CHLORINE DIOXIDE (CLO2): CẤU TRÚC, SỬ DỤNG, THU ĐƯỢC, RỦI RO, ĐẶC TÍNH - HÓA HỌC - 2025

Các clo dioxide là một yếu tố hợp chất vô cơ hình thành bởi clo (Cl) và oxy (O). Công thức hóa học của nó là ClO ₂ . Nó là một chất khí màu vàng lục đến hơi đỏ. Nó không được tìm thấy tự nhiên trong môi trường.

Nó rất dễ phản ứng, vì vậy nó thường được chuẩn bị ở nơi nó được sử dụng. Một trong những công dụng quan trọng nhất của nó là như một chất diệt vi khuẩn, khử trùng và khử mùi vì nó loại bỏ vi khuẩn, vi rút và nấm rất dễ dàng và ở nồng độ rất thấp.

Một số thực phẩm bán trong siêu thị có thể đã được khử trùng bằng clo điôxít ClO ₂ . Tác giả: ElasticComputeFarm. Nguồn: Pixabay.

Cho phép bạn khử trùng các loại thực phẩm như rau, trái cây, thịt, gia cầm và hải sản. Nó được sử dụng để vệ sinh bề mặt, sàn nhà, phòng tắm, hệ thống thông gió, bể bơi, thiết bị thí nghiệm, thiết bị nha khoa, v.v.

Vì lý do này, nó được sử dụng trong chế biến thực phẩm, trong bệnh viện và phòng khám, trong các ngành công nghiệp và doanh nghiệp. Nó được sử dụng để làm sạch nước uống và nước thải đô thị.

Nó rất hiệu quả như một chất oxy hóa, đó là lý do tại sao nó được sử dụng để tẩy trắng bột giấy, dầu, bột mì, da, sợi dệt, trong số những loại khác.

Khi nó ở dạng khí, nó rất nguy hiểm, vì nó rất dễ nổ và được sử dụng chủ yếu trong các dung dịch nước. Nó là chất độc nếu hít phải.

Kết cấu

Clo đioxit được tạo thành do sự kết hợp của một nguyên tử clo (Cl) với hai nguyên tử oxi (O). Liên kết của clo với mỗi oxi là cộng hóa trị và liên kết đôi. Clo trong hợp chất này có hóa trị +4.

Cấu trúc Lewis của clo đioxit ClO ₂ . Yikrazuul. Nguồn: Wikimedia Commons.

Nó có cấu trúc đối xứng và góc cạnh, vì nó có các điện tử tự do. Tức là chúng không tạo liên kết với bất kỳ nguyên tử nào khác.

Cấu trúc của ClO ₂ theo không gian ba chiều. Màu xanh lá cây = clo; đỏ = oxy. Ben Mills và Jynto. Nguồn: Wikimedia Commons.

Danh pháp

- Điôxít clo

- Ôxít clo (iv)

Tính chất

Tình trạng thể chất

Khí hư màu vàng lục đến vàng đỏ.

Trọng lượng phân tử

67,45 g / mol.

Độ nóng chảy

-59 ° C.

Điểm sôi

11 ° C.

Tỉ trọng

Chất lỏng ở 0 ° C = 1,642 g / cm ³

Khí = 2,33 (khối lượng riêng so với không khí, không khí = 1).

Độ hòa tan

Hòa tan trong nước: 2000 cm ³ khí ClO ₂ trong 100 cm ³ nước lạnh hoặc 0,8 g / 100 mL nước ở 20 ° C. Tan trong dung dịch kiềm và trong dung dịch axit sunfuric H ₂ SO ₄ .

Tính chất hóa học

ClO ₂ phản ứng cực mạnh và có thể phát nổ dữ dội. Nó là một chất oxy hóa rất hiệu quả.

ClO ₂ phân hủy dữ dội nếu nó tiếp xúc với các vật liệu hữu cơ. Nếu nó ở trong không khí với nồng độ cao hơn 10%, nó có thể phát nổ do tác dụng của ánh sáng mặt trời hoặc nhiệt.

Nó cũng có thể phát nổ khi có thủy ngân (Hg) hoặc carbon monoxide (CO).

Dưới tác động của tia cực tím (UV) hoặc ozon, ClO ₂ biến thành clo hexoxit Cl ₂ O ₆ , một hợp chất rất không bền.

Thuộc tính của dung dịch nước của bạn

Dung dịch nước của nó có màu vàng hoặc vàng đỏ. Chúng ổn định nếu được giữ mát, đậy kín và tránh ánh sáng mặt trời. Khi có ánh sáng, các dung dịch này từ từ bị phân hủy tạo ra axit clohiđric HCl và axit cloric HClO ₃ .

