Vés al contingut

Clorur

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Infotaula de compost químicClorur
Substància químicaclasse estructural d'entitats químiques Modifica el valor a Wikidata

Un clorur és un compost químic entre el clor i un element químic que no sigui el fluor o amb un grup d'elements. També s'anomena clorur l'espècie iònica formada per un àtom de clor carregat negativament amb estat d'oxidació -1 i simbolitzat .[1] Pels usos que tenen destaquen el clorur de sodi , el clorur d'hidrogen i el clorur de vinil . El clorur de sodi és la sal comuna o de cuina que, a més d'aquest ús s'empra com a conservant, per a tractament d'aigua, per a desgelar carreteres i per a l'obtenció d'hidròxid de sodi , clor i carbonat de sodi , composts fonamentals per a molts de processos químics.[2][3][4] El clorur d'hidrogen s'empra en la producció d'altres productes químics, en el decapatge d'acer, en l'acidificació de pous de petroli i en el processament d'aliments. El clorur de vinil és el monòmer que s'utilitza per produir el polímer de clorur de polivinil (PVC).[5] També és un lligand aniònic habitual en química de coordinació.

El radi iònic de l'anió clorur és superior al radi atòmic del clor perquè té un electró més a la capa de valència i la repulsió dels electrons interiors és major.

Els clorurs de metalls

[modifica]

L'anió clorur

[modifica]

El radi iònic de l'anió clorur , determinat experimentalment en cristalls amb nombre de coordinació 6 (el més habitual), és de 181 pm, major que el de l'anió fluorur (133 pm), situat just damunt del a la taula periòdica, i inferior al de l'anió bromur (196 pm) que està a sota. Això és degut a l'increment de capes electròniques en baixar en un grup de la taula periòdica. També és lleugerament inferior que el de l'anió sulfur (184 pm), situat a la seva esquerra, perquè són isoelectrònics i el cloruru té un protó més al nucli que atreu cap a ell el nuvol d'electrons amb més força. La seva polarizabilitat electrònica és de 4,07 × 10–40 C·m2·V–1, situant-se, com en el cas del radi iònic entre el , que la té menor (1,16 × 10–40 C·m2·V–1) per ser menys voluminós, i el del , que la té major (5,31 × 10–40 C·m2·V–1) degut al seu major volum.[6]

Clorur de cesi .

Característiques generals

[modifica]

Clorurs de metalls alcalins

[modifica]

Els clorurs dels metalls alcalins són composts típicament iònics. Són sòlids cristal·lins, incolors, diamagnètics, d'alt punt de fusió i d'ebullició, elevada entalpia de vaporització; no conductors del corrent elèctric en estat sòlid, pero molt conductors fusos. Són solubles en aigua i d'altres dissolvents polars, i les dissolucions condueixen el corrent elèctric; poc solubles en dissolvents no polars o poc polars. Els ions són estables i no experimenten hidròlisi. Les diferències entre els diferents clorurs es deuen al diferent radi iònic dels cations que augmenta en davallar dins del grups de la taula periòdica degut a l'increment de nivells electrònics. L'estructura cristal·lina és de tipus clorur de sodi amb cristalls cúbics, excepte a baixes pressions el que la té del seu tipus. Els punts de fusió es troben entre els 600 °C i els 800 °C. La solubilitat en aigua és elevada i s'incrementa amb la temperatura, excepte pel , que la manté pràcticament constant. Tant com són molt abundants a la naturalesa.[7]

Clorur d'argent .

Clorurs d'altres metalls monovalents

[modifica]

En aquest grup s'inclouen els clorurs de coure, argent, or, mercuri, tal·li, zirconi i hafni. El clorur de coure(I) té estructura cristal·lina de tipus blenda de zinc o wurtzita, el clorur d'argent com la de , el clorur de tal·li(I) com la del i el clorur de mercuri(I) forma molècules lineals . Són composts iònics, excepte el de mercuri, amb una certa participació d'enllaç covalent. Per exemple, el té un 24 % d'enllaç covalent. Tenen punts de fusió i ebullició elevats, però no tant com els clorurs de metalls alcalins. El sublima sense fondre a 380 °C. Degut al percentatge d'enllaç covalent són composts poc solubles. Són incolors i, quan estan formats per cristalls molt petits, blancs. El clorur d'argent es redueix a argent metàl·lic per efecte de la llum segons la reacció: . Les suspensions aquoses es dissolen en dissolucions concentrades d'àcid clorhídric o de clorurs alcalins amb formació de complexos de coordinació com els anions: dicloruroor(I) , dicloruroargent(I) o diclorurotal·li(I) . Si es dissolen en amoníac formen complexos com el catió diamminaargent(I) .[7]

Clorurs de metalls divalents

[modifica]
Sal anhidra de clorur de cobalt(II) .

Els clorus dels alcalinoterris són composts iònics. El clorur de calci i el clorur d'estronci tenen estructures tipus rútil deformat. Són sòlids cristal·lins incolors amb punts de fusió i ebullició elevats: fon a 773 °C i a 870 °C. Són solubles en aigua donant lloc a dissolucions conductores del corrent elèctric perquè estan dissociats en ions. En canvi, en estat vapor formen molècules lineals simples. En cristal·litzar formen hidrats. El de 6, 4, 2 i 1 molècules d'aigua; el de 6, 2 i 1; i el clorur de bari de dues. Escalfant es poden obtenir els clorurs anhidres. En els clorurs d'altres grups el caràcter covalent és més important. Hom troba sòlids formats per xarxes laminars (clorur de cadmi , clorur de magnesi , clorur de ferro(II) , clorur de cobalt(II) , clorur de níquel(II) , clorur de manganès(II) i clorur de zinc presenten estructura tipus ; i clorur de crom(II) , clorur de titani(II) i clorur de vanadi(II) estructura tipus iodur de cadmi ), cadenes (clorur de pal·ladi(II) , clorur de beril·li , clorur de coure(II) , ) i cristalls moleculars (clorur de mercuri(II) ). Són sòlids a temperatura ambient amb punts de fusió no massa elevats. El fon a només 280 °C per estar format per molècules, la resta entre 400 i 750 °C. Fusos són conductors del corrent, excepte el que no forma ions. En estat vapor formen molècules tipus . Són solubles en aigua i les dissolucions són conductores, excepte les de .[7]

Clorurs de metalls trivalents

[modifica]
Clorur de ferro(III)—aigua(1/6) .

