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Monóxido de dicloro

El monóxido de dicloro es un compuesto inorgánico de fórmula molecular Cl 2 O. Fue sintetizado por primera vez en 1834 por Antoine Jérôme Balard , [2] quien junto con Gay-Lussac también determinó su composición. En la literatura antigua a menudo se le conoce como monóxido de cloro , [3] lo que puede ser una fuente de confusión ya que ese nombre ahora se refiere al radical ClO • .

A temperatura ambiente existe como un gas de color amarillo pardusco 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. [3] Sin embargo, este método es costoso, además de altamente peligroso debido al riesgo de intoxicación por mercurio .

2 Cl 2 + HgO → HgCl 2 + Cl 2 O

Un método de producción más seguro y conveniente es la reacción del cloro gaseoso con carbonato de sodio hidratado a 20-30 °C. [3]

2 Cl 2 + 2 Na 2 CO 3 + H 2 O → Cl 2 O + 2 NaHCO 3 + 2 NaCl
2 Cl 2 + 2 NaHCO 3 → Cl 2 O + 2 CO 2 + 2 NaCl + H 2 O

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 [4], debe eliminarse continuamente para evitar la descomposición térmica .

2 Cl 2 + Na 2 CO 3 → Cl 2 O + CO 2 + 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 una simetría molecular C 2V . 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 I4 1 /amd, lo que lo hace isoestructural a la forma de agua a alta presión, el hielo VIII . [5]

Reacciones

El monóxido de dicloro es altamente soluble en agua, [6] donde existe en equilibrio con HOCl. La velocidad de hidrólisis es lo suficientemente lenta como para permitir la extracción de Cl 2 O con disolventes orgánicos como CCl 4 , [3] pero la constante de equilibrio finalmente favorece la formación de ácido hipocloroso. [7]

2 HOCl ⇌ Cl 2 O + H 2 O K (0 °C) = 3,55x10 −3 dm 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 , [8] [9] así como en la cloración del agua potable. [10]

Con compuestos inorgánicos

El monóxido de dicloro reacciona con haluros metálicos , con pérdida de Cl 2 , para formar oxihaluros inusuales . [11] [12] [3]

VOCl 3 + Cl 2 O → VO 2 Cl + 2 Cl 2
TiCl 4 + Cl 2 O → TiOCl 2 + 2 Cl 2
SbCl 5 + 2 Cl 2 O → SbO 2 Cl + 4 Cl 2

También se han observado reacciones similares con ciertos haluros inorgánicos. [13] [14]

AsCl 3 + 2 Cl 2 O → AsO 2 Cl + 3 Cl 2
NOCl + Cl 2 O → NO 2 Cl + Cl 2

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 . [15] Para los aromáticos activados como fenoles y aril-éteres, reacciona principalmente para dar productos halogenados de anillo. [16] Se ha sugerido que el monóxido de dicloro puede ser la especie activa en las reacciones del HOCl con olefinas y compuestos aromáticos. [8] [9]

Fotoquímica

El monóxido de dicloro sufre fotodisociación y eventualmente forma O 2 y Cl 2 . El proceso se basa principalmente en radicales , y la fotólisis instantánea muestra que el hipoclorito radical (ClO·) es un intermediario clave. [17]

2 Cl 2 O → 2 Cl 2 + O 2

propiedades explosivas

El monóxido de dicloro es explosivo, aunque faltan investigaciones modernas sobre este comportamiento. Las mezclas a temperatura ambiente con oxígeno no podrían detonarse mediante una chispa eléctrica hasta que contuvieran al menos un 23,5% de Cl 2 O [18], que es un límite explosivo mínimo extremadamente alto . Hay informes contradictorios de que explota al exponerse a una luz intensa. [19] [20] Un calentamiento por encima de 120 °C, o un ritmo rápido de calentamiento a temperaturas más bajas, aparentemente también conducen a explosiones. [3] Se ha informado que el monóxido de dicloro líquido es sensible a los golpes. [21]

Referencias

  1. ^ "MONÓXIDO DE CLORO". Productos químicos CAMEO . Administración Nacional Oceánica y Atmosférica . Consultado el 12 de mayo de 2015 .
  2. ^ Balard, AJ (1834). "Recherches sur la nature des combinaisons décolorantes du chlore" [Investigaciones sobre la naturaleza de los compuestos blanqueadores del cloro]. Annales de Chimie et de Physique . 2da serie (en francés). 57 : 225–304.
  3. ^ abcdef Renard, JJ; Bolker, Hawai (1 de agosto de 1976). "La química del monóxido de cloro (monóxido de dicloro)". Reseñas químicas . 76 (4): 487–508. doi :10.1021/cr60302a004.
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  7. ^ Aylett, fundada por AF Holleman; continuado por Egon Wiberg; traducido por Mary Eagleson, William Brewer; revisado por Bernhard J. (2001). Química inorgánica (1ª ed. en inglés, [editado] por Nils Wiberg. ed.). San Diego, California: Berlín: Academic Press, W. de Gruyter. pag. 442.ISBN​ 9780123526519.{{cite book}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
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