Dung dịch nước ClO ₂ có khí màu vàng thoát ra là ClO ₂ . Tác giả: Nhà vật liệu học. Nguồn: Wikimedia Commons.

Trong dung dịch kiềm, ClO ₂ bị phân hủy thành các ion clorit ClO ^2- và clorat ClO ^3- . Trong dung dịch axit, axit clohydric HClO _{2 được tạo thành} và sau đó nó bị phân hủy thành axit clohydric HCl và axit cloric HClO ₃ .

Các tài sản khác

Hơi đặc của ClO ₂ có khả năng gây nổ nên không thể nén riêng nó hoặc trộn với các khí khác. Vì lý do này, nên chuẩn bị nó trên trang web nơi nó được sử dụng.

Khi ở nhiệt độ rất thấp, nó ở dạng ngậm nước, đó là cách nó đôi khi được chuyển, nó là một chất rắn hình khối tương tự như nước đá và có màu cam.

Nó có mùi tương tự như mùi clo. Nó là chất độc khi hít phải.

Thu được

Nó có thể được lấy bằng một số cách. Ví dụ, trong một số trường hợp, dung dịch ClO ₂ được điều chế bằng cách cho hỗn hợp khí clo (Cl ₂ ) và không khí (hoặc khí clo và nitơ N ₂ ) đi qua cột chứa các hạt natri clorit (NaClO _2). ).

2 NaClO ₂ + Cl ₂ → 2 NaCl + 2 ClO ₂

Sản phẩm tạo ra chứa khoảng 90% ClO ₂ , trong số các hợp chất clo khác.

Nó cũng thu được từ kali clorat (KClO ₃ ) và axit sunfuric (H ₂ SO ₄ ) với sự có mặt của axit oxalic làm chất khử. Trong trường hợp này, carbon dioxide (CO ₂ ) cũng được hình thành, dùng để pha loãng ClO ₂ .

Nó có thể được điều chế tại nơi sử dụng bắt đầu từ natri clorat (NaClO ₃ ), axit sunfuric (H ₂ SO ₄ ) và metanol (CH ₃ OH).

Trong công nghiệp, người ta thu được natri clorat (NaClO ₃ ) và lưu huỳnh đioxit (SO ₂ ) với sự có mặt của axit sunfuric.

2 NaClO ₃ + SO ₂ + H ₂ SO ₄ → 2 ClO ₂ + 2 NaHSO ₄

Sử dụng như một chất khử trùng

Nó có thể được sử dụng như một chất kháng khuẩn mạnh mẽ. Nó đã được phát hiện là có hiệu quả cao chống lại các vi sinh vật khác nhau, chẳng hạn như Escherichia coli và Staphylococcus aureus.

Với chất thứ hai, nồng độ chỉ 5 ppm của ClO _{2 là} đủ để loại bỏ 100% chúng. Nó là diệt khuẩn, khử trùng và khử mùi. Nó có hiệu quả trên một phạm vi pH rộng.

Trong thực phẩm

Nó được sử dụng như một chất kháng khuẩn trong nước để khử trùng trái cây và rau quả, trong chế biến gia cầm, thịt đỏ, cả thịt và nội tạng, và các sản phẩm biển như động vật có vỏ.

Thịt đỏ mua tại các siêu thị có thể đã được xử lý bằng chlorine dioxide để khử trùng. Tác giả: Karamo. Nguồn: Pixabay.

Dung dịch clo đioxit nên được sử dụng với nồng độ không quá 3 ppm (phần triệu) ClO ₂ dư để không ảnh hưởng đến thực phẩm.

Sau khi xử lý bằng ClO _2, tất cả thực phẩm phải được tráng kỹ bằng nước uống được, hoặc phải dùng để chần, nấu hoặc đóng hộp.

Trong trường hợp sản phẩm thủy sản, dung dịch ClO ₂ phải được sử dụng trong nước và nước đá được sử dụng để tráng, rửa, rã đông, vận chuyển hoặc bảo quản. Động vật có vỏ sống sau đó phải được rửa kỹ bằng nước sạch trước khi tiêu thụ.

Nước lạnh và nước đá để đựng hải sản chứa một lượng nhỏ ClO ₂ . Tác giả: PublicDomainPictures. Nguồn: Pixabay.

Trên giấy và bìa cứng tiếp xúc với thực phẩm

Dung dịch ClO ₂ được sử dụng để loại bỏ vi sinh vật gây chất nhờn (như tảo, vi khuẩn và nấm) trong nước xử lý được sử dụng trong sản xuất giấy và bìa cứng sẽ tiếp xúc với thực phẩm.

