酸化塩素

酸化塩素とは

酸化塩素とは、塩素の酸化物の総称です。

酸化塩素の具体的な化合物には、一酸化二塩素 (英: dichlorine monoxide) 、二酸化一塩素 (英: chlorine dioxide) 、四酸化二塩素 (英: dichlorine tetraoxide) などが挙げられます。

そのほか、六酸化二塩素 (英: dichlorine hexaoxide) や七酸化二塩素 (英: dichlorine heptaoxide) が存在します。

酸化塩素の使用用途

1. 一酸化二塩素

一酸化二塩素は、パルプ・小麦粉・皮革・油脂・繊維などの漂白や水の殺菌・脱臭処理、酸化剤、塩素化剤などとして利用されています。

2. 二酸化一塩素

二酸化一塩素についても似た用途が多く、紙・樹脂・繊維・小麦粉・ハチミツなどの漂白剤として使用される他、酸化剤や消臭剤としても利用可能です。また、亜塩素酸塩の製造原料などにも用いられています。

二酸化一塩素には、強い酸化力があり、タンパク質の変性や細胞膜の破壊を引き起こすことが特徴です。そのため、防腐・防かび剤や殺虫剤、殺菌剤としても使用されています。

3. 七酸化二塩素

七酸化二塩素は、酸化剤として利用できます。

酸化塩素の性質

1. 一酸化二塩素

一酸化二塩素は、室温環境下では黄褐色の気体で、爆発性があります。融点は－120.6℃、沸点は2.0℃です。100～140℃で熱分解します。水に溶けやすく、水と反応して次亜塩素酸 (HClO) になります。

2. 二酸化一塩素

二酸化一塩素は、室温環境下では、黄～赤黄色の気体です。融点は－59℃、沸点は11℃です。二酸化一塩素は光で分解します。

衝撃を受けたり、有機物等と接触すると爆発します。水に可溶で、水溶液からは黄色の結晶を得ることが可能です。

酸化塩素の構造

1. 一酸化二塩素

一酸化二塩素の化学式はCl₂Oで、分子量は86.91です。Cl－Oは1.7 Å、∠Cl－O－Clは110.89°であり、折れ線形の構造を取っています。

2. 二酸化一塩素

二酸化一塩素の化学式はClO₂で、分子量は67.45です。Cl－Oは1.47 Å、∠O－Cl－Oは117.40°であり、折れ線形の構造を取っています。

3. 四酸化二塩素

四酸化二塩素の化学式はCl₂O₄で、分子量は134.90です。－150℃でClO₂は、二量体であるOCl(μ-O)₂ClOという弱い結合を作っています。

酸化塩素のその他情報

1. 酸化塩素の合成法

一酸化二塩素
酸化水銀 (II) と塩素の反応によって得ることができます。

二酸化一塩素
アルカリ金属の塩素酸塩と二酸化硫黄を含む濃硫酸を反応させることで生成されます。

四酸化二塩素
過塩素酸セシウム (CsClO₄) と塩化フッ化スルフリル (ClSO₂F) の反応によって、CsSO₂Fとともに非常に不安定なCl(ClO₄)として生成可能です。Cl(ClO₄)は、塩素の過塩素酸塩と考えられています。

2. 六酸化二塩素の特徴

室温で六酸化二塩素は、赤褐色の油状の液体であり、融点は3.5℃、沸点は203℃です。六酸化二塩素の化学式はCl₂O₆で、分子量は166.90です。六酸化二塩素の構造は、[ClO₂]⁺[ClO₄]^–だと考えられています。

気体の六酸化二塩素は、ClO₃分子との平衡状態として存在します。－10℃で二酸化塩素 (ClO₂) とオゾン (O₃) の反応によって、六酸化二塩素を得ることが可能です。塩素 (Cl₂) とオゾン (O₃) の光化学反応でも生成します。六酸化二塩素は水と反応し、塩素酸 (HClO₃) と過塩素酸 (HClO₄) になります。

3. 七酸化二塩素の特徴

七酸化二塩素は無色油状の液体です。密度は1.86g/cm³、融点は－91.5℃、沸点は81℃で、衝撃によって爆発します。

七酸化二塩素の化学式はCl₂O₇で、分子量は182.90です。気体と固体のいずれも七酸化二塩素の分子構造は、2つの四面体型のClO₄がそれぞれ1つの酸素原子を共有した二量体型を形成しています。

五酸化リン (P₂O₅) と過塩素酸 (HClO₄) の低温での反応で、七酸化二塩素は生成可能です。七酸化二塩素は衝撃で爆発し、熱すると酸素 (O₂) と塩素 (Cl₂) に分解します。