Диоксид хлора

редактировать
Химическое соединение
Диоксид хлора
Структурная формула диоксида хлора различных размеров Модель для заполнения пространства диоксида хлора
Газообразный диоксид хлора и раствор.jpg
Названия
Название IUPAC Диоксид хлора
Другие названия Оксид хлора (IV)
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.030.135 Измените это в Викиданных
Номер EC
  • 233-162-8
Номер E E926 (глазури,...)
Справочник Гмелина 1265
MeSH Хлор + диоксид
PubChem CID
номер RTECS
  • FO3000000
UNII
Номер ООН 9191
CompTox Dashboard (EPA )
InChI
УЛЫБКА
Свойства
Химическая формула ClO 2
Молярная масса 67,45 г · моль
Внешний видОт желтого до красноватого газ
Запах Едкий
Плотность 2,757 г дм
Точка плавления -59 ° C (-74 ° F; 214 K)
Температура кипения 11 ° C (52 ° F; 284 K)
Растворимость в воде 8 г / л (при 20 ° C)
Растворимость растворим в щелочные и серные кислоты растворы
Давление пара >1 атм
закон Генри. константа (kH)4,01 × 10 атм моль
Кислотность (pK a)3,0 (5)
Термохимия
Стандартная молярная. энтропия (S 298)257,22 ДжК моль
Стандартная энтальпия образования. (ΔfH298)104,60 кДж / моль
Опасности
Основные опасности Острая токсичность
Паспорт безопасности Паспорт безопасности Архив.
Пиктограммы GHS GHS03: Окисляющий GHS05: Коррозийный GHS06: Toxic
GHS Сигнальное слово Опасно
Краткая характеристика опасности GHS H271, H314, H330
Меры предосторожности GHS P210, P220, P280, P283, P260, P264, P271, P284, P301, P330, P331, P311, P306, P360, P304, P340, P305, P351, P338, P371 + 380 + 375, P405, P403 + 23 3, P501
NFPA 704 (огненный алмаз)NFPA 704 четырехцветный алмаз 0 3 4 OX
Летальная доза или концентрация (LD, LC):
LD50(средняя доза )94 мг / кг ( перорально, крыса)
LCLo(самый низкий опубликованный )260 ppm (крыса, 2 часа)
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (допустимый)TWA 0,1 ppm (0,3 мг / м)
REL (рекомендуется)TWA 0,1 ppm (0,3 мг / м) ST 0,3 ppm (0,9 мг / м)
IDLH (непосредственная опасность)5 ppm
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☑ Y (что такое ?)
Ссылки в ink

Диоксид хлора - это химическое соединение с формулой ClO 2, имеющее желтовато-зеленый цвет газ выше 11 ° C, красновато-коричневая жидкость между 11 ° C и -59 ° C и ярко-оранжевые кристаллы ниже -59 ° C. Это окислитель, способный переносить кислород к различным субстратам, получая при этом один или несколько электронов за счет окисления-восстановления (окислительно-восстановительный потенциал ). Он не гидролизуется при попадании в воду, и обычно с ним обращаются как с растворенным газом в растворе в воде. Потенциальные опасности, связанные с диоксидом хлора, включают опасность для здоровья, взрывоопасность и возгорание. Обычно используется в качестве отбеливателя ..

Диоксид хлора был открыт в 1811 году и широко используется для отбеливания в бумажной промышленности и для очистки питьевой воды. Более поздние разработки расширили его применение в пищевой промышленности, дезинфекции помещений и транспортных средств, уничтожении плесени, дезинфекции воздуха и борьбе с запахом, обработке бассейнов, стоматологических применениях и очищении ран.

Соединение обманным путем продавалось в качестве лекарства для приема внутрь от широкого спектра заболеваний, включая детский аутизм и COVID-19. Дети, которым в качестве предполагаемого лекарства от детского аутизма сделали клизмы диоксида хлора, страдали опасными для жизни недугами. США Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) заявило, что прием внутрь или другое внутреннее использование диоксида хлора (кроме, возможно, полоскания полости рта под наблюдением стоматолога) не приносит пользы для здоровья, и его не следует применять внутрь ни по какой причине.

