Dwutlenek chloru (ang. Chlorine dioxide) wykorzystywany jest m.in. do dezynfekcji wody. Gaz ten przybiera rzucający się w oczy, pomarańczowy odcień, a po skropleniu czerwonobrązowy. Posiada także dosyć specyficzne właściwości chemiczne. Co jeszcze warto o nim wiedzieć i czy jest szkodliwy dla zdrowia?
Dwutlenek chloru (ditlenek chloru) – informacje ogólne
Dwutlenek chloru, ditlenek chloru (nazwa Stocka: tlenek chloru(IV)) to nieorganiczny związek chemiczny w stanie gazowym o gryzącym zapachu. Ma wzór sumaryczny ClO2. Tlenek chloru na IV stopniu utlenienia należy do toksyn metabolicznych i jest utleniającym biocydem (może służyć do zwalczania szkodliwych organizmów).
Wygląd
Dwutlenek chloru w fazie gazowej może przybierać kolor pomarańczowozielony, żółtozielony lub żółtopomarańczowy. Po skropleniu jest czerwonobrązową cieczą, a po zestaleniu przyjmuje formę pomarańczowoczerwonych kryształów.
Właściwości
Cząsteczka ditlenku chloru zawiera jeden niesparowany elektron (rodnik) i ma właściwości paramagnetyczne, czyli w niewielkim stopniu jest przyciągana przez magnes. Dwutlenek chloru bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie – 5 razy lepiej niż czysty chlor. Ponadto można go rozpuścić w kwasie siarkowym i octowym. Po schłodzeniu roztworu dwutlenku chloru, wypadają z niego kryształy oktahydratu ClO2·8H2O.
Ditlenek chloru jest względnie trwałym związkiem i silnym utleniaczem. Pod wpływem promieni światła, na skutek sprężenia lub po niewielkim ogrzaniu, czysty ditlenek chloru rozkłada się wybuchowo dla chlor i tlen. Pozostaje natomiast bezpieczny na wolnym powietrzu w stężeniu poniżej 15%.
Dwutlenek chloru bardzo powoli reaguje z wodą i tworzy z nią bezpieczny w przechowywaniu i transportowaniu roztwór. W takiej formie nie zachodzi również ryzyko wybuchu. Rozpuszczony w wodzie ditlenek chloru można łatwo odzyskać przepuszczając przez roztwór strumień powietrza. ClO2 dysmutuje w kontakcie z zasadami do ClIII i Cl. Nie ma właściwości korozyjnych, rozpuszczony w wodzie posiada neutralne pH 7.
| Wzór sumaryczny | ClO2 |
| Masa molowa | 67,45 g/mol |
| Wygląd | pomarańczowozielony, żółtozielony lub żółtopomarańczowy gaz |
| Gęstość | 0,002757 g/cm³ |
| Zapach | gryzący, drażniący |
| Rozpuszczalność w wodzie | 8 g/litr w temp. 20 °C |
| Temperatura topnienia | −59 °C |
| Temperatura wrzenia | 11 °C |
| Prężność par | >1 atm |
Otrzymywanie
Ditlenek chloru może być pozyskiwany na wiele sposobów. Poniżej przedstawiamy 3 najpopularniejsze metody produkcji ClO2:
Sposób 1
Reakcja chlorynów z chlorem gazowym, chlorowodorem lub podchlorynem w obecności chlorowodoru:
- 2NaClO2 + Cl2 → 2ClO2 + 2NaCl
- 2NaClO2 + 2HCl + NaOCl → 2ClO2 + 3NaCl + H2O
- 5NaClO2 + 4HCl → 5NaCl + 4ClO2 + 2H2O
Powyższe reakcje wykorzystywane są w warunkach laboratoryjnych oraz podczas uzdatniania wody na małą skalę.
Sposób 2
Działanie kwasem siarkowym na chlorany w temperaturze 0 °C:
- 3HClO3 → 2ClO2↑ + HClO4 + H2O
W wyniku tej reakcji powstaje kwas chlorowy, który następnie dysproporcjonuje do kwasu nadchlorowego i pożądanego ClO2.
Sposób 3
Poprzez redukcję chloranów w środowisku silnie kwasowym:
- HClO3 + HCl → HClO2 + HOCl
- HClO3 + HClO2 → 2ClO2 + H2O
- HOCl + HCl → Cl2 + H2O
Metoda ta znajduje zastosowanie podczas produkcji dwutlenku chloru na skalę przemysłową. Warto dodać, że w celu utrzymania bezpiecznego stężenia ditlenku chloru i chloru, w trakcie procesu zbiorniki reakcyjne przedmuchuje się powietrzem.
Rocznie na całym świecie produkuje się ok. milion ton dwutlenku chloru.
Zastosowanie
Dwutlenek chloru jest powszechnie wykorzystywany do:
- Dezynfekcji wody (wysoce skuteczny w zwalczaniu bakterii Legionella);
- Wybielania papieru (masy drzewnej);
- Bielenia mąki;
- Hamowania zakwitu glonów w zbiornikach wodnych;
Ponadto dwutlenek chloru w połączeniu z ozonem ogranicza powstawanie rakotwórczych bromianów podczas dezynfekcji wody. Znajduje również zastosowanie jako środek biobójczy w chłodniach kominowych.
Szkodliwość
Podczas pracy z dwutlenkiem chloru należy zachować ostrożność z uwagi na jego wybuchowe właściwości i ryzyko samozapłonu. Związek ten wykazuje działanie toksyczne, a bezpośredni kontakt z tym czynnikiem należy ograniczyć do absolutnego minimum.
Bezpieczna zawartość dwutlenku chloru w wodzie pitnej została określona przez EPA (ang. Environmental Protection Agency) na poziomie 0,8 mg/litr. Podobne rekomendacje wydała OSHA (ang. Occupational Safety and Health Administration) i określiła 8-godzinny limit ekspozycyjny na poziomie 0,3 mg/m3 powietrza.
Inhalacja dwutlenkiem chloru prowadzi do podrażnienie nosa, gardła i płuc.
Sprawdź również informacje o innych substancjach: