คลอรีนออกไซด์ (V): คุณสมบัติโครงสร้างการใช้งาน - เคมี - 2025

คลอรีนออกไซด์ (V)เป็นสารอนินทรีเสถียรสูงที่มีสูตรทางเคมีคือ Cl ₂ O 5 เป็นหนึ่งในคลอรีนออกไซด์จำนวนมากซึ่งมีลักษณะเป็นโมเลกุลหรือแม้แต่สายพันธุ์ที่รุนแรง

Cl ₂ O ₅พบชีวิตบนกระดาษและการคำนวณทางทฤษฎีเท่านั้น อย่างไรก็ตามการมีอยู่ของมันยังไม่ถูกตัดออกและมีความเป็นไปได้ที่จะมีลักษณะบางอย่าง (ด้วยเทคนิคสเปกโทรสโกปีขั้นสูง) สิ่งที่สามารถคาดการณ์จากแนวคิดเคมีทั่วไปของออกไซด์นี้ก็คือว่ามันเป็นสารประกอบของกรดคลอริกที่ HClO 3

โมเลกุล Cl2O5 ที่มา: Jynto

โมเลกุลสมมุติของคลอรีนออกไซด์ (V) แสดงไว้ด้านบน โปรดทราบว่าเนื่องจากเป็นโมเลกุล, การปรากฏตัวของ Cl ⁵ไอออนจะไม่ถือว่าเป็นที่ทุกคน; แม้แต่น้อยเมื่อมันต้องมีพลังโพลาไรซ์เพื่อบังคับให้ออกซิเจนจับกับโควาเลนต์

เช่นเดียวกับสารประกอบที่ไม่เสถียรจะปล่อยพลังงานออกมาเพื่อแยกย่อยออกเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีเสถียรภาพมากขึ้น กระบวนการที่ในหลาย ๆ กรณีเป็นวัตถุระเบิด เมื่อ Cl ₂ O ₅สลายตัวมันออก ClO ₂และ O 2 มีทฤษฎีว่าในน้ำขึ้นอยู่กับไอโซเมอร์ของ Cl ₂ O ₅กรดคลอรีนออกไซด์ต่างๆสามารถก่อตัวได้

คุณสมบัติ

มวลโมลาร์ของ Cl ₂ O ₅คือ 150.9030 g / mol จากมวลนี้และโมเลกุลสมมุติของมันจึงสามารถคาดเดาได้ว่าถ้าแยกได้ก็คงจะเป็นของเหลวที่มีน้ำมัน แน่นอนเปรียบเทียบกับลักษณะทางกายภาพของ Cl ₂ O 7

แม้ว่าจะไม่สามารถแยกหรือจำแนกลักษณะได้ แต่คลอรีนออกไซด์นี้เป็นกรดโควาเลนต์และต้องมีโมเมนต์ไดโพลเล็กน้อย ความเป็นกรดเป็นที่เข้าใจได้หากวิเคราะห์สมการทางเคมีของไฮโดรไลซิส:

Cl ₂ O ₅ + H ₂ O 2HClO ₃

HClO _{3 เป็น}กรดคลอริก ปฏิกิริยาย้อนกลับจะส่งผลในกรณีที่กรดสามารถคายน้ำได้:

2HClO ₃ => Cl ₂ O ₅ + H ₂ O

ในทางกลับกันเมื่อ Cl ₂ O ₅แทบจะไม่เกิดขึ้นมันจะสลายตัว:

2Cl ₂ O ₅ => 4ClO ₂ + O ₂

ดังนั้นมันจึงเป็นสายพันธุ์ตัวกลางแทนที่จะเป็นออกไซด์ที่พูดได้อย่างถูกต้อง การสลายตัวของมันจะต้องรวดเร็วมาก (โดยพิจารณาว่า Cl ₂ O ₅เกิดขึ้นได้) ซึ่งยังไม่ถูกตรวจพบโดยเทคนิคการวิเคราะห์เครื่องมือในปัจจุบัน

โครงสร้างของคลอรีนออกไซด์ (V)

โมเลกุล

ภาพบนแสดงโครงสร้างของโมเลกุล Cl ₂ O ₅สมมุติด้วยแบบจำลองทรงกลมและแท่ง ทรงกลมสีแดงแสดงถึงอะตอมของออกซิเจนและทรงกลมสีเขียวแทนอะตอมของคลอรีน แต่ละคลอรีนมีสภาพแวดล้อมปิรามิดสามเหลี่ยมเพื่อการผสมพันธุ์ของมันจะต้อง SP 3

ดังนั้นโมเลกุล Cl ₂ O ₅จึงสามารถมองเห็นได้ว่าเป็นปิรามิดตรีโกณสองอันที่เชื่อมโยงกันด้วยออกซิเจน แต่ถ้าคุณมองอย่างระมัดระวังปิรามิดหนึ่งจะโคจรอะตอมของออกซิเจนลงด้านล่างอีกอันหนึ่งอยู่นอกระนาบ (เข้าหาผู้อ่าน)

