L' oxyde de chlore (III) est un composé inorganique de formule chimique Cl 2 O 3. Correspond à l'anhydride d'acide chloreux, HClO 2. C'est un solide brun foncé, très explosif même à des températures inférieures à 0 ° C, et mal caractérisé. C'est pourquoi c'est le sujet d'intérêt pour les études informatiques.
Chimiquement, c'est un oxyde covalent, il y a donc des liaisons Cl-O et une molécule discrète Cl 2 O 3 (image du bas). Ladite molécule peut être formée soit en déshydratant HClO 2, soit en le soumettant à une photolyse à basse température. Le détail est qu'il se décompose en produisant du Cl 2, du O 2 ou d'autres oxydes de chlore thermodynamiquement stables.
Molécule de trioxyde de dichloro. Source: Jynto.
Comme les liaisons Cl-O sont mal polaires, la molécule Cl 2 O 3 a un petit moment dipolaire; par conséquent, il ne se dissout pas bien dans l'eau ou n'interagit pas avec d'autres solvants polaires. Son instabilité est telle qu'il n'est pas connu pour des utilisations commerciales ou potentielles (et son applicabilité ne serait pas viable en tant qu'explosif).
La raison principale de son instabilité peut être due aux caractéristiques électroniques du supposé Cl 3+ (en supposant un caractère purement ionique). En fait, ses états d'oxydation +1 et +5 sont les plus stables lorsque le chlore forme des composés avec l'oxygène.
Propriétés
Parce que sa caractérisation est médiocre et mal documentée, il n'y a pas grand chose à dire sur ses propriétés si ce n'est les points suivants:
-Il a une masse moléculaire de 118,903.
-C'est un solide brun foncé; bien qu'il puisse sublimer le chlore gazeux, dégageant des vapeurs vert jaunâtre.
-Il manque à la fois des points d'ébullition et de fusion, car il explose à 0 ° C (et à des températures plus froides aussi).
-Sa solubilité dans l'eau est estimée à environ 3,42 g / 100 mL, ce qui prouve qu'il s'agit d'une molécule covalente de faible polarité.
-Réagit avec l'eau (le peu qui se dissout) pour devenir HClO 2:
Cl 2 O 3 + H 2 O <=> 2HClO 2
Structure de l'oxyde de chlore (III)
L'image montre la structure moléculaire de Cl 2 O 3 avec un modèle de sphères et de barres. Bien que cela ne semble pas le cas à première vue, les implications tacites de ses liens et de ses arrangements spatiaux sont plus compliquées qu'il n'y paraît. Cette structure correspond à l'un des nombreux isomères possibles pour ce composé.
Les sphères rouges correspondent à des atomes d'oxygène et les sphères vertes à des atomes de chlore. Le chlore à gauche a une géométrie pyramidale trigonale, avec une paire d'électrons libres; on peut donc supposer que leur hybridation doit être sp 3. Un atome d'oxygène agit comme un pont entre les deux chlore, Cl-O-Cl.
Isomères
Quels sont les autres isomères? En théorie, neuf sont calculés, dont quatre sont les plus stables (dont celui de l'image). Les trois autres auraient des structures telles que:
-ClClO 3. Très similaire à celui expliqué, mais avec une liaison Cl-Cl.
-ClOOOCl (1). Dans cet isomère, il y a un pont de trois oxygènes qui séparent les deux atomes de chlore (rappelez-vous la géométrie angulaire de H 2 O pour le visualiser).
-ClOOOCl (2). Le même pont oxygéné est également présent dans cet isomère, sauf que les deux atomes de chlore sont éclipsés dans l'espace; l'un en face de l'autre, tandis que dans l'isomère ci-dessus, ils sont distants.
Nomenclature
Son nom, oxyde de chlore (III), correspond à celui attribué selon la nomenclature du stock. Ici, on suppose que le chlore a un état d'oxydation de +3; mais cela ne signifie pas que le cation Cl 3+ peut être présent. C'est une molécule, pas un réseau d'ions.
Un autre nom sous lequel Cl 2 O 3 est également connu est le dichloro trioxyde, selon la nomenclature systématique.
Et enfin, pas si commun (bien que régi par la nomenclature traditionnelle), il y a le nom d'anhydride chloreux pour désigner ce composé. Ce nom est dû au fait que, comme déjà expliqué, Cl 2 O 3 est produit lorsque HClO 2 se condense, libérant de l'eau.
Applications
S'agissant d'un oxyde de chlore, l'utilisation la plus immédiate que l'on pourrait penser du Cl 2 O 3 est en tant qu'agent oxydant, capable de neutraliser les impuretés organiques et les microbes. Cependant, il est très instable et explosif, il n'est donc même pas considéré comme utile à cette fin.
Bien sûr, il n'y a aucune information sur la façon dont le Cl 2 O 3 se comporterait sous une pression énorme (s'il n'explosait pas dans le processus). Dans des conditions normales, il semble n'être rien de plus qu'un intermédiaire relativement stable et différenciable entre d'autres oxydes de chlore plus stables.
Sur le plan informatique, cependant, il a été étudié pour déterminer les mécanismes des radicaux libres impliquant diverses espèces de chlore et d'oxygène.
Références
- Shiver et Atkins. (2008). Chimie inorganique. (Quatrième édition). Mc Graw Hill.
- Wikipédia. (2019). Trioxyde de dichlore. Récupéré de: en.wikipedia.org
- Dale L. Perry. (2011). Manuel des composés inorganiques. (deuxième édition). CRC Press Taylor & Francis Group.
- Richard C. Ropp. (2013). Encyclopédie des composés alcalino-terreux. ElSevier.
- Kim KH, Han YK et Lee YS (1999). Effets d'ensemble de bases sur la stabilité des isomères Cl2O3 en utilisant les méthodes B3P86 et B3LYP de la théorie fonctionnelle de la densité. Journal of Molecular Structure THEOCHEM 460 (1-3): 19-25.