Содержание

  • 1 Структура и связывание
  • 2 Подготовка
    • 2.1 Окисление хлорита
    • 2.2 Восстановление хлората
    • 2.3 Другие процессы
  • 3 Управляющие свойства
  • 4 Использование
    • 4.1 Отбеливание
    • 4.2 Водоподготовка
    • 4.3 Использование в общественных кризисах
    • 4.4 Другие виды дезинфекции
    • 4.5 Псевдомедицина
    • 4.6 Другое применение
  • 5 Проблемы безопасности при использовании воды и пищевых добавок
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние links

Структура и связывание

Сравнение трехэлектронной связи с обычной ковалентной связью Две резонансные структуры

Диоксид хлора представляет собой нейтральное соединение хлора. Он сильно отличается от элементарного хлора как по своей химической структуре, так и по поведению. Одно из важнейших свойств диоксида хлора - его высокая растворимость в воде, особенно в холодной воде. Диоксид хлора не гидролизуется при попадании в воду; он остается растворенным газом в растворе. Диоксид хлора примерно в 10 раз более растворим в воде, чем хлор.

Молекула ClO 2 имеет нечетное число валентных электронов, и, следовательно, это парамагнитный радикал. Его электронная структура долгое время сбивала с толку химиков, поскольку ни одна из возможных структур Льюиса не является очень удовлетворительной. В 1933 году Л. О. Броквей предложил структуру, включающую трехэлектронную связь. Химик Линус Полинг развил эту идею и пришел к двум резонансным структурам, включающим двойную связь с одной стороны и одинарную связь плюс трехэлектронную связь с другой. По мнению Полинга, последняя комбинация должна представлять собой связь, которая немного слабее двойной связи. В теории молекулярных орбиталей эта идея является обычным явлением, если третий электрон помещается на антисвязывающую орбиталь. Более поздняя работа подтвердила, что самая высокая занятая молекулярная орбиталь действительно является не полностью заполненной разрыхляющей орбиталью.

Получение

Диоксид хлора - это соединение, которое при разделении может очень сильно разлагаться от разбавляющих веществ. В результате часто предпочтительны способы приготовления, которые включают получение его растворов без прохождения газофазной стадии. Очень важно организовать безопасное обращение.

Окисление хлорита

В лаборатории ClO 2 может быть получен окислением хлорита натрия хлором:

2 NaClO 2 + Cl 2 → 2 ClO 2 + 2 NaCl

Традиционно диоксид хлора для дезинфекции производился из натрия хлорит или метод хлорита натрия - гипохлорита :

2 NaClO 2 + 2 HCl + NaOCl → 2 ClO 2 + 3 NaCl + H 2O

или метод хлорита натрия - соляной кислоты :

5 NaClO 2 + 4 HCl → 5 NaCl + 4 ClO 2 + 2 H 2O

или метод хлорита - серной кислоты :

4 ClO. 2+ 2 H 2SO4→ 2 ClO 2 + HClO 3 + 2 SO. 4+ H 2 O + HCl

Все три метода позволяют получить диоксид хлора с высоким выходом конверсии хлорита. В отличие от других процессов, метод хлорит-серная кислота дает полностью свободный от хлора диоксид хлора, хотя при этом требуется на 25% больше хлорита для получения эквивалентного количества диоксида хлора. В качестве альтернативы перекись водорода может быть эффективно использована в малых масштабах.

Восстановление хлората

В лаборатории диоксид хлора можно также получить реакцией хлорат калия с щавелевой кислотой :

2 KClO 3 + 2 H 2C2O4→ K 2C2O4+ 2 ClO 2 + 2 CO 2 + 2 H 2O
2 KClO 3 + H 2C2O4+ 2 H 2SO4→ 2 KHSO 4 + 2 ClO 2 + 2 CO 2 + 2 H 2O

Более 95% диоксида хлора, производимого сегодня в мире, производится путем восстановления хлората натрия для использования в целлюлозе. отбеливание. Его получают с высокой эффективностью в растворе сильной кислоты с подходящим восстановителем, таким как метанол, перекись водорода, соляная кислота или диоксид серы. Современные технологии основаны на метаноле или перекиси водорода, поскольку этот химический состав обеспечивает максимальную экономию и не приводит к одновременному производству элементарного хлора. Общая реакция может быть записана как:

хлорат + кислота + восстановитель → диоксид хлора + побочные продукты

В качестве типичного примера, реакция хлората натрия с соляной кислотой в одном реакторе проходит по следующему пути:

ClO. 3+ Cl. + H. → ClO. 2+ HOCl
ClO. 3+ ClO. 2+ 2 H. → 2 ClO. 2+ H. 2O
HOCl + Cl. + H. → Cl. 2+ H. 2O

, что дает общую реакцию

2 ClO. 3+ 2 Cl. + 4 H. → 2 ClO. 2+ Cl. 2+ 2 H. 2O.

В более важном с коммерческой точки зрения маршруте производства используется метанол в качестве восстановитель и серная кислота для кислотности. Два преимущества отказа от использования процессов на основе хлоридов заключаются в том, что не происходит образования элементарного хлора и что сульфат натрия, ценное химическое вещество для целлюлозного завода, является побочным продуктом. Эти процессы на основе метанола обеспечивают высокую эффективность и могут быть очень безопасными.

