- propietats
- Estructura de l'òxid de clor (V)
- molècula
- Estructura de Lewis
- Isòmers i les seves respectives hidròlisi
- Nomenclatura
- usos
- referències
El òxid de clor (V) és un compost inorgànic altament inestable la fórmula química és Cl 2 O 5. És un dels tants òxids de clor, els quals es caracteritzen per ser moleculars, o fins i tot, espècies radicals.
El Cl 2 O 5 només ha trobat vida al paper i els càlculs teòrics; però, la seva existència no s'ha descartat i és probable que algun pugui ser caracteritzat (per tècniques d'espectroscòpia avançades). El que per conceptes generals de química es pot predir d'aquest òxid, és que és l'anhídrid de l'àcid clòric, HClO 3.
Molècula de Cl2O5. Font: Jynto.
A dalt es mostra la hipotètica molècula d'òxid de clor (V). Cal notar que per tractar-se d'una molècula, no es considera en absolut la presència de l'ió Cl +5; encara menys quan aquest ha de tenir un poder polaritzant tal per obligar l'oxigen enllaçar covalentment.
Com tot compost inestable, allibera energia per descompondre en productes més estables; procés que en molts casos és explosiu. Quan el Cl 2 O 5 es descompon allibera ClO 2 i O 2. Es teoritza que en l'aigua, depenent de quin sigui el isòmer de Cl 2 O 5, pot formar diversos oxoàcids de clor.
propietats
La massa molar d'el Cl 2 O 5 és 150,9030 g / mol. A partir d'aquesta massa, i de la seva hipotètica molècula, pot conjecturar que de poder aïllar seria probablement un líquid oliós; és clar, comparant-lo amb l'aparença física de l'Cl 2 O 7.
Encara que no pugui aïllar ni caracteritzar-se, aquest òxid de clor és àcid, covalent i més deu tenir un moment dipolar petit. La seva acidesa és comprensible si s'analitza l'equació química de la seva hidròlisi:
Cl 2 O 5 + H 2 O 2HClO 3
Sent el HClO 3 l'àcid clórico. La reacció inversa resultaria en el cas que es pugui deshidratar l'àcid:
2HClO 3 => Cl 2 O 5 + H 2 O
D'altra banda, quan el Cl 2 O 5 amb prou feines es produeix, es descompon:
2Cl 2 O 5 => 4ClO 2 + O 2
És per tant una espècie intermediària en lloc d'un òxid pròpiament parlant. La seva descomposició ha de ser tan ràpida (considerant que si més no es formi el Cl 2 O 5), que no ha pogut ser detectat per les tècniques actuals d'anàlisi instrumental.
Estructura de l'òxid de clor (V)
molècula
A la imatge superior es va mostrar l'estructura de la hipotètica molècula de Cl 2 O 5 amb un model d'esferes i barres. Les esferes vermelles representen els àtoms d'oxigen, i les verdes als de el clor. Cada clor té un entorn piràmide trigonal, pel que la seva hibridació deu ser sp 3.
Així, la molècula de Cl 2 O 5 pot ser vista com dues piràmides trigonals unides per un oxigen. Però si s'observa amb cura, una piràmide orienta els seus àtoms d'oxigen cap avall, i l'altra cap a fora de l'àmbit (en direcció a al lector).
D'aquí es presumeix que hi hagi rotacions a l'enllaç O 2 ClO-ClO 2, fent que la molècula sigui relativament dinàmica. Cal notar que la fórmula O 2 ClOClO 2 és una manera de representar l'estructura de l'Cl 2 O 5.
Estructura de Lewis
Estructura de Lewis per l'hipotètic Cl2O5. Font: Gabriel Bolívar.
Fins ara la molècula per si mateixa no ha permès desxifrar a què es deu la seva inestabilitat. Per fer llum a aquesta interrogant, es recorre a la seva estructura de Lewis, representada dalt. Cal notar que pot pensar-se equivocadament que l'estructura sigui plana, però en el subapartat anterior es va aclarir que no és així.
Per què tots dos àtoms de clor tenen càrregues formals positives? Perquè a el clor li queda un parell lliure d'electrons, la qual cosa es pot comprovar a l'aplicar-se-la Teoria d'Enllaç de València (que per motiu de simplificació no es farà aquí). Així, la seva càrrega formal és:
C f = 7 - (4 + 2) = 1
I què té a veure això amb la seva inestabilitat? Doncs que el clor és considerablement electronegatiu, i per tant un mal portador de càrregues formals positives. Això torna a l'Cl 2 O 5 una espècie summament àcida, ja que necessita guanyar electrons per assortir la demanda electrònica dels dos clors.
El contrari succeeix amb el Br 2 O 5 i el I 2 O 5, òxids que sí que existeixen en condicions normals. Això es deu al fet que tant el brom com el iode són menys electronegatius que el clor; i per tant, suporten millor la càrrega formal positiva.
Isòmers i les seves respectives hidròlisi
Fins ara tota l'explicació ha recaigut en un dels dos isòmers de l'Cl 2 O 5: l'O 2 ClOClO 2. Quin és l'altre? El O 3 ClOClO. En aquest isòmer els clors no tenen càrregues formals positives, i haurien per tant ser una molècula més estable. No obstant això, tant el O 2 ClOClO 2 com el O 3 ClOClO haurien de patir reaccions d'hidròlisi:
O 2 ClO-ClO 2 + H 2 O => 2O 2 Cl-OH (els quals no són més que el HClO 3)
O 3 ClO-ClO + H 2 O => O 3 Cl-OH (HClO 4) + HO-ClO (HClO 2)
Cal notar que poden formar-se fins a tres oxoàcids de clor: HClO 3, HClO 4 i HClO 2
Nomenclatura
El seu nom 'òxid de clor (V)' correspon a l'assignat d'acord a la nomenclatura estoc. El Cl 2 O 5 pot així mateix tenir altres dos noms: pentaóxido de diclor i anhídrid clórico, assignats per les nomenclatures sistemàtica i tradicional, respectivament.
usos
Més que el de motivar estudis computacionals, el Cl 2 O 5 no tindrà ús fins que sigui descobert, aïllat, caracteritzat, emmagatzemat i hagi demostrat que no exploti a menor contacte.
referències
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
- Sandra Luján Quiroga and Luis José Perissinotti. (2011). Chlorine Oxoacids and Structure of Dichlorine Oxides. Chem. Educator, Vol. 16.
- Formulació Química. (2019). Òxid de clor (V). Recuperat de: formulacionquimica.com
- Linus Pauling. (1988). General Chemistry. Dover Publications, INC., New York.
- Richard C. Ropp. (2013). Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Elsevier.