二氧化氯性能

二氧化氯性能

二氧氯化物

1815年美国人汉费莱·戴维(Humphrey Davy)首次发现了二氧化氯。1843年米隆用盐酸将氯酸钾酸化获得了一种黄绿色气体，并将这一气体吸收在碱性溶液里获得了亚氯酸盐和氯酸盐，鉴别出这种气体是二氧化氯和氯气的混合物。

1．二氧化氯的物理性质

二氧化氯(chlorine dioxide)[10049 -04—4]，(2102，相对分子质量67.452，是氯的2.4倍重。在常温下是黄绿色至橘黄色气体，有类似氯气般窒息性臭味。当温度在100℃以下时为液态，呈红褐色。温度低于-59℃时为固态结晶，呈橙黄色。若有结晶水，成为水合结晶[ClO 2·(8H 2O±H 2O)]，呈黄色二氧化氯的其他物理性质见表1。

二氧化氯的分子由一个氯原子和两个氧原子组成，分子结构式为0-Cl —O ，呈“V”字结构，角度大约117.5。，Cl —O 键距147nm ，分子外层含有19个电子。有双键特征，偶极矩5.64×10-30cm 。氯原子以两个配位键和两个氧原子结合，其外电子层共结合19个电子，外层键域还存在一个未成对的自由电子，氯原子化合价为+4，但却有奇数价性质，是典型的奇电子化合物。由于该分子的电子结构呈不饱和状态，其氧化性能表现在对富电子或供电子的原子或原子团(如氨基酸内含硫基的酶和硫化物、氮化物等)进行攻击，强行掠夺电子，使之成为失去活性或改变物质的性质，从而达到消毒杀菌的目的。

表1二氧化氯物理性质

C10

2遇光分解，分解后的产物很复杂，但是干燥状态的C10

2

气体分解后的

产物比较单纯，一般最终生成氯和氧。

2．二氧化氯在水中的特性

C10

2

易溶于水，在水中的溶解度是氯的5倍。将其溶解于水时，二氧化氯的

水溶液为6～8mg／L。但是其水溶液不稳定，会逐渐分解为C1

2

逸出。

当pH值在4～7范围时，二氧化氯在水中的氧化电位为0．95V，在碱性溶液中可被过氧化氢还原。

2C10

2+H

2

O

2

2NaOH—— 2NaCl0

2

+0

2

+2H

2

O (1)

或 2C10

2+H

2

O

2

2NaCO

3

—— 2NaCl0

2

+0

2

+2H

2

O (2)

反应式(1-1)的标准自由焓为-167.1kJ／mol小于零，表明在常温下可自发进行。

C10

2

水溶液歧化反应很慢，在碱液中则生成氯酸盐和亚氯酸盐。

2C10

2+20H一一2C10

3

-+2C10

2

-+H

2

0 (3)

二氧化氯与水生成酸，但不稳定，易受热而分解。在暗处及0℃时，C10

2

(0.155mol／L)和HCl(0.011mol／L)的溶液7周内C10

2

损失约1％。

3．二氧化氯与无机物的反应

在中性或碱性条件下，许多还原剂(碘化钾、亚硫酸钠、亚砷酸钠、一氧化铅等)可将二氧化氯转化为亚氯酸盐。硼氢化物、pH值为1的碘化物溶液和亚硫

酸能将C10

2

完全还原成氯离子。

在常温下，C10

2

能被卤素还原成氯离子，例如与碘反应：

2C10

2+I

2

+2H

2

0一2IO

3

-+2C1-+4H+ (4)

在中性介质中，C10

2被Cl

2

氧化生成氯酸盐。

2C10

2+C1

2

+2H

2

O—2C10

3

-+2C1-+4H+ (5)

在酸性介质中，反应式(1-5)平衡向左移动。

C10

2

与次氯酸的反应(25℃时反应平衡常数为3.39×10-9)表示为：

2C10

2+HClO+H

2

O—2C10

3

-+C1-+4H+ (6)

C10

2

溶于亚氯酸钡水溶液时，形成一种深色的配合物(该配合物会逐步分解)。

C10

2+ C10

2

-—C1

2

4

- (7)

C10

2

与高锰酸钾和酸性硫酸亚铁的反应为：

KMn0

4+3C10

2

+H

2

O—Mn0

2

+KCl0

3

+2HCl0

3

(8)

1OFeS0

4+2C10

2

+5H

2

S0

4

—2HCl+5Fe

2

(S0

4

)

3

+4H

2

O (9)

当C10

2与氢混合时，加热或在火花作用下即爆炸分解生成HCl和H

2

O。

C10

2+2.5H

2

—HCl+2H

2

0 (10)

C10

2

水溶液能与锌、镉、铝、镁和镍等金属反应。以锌为例，反应为：

2C10

2+Zn—Zn(Clo

2

)

2

(11)

4．二氧化氯与有机物的反应

二氧化氯对许多有机化合物表现出特有的反应能力，这一特性与普通的氧化剂

不同。例如，烯烃与高锰酸盐反应比与C10

2反应快得多，但是三乙胺与C10

2

反

应比与高锰酸盐反应快10000倍。

其他脂肪族叔胺和酚、芳香族胺等同样与C10

2

反应较快，醇、羰基化合物和

碳水化合物与C10

2

反应较慢，硫胺素、硫代硫胺素、硫醇、硫脲和有机二硫化