Biossido di cloro
Proprietà e caratteristiche del biossido di cloro
Il biossido di cloro (o diossido di cloro) è un composto con formula chimica ClO2.
È un gas che bolle a 9,9 °C e fonde a -59,5°C; è di colore giallo-verdastro se gassoso e rosso se liquido o solido.
È instabile (ΔGf°= 120,5 kJ/mol) e se solido o liquido esplode facilmente al di sopra di -40°C.
Analogamente ad NO2, con il quale ha molte proprietà comuni, ClO2 viene talvolta indicato con i nomi tradizionali di anidride cloroso-clorica e di ipocloride (per NO2: anidride nitroso-nitrica e ipoazotide).
Struttura elettronica del ClO2
ClO2 è una molecola che contiene un elettrone dispari (non accoppiato) e risuona fra varie forme.
La struttura elettronica del ClO2 è stata a lungo dibattuta tra i chimici, perché nessuna delle possibili strutture proposte era soddisfacente.
Nel 1933, L.O. Brockway propose una struttura che coinvolge un legame a tre elettroni.
Il chimico statunitense Linus Pauling sviluppò ulteriormente questa idea e arrivò a proporre due strutture di risonanza nelle quali erano presenti un doppio legame su un lato e un legame singolo, più un legame a tre elettroni sull'altro.
Strutture elettroniche del biossido di cloro: sono messe in evidenza il legame a tre elettroni, costituito dall'elettrone dispari dell'atomo O e da una coppia di elettroni dell'atomo Cl.
Preparazione del biossido di cloro
Il biossido di cloro si prepara industrialmente facendo reagire, in soluzione acquosa, clorito di sodio e cloro secondo la reazione:
2 NaClO2 + Cl2 → 2 NaCl + 2 ClO2
oppure clorato di sodio e tetrossido di diazoto:
2 NaClO3 + N2O4 → 2 ClO2 + 2 NaNO3
In laboratorio il biossido di carbonio può essere preparato trattando, alla temperatura di 90°C, clorato di argento con cloro:
2 AgClO3 + Cl2 → 2 ClO2 + O2 + 2 AgCl↓
Reazioni del biossido di cloro
In soluzione acquosa ClO2 si disproporziona secondo la reazione:
2 ClO2 + 2 H2O ⇄ HClO2 + H3O+ClO3−
che giustifica, con la formazione di acido cloroso e di acido clorico, il nome tradizionale di anidride clorosa-clorica.
La disproporzione di ClO2 in acqua è assai lenta al di sotto di O°C e in assenza di luce; diventa apprezzabile a temperatura ambiente e alla luce.
In ambiente alcalino la disproporzione è fortemente spostata verso destra e dà luogo alla formazione di cloriti e clorati.
ClO2 è un forte agente ossidante:
ClO2 + 4 H3O+ + 5 e− → Cl− + 6 H2O
Usi del biossido di cloro
Il biossido di cloro viene impiegato nel processo di potabilizzazione dell'acqua; in particolare, nel processo di perclorazione vengono utilizzate sostanze ossidanti e antibatteriche come il biossido di cloro che esplicano la loro azione ossidante nei confronti dei composti chimici organici ed inorganici e quella battericida nei confronti dei microrganismi presenti nell'acqua.
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