KLOR DIOKSID (CLO2): STRUKTURA, UPOTREBA, DOBIVANJE, RIZICI, SVOJSTVA - KEMIJA - 2024

Klor dioksid je anorganski spoj elementa oblikovan s klorom (Cl) i kisika (O). Njegova kemijska formula je ClO ₂. To je zelenkasto-žuti do crvenkast plin. Ne nalazi se prirodno u okolišu.

Izuzetno je reaktivan, pa je uobičajeno da se priprema tamo gdje se treba koristiti. Jedna od njegovih najvažnijih primjena je kao mikrobicid, antiseptik i deodorator jer uklanja bakterije, viruse i gljivice vrlo lako i u vrlo niskim koncentracijama.

Neke namirnice koje se prodaju u supermarketima mogu biti dezinficirane klor-dioksidom ClO ₂. Autor: ElasticComputeFarm. Izvor: Pixabay.

Omogućuje vam dezinficiranje hrane poput povrća, voća, mesa, peradi i morskih plodova. Koristi se za dezinfekciju površina, poda, kupaonice, ventilacijskih sustava, bazena, laboratorijske opreme, stomatološke opreme itd.

Iz tog razloga se koristi u preradi hrane, u bolnicama i klinikama, u industriji i poduzećima. Koristi se za pročišćavanje pitke i komunalne otpadne vode.

Vrlo je djelotvoran kao oksidirajuće sredstvo, zbog čega se, među ostalim, koristi za izbjeljivanje papirne kaše, ulja, brašna, kože, tekstilnih vlakana.

Kada je u obliku plina, vrlo je opasan, jer je visoko eksplozivan, a koristi se uglavnom u vodenim otopinama. Toksičan je ako se udiše.

Struktura

Klor dioksid nastaje sjedinjenjem atoma klora (Cl) s dva atoma kisika (O). Veze klora sa svakim kisikom su kovalentne i dvostruke. Klor u ovom spoju ima valentnost od +4.

Lewisova struktura klor-dioksida ClO ₂. Yikrazuul. Izvor: Wikimedia Commons.

Ima simetričnu i kutnu strukturu, jer ima slobodne elektrone. Odnosno, oni ne tvore vezu ni s jednim drugim atomom.

Struktura ClO ₂ u tri dimenzije. Zelena = klor; crvena = kisik. Ben Mills i Jynto. Izvor: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Klor dioksid

- klor-oksid (iv)

Svojstva

Psihičko stanje

Zelenkasto-žuti do crvenkasto-žuti plin.

Molekularna težina

67,45 g / mol.

Talište

-59 ° C.

Vrelište

11 ° C.

Gustoća

Tekućina na 0 ° C = 1.642 g / cm ³

Plin = 2,33 (relativna gustoća prema zraku, zrak = 1).

Topljivost

Topivo u vodi: 2000 cm ³ plinova ClO ₂ u 100 cm ³ hladne vode ili 0,8 g / 100 ml vode pri 20 ° C. Topivo u alkalnoj otopini i u otopini sumporne kiseline H ₂ SO ₄.

Kemijska svojstva

ClO ₂ je izuzetno reaktivan i može eksplodirati silovito. Vrlo je učinkovito oksidirajuće sredstvo.

ClO _{2 se} razgrađuje nasilno ako dođe u kontakt s organskim materijalima. Ako se nalazi u zraku u koncentraciji većoj od 10%, može eksplodirati uslijed djelovanja sunčeve svjetlosti ili topline.

Može eksplodirati i u prisutnosti žive (Hg) ili ugljičnog monoksida (CO).

Pod djelovanjem ultraljubičastog (UV) svjetla ili ozona, ClO _{2 se} pretvara u klor heksoksid Cl ₂ O ₆, vrlo nestabilan spoj.

Svojstva vaših vodenih otopina

Vodene otopine su mu žute ili crvenkasto žute. Stabilni su ako se čuvaju na hladnom, dobro zatvoreni i zaštićeni od sunčeve svjetlosti. U nazočnosti svjetlosti tih otopina polako razgraditi da se dobije kloridna kiselina HCl i klorne kiseline HCIO ₃.

