Klor Oksida

• _{Namun, ada dua oksida penting, yang keduanya memiliki}

elektron yang tidak berpasangan dan mereka radikal bebas.

1. Pertama klorin monoksida ClO, secara lingkungan

penting meskipun hanya ada di bagian atas atmosfer. 2. Kedua klorin dioksida ClO₂, adalah agen pengoksidasi kuat, dan sebagai disinfektan.

• _{Banyak spesies yang terlalu tidak stabil ada dalam}

konsentrasi yang signifikan pada suhu dan tekanan tertentu di atmosfer.

• _{Misalnya, dalam Bab 15, Bagian 15,8, kita}

menggambarkan bagaimana NO₃ bertindak sebagai deterjen troposfer malam hari.

• _{Molekul atmosfer penting lain adalah klorin monok}

sida, ClO. Klorin monoksida adalah spesies stratosfir kunci yang bertanggung jawab untuk menyebabkan "lubang ozon," penurunan konsentrasi ozon penyaring- UV lebih selatan dan, pada tingkat lebih rendah,

daerah kutub utara selama musim semi. Sifat Unsur Halogen

• _{Saga diyakini mulai dengan penumpukan}

molekul klorin, terutama dari pemecahan CFC selama musim dingin yang gelap saat udara terisolasi di atas Antartika. Dengan datangnya musim semi, sinar matahari menyebabkan

molekul klorin terikat lemah (energi ikatan 242 kJ / mol-1) terdisosiasi menjadi atom klorin:

• _{Klor bereaksi dengan ozon menghasilkan klor oksida}

• _{Jika reaksi pembantukan ClO dihentikan di sini, kerusakan}

lapisan ozon akan minimal. Namun, klorin monoksida mengambil bagian dalam siklus reaksi yang melahirkan kembali atom klorin, menyebabkan proses ini menjadi katalitik.

• _{Atom klorin bertindak sebagai katalis untuk konversi ozon}

menjadi dioksigen.

• _{Langkah pertama dalam proses ini adalah kombinasi dari}

dua radikal klorin monoksida untuk membentuk molekul dimer ClOOCl. Namun, pemisahan akan segera terjadi kecuali dua radikal bersamaan bertabrakan dengan partikel ketiga, M (N₂ dan O₂).

• _{Sinar matahari kembali terlibat untuk}

penguaraian asimetris molekul Cl₂O₂:

• _{Peran spesies M untuk menghilangkan kelebihan}

energi. M adalah molekul yang dapat menghapus energi biasanya dinitrogen, N₂, atau dioksigen, O₂, karena ini adalah molekul di atmosfer yang paling umum.

• _{ClOO adalah molekul tidak stabil, terpecah dengan}

cepat mengasilkan atom Cl(g) dan molekul O2(g)

• _{Atom klorin kembali tersedia untuk bereaksi}

dengan molekul ozon. Ini adalah siklus katalitik yang menghasilkan penipisan ozon kutub lebih parah.

Pembentukan radikal Cl kembali untuk penguaraian lapisan O3 selanjutnya

• ClO₂, adalah gas kuning yang mengembun

menjadi cairan merah tua pada 11 ° C.

• _{Senyawa ini cukup larut dalam air,}

memberikan larutan hijau cukup stabil.

Klorin dioksida ClO₂

• Menjadi spesies radikal bebas, ClO₂ adalah

paramagnetik, seperti nitrogen dioksida.

Namun tidak seperti nitrogen dioksida, tidak menunjukkan kecenderungan untuk

• _{Panjang ikatan klor-oksigen hanya 140 pm, jauh}

lebih pendek dari 170 pm yang khas untuk

panjang ikatan tunggal, dan sangat dekat dengan ikatan rangkap klorin-oksigen.

• _{Struktur titik-elektron mungkin mencerminkan}

orde ikatan ini ditunjukkan pada Gambar 17.6 (ini bukan spesies yang sama sebagai radikal cloo

• ClO₂, biasanya diencerkan dengan N₂ atau CO₂

untuk keselamatan.

• ClO₂ adalah zat oksidator yang sangat kuat.

Misalnya, untuk pemutih tepung untuk

membuat roti putih, ClO₂ adalah 30 kali lebih efektif daripada Cl₂.

• _{Sejumlah besar ClO2 juga digunakan sebagai}

larutan berair encer untuk pemutihan pulp kayu untuk membuat kertas putih. Dalam peran ini, ClO2 lebih disukai daripada Cl2,

karena pemutih ClO2 tanpa pembentukan

signifikan limbah Cl2 berbahaya.