Вариант процесса с использованием хлората, пероксида водорода и серной кислоты все чаще используется с 1999 года для очистки воды и другой мелкомасштабной дезинфекции. приложений, так как они производят продукт без хлора с высокой эффективностью.

Другие процессы

Очень чистый диоксид хлора можно также получить электролизом раствора хлорита:

2 NaClO 2 + 2 H 2 O → 2 ClO 2 + 2 NaOH + H 2

Газообразный диоксид хлора высокой чистоты (7,7% в воздухе или азоте) может быть получен методом газ-твердое вещество, при котором разбавленный газообразный хлор реагирует с твердый хлорит натрия:

2 NaClO 2 + Cl 2 → 2 ClO 2 + 2 NaCl

Управляющие свойства

При при парциальном давлении выше 10 кПа (или концентрациях в газовой фазе более 10% объема воздуха при STP ) ClO 2 может взрывоопасно разлагаться на хлор и кислород. Разложение может быть инициировано светом, горячими точками, химической реакцией или ударным давлением. Таким образом, с газообразным диоксидом хлора никогда не обращаются в концентрированной форме, но почти всегда с ним обращаются как с растворенным в воде газом в диапазоне концентраций от 0,5 до 10 граммов на литр. Его растворимость увеличивается при более низких температурах, поэтому обычно используют охлажденную воду (5 ° C) при хранении в концентрациях выше 3 граммов на литр. Во многих странах, например в США, газообразный диоксид хлора нельзя транспортировать в любой концентрации, и он почти всегда производится на месте применения с использованием генератора диоксида хлора. В некоторых странах растворы диоксида хлора с концентрацией ниже 3 граммов на литр могут транспортироваться по суше, однако они относительно нестабильны и быстро портятся.

Использует

Двуокись хлора используется для отбеливания древесной массы и для дезинфекции (так называемого хлорирования ) городских питьевая вода. В качестве дезинфицирующего средства он эффективен даже при низких концентрациях благодаря своим уникальным свойствам.

Отбеливание

Диоксид хлора иногда используется для отбеливания древесной массы в сочетании с хлором., но он используется отдельно в последовательностях отбеливания ECF (без элементарного хлора). Используется при умеренно кислой pH (от 3,5 до 6). Использование диоксида хлора сводит к минимуму количество продуцируемых хлорорганических соединений. Диоксид хлора (технология ECF) в настоящее время является наиболее важным методом отбеливания во всем мире. Около 95% всей беленой крафт-целлюлозы производится с использованием диоксида хлора в последовательности отбеливания ECF.

Диоксид хлора использовался для отбеливания муки.

Водоподготовка

Водоочистная станция Ниагара-Фолс, Нью-Йорк впервые применила диоксид хлора для питьевой воды в 1944 году для уничтожения «вкуса и запаха, вызывающего фенольные соединения ". Диоксид хлора был широко представлен в качестве дезинфицирующего средства для питьевой воды в 1956 году, когда Брюссель, Бельгия, перешли с хлора на диоксид хлора. Чаще всего его используют при очистке воды в качестве предварительного окислителя перед хлорированием питьевой воды для уничтожения природных примесей в воде, которые в противном случае образовали бы тригалометаны при воздействии свободного хлора. Тригалометаны являются подозреваемыми побочными продуктами канцерогенной дезинфекции, связанными с хлорированием природных органических веществ в сырой воде. Диоксид хлора также превосходит хлор при работе выше pH 7, в присутствии аммиака и аминов и для контроля биопленок в системах распределения воды. Диоксид хлора используется во многих промышленных системах водоподготовки в качестве биоцида, включая градирни, технологическую воду и пищевую промышленность.

Диоксид хлора менее агрессивен, чем хлор и превосходный для борьбы с бактериями Legionella. Диоксид хлора превосходит некоторые другие методы вторичной дезинфекции воды тем, что диоксид хлора является биоцидом, зарегистрированным в соответствии с EPA, не подвержен негативному влиянию pH, не теряет эффективности со временем (бактерии не вырастают устойчивыми к нему.), и на него не оказывают отрицательного воздействия диоксид кремния и фосфаты, которые обычно являются ингибиторами коррозии с питьевой водой.

В большинстве случаев он более эффективен в качестве дезинфицирующего средства, чем хлор, против патогенных агентов, передающихся через воду, таких как вирусы, бактерии и простейшие, включая цисты Giardia и ооцисты Cryptosporidium.