Trong nước uống

Nó được sử dụng để làm sạch nước và làm cho nó có thể uống được (an toàn để uống). Nó được sử dụng trong quá trình tiền xử lý nước sau này sẽ được đóng chai để uống hoặc nước sẽ được sử dụng như một thành phần trong sản xuất đồ uống hoặc nước giải khát.

Một số loại nước ngọt đã qua xử lý có thể chứa nước được xử lý bằng ClO ₂ . Susan Slater. Nguồn: Wikimedia Commons.

Trong nha khoa

Nó được sử dụng trong các dụng cụ được nha sĩ hoặc nha sĩ sử dụng để khử trùng chúng và tiêu diệt các sinh vật gây bệnh trong chúng.

Trong các ứng dụng y tế

Dung dịch nước của ClO ₂ đã được sử dụng để điều trị bệnh nấm Candida ở miệng (nhiễm trùng trong miệng). Bệnh nấm Candida là một bệnh nhiễm trùng do nấm Candida albicans gây ra.

Sự xuất hiện của nấm Candida albicans trong môi trường nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. CDC / Dr. William Kaplan. Nguồn: Wikimedia Commons.

Chlorine dioxide tiêu diệt nấm miệng và cải thiện đáng kể sự xuất hiện của các mô miệng mà không có tác dụng phụ.

Một số nhà nghiên cứu y tế chỉ ra rằng dung dịch ClO ₂ bôi lên vết thương phẫu thuật có thể làm giảm hoặc ngăn chặn sự hình thành độ bám dính mà không ảnh hưởng đến việc chữa lành độ bám dính, với ưu điểm bổ sung là đặc tính khử trùng của nó.

Sử dụng khác

Do tính chất oxy hóa và diệt khuẩn, ClO ₂ được sử dụng để:

- Làm trắng xenlulo của gỗ trong sản xuất bột giấy và giấy, tạo độ sáng bóng ổn định.

- Tẩy trắng dầu mỡ, da thuộc, tẩy trắng bột mì và hàng dệt.

- Các ứng dụng nông nghiệp như khử trùng bề mặt cứng, thiết bị, hệ thống nước và nhà kính trồng nấm.

- Ứng dụng trong các ngành công nghiệp, cửa hàng và bệnh viện như khử trùng bề mặt cứng (tường, sàn, phòng tắm), hệ thống thông gió, thiết bị thí nghiệm.

- Khử trùng sàn và phòng tắm của nhà, hệ thống điều hòa không khí, hệ thống tuần hoàn nước bể bơi.

- Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp.

- Vệ sinh ô nhiễm mỏ dầu.

- Sản xuất muối clorua (Cl ^- ).

Rủi ro

- Hơi ClO ₂ đậm đặc dễ gây cháy nổ.

- Độc khi hít phải và nuốt phải. Nó gây khó chịu cho mắt, mũi và cổ họng, nó có thể gây phù phổi và viêm phế quản mãn tính.

- Theo các nguồn được tư vấn, ClO ₂ không gây đột biến DNA hay gây ung thư ở người.

Người giới thiệu

1. Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ. (2019). Clo đioxit. Đã khôi phục từ pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Dean, JA (chủ biên). (Năm 1973). Lange's Handbook of Chemistry (Ấn bản thứ mười một). Công ty sách McGraw-Hill.
3. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. (1990). Phiên bản thứ năm. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. Cotton, F. Albert và Wilkinson, Geoffrey. (1980). Hóa học Vô cơ nâng cao. Ấn bản thứ tư. John Wiley và các con trai.
5. Bajpai, P. (2012). Tẩy trắng bằng Clo Dioxit. Ảnh hưởng của Tẩy trắng bằng Clo Dioxit đến Chất lượng Bột giấy. Trong các phương pháp tiếp cận lành tính với môi trường để tẩy trắng bột giấy (Phiên bản thứ hai). Được khôi phục từ sciricalirect.com.
6. Moran, S. (2018). Hóa học nước. Clo đioxit. Trong Hướng dẫn Ứng dụng về Thiết kế Nhà máy Xử lý Nước và Nước thải. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
7. McKeen, L. (2012). Giới thiệu về Chiếu xạ Thực phẩm và Khử trùng Y tế. Khí Clo Dioxit. Trong Ảnh hưởng của Khử trùng đối với Nhựa và Chất đàn hồi (Phiên bản thứ ba). Được khôi phục từ sciricalirect.com.