ดังนั้นจึงสันนิษฐานว่ามีการหมุนในพันธะ O ₂ Cl-O-ClO ₂ทำให้โมเลกุลมีความพลวัต โปรดทราบว่าสูตร O ₂ ClOClO ₂เป็นวิธีการที่เป็นตัวแทนของโครงสร้างของ Cl ที่₂ O 5

โครงสร้าง Lewis

โครงสร้าง Lewis สำหรับ Cl2O5 สมมุติฐาน ที่มา: Gabriel Bolívar

จนถึงขณะนี้โมเลกุลนั้นยังไม่สามารถถอดรหัสได้ว่าเหตุใดจึงเกิดความไม่เสถียร เพื่อให้ความกระจ่างเกี่ยวกับคำถามนี้เราหันไปใช้โครงสร้างของ Lewis ตามภาพด้านบน โปรดทราบว่าโครงสร้างอาจถูกเข้าใจผิดว่าเป็นแบบแบน แต่ในส่วนย่อยก่อนหน้านี้มีการชี้แจงว่าไม่ใช่

เหตุใดอะตอมของคลอรีนทั้งสองจึงมีประจุทางการบวก เนื่องจากคลอรีนมีอิเล็กตรอนอิสระเหลืออยู่ซึ่งสามารถตรวจสอบได้โดยใช้ทฤษฎีพันธะวาเลนเซีย (ซึ่งจะไม่ทำที่นี่เพื่อวัตถุประสงค์ในการทำให้เข้าใจง่าย) ดังนั้นภาระอย่างเป็นทางการคือ:

C _f = 7 - (4 + 2) = 1

และสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับความไม่เสถียรของมันอย่างไร? คลอรีนเป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีอย่างมากดังนั้นจึงเป็นตัวพาประจุที่เป็นทางการเชิงบวกที่ไม่ดี สิ่งนี้ทำให้ Cl ₂ O ₅เป็นสายพันธุ์ที่มีกรดสูงเนื่องจากจำเป็นต้องได้รับอิเล็กตรอนเพื่อจัดหาความต้องการทางอิเล็กทรอนิกส์สำหรับคลอรีนทั้งสอง

สิ่งที่ตรงกันข้ามเกิดขึ้นกับ Br ₂ O ₅และ I ₂ O ₅ออกไซด์ที่มีอยู่ภายใต้สภาวะปกติ เนื่องจากทั้งโบรมีนและไอโอดีนมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยกว่าคลอรีน ดังนั้นจึงรองรับประจุบวกที่เป็นทางการได้ดีกว่า

ไอโซเมอร์และการย่อยสลายตามลำดับ

เพื่อให้ห่างไกลทุกคำอธิบายได้ลดลงเมื่อหนึ่งในสองของไอโซเมอ Cl ₂ O ₅ : O ₂ ClOClO 2 อื่น ๆ คืออะไร? O ₃ ClOClO ในไอโซเมอร์นี้คลอรีนจะไม่มีประจุไฟฟ้าบวกดังนั้นจึงควรเป็นโมเลกุลที่เสถียรกว่า อย่างไรก็ตามทั้ง O ₂ ClOClO ₂และ O ₃ ClOClO ควรได้รับปฏิกิริยาไฮโดรลิซิส:

O ₂ Cl-O-ClO ₂ + H ₂ O => 2O ₂ Cl-OH (ซึ่งไม่มีอะไรมากไปกว่า HClO ₃ )

O ₃ Cl-O-ClO + H ₂ O => O ₃ Cl-OH (HClO ₄ ) + HO-ClO (HClO ₂ )

โปรดทราบว่าสามารถเกิดกรดคลอรีนออกโซได้ถึงสามชนิด: HClO ₃ , HClO ₄และ HClO ₂

ศัพท์เฉพาะ

ชื่อ 'คลอรีนออกไซด์ (V)' สอดคล้องกับชื่อที่กำหนดตามระบบการตั้งชื่อหุ้น Cl ₂ O ₅ยังสามารถมีชื่ออื่น ๆ อีกสองชื่อ ได้แก่ dichloro pentaoxide และ chloric anhydride ซึ่งกำหนดโดยระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิมตามลำดับ

การประยุกต์ใช้งาน

แทนที่จะสร้างแรงจูงใจในการศึกษาเชิงคำนวณ Cl ₂ O ₅จะไม่มีประโยชน์ใด ๆ จนกว่าจะมีการค้นพบแยกลักษณะจัดเก็บและแสดงว่าจะไม่ระเบิดเมื่อสัมผัสน้อยที่สุด

อ้างอิง

1. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
2. Sandra Luján Quiroga และ Luis José Perissinotti (2011) คลอรีนออกไซด์และโครงสร้างของไดคลอรีนออกไซด์ Chem. Educator, Vol. 16.
3. สูตรทางเคมี (2019) คลอรีนออกไซด์ (V) ดึงมาจาก: formulacionquimica.com
4. ไลนัสพอลิง. (2531). เคมีทั่วไป. Dover Publications, INC., นิวยอร์ก
5. ริชาร์ดซี. (2013) สารานุกรมของสารประกอบอัลคาไลน์เอิร์ ธ . ElSevier