Использование диоксида хлора при очистке воды приводит к образованию побочного продукта хлорита., который в настоящее время ограничен максимум 1 частью на миллион в питьевой воде в США. Этот стандарт EPA ограничивает использование диоксида хлора в США относительно высококачественной водой, поскольку это сводит к минимуму концентрацию хлорита, или воду, которая должна обрабатываться коагулянтами на основе железа (железо может преобразовывать хлорит в хлорид).

Использование в общественных кризисах

Двуокись хлора имеет множество применений в качестве окислителя или дезинфицирующего средства. Двуокись хлора может использоваться для дезинфекции воздуха и была основным средством, используемым при дезактивации зданий в Соединенных Штатах после атак сибирской язвы в 2001 году. После катастрофы урагана Катрина в Новом Орлеане, Луизиане и окружающем побережье Мексиканского залива диоксид хлора был использован для уничтожения опасной плесени из домов, затопленных паводковыми водами.

Решая проблему пандемии COVID-19, США Агентство по охране окружающей среды опубликовало список многих дезинфицирующих средств, которые соответствуют его критериям для использования в экологических мерах против возбудителя коронавируса. Некоторые из них основаны на хлорите натрия, который активируется до диоксида хлора, хотя в каждом продукте используются разные составы. Многие другие продукты из списка EPA содержат гипохлорит натрия, который похож по названию, но не следует путать с хлоритом натрия, потому что они имеют очень разные механизмы химического действия.

Другие виды дезинфекции

Двуокись хлора может использоваться в качестве фумиганта для «дезинфекции» фруктов, таких как черника, малина и клубника, на которых развиваются плесень и дрожжи.

Хлор диоксид может использоваться для дезинфекции птицы путем распыления или погружения после убоя.

Диоксид хлора может использоваться для дезинфекции эндоскопов, например, под торговым наименованием Tristel. Он также доступен в виде тройки, состоящей из предшествующей предварительной очистки поверхностно-активным веществом и последующей промывки деионизированной водой и антиоксидантом низкого уровня.

Диоксид хлора. может использоваться для борьбы с зеброй и мидиями квагги в водозаборниках.

Было показано, что диоксид хлора эффективен для искоренения клопов.

Псевдомедицина

Двуокись хлора обманным путем продается как волшебное лекарство от целого ряда заболеваний, от рака мозга до СПИДа. Клизмы диоксида хлора - это предполагаемое лекарство от детского аутизма аутизма, в результате чего в FDA жалуются на опасные для жизни реакции и даже смерть. Диоксид хлора переименован в различные торговые марки, включая, помимо прочего, MMS, Miracle Mineral Solution и протокол CD. Медицинские свойства диоксида хлора не имеют научного обоснования, и FDA предостерегло от его использования.

Другие применения

Диоксид хлора используется в качестве окислителя для разрушения фенолов в сточные воды и для контроля запаха в очистителях воздуха заводов по переработке побочных продуктов животного происхождения. Он также доступен для использования в качестве дезодоранта для автомобилей и лодок, в упаковках, вырабатывающих диоксид хлора, которые активируются водой и оставляются в лодке или машине на ночь.

Проблемы безопасности при использовании воды и пищевых добавок

Диоксид хлора токсичен, поэтому необходимы ограничения на его воздействие, чтобы гарантировать его безопасное использование. Агентство по охране окружающей среды США установило максимальный уровень диоксида хлора в питьевой воде 0,8 мг / л. Управление по охране труда (OSHA), агентство Министерства труда США, установило 8-часовой допустимый предел воздействия 0,1 ppm. в воздухе (0,3 mg /m ) для людей, работающих с диоксидом хлора.

30 июля 2010 г. и снова 1 октября 2010 г. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США предостерегло от использования этого продукта " Минеральная добавка Miracle, или «MMS», которая при приготовлении в соответствии с инструкциями производит диоксид хлора. MMS был продан как средство для лечения множества состояний, включая ВИЧ, рак, аутизм и угри. Предупреждения FDA проинформировали потребителей о том, что MMS может нанести серьезный вред здоровью, и заявили, что были получены многочисленные сообщения о тошноте, диарее, сильной рвоте и опасном для жизни низком кровяном давлении, вызванном обезвоживанием. Это предупреждение было повторено в третий раз 12 августа 2019 г. и четвертый раз 8 апреля 2020 г., в котором говорилось, что употребление MMS равносильно употреблению отбеливателя, и призывали потребителей ни по какой причине не использовать их и не давать эти продукты своим детям..

Ссылки

Внешние ссылки

  • СМИ, связанные с диоксидом хлора на Wikimedia Commons
Последняя правка сделана 2021-05-14 13:19:37
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте