Monóxido de dicloro
monóxido de dicloro es un compuesto inorgánico con la fórmula molecular Cl2O. Fue sintetizado por primera vez en 1834 por Antoine Jérôme Balard, quien junto con Gay-Lussac también determinó su composición. En la literatura antigua se le suele denominar monóxido de cloro, lo que puede ser fuente de confusión, ya que ese nombre ahora se refiere al radical ClO•.
A temperatura ambiente existe como un gas de color amarillo parduzco que es soluble tanto en agua como en disolventes orgánicos. Químicamente, es miembro de la familia de compuestos de óxido de cloro, además de ser el anhídrido del ácido hipocloroso. Es un fuerte agente oxidante y clorante.
Preparación
El primer método de síntesis fue tratar el óxido de mercurio (II) con cloro gaseoso. Sin embargo, este método es caro y muy peligroso debido al riesgo de intoxicación por mercurio.
- 2 Cl2 + HgO → HgCl2 + Cl2O
Un método de producción más seguro y conveniente es la reacción del cloro gaseoso con carbonato de sodio hidratado a 20-30 °C.
- 2 Cl2 + 2 Na2CO3 + H2O → Cl2O + 2 NaHCO3 + 2 NaCl
- 2 Cl2 + 2 NaHCO3 → Cl2O + 2 CO2 + 2 NaCl + H2O
Esta reacción se puede realizar en ausencia de agua, pero requiere calentamiento a 150-250 °C; Como el monóxido de dicloro es inestable a estas temperaturas, debe eliminarse continuamente para evitar la descomposición térmica.
- 2 Cl2 + Na2CO3 → Cl2O + CO2 + 2 NaCl
Estructura
La estructura del monóxido de dicloro es similar a la del agua y el ácido hipocloroso, con la molécula adoptando una geometría molecular doblada (debido a los pares solitarios en el átomo de oxígeno) y dando como resultado C2V molecular. simetría. El ángulo de enlace es ligeramente mayor de lo normal, probablemente debido a la repulsión estérica entre los voluminosos átomos de cloro.
En estado sólido, cristaliza en el grupo espacial tetraédrico I41/amd, lo que lo hace isoestructural a la forma de agua a alta presión, el hielo VIII.
Reacciones
El monóxido de dicloro es altamente soluble en agua, donde existe en equilibrio con HOCl. La velocidad de hidrólisis es lo suficientemente lenta como para permitir la extracción de Cl2O con solventes orgánicos como CCl4, pero la constante de equilibrio finalmente favorece la formación de ácido hipocloroso.
- 2 HOCl ⇌ Cl2O + H2O K (0 °C) = 3.55x10−3 ♪3/mol
A pesar de esto, se ha sugerido que el monóxido de dicloro puede ser la especie activa en las reacciones del HOCl con olefinas y compuestos aromáticos, así como en la cloración del agua potable.
Con compuestos inorgánicos
El monóxido de dicloro reacciona con haluros metálicos, con pérdida de Cl2, para formar oxihaluros inusuales.
- VOCl3 + Cl2O → VO2Cl + 2 Cl2
- TiCl4 + Cl2O → TiOCl2 + 2 Cl2
- SbCl5 + 2 Cl2O → SbO2Cl + 4 Cl2
También se han observado reacciones similares con ciertos haluros inorgánicos.
- AsCl3 + 2 Cl2O → AsO2Cl + 3 Cl2
- NOCl + Cl2O → NO2Cl + Cl2
Con compuestos orgánicos
El monóxido de dicloro es un agente clorante eficaz. Puede utilizarse para la cloración de cadena lateral o de anillo de sustratos aromáticos desactivados. Para los aromáticos activados como fenoles y aril-éteres, reacciona principalmente para dar productos halogenados en el anillo. Se ha sugerido que el monóxido de dicloro puede ser la especie activa en las reacciones del HOCl con olefinas y compuestos aromáticos.
Fotoquímica
El monóxido de dicloro sufre fotodisociación y eventualmente forma O2 y Cl2. El proceso se basa principalmente en radicales, y la fotólisis instantánea muestra que el hipoclorito radical (ClO·) es un intermediario clave.
- 2 Cl2O → 2 Cl2 + O2
Propiedades explosivas
El monóxido de dicloro es explosivo, aunque faltan investigaciones modernas sobre este comportamiento. Las mezclas a temperatura ambiente con oxígeno no podían detonarse mediante una chispa eléctrica hasta que contuvieran al menos un 23,5 % de Cl2O, que es un límite explosivo mínimo extremadamente alto. Hay informes contradictorios de que explota al exponerse a una luz intensa. Un calentamiento por encima de 120 °C o un calentamiento rápido a temperaturas más bajas también aparentemente provocan explosiones. Se ha informado que el monóxido de dicloro líquido es sensible a los golpes.