תחמוצת כלור (V) היא תרכובת אורגנית מאוד לא יציבה אשר נוסח כימי הוא Cl 2 O 5 . זהו אחד מתחמוצות הכלור הרבות, המאופיינות בכך שהם מינים מולקולריים, או אפילו רדיקליים.
Cl 2 O 5 מצא רק חיים על נייר וחישובים תיאורטיים; עם זאת, לא נפסל קיומה וסביר שאפשר לאפיין חלקם (על ידי טכניקות ספקטרוסקופיה מתקדמות). מה שניתן לחזות ממושגי כימיה כללים של תחמוצת זו הוא שהוא האנהידריד של חומצה כלורית, HClO 3 .
מולקולת Cl2O5. מקור: ג'ינטו.
המולקולה ההיפותטית של תחמוצת כלור (V) מוצגת לעיל. שימו לב שמכיוון שמדובר במולקולה, נוכחותו של יון Cl +5 אינה נחשבת כלל ; אפילו פחות כאשר הוא חייב להיות בעל כוח כה מקטב בכדי להכריח חמצן להיקשר בצורה קוולנטית.
כמו כל תרכובת לא יציבה, היא משחררת אנרגיה להתפרק למוצרים יציבים יותר; תהליך שבמקרים רבים הוא נפץ. כאשר Cl 2 O 5 מתפרק הוא משחרר את ClO 2 ו- O 2 . תיאורציה היא כי במים, בהתאם לאיזומר של Cl 2 O 5 , עלולות להיווצר חומצות אוקסו כלור שונות.
נכסים
המסה הטוחנית של Cl 2 O 5 היא 150.9030 גרם / מול. ממסה זו, והמולקולה ההיפותטית שלה, ניתן להניח שאם ניתן לבודד אותה, ככל הנראה מדובר בנוזל שומני; כמובן, השוואה בין המראה הפיזי של Cl 2 O 7 .
למרות שלא ניתן לבודד או לאפיין אותו, תחמוצת הכלור הזו היא חומצית, קוולנטית ועליה להיות גם רגע דיפול קטן. ניתן להבין את החומציות שלה אם נותחים את המשוואה הכימית של ההידרוליזה שלה:
Cl 2 O 5 + H 2 O 2HClO 3
ה- HClO 3 הוא חומצה כלורית. התגובה ההפוכה תגרום למקרה שניתן לייבש את החומצה:
2HClO 3 => Cl 2 O 5 + H 2 O
לעומת זאת, כאשר Cl 2 O 5 כמעט ולא מיוצר, הוא מתפרק:
2Cl 2 O 5 => 4ClO 2 + O 2
לפיכך זהו מין מתווך ולא תחמוצת מדבר כראוי. הפירוק שלה חייב להיות כל כך מהיר (בהתחשב בכך ש- Cl 2 O 5 אפילו נוצר ), עד שהוא לא התגלה על ידי טכניקות ניתוח אינסטרומנטליות עדכניות.
מבנה של תחמוצת כלור (V)
מולקולה
התמונה העליונה מציגה את מבנה מולקולת ה- Cl 2 O 5 ההיפותטית עם מודל כדוריות ומוטות. הכדוריות האדומות מייצגות אטומי חמצן, והתחומים הירוקים מייצגים אטומי כלור. לכל כלור יש סביבת פירמידה טריגונאלית, ולכן ההכלאה שלה חייבת להיות sp 3 .
כך ניתן לראות במולקולת Cl 2 O 5 כשתי פירמידות טריגונליות המקושרות על ידי חמצן. אבל אם מסתכלים היטב, פירמידה אחת מכוונת את אטומי החמצן כלפי מטה, והשניה מחוץ למישור (לכיוון הקורא).
מכאן שיש להניח כי ישנם סיבובים בקישור O 2 Cl-O-ClO 2 , מה שהופך את המולקולה לדינאמית יחסית. שימו לב שהנוסחה O 2 ClOClO 2 היא דרך לייצג את המבנה של Cl 2 O 5 .