Vodena otopina ClO _2, gdje je uočeno da _{se oslobađa} žuti plin koji je ClO2. Autor: Materialscientist. Izvor: Wikimedia Commons.

U alkalnim otopinama, Cio ₂ raspada na klorit iona Cio ^2- i klorata Cio ^3-. U kiselim otopinama kiselina diklormetilenom HCIO _{2 se formira}, a zatim se to razlaže se solne kiseline HCl i klorne kiseline HCIO ₃.

Ostala svojstva

Koncentrirane pare ClO ₂ potencijalno su eksplozivne, pa ga nije moguće komprimirati niti pomiješati s drugim plinovima. Iz tog razloga je poželjno pripremiti ga na mjestu gdje će se koristiti.

Kad se nalazi u vrlo niskim temperaturama u svom hidratiziranom obliku, što je način na koji se ponekad prenosi, to je čvrsta tvar u obliku bloka slična ledenoj i narančastoj boji.

Ima miris sličan kloru. Otrovno je udisanjem.

dobivanje

Može se dobiti na više načina. Na primjer, u nekim slučajevima Cio ₂ otopine pripravljaju se propuštanjem smjese plinovitog klora (Cl ₂) i zrak (ili plinoviti klor i dušik N ₂) kroz kolonu koja sadrži granule natrijevog klorita (NaCIO ₂).

2 NaCIO ₂ + Cl ₂ → 2 + 2 NaCl Cio ₂

Nastali proizvod sadrži otprilike 90% ClO ₂, između ostalih klornih spojeva.

Također je dobiven iz kalijev klorat (KClO ₃) i sumporne kiseline (H ₂ SO ₄) u prisutnosti kiseline kao oksalne reducensom. U ovom slučaju, ugljični dioksid (CO ₂) i oblikovan, koji služi za razrijedi Cio ₂.

Može se pripraviti na mjestu upotrebe, polazeći od natrij klorat (NaClO ₃), sumporne kiseline (H ₂ SO ₄) i metanola (CH ₃ OH).

U industriji je dobiven pomoću natrij klorat (NaClO ₃) i sumpor dioksid (SO ₂) u prisustvu sumporne kiseline.

2 NaClO ₃ + SO ₂ + H ₂ SO ₄ → 2 ClO ₂ + 2 NaHSO ₄

Koristi se kao dezinficijens

Može se koristiti kao snažno antimikrobno sredstvo. Otkriveno je da je vrlo učinkovit protiv raznih mikroorganizama, poput Escherichia coli i Staphylococcus aureus.

Kod ovog posljednjeg dovoljno je koncentracija samo 5 ppm ClO ₂ da se eliminira 100%. Baktericidno je, antiseptički i dezodorira. Učinkovit je u širokom rasponu pH.

U hrani

Koristi se kao antimikrobno sredstvo u vodi za sagorijevanje voća i povrća, u preradi peradi, crvenog mesa, komada mesa i organa, te morskih proizvoda poput školjki.

Crveno meso iz supermarketa možda je tretirano klor-dioksidom kako bi se dezinficiralo. Autor: Karamo Izvor: Pixabay.

Otopine klor-dioksida trebaju se koristiti u koncentraciji koja ne prelazi 3 ppm (dijelova na milijun) zaostalog ClO ₂, kako ne bi utjecalo na hranu.

Nakon tretiranja s ClO _2, svu hranu valja temeljito isprati pitkom vodom ili je koristiti za blanširanje, kuhanje ili konzerviranje.

U slučaju morskih proizvoda, otopinu ClO ₂ treba koristiti u vodi i ledu koji se koristi za ispiranje, pranje, odmrzavanje, transport ili skladištenje. Sirove školjke prije konzumacije treba temeljito oprati pitkom vodom.

Hladna voda i led u kojem se čuva morska hrana sadrže male količine ClO ₂. Autor: PublicDomainPictures. Izvor: Pixabay.

