- Propriedades
- Estrutura do óxido de cloro (V)
- Molécula
- Estrutura de Lewis
- Isômeros e sua respectiva hidrólise
- Nomenclatura
- Formulários
- Referências
O óxido de cloro (V) é um composto inorgânico altamente instável cuja fórmula química é Cl 2 O 5. É um dos muitos óxidos de cloro, que se caracterizam por serem espécies moleculares ou mesmo radicais.
Cl 2 O 5 só encontrou vida no papel e cálculos teóricos; entretanto, sua existência não foi descartada e é provável que alguns possam ser caracterizados (por técnicas avançadas de espectroscopia). O que pode ser previsto a partir dos conceitos de química geral desse óxido é que ele é o anidrido do ácido clorídrico, HClO 3.
Molécula de Cl2O5. Fonte: Jynto.
A molécula hipotética de óxido de cloro (V) é mostrada acima. Observe que, por ser uma molécula, a presença do íon Cl +5 não é considerada de forma alguma; ainda menos quando deve ter tal poder de polarização para forçar o oxigênio a se ligar covalentemente.
Como qualquer composto instável, ele libera energia para se decompor em produtos mais estáveis; processo que em muitos casos é explosivo. Quando o Cl 2 O 5 se decompõe, ele libera ClO 2 e O 2. É teorizado que na água, dependendo do isômero de Cl 2 O 5, vários oxoácidos de cloro podem se formar.
Propriedades
A massa molar de Cl 2 O 5 é 150,9030 g / mol. Dessa massa, e de sua molécula hipotética, pode-se conjeturar que, se pudesse ser isolada, provavelmente seria um líquido oleoso; claro, comparando-o com a aparência física de Cl 2 O 7.
Embora não possa ser isolado ou caracterizado, este óxido de cloro é ácido, covalente, e também deve ter um pequeno momento dipolar. Sua acidez é compreensível se a equação química de sua hidrólise for analisada:
Cl 2 O 5 + H 2 O 2HClO 3
O HClO 3 sendo ácido clórico. A reação reversa resultaria no caso em que o ácido pode ser desidratado:
2HClO 3 => Cl 2 O 5 + H 2 O
Por outro lado, quando o Cl 2 O 5 dificilmente é produzido, ele se decompõe:
2Cl 2 O 5 => 4ClO 2 + O 2
É, portanto, uma espécie intermediária e não um óxido propriamente dito. Sua decomposição deve ser tão rápida (considerando que Cl 2 O 5 se forma), que não foi detectado pelas técnicas de análise instrumental atuais.
Estrutura do óxido de cloro (V)
Molécula
A imagem superior mostra a estrutura da molécula hipotética de Cl 2 O 5 com um modelo de esferas e hastes. As esferas vermelhas representam átomos de oxigênio e as esferas verdes representam átomos de cloro. Cada cloro possui um ambiente de pirâmide trigonal, portanto sua hibridização deve ser sp 3.
Assim, a molécula de Cl 2 O 5 pode ser vista como duas pirâmides trigonais ligadas por um oxigênio. Mas se você olhar com atenção, uma pirâmide orienta seus átomos de oxigênio para baixo, a outra fora do plano (em direção ao leitor).
Portanto, presume-se que há rotações na ligação O 2 Cl-O-ClO 2, tornando a molécula relativamente dinâmica. Observe que a fórmula O 2 ClOClO 2 é uma forma de representar a estrutura do Cl 2 O 5.
Estrutura de Lewis
Estrutura de Lewis para o Cl2O5 hipotético. Fonte: Gabriel Bolívar.
Até agora, a molécula por si só não permitiu decifrar o motivo de sua instabilidade. Para esclarecer essa questão, nos voltamos para sua estrutura de Lewis, descrita acima. Observe que a estrutura pode ser erroneamente considerada plana, mas na subseção anterior foi esclarecido que não é.
Por que ambos os átomos de cloro têm cargas formais positivas? Porque o cloro ainda tem um par de elétrons livre, o que pode ser verificado aplicando-se a Teoria Valencia Bond (que não será feita aqui para fins de simplificação). Assim, sua carga formal é:
C f = 7 - (4 + 2) = 1
E o que isso tem a ver com sua instabilidade? Bem, o cloro é consideravelmente eletronegativo e, portanto, um mau portador de cargas formais positivas. Isso torna o Cl 2 O 5 uma espécie altamente ácida, pois precisa ganhar elétrons para suprir a demanda eletrônica pelos dois clores.
O oposto acontece com Br 2 O 5 e I 2 O 5, óxidos que existem em condições normais. Isso ocorre porque tanto o bromo quanto o iodo são menos eletronegativos que o cloro; e, portanto, eles apóiam melhor a carga formal positiva.
Isômeros e sua respectiva hidrólise
Até agora, toda a explicação recai sobre um dos dois isômeros de Cl 2 O 5: O 2 ClOClO 2. Qual é o outro? O O 3 ClOClO. Nesse isômero, os cloro não possuem cargas formais positivas e, portanto, devem ser uma molécula mais estável. No entanto, tanto O 2 ClOClO 2 quanto O 3 ClOClO devem sofrer reações de hidrólise:
O 2 ClO-ClO 2 + H 2 O => 2O 2 Cl-OH (o que não é nada mais do que HClO 3)
O 3 ClO-ClO + H 2 O => O 3 Cl-OH (HClO 4) + HO-ClO (HClO 2)
Observe que até três oxoácidos de cloro podem ser formados: HClO 3, HClO 4 e HClO 2
Nomenclatura
A denominação 'óxido de cloro (V)' corresponde à designada de acordo com a nomenclatura do estoque. O Cl 2 O 5 também pode ter outros dois nomes: dicloro pentóxido e anidrido clórico, atribuídos pelas nomenclaturas sistemática e tradicional, respectivamente.
Formulários
Em vez de motivar estudos computacionais, o Cl 2 O 5 não terá utilidade até que seja descoberto, isolado, caracterizado, armazenado e demonstrado que não explode ao menor contato.
Referências
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
- Sandra Luján Quiroga e Luis José Perissinotti. (2011). Oxoácidos de cloro e estrutura dos óxidos de dicloro. Chem. Educator, Vol. 16.
- Formulação Química. (2019). Óxido de cloro (V). Recuperado de: formulacionquimica.com
- Linus Pauling. (1988). Química Geral. Dover Publications, INC., Nova York.
- Richard C. Ropp. (2013). Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. ElSevier.