מבנה לואיס
מבנה לואיס עבור Cl2O5 ההיפותטי. מקור: גבריאל בוליבר.
עד כה המולקולה בפני עצמה לא אפשרה לפענח מדוע אי היציבות שלה נובעת. כדי לשפוך אור על שאלה זו אנו פונים למבנה הלואיס שלה, המתואר לעיל. שים לב כי בטעות ניתן לחשוב כי המבנה הוא שטוח, אך בחלק התחתון הקודם הובהר כי אינו כך.
מדוע לשני אטומי הכלור יש מטענים פורמליים חיוביים? מכיוון שנשאר בכלור זוג אלקטרונים חופשיים, אותם ניתן לאמת על ידי יישום תורת הבונד של ולנסיה (שלא תיעשה כאן למטרות פישוט). לפיכך, העומס הרשמי שלה הוא:
C f = 7 - (4 + 2) = 1
ומה זה קשור לחוסר היציבות שלו? ובכן, הכלור הוא אלקטרוני-משמעותי במידה ניכרת, ולכן הוא נושא רע של מטענים רשמיים חיוביים. זה הופך את Cl 2 O 5 למין חומצי ביותר, מכיוון שהוא צריך להשיג אלקטרונים כדי לספק את הביקוש האלקטרוני לשתי הכלוריות.
ההפך קורה עם Br 2 O 5 ו- I 2 O 5 , תחמוצות שקיימות בתנאים רגילים. הסיבה לכך היא שגם ברום וגם יוד פחות אלקטרוניים מאשר כלור; ולכן עדיף שהם יתמכו בחיוב הרשמי החיובי.
איזומרים והידרוליזה בהתאמה
עד כה כל ההסבר נפל על אחד משני האיזומרים של Cl 2 O 5 : O 2 ClOClO 2 . מיהו האחר? ה- O 3 CLOClO. באיזומר זה חסרות כלור מטענים פורמליים חיוביים, ולכן עליהם להיות מולקולה יציבה יותר. עם זאת, גם O 2 ClOClO 2 וגם O 3 ClOClO צריכים לעבור תגובות הידרוליזה:
O 2 Cl-O-ClO 2 + H 2 O => 2O 2 Cl-OH (שהם לא יותר מ- HClO 3 )
O 3 Cl-O-ClO + H 2 O => O 3 Cl-OH (HClO 4 ) + HO-ClO (HClO 2 )
שימו לב שניתן ליצור עד שלוש חומצות אוקסו כלור: HClO 3 , HClO 4 ו- HClO 2
מִנוּחַ
שמו 'תחמוצת כלור (V)' תואם לזה המוקצה על פי שמות המניות. ל- Cl 2 O 5 יכולים להיות שני שמות נוספים: דיכלורו פנטהאוקסיד ואנhydrיד כלורי, המוקצים על ידי הנונומקלטורות השיטתיות והמסורתיות, בהתאמה.
יישומים
במקום להניע מחקרים חישוביים, Cl 2 O 5 יהיה חסר תועלת עד שהוא יתגלה, מבודד, מאופיין, מאוחסן ומוצג שלא יתפוצץ במגע הקל ביותר.
הפניות
- שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
- סנדרה לואן קוויארוגה ולואיס חוסה פריסינוטי. (2011). חומצות אוקסיד כלוריות ומבנה תחמוצות דיקלוריות. מחנך כימיה, כרך 16.
- ניסוח כימי. (2019). תחמוצת כלור (V). התאושש מ: formulacionquimica.com
- לינוס פאולינג. (1988). כימיה כללית. פרסומות דובר, INC., ניו יורק.
- ריצ'רד סי רופ. (2013). אנציקלופדיה של תרכובות כדור הארץ האלקליות. ElSevier.