Oxid chloričitý

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.

Oxid chloričitý je chemická sloučenina se sumárním vzorcem ClO₂. Tento žlutý 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.

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

• reakcí s roztokem kyseliny, nejčastěji kyseliny chlorovodíkové

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

• reakcí s roztokem hydrogensíranu sodného

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.

• elektrolýzou. Oxid chloričitý vzniká na anodě přenosem jednoho elektronu

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

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.

Literatura

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

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Oxid chloričitý na Wikimedia Commons