• _{Keuntungan lain dari ClO2 adalah bahwa, tidak}

seperti Cl2, ClO2 tidak menyerang struktur

selulosa, sehingga mempertahankan kekuatan mekanik kertas.

• _{Demikian pula, penggunaan ClO2 semakin}

meningkat untuk pengolahan air domestik, karena, ClO2 tidak menghasilkan polutan

klorinasi hidrokarbon di dalam air untuk beberapa tingkat pengukuran. Dengan

demikian, penggunaan ClO2 menghindari

masalah lingkungan.

• _{ClO2 digunakan untuk menghancurkan spora}

antraks mencemari kantor kongres selama ketakutan kata-anthrax pada tahun 2001.

• _{Meskipun ClO2 murni mudah meledak, ClO2 adalah}

penting dari industri utama. Sekitar 106 ton diproduksi setiap tahun di seluruh dunia.

• _{Gas ini sangat berbahaya, umumnya diproduksi dalam}

jumlah relatif kecil di lokasi yang akan digunakan.

• _{Reaksi sintetis melibatkan pereduksian klorin}

pada keadaan oksidasi +5 (ClO3-) oleh klorin

keadan oksidasi -1 (Cl-) dalam kondisi sangat

asam untuk menghasilkan klorin dalam keadaan

• Di Amerika selatan, SO₂ ditambahkan untuk

mereduksi ( dan dikeluarkan) gas Cl₂ menjadi ion Cl-, SO₂ bersamaan teroksidasi menjadi sulfat.

• _{Bagaimanapun proses ini menghasilkan}

limbah Na₂SO₄.

• Proses Jerman memisahkan gas Cl₂ dari ClO₂

kemudian mereaksikan Cl₂ dengan gas H₂ menghasilkan asam HCl. Asam kemudian dapat digunakan ulang dalam sintesis.

• _{Klorin membentuk serangkaian asam oksi dan}

oksianion untuk masing-masing keadaan oksidasi positif ganjil dari 11 ke 17. Bentuk ion (dan asam terkait) didasarkan pada pengaturan tetrahedral di sekitar atom klorin (Gambar 17.7).

17.10 Asam Oksiklorin dan Oksianion (HClO dan ClO-)

Sebuah representasi yang mungkin dari ikatan di (a) asam hipoklorit, (b) asam klorit, (c) asam klor, dan (d) asam perklorat.

• _{Ikatan klorin oksigen pendek di masing-masing}

ion menunjukkan bahwa beberapa ikatan harus ada, mungkin melibatkan beberapa

kontribusi pada orbital p ikatan dengan orbital p penuh pada atom oksigen dan orbital d

kosong pada atom klorin.

• _{Kekuatan asam meningkat sebagai jumlah}

atom oksigen meningkat.

• _{Dengan demikian, asam hipoklorit sangat}

lemah; asam Klorit, lemah; Asam klor, kuat; dan asam perklorat, sangat kuat.

• _{kekuatan asam relatif terbaik dapat dilihat dari diagram}

pH dominasi untuk asam oksi klorin (Gambar 17.8).

• _{Asam hipoklorit dan ion hipoklor disintesis}

dengan cara melarutkan Cl₂ dalam air dingin,

Asam hipoklorit dan ion hipoklor

• _{Asam hipoklorit adalah asam lemah, ion}

hipoklor adalah basa kuat hasil hidrolisis dengan air,

• _{Asam hipoklorit zat pengoksidasi kuat,}

tereduksi menghasilkan gas Cl₂,

• _{Ion hipoklorit zat pengoksidasi lemah,}

tereduksi menghasilkan klorida,

• _{Karena daya pengoksidasi ini (pemutih dan}

• _{Dua senyawa industri penting adalah natrium}

hipoklorit dan kalsium hipoklorit (NaClO, KClO).

• _{NaClO hanya stabil dalam larutan, tidak dalam}

fase padat; dengan demikian, KClO digunakan sebagai padatan sumber ion hipoklorit.

Kegunaan NaClO dan KClO

• _{Larutan NaClO digunakan dalam larutan pemutih}

komersial, seperti Clorox dan Javex, dan untuk pemutihan dan penghilangan warna dari pulp kayu dan tekstil.

• _{Kalsium hipoklorit juga digunakan sebagai desinfektan}

di perusahaan susu, bir, pengolahan makanan, dan pabrik pembotolan dan penghilang jamur dalam negeri.

• _{Meskipun label pada kontainer natrium larutan}

hipoklorit memperingatkan tentang bahaya

pencampuran pembersih. Secara kimia larutan

natrium hipoklorit komersial mengandung ion klorida.

