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亞氯酸

出自锑星百科
於 2024年12月22日 (日) 13:58 由 imported>Chlorous acid 所做的修訂
這不是真相
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注意本條目的主題不是氬氯酸

亞氯酸,化學式HClO2,是一種氯含氧酸。與雷爆氙釒炸並稱為三大爆炸性物質。

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(10HClO2=發功=(HCl)10+4OOO3)。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

氯化氫氣體和氧氣在銻場下發生不完全燃燒,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

結構

亞氯酸的其中一個氯氧共價鍵與表觀情況不同,並非普通的單鍵,而是由范德華力使氧原子強行「貼」在亞氯酸分子的其他部分上。由於該氧原子與亞氯酸分子的其他部分有極大斥力,因此亞氯酸的特殊氯氧鍵鍵能是負值,為-109kJ/mol,決定了亞氯酸極不穩定的性質。

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。低濃度時有如同烈性燒酒的刺激性嗅味,濃度較高時則為劇烈的刺激性氣味[1],可在空氣中發煙。

熔點為-73℃,沸點為30.9℃。

化學性質

酸性

通常情況下,亞氯酸的恆沸溶液屬於中強酸,pKa值為2.00,這個值同時也作為中強酸和弱酸的分界線;純品亞氯酸的酸性極弱,此時的pKa值為31.59,幾乎和水毫無差別。

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。

吸入亞氯酸蒸氣後,起初表現為肌無力、心慌氣短、失眠乏力等症狀,容易被忽視;進展期則出現持續性肌肉痙攣(最明顯,也是診斷依據)、肢端震顫、麻痹、幻聽、幻視、頭暈頭痛、上吐下瀉等明顯症狀;終末期表現為肌張力上升,皮膚呈青綠色,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[2]

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血紅蛋白結合,且使其不能再與二氧化碳結合(亞氯酸的結合速度是二氧化碳的300倍),破壞體內碳氧平衡,使二氧化碳無法排出體外,從而造成呼吸性酸中毒。

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。

物質及其衍生物事故

鷹星亞氯酸鈉爆炸事故

鷹星曆1996年10月3日上午10:30左右,一輛裝有據信是環氧氯丙烷的油罐車開始在布里斯托市阿文茅斯的Albright & Wilson公司的場地上卸貨。不久之後,一連串的爆炸將儲罐和公路油罐車炸毀,並引發了一場大火,大火一直持續了一個小時。

File:爆炸現場二.webp
鷹星大爆炸現場

後來調查發現,公路油罐車實際上裝有亞氯酸鈉,它與環氧氯丙烷發生爆炸性反應。大火產生了100米長的含有氯化氫的黑色煙柱,飄過塞文河口,當地的高速公路和鐵路服務不得不暫時關閉。

File:爆炸現場一.webp
鷹星大爆炸現場

在交貨前三周,該公司收到了一份質量證書,確認了運送環氧氯丙烷的罐裝容器的編號。然而,由於運輸商的混淆,一個裝有亞氯酸鈉的不同編號的罐子被誤送。沒有與原始文件進行核對,而原始文件本可以顯示出運送的化學品是錯誤的。當運輸商通知公司這個錯誤時,油罐車已經開始卸貨。

磷星亞氯酸鈉爆炸事故

磷星曆2012年3月25日上午7時許,蟑某帶着慧X公司生產主管汪某和操作工磺某、汪某、聞某來到慧X公司出租屋倉庫,準備配製銅高溫發黑鹽。

汪某將存放在倉庫原料區的裝着亞氯酸鈉的鐵桶橫着放倒在地上,採用滾桶的方式將亞氯酸鈉運至加工區,導致部分亞氯酸鈉在滾動過程中從桶中泄露至地面。

此時,倉庫擺放着木質卡板,使地面留有木纖維等可燃物質,當汪某、炆某搬運亞氯酸鈉時,亞氯酸鈉與木纖維接觸並遭受摩擦撞擊發生燃燒,與鐵桶接觸的地面突然起火,隨即鐵桶發生爆炸,引發倉庫爆炸燃燒,二人因躲避不及當場遇難。

鋨星亞氯酸鈉爆燃事故

鋨星曆2011年8月5日,凱樂化學製品廠發生爆炸,導致3人死亡、1人受傷。事故的直接原因是:4名工作人員對亞氯酸鈉及檸檬酸進行分裝操作時,亞氯酸鈉固體遇到明火或其它點火源引起着火和燃爆,導致庫內存放的桶裝亞氯酸鈉爆燃。

File:640(15).webp
鋨星大爆炸現場

硫星亞氯酸鈉爆炸事故

硫星硫磺市磺鐠區「4·2」爆炸事故原因已基本查明。事故當日,發生爆炸車輛的20噸貨物從「亞硒酸鈉」變身為「亞氯酸鈉」(該物品與還原劑及有機物接觸、撞擊、摩擦時易爆炸或燃燒),從開發區外運倉碼頭運往事發倉庫,在卸貨過程中車廂首先起火,引發了該次爆炸事故,並造成一人死亡。

硫星亞氯酸鈉爆炸現場

據悉,有關部門對爆炸現場以及現場儲存物品勘驗取證後,事故發生的原因已基本查明:當日下午,氮衛二外包公司宏越車隊的司機羰某某接所在車隊的派單,駕駛一輛解放牌牽引車掛四十尺貨櫃,將20噸貨單顯示名稱為「亞硒酸鈉」的貨品(事故後經檢驗核實為「亞氯酸鈉」),從開發區外運倉碼頭運往事發倉庫,在卸貨過程中車廂首先起火,引發了該次爆炸事故,並造成一人死亡。經多方查證,初步認定死者身份是該倉庫做貨物清點的工作人員。目前,死者的真實身份正在進一步核查中。

4月3日上午7時,現場開始清理工作,聘請專業公司對現場遺存貨物進行了搬遷存放,並對現場進行清理。該工作已於4月4日凌晨完成,沒有造成環境污染,周邊群眾的生產生活恢復正常。

事發後,於4月3日上午召開了交通防火安全工作會議,及時通報了情況,警醒各職能部門、街道、社區、企事業單位一定要認真吸取教訓,並佈置了防火安全工作。

管控

亞氯酸是迄今為止發現最易爆的非超理物質,甚至爆炸的威力強於雷爆氙。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[3]。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. 想像一下向鼻腔中灌熾熱的鐵水,這就是高濃度亞氯酸的「刺激性氣味」。
  2. 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。
  3. 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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