –91,57 ° C i 82 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015).

Jest samorzutnie wybuchowy przy uderzeniu lub w kontakcie z płomieniem, zwłaszcza w obecności produktów rozkładu.

Heptoksyd chloru rozpuszcza się w czterochlorku węgla w temperaturze pokojowej i reaguje z wodą, tworząc kwas nadchlorowy. Wybuchy w kontakcie z jodem.

W normalnych warunkach jest bardziej stabilny, chociaż ma mniejszą moc utleniającą niż inne tlenki chloru. Na przykład nie atakuje siarki, fosforu lub papieru, gdy jest zimno.

Heptoksyd dichloro jest silnie kwaśnym tlenkiem, aw roztworze tworzy równowagę z kwasem nadchlorowym. Tworzą nadchlorany w obecności wodorotlenków metali alkalicznych.

Jego rozkład termiczny jest wytwarzany przez jednocząsteczkową dysocjację trójtlenku chloru i rodnika

Reaktywność i zagrożenia

Tlenek nadchlorowy jest niestabilnym związkiem. Rozkłada się powoli podczas przechowywania, z wytworzeniem kolorowych produktów rozkładu, które są niższymi tlenkami chloru.

Jest samorzutnie wybuchowy, szczególnie w obecności produktów jego rozkładu, niekompatybilny ze środkami redukującymi, kwasami i mocnymi zasadami. 

Chociaż jest to najbardziej stabilny tlenek chloru, Cl₂O₇ Jest silnym utleniaczem, a także materiałem wybuchowym, który można ugasić płomieniem lub wstrząsem mechanicznym lub kontaktem z jodem.

Jest jednak mniej utleniający niż inne tlenki chloru i nie atakuje siarki, fosforu ani papieru, gdy jest zimny. Ma taki sam wpływ na organizm ludzki jak chlor pierwiastkowy i wymaga takich samych środków ostrożności

Spożycie powoduje poważne oparzenia ust, przełyku i żołądka. Pary są bardzo toksyczne przy wdychaniu.

W przypadku kontaktu z oczami należy sprawdzić, czy nosisz soczewki kontaktowe i natychmiast je usunąć. Oczy należy płukać bieżącą wodą przez co najmniej 15 minut, trzymając otwarte powieki. Możesz użyć zimnej wody. Maści nie należy stosować do oczu.

Jeśli substancja chemiczna wejdzie w kontakt z odzieżą, usuń ją tak szybko, jak to możliwe, chroniąc swoje ręce i ciało. Umieść ofiarę pod prysznicem bezpieczeństwa.

Jeśli substancja chemiczna gromadzi się na odsłoniętej skórze ofiary, takiej jak ręce, delikatnie i ostrożnie umyć skórę zanieczyszczoną bieżącą wodą i nieściernym mydłem..

Możesz użyć zimnej wody. Jeśli podrażnienie utrzymuje się, zasięgnij porady lekarza. Wyprać zanieczyszczoną odzież przed ponownym użyciem.

W przypadku wdychania ofiara powinna mieć możliwość odpoczynku w dobrze wentylowanym miejscu. Jeśli inhalacja jest poważna, ofiara powinna zostać jak najszybciej ewakuowana do bezpiecznego obszaru.

Poluzuj ciasne ubranie, takie jak kołnierzyk koszuli, paski lub krawat. Jeśli ofiara ma trudności z oddychaniem, należy podać tlen.

Jeśli ofiara nie oddycha, przeprowadza się resuscytację metodą usta-usta. Zawsze biorąc pod uwagę, że udzielanie pomocy metodą usta-usta może być niebezpieczne dla osoby, gdy wdychany materiał jest toksyczny, zakaźny lub żrący.

We wszystkich przypadkach należy natychmiast zwrócić się o pomoc medyczną

Używa

Tlenek nadchlorowy nie ma praktycznego zastosowania. Może być stosowany jako środek utleniający lub do produkcji kwasu nadchlorowego, ale jego wybuchowy charakter utrudnia manipulowanie nim.

Heptoksyd dichloro można stosować jako odczynnik do wytwarzania nadchloranów lub do badania z różnymi reakcjami.

W pracy Kurta Bauma reakcje tlenku nadchlorowego z olefinami (Baum, 1976), alkohole (Kurt Baum, reakcje heptoksydu dichlorowego z alkoholami, 1974), jodki alkilu i nadchloran akrylowy z estrem (Kurt Baum, 1975) uzyskiwanie halogenów i utleniania.

W przypadku alkoholi wytwarza on nadchlorany alkilowe w reakcji z prostymi alkoholami, takimi jak glikol etylenowy, 1,4-butadien, 2,2,2-trifluoroetanol, 2,2-dinitropropanol. Reaguje z 2-propanolem, otrzymując nadchloran izopropylu. 2-heksanol i 3-heksanol dają nadchlorany bez utrwalaczy i ich odpowiednich ketonów.

Propen reaguje z dichloro-heptozydem w tetrachlorku węgla, otrzymując nadchloran izopropylu (32%) i 1-chloro-2-propylochloran (17%). Związek reaguje z cis-buten, aby uzyskać nadchloran 3-chlorobutylu (30%) i 3-keto, nadchloran 2-butylu (7%).

Heptoksyd dichlorowy reaguje z pierwszorzędowymi i drugorzędowymi aminami w roztworze czterochlorku węgla, otrzymując N-nadchlorany:

2 RNH2 + Cl2O7 → 2 RNHClO3 + H2O

2 R2NH + Cl2O7 → 2 R2NClO3 + H2O

Reaguje również z alkenami, dając alkilowe nadchlorany. Na przykład reaguje z propenem w roztworze czterochlorku węgla w celu wytworzenia nadchloranu izopropylu i nadchloranu 1-chloro-2-propylu (Beard i Baum, 1974).

Referencje

1. Baum, K. (1976). Reakcje heptoksydu dichlorynowego z olefinami. Org. Chem. 41 (9) , 1663-1665.
2. Beard, C. D. i Baum, K ... (1974). Reakcje heptoksydu dichlorynowego z aminami. Journal of American Chemical Society. 96 (10), 3237-3239.
3. Egon Wiberg, N. W. (2001). Chemia nieorganiczna. Academic Press: London.
4. EMBL-EBI (2009, 25 kwietnia). hepta-tlenek dichloranu. Źródło: ChEBI: ebi.ac.uk.
5. Kurt Baum, C. D. (1974). Reakcje heptoksydu dichlorowego z alkoholami. Am. Chem. Soc., 96 (10), 3233-3237.
6. Kurt Baum, C. D. (1975). Reakcje heptoksydu dichlorynowego i nadchloranów acylowych z eterami. Org. Chem., 40 (1) , 81-85.
7. Kurt Baum, C. D. (1975). Reakcje heptoksydu dichlorynowego i podhalogeninów z jodkami alkilowymi. Org. Chem., 40 (17), 2536-2537.
8. Królewskie Towarzystwo Chemiczne. (2015). Heptoksyd dichlorowy. Źródło: chemspider: chemspider.com.