일산화 이염소

3. 성질

상온에서는 황색의 자극적인 냄새를 가진 기체의 형태로 존재한다. 녹는점은 -120.6°C, 끓는점은 22.0°C이다. 공기에 대한 비중은 22.0°C에서 3.02이다. 용해열은 36.6kJ/mole, 증발열은 26kJ/mole이다. 물에 녹는다. 염소 원자와 산소 원자의 결합 길이는 1.701±0.020Å, 결합각은 110.8±1°, 염소 원자 간의 거리는 2.791±0.020Å이다.

일산화 이염소는 반응성이 커서 빛 또는 열이 가해지면 분해되어 염소와 산소를 내놓는다. 수소와의 혼합물은 불꽃에 의해 폭발할 수 있고, 황, 셀레늄, 인, 비소, 안티모니, 탄소 등과는 접촉할 경우 폭발하며 각각의 산화물, 옥시염화물을 내놓는다. 금속과도 반응하여 염화물, 산화물, 옥시염화물을 생성한다. 암모니아, 수소화 비소, 황화 비소, 일산화 이질소 및 각종 황화물 등과도 폭발적인 반응을 일으킨다.

3. 1. 물리적 성질

3. 2. 분자 구조

3. 3. 화학적 성질

4. 반응

이산화 이염소는 물에 매우 잘 녹으며,^[6] 여기서 HOCl과 평형을 이룬다. 가수분해 속도가 느려 CCl₄와 같은 유기 용매로 Cl₂O를 추출할 수 있지만,^[3] 평형 상수는 결국 차아염소산의 형성을 선호한다.^[7]

:2 HOCl ⇌ Cl₂O + H₂O K (0 °C) = 3.55x10⁻³ dm³/mol

그럼에도 불구하고 이산화 이염소는 HOCl이 올레핀 및 방향족 화합물과 반응할 때,^[8][9] 식수 염소화 과정에서 활성 종일 수 있다는 제안이 있었다.^[10]

일산화 이염소는 차아염소산 (HClO)의 산 무수물에 해당하며, 물과 반응하면 차아염소산으로 변한다. 이로 인해 이 화합물은 '''무수 차아염소산'''이라고도 불린다.

:Cl2O\ + H2O -> 2HClO

일산화 이염소의 냄새를 맡으면 독특한 할로겐 냄새(일반적으로 염소 냄새, 석회 냄새라고 불리는 것)가 난다.

==== 무기 화합물과의 반응 ====

일산화 이염소는 Cl₂가 손실되면서 금속 할로겐화물과 반응하여 특이한 옥시할로겐화물을 형성한다.^[11][12][3]

: VOCl₃ + Cl₂O → VO₂Cl + 2 Cl₂

: TiCl₄ + Cl₂O → TiOCl₂ + 2 Cl₂

: SbCl₅ + 2 Cl₂O → SbO₂Cl + 4 Cl₂

AsCl₃ 및 NOCl와 같은 특정 무기 할로겐화물과도 유사한 반응을 보인다.^[13][14]

: AsCl₃ + 2 Cl₂O → AsO₂Cl + 3 Cl₂

: NOCl + Cl₂O → NO₂Cl + Cl₂

==== 유기 화합물과의 반응 ====

일산화 이염소는 효과적인 염소화 시약이다.^[15] 비활성화된 방향족 화합물 기질의 측쇄 또는 고리 염소화에 모두 사용할 수 있다.^[15] 페놀 및 아릴 에테르와 같은 활성화된 방향족 화합물의 경우, 주로 고리 할로겐화 생성물을 생성하는 반응을 일으킨다.^[16] 일산화 이염소는 HOCl이 올레핀 및 방향족 화합물과 반응할 때 활성 종일 수 있다는 제안이 있었다.^[8][9]

