Was ist Chlordioxid?
Chlordioxid ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel ClO2.
Es wurde erstmals von Humphry Davy im Jahr 1811 hergestellt. Industriell wird Chlordioxid durch Reduktion von Chlorat oder Oxidation von Chlorit hergestellt. Chlordioxid ist jedoch nicht für die Langzeitlagerung geeignet, da es bei Raumtemperatur gasförmig ist und sich bei Licht und Wärme zersetzt.
Es gilt als Gefahrstoff.
Anwendungen von Chlordioxid
Chlordioxid hat eine oxidierende Wirkung und ist sehr reaktionsfreudig. Durch seine starke Oxidationskraft kann es Viren entfernen, desinfizieren, desodorieren und als Fungizid wirken. Es wird daher zum Bleichen von Papier und Zellstoff sowie zur Desinfektion von Leitungs- und Schwimmbadwasser verwendet.
Es ist auch in Wasser löslich. Neben der Verwendung von Chlordioxid in gasförmiger Form kann es auch gelöst und zu einer wässrigen Lösung verarbeitet werden. Außerdem kann es in Tablettenform ins Wasser gegeben werden, was einen flexiblen Einsatz je nach Bedarf und Situation ermöglicht.
Eigenschaften von Chlordioxid
Chlordioxid hat einen Schmelzpunkt von -59,5 °C und einen Siedepunkt von 11 °C. Bei normaler Temperatur und normalem Druck ist es ein gelbliches Gas. Es hat einen stechenden Geruch, der dem von Ozon und Chlor ähnelt. Es ist ein schwereres Gas als Luft und hat je nach Konzentration einen anderen Geruchs- und Farbton. Der Feststoff ist orange-gelb und die Flüssigkeit rötlich-braun.
Es ist instabil gegen Licht und Wärme; 0,8 g sind in 100 ml Wasser bei 20 °C löslich. Es ist sehr reaktionsfreudig, da ein ungepaartes Elektron am Chloratom vorhanden ist.
Struktur des Chlordioxids
Chlordioxid ist ein Oxid des Chlors. Die Oxidationszahl des Chlors ist +4. Die chemische Formel wird als ClO2 angegeben. Seine molare Masse beträgt 67,45 g/mol und seine Dichte 3,04 g/cm3.
Der Abstand zwischen Chlor- und Sauerstoffatomen beträgt 147,3 pm und der O-Cl-O-Bindungswinkel beträgt 117,6°.
Weitere Informationen zu Chlordioxid
1. Synthetisierung von Chlordioxid
Im Labor wird Chlordioxid durch Oxidation von Natriumchlorit mit Chlor gewonnen. Chlordioxid für Desinfektionszwecke wird aus Natriumchlorit und hypochloriger Säure, Natriumchlorit und Salzsäure oder Chlorit und Schwefelsäure hergestellt. Bei all diesen Verfahren kann Chlordioxid in hoher Ausbeute hergestellt werden.
Chlordioxid kann auch durch die Reaktion von Kaliumchlorat und Oxalsäure synthetisiert werden. Mehr als 95 % des weltweit produzierten Chlordioxids wird durch die Reduktion von Natriumchlorat hergestellt, das zum Bleichen von Zellstoff verwendet wird. Es kann effizient in stark sauren Lösungen hergestellt werden, die geeignete Reduktionsmittel wie Wasserstoffperoxid, Methanol, Schwefeldioxid und Salzsäure enthalten.
2. Desinfizierende Eigenschaft des Chlordioxids
Die oxidierende Wirkung von Chlordioxid denaturiert die Proteine der Zielbakterien oder -viren. Insbesondere reagiert es mit Tyrosin und Tryptophan, Aminosäureresten, aus denen Proteine bestehen und kann sie in Dopa und N-Formylkynurenin umwandeln. Es wird angenommen, dass es die Struktur von Bakterien und Viren verändert, was zu einem Funktionsverlust führt. Es kann auch direkt auf Schimmelpilze einwirken, ihre Struktur verändern und sie sterilisieren.
3. Gefahren des Chlordioxids
Bei Partialdrücken über 10 kPa kann sich Chlordioxid explosionsartig in Sauerstoff und Chlor aufspalten. Die Reaktion wird durch Licht, Wärme, chemische Reaktionen und Druck ausgelöst. Chlordioxid wird daher normalerweise nicht als Gas gehandhabt. In den meisten Fällen wird es in wässriger Lösung in Konzentrationen von 0,5-10 g pro Liter gehandhabt. Die Löslichkeit nimmt bei niedrigen Temperaturen zu, so dass bei der Lagerung von Konzentrationen von 3 g pro Liter oder mehr in der Regel kaltes Wasser von 5 °C verwendet wird.
4. Verwandte Verbindungen des Chlordioxids
Neben Chlordioxid gibt es weitere Chloroxidverbindungen wie Chlordioxid (Cl2O), Chlortetrachlorid (Cl2O4), Chlorhexachlorid (Cl2O6) und Chlorheptachlorid (Cl2O7). Andere Radikale sind ClO, das durch die thermische Zersetzung von ClO2 entsteht, und ClO4, ein kurzlebiges Radikal, das durch die thermische Zersetzung von ClO3 entsteht. Festes Cl2O3, das durch Photolyse von ClO2 bei -78 °C entsteht, wird als O-Cl-ClO2 angesehen.