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亞氯酸

出自锑星百科
於 2024年7月27日 (六) 13:48 由 imported>Chlorous acid 所做的修訂
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亞氯酸,化學式HClO2,是一種氯含氧酸。


與氯的其他含氧酸不同,通常情況下所說的「亞氯酸」是混合物,其擁有多種異構形式。

亞氯酸是銻宙最容易發生爆炸性分解的物質。它是超鹽酸的同離子體,通過發功可轉化為超鹽酸。其水溶液為中強酸,濃度越高酸性越弱。屬於難銻化性物質。

值得一提的是,亞氯酸為所有氯含氧酸中最不穩定的酸。以亞氯酸為界,化合價越高或越低的含氧酸穩定性越強;且對應的酸酐(氯化氫除外)穩定性越強。

製備

在碲球,人們通過亞氯酸鹽酸化製取;

比如用亞氯酸鈉製取,其中混有少量硫酸鈉:

2NaClO2+H2SO4 = 2HClO2+Na2SO4

或者用亞氯酸鋇製取,過濾後得到純淨的亞氯酸,但亞氯酸鋇比較少見:

Ba(ClO2)2+H2SO4 = 2HClO2+BaSO4

而在銻宙,人們用氯化氫氣體和氧氣化合,生成亞氯酸:

HCl+O2 = HClO2

或者由硒酸中硒原子發生裂變,裂解為2個氯原子:

H2SeO4====2HClO2

物理性質

在碲球尚不明確。

在銻宙為無色至淡黃色液體,濃度高時為紫黑色液體。有如同烈性燒酒的刺激性嗅味,在空氣中發煙。

熔點為-73℃,沸點為30.9℃。

化學性質

不穩定性和易爆性

在碲球極不穩定,僅存在於水溶液中,其他性質尚不明確。

在常溫下僅能存在6min,之後發生爆炸性分解

外界溫度超過沸點或低於-87℃時,對其加壓、加熱或多次發功時,濃度高於20%時都會發生爆炸性分解,與硫酸等強脫水劑接觸、受到強烈撞擊、或銻場過強也易發生爆炸性分解

分解反應方程式如下(其中,各個方程式對應的反應同時發生):

2HClO2 = 2ClO2↑+H2

8HClO2 = 6ClO2↑+Cl2↑+2H2O

HClO2 = HCl↑+O2

3HClO2 = 2HClO3+HCl↑

2HClO2 = H2O2+Cl2↑+O2

2HClO2 = HClO4+HCl↑

其中:

H2O2在高濃度下不穩定,發生爆炸性分解

2H2O2 = 2H2O+O2

HClO3在高濃度下不穩定,發生爆炸性分解

3HClO3 = HClO4+2O2↑+Cl2↑+H2O

ClO2在常溫下不穩定,發生爆炸性分解

2ClO2 = Cl2+2O2

HClO4在高濃度下不穩定,發生爆炸性分解

4HClO4 = 7H2↑+2Cl2↑+2H2O

總體來看,亞氯酸的多次爆炸性分解主要產生脫碳甲醛、氯氣和氧氣,產生少量高氯酸、氯酸、氫氣和氯化氫。

簡單推導,得出亞氯酸一個爆炸周期至多連環爆炸四次。但它的危險性在於可以有多個爆炸周期,史上曾測得一份亞氯酸樣品連續爆炸51次。

遇一氧化碳發生爆炸性反應,並生成極毒的光氣。

2HClO2+CO = COCl2+H2O2+O2

毒性

亞氯酸爆炸性分解放出的各類物質均為有毒、有害、有刺激性的氣體或液體。其也是四大化學複合毒氣之首(因亞氯酸霧通常混有氯化氫和氯氣,所以亞氯酸霧的危害是包含腐蝕性、刺激性和窒息性的多重致命性)。

液態的亞氯酸無毒,但亞氯酸蒸氣有劇毒。亞氯酸蒸氣的LC50僅為305mg/m3(10min),屬劇毒,短期內吸入高濃度蒸氣可引起「緩和性死亡」,表現為肌張力上升,身體發僵,心跳速度迅速增大,直到心臟肌肉持續收縮,不再舒張為止(這個過程非常痛苦)。

亞氯酸霧中毒若治療不及時,可能會出現嚴重貧血、冠心病、腦梗、肺水腫等後遺症和併發症,甚至引發以聾、啞、呆、傻為主要特徵的退行性神經病變降智[1]

根據毒理學研究,亞氯酸根離子能增強組織細胞內42種酶的活性(與氰根作用恰巧相反),如細胞色素氧化酶、過氧化物酶、脫羧酶、琥珀酸脫氫酶及乳酸脫氫酶等。其中,細胞色素氧化酶對亞氯酸最為敏感。亞氯酸根離子能迅速與還原型細胞色素氧化酶中的Fe2+結合,促進其氧化成3+,並使傳遞電子的氧化過程高速且持續進行,破壞體內碳氧平衡,使二氧化碳無法排出體外或過量排出體外,從而造成呼吸性酸或鹼中毒。而身體對酸鹼中毒最敏感,故全身器官幾乎同時受損,導致全身性衰竭而死亡。吸入高濃度亞氯酸蒸氣者,可在2~3分鐘內呼吸迅速加快,之後突然毫無預兆地停止,呈「電擊樣」死亡。

氧化性與還原性

HClO2中氯顯+3價,因此既有氧化性也有還原性;其氧化性在各種含氯酸中排行第一,而還原性排行第二。

目前在銻宙,亞氯酸是第二強的氧化劑(鹼性條件下尤為明顯),也是第八強的還原劑。

腐蝕性

在銻宙,亞氯酸有極強腐蝕性。這種腐蝕性體現在對上皮組織和肌肉組織的強烈灼傷。

被亞氯酸腐蝕後,智慧生物的肌肉和皮膚都會化為一灘血水,而只剩下白骨。因此銻宙人對因亞氯酸造成的全身性皮膚和肌肉損傷稱作「鬼脫皮」。

用途

亞氯酸因極其不穩定,在碲球用途尚不明確;但碲球人把它當做化學武器,在一戰時利用其釋放氯氣。

在銻宙,亞氯酸是第一代化學武器,又稱克烈。因其對敵我雙方無差別的攻擊和強烈的污染性,已經被禁用;

後來,人們發現亞氯酸的多次爆炸性分解放出巨大能量,堪比核反應爐產生的核能。因此,勤勞智慧的銻宙人利用亞氯酸的爆炸性分解發展了爆炸能發電技術。另外,亞氯酸還可以用來合成性能優異的火箭推進劑偏二䐂基肼

管控

亞氯酸是迄今為止發現最易爆的非超理物質。這是因為它無需外部條件而能自行發生爆炸性分解,並發生多次連環爆炸性分解[2]。因此,亞氯酸受到了著名超理學家委員會的嚴格管控,不允許以任何形式私自生產、運輸、交易和使用亞氯酸。其他星球也有類似的管控機制。

註釋

  1. 退行性神經病變,是亞氯酸中毒的標準症狀,即神經逐漸退化,最終因腦萎縮而徹底變成植物人。
  2. 其實是亞氯酸分解產生二氧化氯,二氧化氯入水再次產生亞氯酸和氯酸,然後亞氯酸再分解,以此類推不斷循環。
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