תחמוצת כלור (III) הוא תרכובת אורגנית עם הנוסחה הכימית Cl 2 O 3 . תואם לחומצה כלורית אנהידריד, HClO 2 . זהו חומר מוצק בצבע חום כהה, נפץ מאוד גם בטמפרטורות שמתחת ל 0 מעלות צלזיוס, ומאופיין בצורה גרועה. זו הסיבה שזה נושא העניין למחקרי חישוב.
מבחינה כימית מדובר בתחמוצת קוולנטית, כך שיש קשרי Cl- O ומולקולת Cl 2 O 3 נפרדת (תמונה נמוכה). מולקולה זו יכולה להיווצר באמצעות התייבשות של HClO 2 , או על ידי הכנתה לפוטוליזה בטמפרטורות נמוכות. הפירוט הוא שהוא מתפרק מייצור של Cl 2 , O 2 או תחמוצות כלור יציבות תרמודינמיות אחרות.
מולקולת דיכלורו דו-חמצנית. מקור: ג'ינטו.
מכיוון שקשרים Cl-O הם קוטביים גרועים, למולקולת Cl 2 O 3 יש רגע דיפול קטן; לפיכך, הוא אינו מתמוסס היטב במים ולא מתקשר עם ממסים קוטביים אחרים. חוסר היציבות שלו הוא כזה שהוא לא ידוע בשימושים מסחריים או פוטנציאליים (וגם לא תחולתו היא קיימת כחומר נפץ).
הסיבה העיקרית לחוסר היציבות שלה עשויה להיות בגלל המאפיינים האלקטרוניים של ה- Cl 3+ כביכול (בהנחה אופי יוני גרידא). למעשה, מצבי החמצון של +1 ו- +5 הם היציבים ביותר כאשר כלור יוצר תרכובות עם חמצן.
נכסים
מכיוון שאפיוןו גרוע ומתועד בצורה גרועה, אין הרבה מה לומר על תכונותיו פרט לנקודות הבאות:
יש מסה מולקולרית של 118.903.
-זה חום כהה מוצק; אם כי זה יכול להעפיל את הכלור הגזי, ומביא לו אדים ירוקים-צהבהבים.
-לא חסר נקודות רתיחה וגם התכה, מכיוון שהוא מתפוצץ ב 0 מעלות צלזיוס (וגם בטמפרטורות קרות יותר).
המסיסות במים מוערכת כ- 3.42 גרם / 100 מ"ל, מה שמוכיח שמדובר במולקולה קוולנטית של קוטביות נמוכה.
-מגביר עם מים (מעט שמתמוסס) להפוך ל- HClO 2 :
Cl 2 O 3 + H 2 O <=> 2HClO 2
מבנה תחמוצת כלור (III)
התמונה מציגה את המבנה המולקולרי של Cl 2 O 3 עם מודל כדורי וסורגים. למרות שזה אולי לא נראה כך במבט ראשון, ההשלכות הבלתי נאומות של הקישורים והסידורים המרחביים שלהם מסובכים יותר מכפי שהם נראים. מבנה זה תואם את אחד האיזומרים הרבים האפשריים עבור תרכובת זו.
הכדוריות האדומות תואמות אטומי חמצן, והתחומים הירוקים לאטומי כלור. לכלור משמאל יש גיאומטריה של פירמידה טריגונאלית, עם זוג אלקטרונים חופשיים; כך שניתן להניח כי ההכלאה שלהם חייבת להיות sp 3 . אטום חמצן משמש כגשר בין שתי הכלוריות, Cl-O-Cl.
איזומרים
מהם שאר האיזומרים? בתיאוריה מחושבים תשעה, מהם ארבעה היציבים ביותר (כולל זה בתמונה). לשלושת האחרים יהיו מבנים כמו:
-ClClO 3 . דומה מאוד לזה שהוסבר, אך עם קשר Cl-Cl.
-ClOOOCl (1). באיזומר זה יש גשר של שלושה אוקסיגנים המפריד בין שני אטומי הכלור (זכרו את הגיאומטריה הזוויתית של H 2 O כדי לדמיין אותו).
-ClOOOCl (2). אותו גשר מחומצן קיים גם באיזומר זה, פרט לכך ששני אטומי הכלור מופעלים בחלל; זה מול זה, בעוד שבאיזומר שלמעלה הם מרוחקים.
מִנוּחַ
שמו, תחמוצת כלור (III), תואם לזה המוקצה על פי שמות המניות. כאן מניחים שלכלור מצב חמצון של +3; אבל זה לא אומר שקטיון Cl 3+ יכול להיות קיים. זו מולקולה, ולא רשת של יונים.
שם נוסף שבאמצעותו ידוע גם Cl 2 O 3 הוא דיכלורו טריוקסיד, על פי הנוטט השיטתי.
ולבסוף, לא כל כך נפוץ (למרות שנשלטת על ידי המינוח המסורתי), יש את השם כלוריד אנהידריד שמתייחס לתרכובת זו. שם זה נובע מהעובדה שכאמור, Cl 2 O 3 מיוצר כאשר HClO 2 מתעבה ומשחרר מים.
יישומים
מכיוון שמדובר בתחמוצת כלור, השימוש המיידי ביותר שניתן לחשוב עליו עבור Cl 2 O 3 הוא כחומר מחמצן, המסוגל לנטרל זיהומים אורגניים ומיקרובים. עם זאת, זה מאוד לא יציב, כמו גם חומר נפץ, כך שהוא אפילו לא נחשב שימושי למטרה זו.
מה שבטוח אין מידע כיצד Cl 2 O 3 יתנהג בלחץ עצום (אם הוא לא יתפוצץ בתהליך). בתנאים רגילים נראה שזה לא יותר מאשר אמצעי ביניים יציב יחסית ומבדיל בין תחמוצות כלור אחרות יציבות יותר.
אולם, באופן חישובי, נבדק כדי לקבוע מנגנונים של רדיקל חופשי המערבים מינים שונים של כלור וחמצן.
הפניות
- שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
- ויקיפדיה. (2019). דיכלור טריוקסיד. התאושש מ: en.wikipedia.org
- דייל ל. פרי. (2011). ספר לימוד של תרכובות אורגניות. (מהדורה שנייה). חברת CRC Press Taylor & Francis Group.
- ריצ'רד סי רופ. (2013). אנציקלופדיה של תרכובות כדור הארץ האלקליות. ElSevier.
- קים KH, האן YK, ולי YS (1999). בסיס קבע השפעות על יציבותם של איזומרים Cl2O3 בשיטות B3P86 ו- B3LYP של תיאוריה פונקציונלית בצפיפות. כתב העת למבנה מולקולרי THEOCHEM 460 (1-3): 19-25.