- Eigendommen
- Structuur van chlooroxide (V)
- Molecuul
- Lewis-structuur
- Isomeren en hun respectievelijke hydrolyse
- Nomenclatuur
- Toepassingen
- Referenties
Het chlooroxide (V) is een zeer onstabiele anorganische verbinding waarvan de chemische formule Cl 2 O 5 is . Het is een van de vele chlooroxiden, die worden gekenmerkt doordat ze moleculair of zelfs radicaal zijn.
Cl 2 O 5 heeft alleen leven gevonden op papier en theoretische berekeningen; het bestaan ervan is echter niet uitgesloten en het is waarschijnlijk dat sommige kunnen worden gekarakteriseerd (door geavanceerde spectroscopietechnieken). Wat kan worden voorspeld uit algemene scheikundige concepten van dit oxide, is dat het het anhydride is van chloorzuur, HClO 3 .
Cl2O5-molecuul. Bron: Jynto.
Het hypothetische molecuul chlooroxide (V) wordt hierboven weergegeven. Merk op dat aangezien het een molecuul is, de aanwezigheid van het Cl + 5- ion helemaal niet in aanmerking wordt genomen ; nog minder als het zo'n polariserend vermogen moet hebben om zuurstof te dwingen covalent te binden.
Zoals elke onstabiele verbinding, geeft het energie af om af te breken in stabielere producten; proces dat in veel gevallen explosief is. Wanneer Cl 2 O 5 ontleedt, komt ClO 2 en O 2 vrij . Theoretisch wordt verondersteld dat in water, afhankelijk van het isomeer van Cl 2 O 5 kunnen verscheidene chloor oxo zuren.
Eigendommen
Het molecuulgewicht van Cl 2 O 5 is 150,9030 g / mol. Uit deze massa en zijn hypothetische molecuul kan worden vermoed dat als het zou kunnen worden geïsoleerd, het waarschijnlijk een olieachtige vloeistof zou zijn; natuurlijk, vergeleken met het fysieke uiterlijk van Cl 2 O 7 .
Hoewel het niet kan worden geïsoleerd of gekarakteriseerd, is dit chlooroxide zuur, covalent en moet het ook een klein dipoolmoment hebben. De zuurgraad is begrijpelijk als de chemische vergelijking van de hydrolyse wordt geanalyseerd:
Cl 2 O 5 + H 2 O 2HClO 3
De HClO 3 is chloorzuur. De omgekeerde reactie zou resulteren in het geval dat het zuur kan worden gedehydrateerd:
2HClO 3 => Cl 2 O 5 + H 2 O
Aan de andere kant, wanneer Cl 2 O 5 nauwelijks wordt geproduceerd, ontleedt het:
2Cl 2 O 5 => 4ClO 2 + O 2
Het is daarom eerder een tussenliggende soort dan een oxide eigenlijk. De afbraak ervan moet zo snel zijn (aangezien Cl 2 O 5 zelfs wordt gevormd ), dat het niet is gedetecteerd door de huidige instrumentele analysetechnieken.
Structuur van chlooroxide (V)
Molecuul
De bovenste afbeelding toont de structuur van het hypothetische Cl 2 O 5- molecuul met een bolletjes- en staafjesmodel. De rode bollen vertegenwoordigen zuurstofatomen en de groene bollen vertegenwoordigen chlooratomen. Elk chloor heeft een trigonale piramideomgeving, dus de hybridisatie moet sp 3 zijn .
Het Cl 2 O 5- molecuul kan dus worden gezien als twee trigonale piramides die zijn verbonden door een zuurstof. Maar als je goed kijkt, oriënteert de ene piramide zijn zuurstofatomen naar beneden, de andere uit het vlak (naar de lezer toe).
Daarom wordt aangenomen dat er rotaties zijn in de O 2 Cl-O-ClO 2 binding , waardoor het molecuul relatief dynamisch wordt. Merk op dat de formule O 2 ClOClO 2 een manier is om de structuur van Cl 2 O 5 weer te geven .
Lewis-structuur
Lewis-structuur voor de hypothetische Cl2O5. Bron: Gabriel Bolívar.
Tot nu toe heeft het molecuul zelf het niet mogelijk gemaakt om te ontcijferen waarom zijn instabiliteit het gevolg is. Om deze vraag te belichten, kijken we naar de Lewis-structuur, hierboven afgebeeld. Merk op dat de structuur ten onrechte als plat kan worden beschouwd, maar in de vorige paragraaf werd verduidelijkt dat dit niet het geval is.
Waarom hebben beide chlooratomen een positieve formele lading? Omdat chloor een vrij elektronenpaar over heeft, wat kan worden geverifieerd door de Valencia Bond Theory toe te passen (wat hier niet zal worden gedaan voor vereenvoudigingsdoeleinden). De formele belasting is dus:
C f = 7 - (4 + 2) = 1
En wat heeft dit te maken met zijn instabiliteit? Chloor is behoorlijk elektronegatief en daarom een slechte drager van positieve formele ladingen. Dit maakt Cl 2 O 5 een zeer zure soort, aangezien het elektronen moet winnen om te voorzien in de elektronische vraag naar de twee chloorverbindingen.
Het tegenovergestelde gebeurt met Br 2 O 5 en I 2 O 5 , oxiden die onder normale omstandigheden wel bestaan. Dit komt doordat zowel broom als jodium minder elektronegatief zijn dan chloor; en daarom ondersteunen ze de positieve formele aanklacht beter.
Isomeren en hun respectievelijke hydrolyse
Tot dusver is alle verklaring gevallen op een van de twee isomeren van Cl 2 O 5 : O 2 ClOClO 2 . Welke is de andere? De O 3 ClOClO. In dit isomeer missen de chloor positieve formele ladingen, en zouden daarom een stabieler molecuul moeten zijn. Zowel O 2 ClOClO 2 als O 3 ClOClO moeten echter hydrolysereacties ondergaan:
O 2 Cl-O-ClO 2 + H 2 O => 2O 2 Cl-OH (die niets meer zijn dan HClO 3 )
O 3 Cl-O-ClO + H 2 O => O 3 Cl-OH (HClO 4 ) + HO-ClO (HClO 2 )
Merk op dat er maximaal drie chlooroxozuren kunnen worden gevormd: HClO 3 , HClO 4 en HClO 2
Nomenclatuur
De naam 'chlooroxide (V)' komt overeen met de naam die is toegekend volgens de voorraadnomenclatuur. Cl 2 O 5 kan ook twee andere namen hebben: dichloorpentaoxide en chloorzuuranhydride, toegewezen door respectievelijk de systematische en traditionele nomenclaturen.
Toepassingen
In plaats van computationele studies te motiveren, heeft Cl 2 O 5 geen zin totdat het is ontdekt, geïsoleerd, gekarakteriseerd, opgeslagen en niet blijkt te exploderen bij het minste contact.
Referenties
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (Vierde druk). Mc Graw Hill.
- Sandra Luján Quiroga en Luis José Perissinotti. (2011). Chlooroxozuren en structuur van dichlooroxiden. Chem. Educator, deel 16.
- Chemische formulering. (2019). Chlooroxide (V). Hersteld van: Formulacionquimica.com
- Linus Pauling. (1988). Algemene scheikunde. Dover Publications, INC., New York.
- Richard C. Ropp. (2013). Encyclopedie van de alkaline-aardeverbindingen. ElSevier.