Chloroxide

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Chloroxide sind chemische Verbindungen zwischen dem Halogen Chlor und Sauerstoff. Seinen Oxidationsstufen entsprechend bildet Chlor eine Reihe von Oxiden, die im Allgemeinen und besonders unter Erwärmen leicht zerfallen. In Gegenwart oxidierbarer Materie neigen Chloroxide zu Explosionen, sie sind allesamt endotherme Verbindungen und daher sehr reaktionsfähig und starke Oxidationsmittel.

Übersicht[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  Oxidationszahl
I II III IV V VI VII
ClOx ClO ClO2 ClO3
Cl2Oy Cl2O Cl2O2 Cl2O3 Cl2O4 Cl2O5* Cl2O6 Cl2O7

* Dichlorpentaoxid (Cl2O5) ist bisher unbekannt.

Strukturformeln einiger Chloroxide. Dichlortrioxid (Cl2O3) liegt als Chlorchlorat vor (Cl–OClO2); Dichlorhexaoxid (Cl2O6) hat im flüssigen und gasförmigen Zustand die Struktur eines kovalenten Chlorylperchlorates (O2Cl–OClO3) (a), in fester Phase ist es ionisch aufgebaut (b).

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Chlordioxid[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Technisch wichtig ist nur Chlordioxid (ClO2). Es ist bei Standardtemperatur ein gelb-rötliches Gas mit einer molaren Masse von 67,46 g/mol. Beim Erwärmen zerfällt es explosionsartig in Cl2 und O2.

Dichloroxid[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dichloroxid (Dichlormonoxid, Cl2O) ist ein gelbbraunes Gas mit einer Molmasse von 86,91 g/mol. Bei Standardtemperatur hat es eine Dichte von 3,89 g/l. Dichlormonoxid gefriert bei -116 °C, siedet bei 4 °C und ist explosiv. Dichloroxid ist das Anhydrid der Hypochlorigen Säure.

Cl2O kann durch Überleiten von Chlor über frisches Quecksilber(II)-oxid erhalten werden:

Chlormonoxid[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Chlormonoxid (ClO), ein Radikal, spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung des Ozonlochs in der Stratosphäre, wenn Chlor vorhanden ist. Es bildet sich beispielsweise durch Photolyse oder Mikrowellenentladung von Chlor/Sauerstoff-Gemischen. Alternativ kann es aus der Reaktion elementaren Chlors mit Ozon bzw. Dichlormonoxid entstehen.

Dichlordioxid[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dichlordioxid (Cl2O2, Dichlorperoxid, manchmal als Chlorperoxid bezeichnet) entsteht durch Dimerisierung zweier Chlormonoxidradikale gemäß:

Thermisch zerfällt es in Chlor und Sauerstoff, photochemisch u. a. in Chloratome. Diese katalysieren ebenfalls den Ozonzerfall in der Atmosphäre.

Chlorperoxid[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Chlorperoxid (ClOO) ist ein kurzlebiges Isomer von Chlordioxid. Es kann durch Umlagerung aus Chlordioxid nach seiner Aufspaltung durch Licht oder aus einem Chlorradikal und Sauerstoff entstehen und hat eine Lebensdauer von nur 0,3-0,4 Nanosekunden.
Auch Dichlordioxid wird manchmal als Chlorperoxid bezeichnet, wegen der kurzen Lebensdauer von ClOO besteht dabei aber kaum eine Verwechslungsgefahr.

Dichlortrioxid[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dichlortrioxid (Cl2O3) ist bei –78 °C ein metastabiler, dunkelbrauner Festkörper, der sich bei –45° langsam, bei etwa 0 °C explosiv zu Cl2 und O2 zersetzt. Dichlortrioxid kann als Chlorchlorat (Cl–OClO2) betrachtet werden. Dichlortrioxid besitzt eine Molmasse von 118,91 g/mol. Es kann durch Tieftemperaturphotolyse aus Chlordioxid entstehen:

Dichlortetraoxid[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dichlortetraoxid (Cl2O4) kann als Chlorperchlorat (Cl–OClO3);(Chlor(I, VII)-oxid) angesehen werden. Es kann auf photochemischem Wege aus Chlordioxid sowie durch Chlorierung von Perchloraten mit Chlorfluorsulfonat dargestellt werden.

Chlortrioxid[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Chlortrioxid (ClO3) ist pyramidal aufgebaut. Durch Bestrahlung spaltet es Sauerstoffatome ab.

Chlortetraoxid[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Chlortetraoxid (ClO4) ist ein Radikal. Es existiert nur als Reaktionszwischenprodukt und wird auch bei der Thermolyse von Cl2O6 gebildet.

Dichlorhexaoxid[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dichlorhexaoxid (Cl2O6) ist eine schwarzrote, ölige Flüssigkeit mit einer Dichte von 2,02 g/ml und einer Molmasse von 166,91 g/mol. Sie gefriert bei 3,5 °C und siedet bei 203 °C. Es ist ein starkes Oxidationsmittel und reagiert unter Explosion mit vielen reduzierend wirkenden Stoffen. Als Gas und Flüssigkeit liegt es als kovalentes Chlorylperchlorat vor (Chlor(V,VII)-oxid, gemischtes Anhydrid aus Chlor- und Perchlorsäure), als Feststoff mit isolierten ClO2+ und ClO4-Ionen.

Man kann es darstellen, indem man Chlordioxid mit sauerstoffverdünntem Ozon oxidiert.
Bei Reaktion mit Wasser entstehen Perchlorsäure und Chlorsäure, mit Ozon langsam Dichlorheptaoxid.

Dichlorheptaoxid[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dichlorheptaoxid (Cl2O7) ist ein farbloses Öl mit einer Dichte von 1,86 g/ml. Es gefriert bei -92 °C, siedet bei 82 °C und besitzt eine Molmasse von 182,91 g/mol. Das Molekül besitzt keine Spiegelebene, die beiden ClO3-Gruppen sind gegeneinander um 15 Grad verdreht. Dichlorheptaoxid ist zwar explosiv, aber dennoch das beständigste Chloroxid.

Dichlorheptaoxid ist das Anhydrid der Perchlorsäure; dementsprechend kann es durch Dehydratisierung von Perchlorsäure mit Phosphorpentoxid mit einer sich anschließender Vakuum-Destillation dargestellt werden:

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]