==== 광화학 반응 ====

일산화 이염소는 광해리를 겪어 결국 O₂와 Cl₂를 형성한다. 이 과정은 주로 라디칼 기반이며, 플래시 광분해는 라디칼 차아염소산염 (ClO·)이 핵심 중간체임을 보여준다.^[17]

:2 Cl₂O → 2 Cl₂ + O₂

4. 1. 무기 화합물과의 반응

4. 2. 유기 화합물과의 반응

4. 3. 광화학 반응

5. 안전성

일산화 이염소는 불안정한 화합물이다.^{[18][19][20][3][21]} 유기 화합물에 접촉할 경우 폭발하므로 취급에 주의를 요한다. 분해를 막기 위해서는 -80°C이하에서 보관하여야 한다.

상온에서 산소와의 혼합물은 23.5% Cl₂O 이상을 포함할 때까지 전기 스파크로 폭발하지 않으며, 이는 매우 높은 최소 폭발 한계이다. 강한 빛에 노출되거나 120 °C 이상으로 가열하거나, 낮은 온도에서 급격한 가열도 폭발을 일으키는 것으로 보인다. 액체 이산화 이염소는 충격에 민감하다고 보고되었다.

6. 한국에서의 이용

7. 각주

참조

_[1] 웹사이트 CHLORINE MONOXIDE http://cameochemical[...] National Oceanic and Atmospheric Administration 2015-05-12
_[2] 논문 Recherches sur la nature des combinaisons décolorantes du chlore https://babel.hathit[...] 1834
_[3] 논문 The chemistry of chlorine monoxide (dichlorine monoxide) 1976-08-01
_[4] 논문 CCCXIII.—A homogeneous gas reaction. The thermal decomposition of chlorine monoxide. Part I
_[5] 논문 Tieftemperatur-Kristallstruktur von Dichlormonoxid, Cl₂O 1998-01-01
_[6] 논문 Nomograph for the Solubility of Chlorine Monoxide in Water
_[7] 서적 Inorganic chemistry Academic Press, W. de Gruyter. 2001
_[8] 논문 Mechanisms of chlorination by hypochlorous acid. The last of chlorinium ion, Cl+ 1972-05-01
_[9] 논문 Chlorine Monoxide (Cl₂O) and Molecular Chlorine (Cl₂) as Active Chlorinating Agents in Reaction of Dimethenamid with Aqueous Free Chlorine 2010-05-01
_[10] 논문 The active species in drinking water chlorination: the case for Cl₂O 2010-05-01
_[11] 논문 Untersuchungen an Vanadinoxidchloriden und Vanadinchloriden. I. Gleichgewichte mit VOCl3, VO2Cl und VOCl2
_[12] 논문 Titan(IV)-Oxidchlorid TiOCl2
_[13] 논문 Über die Oxidchloride PO2Cl, AsO2Cl und SbO2Cl 1964-12-01
_[14] 논문 Kinetic Relationships between Reactions in the Gas Phase and in Solution 1966-01-01
_[15] 논문 Dichlorine monoxide: a powerful and selective chlorinating reagent 1982-08-01
_[16] 논문 Assessing the Reactivity of Free Chlorine Constituents Cl₂, Cl₂O, and HOCl Toward Aromatic Ethers 2012-02-21
_[17] 논문 Reactions of Halogen Oxides Studied by Flash Photolysis. II. The Flash Photolysis of Chlorine Monoxide and of the ClO Free Radical 1971-06-22
_[18] 논문 Minimum Explosive Concentration of Chlorine Monoxide Diluted with Oxygen 1945-09
_[19] 논문 Photoreaction of Chlorine Monoxide and Hydrogen 1937-04
_[20] 논문 The heats of dissociation of chlorine monoxide and chlorine dioxide 1931-01-01
_[21] 논문 Chlorine trifluoride oxide. I. Preparation and properties
_[22] 웹인용 CHLORINE MONOXIDE http://cameochemical[...] National Oceanic and Atmospheric Administration 2015-05-12