Na papiru i kartonu koji će doći u kontakt s hranom

Otopine ClO ₂ koriste se za uklanjanje mikroorganizama koji uzrokuju sluz (poput algi, bakterija i gljivica) u procesnoj vodi koja se koristi u proizvodnji papira i kartona koji će doći u kontakt s hranom.

U pitku vodu

Koristi se za pročišćavanje vode i čini je pitkom (sigurnom za piće). Koristi se u prethodnoj obradi vode koja će se kasnije flaširati za piće ili vode koja će se koristiti kao sastojak u proizvodnji napitaka ili bezalkoholnih pića.

Neke prerađene sode mogu sadržavati vodu tretiranu s ClO ₂. Susan Slater. Izvor: Wikimedia Commons.

U stomatologiji

Koristi se u instrumentima koje stomatolog ili stomatolog koriste za dezinfekciju i uništavanje patogenih organizama u njima.

U medicinskim primjenama

Vodene otopine ClO ₂ korištene su za liječenje oralne kandidijaze (infekcije u ustima). Kandidijaza je infekcija gljivicom Candida albicans.

Izgled gljivice Candida albicans u laboratorijskoj kulturi. CDC / Dr. William Kaplan. Izvor: Wikimedia Commons.

Klor dioksid ubija gljivice iz usta i značajno poboljšava izgled usnih tkiva bez nuspojava.

Neki medicinski istraživači ukazuju da otopine ClO ₂ primijenjene na kirurške rane mogu smanjiti ili suzbiti stvaranje adhezije bez utjecaja na zarastanje adhezije, uz dodatnu prednost njegovih antiseptičkih svojstava.

Ostale uporabe

Zbog svojih oksidacijskih i mikrobicidnih svojstava, ClO ₂ se koristi za:

- Izbijeliti celulozu drva u proizvodnji celuloze i papira, pružajući stabilan sjaj.

- Izbjeljujuće masti i ulja, koža, brašno i tekstil.

- Poljoprivredne primjene kao što su dezinfekcija tvrdih površina, opreme, vodnih sustava i staklenika s gljivama.

- Primjene u industriji, trgovinama i bolnicama kao što su dezinfekcija tvrdih površina (zidovi, podovi, kupaonice), ventilacijski sustavi, laboratorijska oprema.

- dezinficirati podove i kupaonice domova, klimatizacijske sustave, sustave cirkulacije vode u bazenu.

- Pročišćavanje komunalnih i industrijskih otpadnih voda.

- Čišćenje zagađenja naftnim poljima.

- Proizvodnja kloridnih soli (Cl ^-).

rizici

- koncentrirane pare ClO ₂ potencijalno su eksplozivne.

- Otrovno je udisanjem i gutanjem. Iritantno je za oči, nos i grlo, može izazvati plućni edem i kronični bronhitis.

- Prema izvorima s kojima su se konzultirali, ClO ₂ ne uzrokuje mutacije u DNK niti uzrokuje rak kod ljudi.

Reference

1. Američka nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Klor dioksid. Oporavak od pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Dean, JA (urednik). (1973). Langeov priručnik kemije (jedanaesto izdanje). McGraw-Hill Book Company.
3. Ullmannova enciklopedija industrijske kemije. (1990). Peto izdanje. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četvrto izdanje. John Wiley & Sinovi.
5. Bajpai, P. (2012). Izbjeljivanje klorovim dioksidom Učinak izbjeljivanja klor-dioksida na kvalitetu pulpe. U ekološki benignim pristupima izbjeljivanju celuloze (drugo izdanje). Oporavljeno od sciencedirect.com.
6. Moran, S. (2018). Kemija vode. Klor dioksid. U primijenjenom vodiču za dizajn postrojenja za preradu vode i otpadnih voda. Oporavljeno od sciencedirect.com.
7. McKeen, L. (2012). Uvod u ozračivanje hrane i medicinsku sterilizaciju. Plinoviti klor-dioksid. U Učinak sterilizacije na plastiku i elastomere (Treće izdanje). Oporavljeno od sciencedirect.com.