O óxido de cloro (III) é um composto inorgânico com a fórmula química Cl 2 O 3. Corresponde ao anidrido de ácido cloroso, HClO 2. É um sólido marrom escuro, altamente explosivo mesmo em temperaturas abaixo de 0ºC e mal caracterizado. É por isso que é assunto de interesse para estudos computacionais.
Quimicamente, é um óxido covalente, então existem ligações Cl-O e uma molécula Cl 2 O 3 discreta (imagem inferior). A referida molécula pode ser formada desidratando o HClO 2 ou submetendo-o a fotólise a baixas temperaturas. O detalhe é que ele se decompõe produzindo Cl 2, O 2 ou outros óxidos de cloro termodinamicamente estáveis.
Molécula de trióxido de dicloro. Fonte: Jynto.
Como as ligações Cl-O são fracamente polares, a molécula Cl 2 O 3 tem um pequeno momento de dipolo; portanto, ele não se dissolve bem em água ou interage com outros solventes polares. Sua instabilidade é tal que não é conhecido para uso comercial ou potencial (nem sua aplicabilidade seria viável como um explosivo).
O principal motivo de sua instabilidade pode ser devido às características eletrônicas do suposto Cl 3+ (assumindo um caráter puramente iônico). Na verdade, seus estados de oxidação +1 e +5 são os mais estáveis quando o cloro forma compostos com o oxigênio.
Propriedades
Como sua caracterização é pobre e mal documentada, não há muito a dizer sobre suas propriedades, exceto os seguintes pontos:
-Tem massa molecular de 118,903.
-É um marrom escuro sólido; embora possa sublimar o cloro gasoso, emitindo vapores verde-amarelados.
- Não tem ponto de ebulição e ponto de fusão, pois explode a 0ºC (e em temperaturas mais frias também).
-Sua solubilidade em água é estimada em cerca de 3,42 g / 100 mL, o que prova que é uma molécula covalente de baixa polaridade.
-Reage com a água (o pouco que se dissolve) para se tornar HClO 2:
Cl 2 O 3 + H 2 O <=> 2HClO dois
Estrutura do óxido de cloro (III)
A imagem mostra a estrutura molecular do Cl 2 O 3 com um modelo de esferas e barras. Embora possa não parecer à primeira vista, as implicações implícitas de suas ligações e arranjos espaciais são mais complicadas do que parecem. Esta estrutura corresponde a um dos muitos isômeros possíveis para este composto.
As esferas vermelhas correspondem aos átomos de oxigênio e as esferas verdes aos átomos de cloro. O cloro à esquerda tem geometria de pirâmide trigonal, com um par de elétrons livres; portanto, pode-se supor que sua hibridização deve ser sp 3. Um átomo de oxigênio atua como uma ponte entre os dois clores, Cl-O-Cl.
Isômeros
Quais são os outros isômeros? Em teoria, são calculados nove, dos quais quatro são os mais estáveis (incluindo o da imagem). Os outros três teriam estruturas como:
-ClClO 3. Muito semelhante ao explicado, mas com uma ligação Cl-Cl.
-ClOOOCl (1). Neste isômero existe uma ponte de três oxigênios que separa os dois átomos de cloro (lembre-se da geometria angular do H 2 O para visualizá-lo).
-ClOOOCl (2). A mesma ponte oxigenada também está presente neste isômero, exceto que os dois átomos de cloro são eclipsados no espaço; um oposto ao outro, enquanto no isômero acima eles estão distantes.
Nomenclatura
Seu nome, óxido de cloro (III), corresponde ao atribuído de acordo com a nomenclatura do estoque. Aqui é assumido que o cloro tem um estado de oxidação de +3; mas não significa que o cátion Cl 3+ possa estar presente. É uma molécula, não uma rede de íons.
Outro nome pelo qual o Cl 2 O 3 também é conhecido é dicloro trióxido, de acordo com a nomenclatura sistemática.
E por fim, não tão comum (apesar de ser regido pela nomenclatura tradicional), surge o nome de anidrido cloroso para se referir a esse composto. Esse nome se deve ao fato de que, conforme já explicado, o Cl 2 O 3 é produzido quando o HClO 2 se condensa, liberando água.
Formulários
Por ser um óxido de cloro, o uso mais imediato que se poderia imaginar para o Cl 2 O 3 é como agente oxidante, capaz de neutralizar as impurezas orgânicas e micróbios. No entanto, é muito instável, além de explosivo, por isso nem mesmo é considerado útil para essa finalidade.
Com certeza não há informações sobre como o Cl 2 O 3 se comportaria sob enorme pressão (se não explodir no processo). Em condições normais, parece não ser nada mais do que um intermediário relativamente estável e diferenciável entre outros óxidos de cloro mais estáveis.
Computacionalmente, no entanto, tem sido estudado para determinar mecanismos de radicais livres envolvendo várias espécies de cloro e oxigênio.
Referências
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Trióxido de dicloro. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Dale L. Perry. (2011). Manual de compostos inorgânicos. (segunda edição). CRC Press Taylor & Francis Group.
- Richard C. Ropp. (2013). Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. ElSevier.
- Kim KH, Han YK e Lee YS (1999). Baseie os efeitos do conjunto na estabilidade dos isômeros Cl2O3 usando os métodos B3P86 e B3LYP da teoria do funcional da densidade. Journal of Molecular Structure THEOCHEM 460 (1-3): 19-25.