• _{Dengan adanya ion hidrogen (hidronium) dalam}

natrium hidrogen berbasis sulfat pembersih, asam hipoklorit bereaksi dengan ion klorida untuk

• _{Beberapa cedera dan kematian disebabkan}

• _{Meskipun ClO3}- _{kurang menarik, ClO3}- _memiliki

beberapa kegunaan. NaClO3 dapat dibuat dengan

mereaksikan gas Cl2 ke dalam larutan panas

NaOH. KClO3 yang kurang larut dari NaClO3 akan

mengendap:

Ion Klorat ClO₃-

• _{KClO3 digunakan dalam jumlah besar untuk membuat korek}

api dan kembang api, karena KClO3 zat pengoksidasi kuat

yang dapat meledak tak terduga bila dicampur dengan zat pereduksi.

• _{Jumlah yang cukup NaClO3 dikonsumsi dalam produksi}

• Klorat ClO₃- terurai ketika dipanaskan, ketika

KClO₃ dipanaskan pada suhu di bawah 370 ° C, disproporsionasi terjadi untuk memberikan

KCl dan perklorat KClO₄:

• _{Perklorat ClO4- juga terurai ketika dipanaskan,}

pada suhu di bawah 370 ° C mengalami disproporsionasi seperti,

• _{Jalur lambat untuk reaksi tidak dikatalis, untuk}

reaksi dengan katalis KMnO₄, KClO₃ Klorat akan menghasilkan endapan KCl.

• _{Reaksi total adalah,}

• Bukti mekanisme reaksi ada bau Cl₂,O2- teroksidasi

menjadi O2 dan Mn+4 menjadi Mn+7, +6 dan kembali +4. Cl+5 manjadi Cl-1.

• Kelarutan Alkali-ClO₄ menurun dengan meningkatnya

ukuran kation. Artinya,kanaikan ukuran (penurunan kepadatan muatan) dari ion akan mengurangi energi hidrasi ke titik bahwa mereka melebihi energi kisi.

• Contoh; KClO₄ hanya sedikit larut (20 g/L air).

Sebaliknya, AgClO₄ luar biasa larut 5 kg/ air. Asam perklorat dan ion perklorat (ClO₄-)

• Kelarutan AgClO₄ rendah dalam pelarut organik polaritas

rendah serta dalam air menunjukkan bahwa ikatan dalam AgClO4 padat adalah kovalen bukan ionik.

• _{Artinya, hanya atraksi dipol perlu diatasi untuk}

melarutkan yang senyawa bukan atraksi elektrostatik yang jauh lebih kuat dalam kisi kristal ionik, yang dapat diatasi hanya dengan pelarut yang sangat polar.

• _{Kalium perklorat digunakan dalam kembang}

api dan petasan.

• _{Sebagian perklorat diproduksi secara}

komersial digunakan dalam pembuatan amonium perklorat.

• _{Ammonium perklorat digunakan sebagai}

komponen bersama dengan reduktor

aluminium padat untuk pendorong roket.

• _{Setiap peluncuran pesawat ulang-alik menggunakan}

850 ton perklorat. Kebutuhan 30 000 ton.

• _{Saat ini dua industri ammonium perklorat AS}

berada di Henderson, Nevada, pinggiran Las Vegas.

• _{Atraksi sisi listrik murah dari Bendungan Hoover dan}

iklim yang sangat kering, membuat penanganan dan penyimpanan amonium perklorat higroskopis lebih mudah.

Kegunaan Ammonium perklorat

• _{Masalah besar ammonium perklorat, mudah}

• _{Tanggal 4 Mei, 1988, dekomposisi ini terjadi pada}

skala besar di salah satu pabrik. Serangkaian ledakan menghancurkan setengah dari kapasitas produksi

amonium perklorat nasional, serta menyebabkan

kematian, cedera, dan kerusakan properti yang luas.

• _{Penyebab kecelakaan;}

1. kelayakan pembangunan pabrik tersebut dekat dengan daerah pemukiman.

2. ketergantungan ruang dan program roket militer hanya dua fasilitas industri untuk seluruh pasokan bangsa dari senyawa kimia penting.

Senyawa Interhalogen dan ion Polyhalida

• _{Senyawa netral sesuai dengan rumus XY, XY3, XY5,}

dan XY7, di mana X adalah halogen massa atom yang lebih tinggi dan Y, yang dari massa atom yang lebih rendah. Semua permutasi dikenal untuk XY dan XY3, tapi XY5 hanya dikenal di mana Y adalah fluor.

