L' ossido di cloro (III) è un composto inorganico con formula chimica Cl 2 O 3 . Corrisponde all'anidride dell'acido cloridrico, HClO 2 . È un solido marrone scuro, altamente esplosivo anche a temperature inferiori a 0ºC e scarsamente caratterizzato. Ecco perché è oggetto di interesse per gli studi computazionali.
Chimicamente è un ossido covalente, quindi ci sono legami Cl-O e una molecola discreta di Cl 2 O 3 (immagine in basso). Detta molecola può essere formata sia disidratando HClO 2 , sia sottoponendolo a fotolisi a basse temperature. Il dettaglio è che si decompone producendo Cl 2 , O 2 o altri ossidi di cloro termodinamicamente stabili.
Molecola di dicloro triossido. Fonte: Jynto.
Poiché i legami Cl-O sono scarsamente polari, la molecola Cl 2 O 3 ha un piccolo momento di dipolo; pertanto, non si dissolve bene in acqua né interagisce con altri solventi polari. La sua instabilità è tale che non è noto per usi commerciali o potenziali (né la sua applicabilità sarebbe praticabile come esplosivo).
La ragione principale della sua instabilità può essere dovuta alle caratteristiche elettroniche del presunto Cl 3+ (assumendo un carattere puramente ionico). In effetti, i suoi stati di ossidazione +1 e +5 sono i più stabili quando il cloro forma composti con l'ossigeno.
Proprietà
Poiché la sua caratterizzazione è scarsa e scarsamente documentata, non c'è molto da dire sulle sue proprietà tranne i seguenti punti:
-Ha una massa molecolare di 118,903.
-È un marrone scuro solido; sebbene possa sublimare il cloro gassoso, emanando vapori verde giallastri.
-Non ha punti di ebollizione e di fusione, poiché esplode a 0ºC (e anche a temperature più fredde).
-La sua solubilità in acqua è stimata intorno a 3,42 g / 100 mL, il che dimostra che si tratta di una molecola covalente di bassa polarità.
-Reagisce con l'acqua (la piccola che si dissolve) diventando HClO 2 :
Cl 2 O 3 + H 2 O <=> 2HClO 2
Struttura dell'ossido di cloro (III)
L'immagine mostra la struttura molecolare di Cl 2 O 3 con un modello di sfere e barre. Sebbene a prima vista possa non sembrare così, le implicazioni inespresse dei suoi collegamenti e disposizioni spaziali sono più complicate di quanto sembri. Questa struttura corrisponde a uno dei tanti possibili isomeri per questo composto.
Le sfere rosse corrispondono agli atomi di ossigeno e le sfere verdi agli atomi di cloro. Il cloro a sinistra ha una geometria piramidale trigonale, con una coppia di elettroni liberi; quindi si può presumere che la loro ibridazione debba essere sp 3 . Un atomo di ossigeno funge da ponte tra i due cloro, Cl-O-Cl.
isomeri
Quali sono gli altri isomeri? In teoria se ne calcolano nove, di cui quattro sono i più stabili (compreso quello nell'immagine). Gli altri tre avrebbero strutture come:
-ClClO 3 . Molto simile a quella spiegata, ma con un legame Cl-Cl.
-ClOOOCl (1). In questo isomero c'è un ponte di tre ossigeni che separano i due atomi di cloro (ricorda la geometria angolare di H 2 O per visualizzarla).
-ClOOOCl (2). Lo stesso ponte ossigenato è presente anche in questo isomero, tranne che i due atomi di cloro sono eclissati nello spazio; uno di fronte all'altro, mentre nell'isomero sopra sono distanti.
Nomenclatura
Il suo nome, ossido di cloro (III), corrisponde a quello assegnato secondo la nomenclatura stock. Qui si presume che il cloro abbia uno stato di ossidazione di +3; ma non significa che possa essere presente il catione Cl 3+ . È una molecola, non una rete di ioni.
Un altro nome con cui è noto anche Cl 2 O 3 è dicloro triossido, secondo la nomenclatura sistematica.
E infine, non così comune (nonostante sia governato dalla nomenclatura tradizionale), c'è il nome anidride clorurata per riferirsi a questo composto. Questo nome è dovuto al fatto che, come già spiegato, Cl 2 O 3 si produce quando HClO 2 si condensa rilasciando acqua.
applicazioni
Trattandosi di un ossido di cloro, l'utilizzo più immediato a cui si potrebbe pensare per Cl 2 O 3 è come agente ossidante, in grado di neutralizzare impurità organiche e microbi. Tuttavia, è molto instabile, oltre che esplosivo, quindi non è nemmeno considerato utile a questo scopo.
Di sicuro non ci sono informazioni su come si comporterebbe Cl 2 O 3 sotto un'enorme pressione (se non esplode nel processo). In condizioni normali, sembra non essere altro che un intermedio relativamente stabile e differenziabili tra altri ossidi di cloro più stabili.
Computazionalmente, tuttavia, è stato studiato per determinare i meccanismi dei radicali liberi che coinvolgono varie specie di cloro e ossigeno.
Riferimenti
- Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica. (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Triossido di cloro. Estratto da: en.wikipedia.org
- Dale L. Perry. (2011). Manuale dei composti inorganici. (seconda edizione). CRC Press Taylor & Francis Group.
- Richard C. Ropp. (2013). Enciclopedia dei composti alcalini terrosi. ElSevier.
- Kim KH, Han YK e Lee YS (1999). Elementi di base sulla stabilità degli isomeri Cl2O3 utilizzando i metodi B3P86 e B3LYP della teoria del funzionale della densità. Journal of Molecular Structure THEOCHEM 460 (1-3): 19-25.