• _{Rumus XY7, di mana X akan memiliki keadaan}

oksidasi +7, hanya ditemukan di IF7. Argumen umum untuk kurangnya klorin dan bromin analog hanya

bahwa ukuran: hanya atom yodium cukup besar untuk menampung tujuh atom fluorin.

• _{Senyawa interhalogen yang menarik bagi ahli}

kimia anorganik karena geometri mereka.

• _{Bentuk senyawa semua mengikuti aturan}

VSEPR, bahkan yodium heptafluorida, IF7,

yang memiliki bentuk pentagonal bipyramidal langka dari tujuh spesies koordinat (Gambar 17.9).

• Sintesis IF_7(g) dari unsur masing-masing dalam

keadaan gas.

• Senyawa ineterhalogen lainnya ICl_3(g) disintesis

dengan mengalirkan gelembung gas klorin melalui larutan ion iodida membentuk larutan coklat-hitam yodium, coklat gelap ICl, dan akhirnya kuning pucat

ICl₃. dari unsur masing-masing dalam keadaan gas.

Coklat-hitam Coklat-gelap Kuning pucat

• _{Interhalogens sederhana seperti ICl memiliki warna}

menengah antara unsur pengisi, namum emiliki titik leleh dan titik didih interhalogens yang sedikit lebih tinggi dari nilai rata-rata dari pengisi karena molekul interhalogen yang polar.

• _{Lebih penting, reaktivitas kimia senyawa interhalogen}

biasanya mirip dengan halogen lebih reaktif. Untuk klorinasi unsur atau senyawa, seringkali lebih nyaman digunakan monoklorida yodium padat daripada gas klorin, meskipun kadang-kadang atom nonhalogen dalam dua produk memiliki oksidasi yang berbeda. Hasil ini dapat diilustrasikan untuk klorinasi

• _{Ruby merah, ICl padat digunakan dalam}

biokimia sebagai Wijreagent untuk penentuan jumlah ikatan ganda karbon=karbon dalam

minyak atau lemak.

• _{Pada penambahan larutan coklat dari}

interhalogen untuk lemak tak jenuh, dekolorisasi terjadi, karena halogen mejenuhkan seluruh ikatan rangkap:

• _{Satu-satunya senyawa interhalogen diproduksi pada skala}

industri adalah ClF3, cairan mendidih pada 11 ° C.

• _{ClF3 adalah agen fluorinating nyaman dan sangat kuat}

sebagai akibat dari kandungan fluor polaritas ikatan tinggi

Sintesis dan keguaan senyawa interhalogen

• _{ClF3 berguna dalam pemisahan uranium dari sebagian}

produk penguraian di bahan bakar nuklir.

• _{Pada suhu reaksi 70 ° C, bentuk uranium(VI)fluorida cair .}

Namun, sebagian besar produk reaktor utama, seperti plutonium, membentuk padatan fluorida:

• _{Senyawa uranium kemudian dapat dipisahkan}

dari campuran dengan distilasi. Dalam larutan air, molekul interhalogen yang dihidrolisis

dengan asam halida dari halogen lebih

elektronegatif dan asam hypohalous halogen yang kurang elektronegatif. Sebagai contoh:

• _{Halogen juga membentuk ion pliatomik. Yodium}

adalah hanya halogen yang mudah membentuk anion dengan diri sendiri.

• Ion I₃-, adalah penting karena pembentukannya hanya dengan melarutkan molekul yodium I₂ dalam larutan iodida I-;

• Ion I₃- adalah linear dan memiliki panjang ikatan I-I sama, 293 pm. Ikatan ini sedikit lebih panjang dari ikatan tunggal I-I dalam molekul I2(273 pm).

• _{Ada beberapa polyiodida lainnya; I5- dan I7-, tetapi}

• _{Ada variasi luas kation dan anion interhalogen,}

contoh;

1. Ion dikloroiodida, ICl2-

2. Ion tetrakloroiodida, ICl4-.

• _{Teori VSEPR dapat digunakan untuk}

meramalkan bentuk molekul dan ion interhalogen (Gb. 17.10)

• _{Interhalogens dapat digunakan sebagai}

pelarut aprotik. Misalnya, dalam Bab 7, Bagian 7.1, kita menggambarkan bagaimana bromin trifluoride bertindak sebagai pelarut dengan cara self-ionisasi untuk kation difluorobromine dan anion tetrafluorobromate:

• _{Ion yang berperilaku seperti ion lainnya,}

contoh NH4+ sama dengan ion logan alkali,

CN- berperilkaku seperti ion halida, juga seperti halogen seperti sianogen

(CN)2.