Malgrat considerar-se composts iònics el caràcter covalent és superior als anteriors. En estat sòlid formen xarxes laminars, cadenes i cristalls moleculars. En les xarxes laminars hom les troba en els clorurs clorur d'alumini , clorur de crom(III) , clorur de ruteni(III) , clorur de rodi(III) , clorur d'iridi(III) , clorur de tal·li(III) i clorur d'itri(III) que presenten estructures del tipus d'aquest darrer; i del tipus hi ha els clorur d'escandi , clorur de titani(III) , clorur de vanadi(III) i clorur de ferro(III) . Formen cadenes , clorur de zirconi(III) i clorur de ruteni(III) . I el clorur de gal·li és un cristall molecular amb molècules dobles d'hexaclorur de digal·li . aquestes molècules són típiques d'altres triclorurs en estat vapor. En general són sòlids cristal·lins amb punts de fusió més baixos que els diclorurs. En la majoria la pressió de vapor és elevada, per la qual cosa és possible sublimar-los. El sublima a 280 °C i fon a 360 °C si s'escalfa ràpidament. El sublima a 950 °C. El , molecular, fon a 77,9 °C. La majoria són solubles en dissolvents orgànics, on hi són presents en forma de molècules simples. Són, també, majoritàriament solubles en aigua forman complexos amb sis molècules d'aigua i pels elements de transició hi ha un canvi de color. En cristal·litzar sovint formen hexahidrats. En amoníac també s'hi dissolen forman complexos amb sis lligands ammina .[7]

Clorurs de metalls tetravalents

[modifica]
Tetraclorur de titani .

La participació de l'enllaç covalent és gran, per la qual cosa la tendència a formar molècules discretes s'incrementa respecte als grups anteriors. Les molècules tenen configuració tetraèdrica. Si són de metalls de la segona i tercera sèrie de transició, es formen polímers per la major tendència del metall a la coordinació sis. Les estructures cristal·lines més habituals són xarxes moleculars i xarxes en cadenes, formades per polimerització de les molècules . Hom troba dos tipus de cadenes, les del tipus tetraclorur de zirconi i tetraclorur d'hafni i les del tetraclorur de niobi , tetraclorur de tàntal i tetraclorur de tungstè , ambdues formades per octaedres de clorurs amb aristes comuns. La diferència rau en el fet que, en les primeres, els clorurs terminals (els no compartits) estan en posició cis i en les segones, en posició trans. El tetraclorur de molibdè té estructura laminar. El tetraclorur de titani i el tetraclorur de vanadi són moleculars, líquids a temperatura ambient. Els sòlids són volàtils, amb punts de fusió i ebullició baixos. La propietat química més destacada és la seva alta reactivitat en front de substàncies donadores de parells d'electrons (bases de Lewis), per tant, aquests clorurs són àcids de Lewis. La reacció amb l'aigua és generalment violenta.[7]

Clorurs de metalls pentavalents i hexavalents

[modifica]

Els clorurs de metalls amb nombre d'oxidació superior a quatre són substàncies covalents, constituïts per molècules. En els pentaclorurs les molècules són bipiràmides trigonals. Tanmateix, només existeixen en estat gasós; en estat sòlid les molècules es presenten unides formant polímers. En són exemples els pentaclorurs: , , , , ; i els hexaclorurs de tungstè i reni: i .[7]

Síntesi

[modifica]

Els clorurs es poden obtenir per reacció d'una base (òxid, hidròxid, carbonat, etc.) i àcid clorhídric. Alguns metalls poc nobles reaccionen també directament amb el clorhídric donant hidrogen elemental i el clorur corresponent. La reacció amb el zinc per exemple seria la següent:

També és possible la reacció directament dels elements encara que en molts casos és molt violenta.

Presència a la natura

[modifica]

A la natura, el clorur es troba principalment a l'aigua de mar, que té una concentració d'ions clorur de 19 345 mg/litre (55 % del total de sals).[8] En certs mars interiors i en pous subterranis de salmorra, com el Gran Llac Salat a Utah (EUA) i el Mar Mort a Israel i Jordània, es troben quantitats menors, encara que en concentracions més altes.[9] La majoria de les sals de clorur són solubles en aigua, de manera que els minerals que contenen clorur generalment només es troben en abundància en climes secs o a les profunditats del subsòl. Alguns minerals que contenen clorur són: halita (clorur de sodi ), silvita (clorur de potassi ), bischofita (clorur de magnesi hexahidrat ), carnal·lita () i caïnita (). També es troba en minerals evaporítics com la clorapatita i la sodalita.

Analítica

[modifica]

Els clorurs solubles precipiten de dissolució àcida en presència de nitrat d'argent formant un precipitat blanquinós de clorur d'argent . El precipitat es dissol en amoníac, formant el catió diamminaargent(I) i torna a precipitar en acidular amb àcid nítric .

Els clorurs de no-metalls

[modifica]
Àcid clorhídric .

Els clorurs inorgànics de no-metalls són composts on el clor forma enllaços covalents amb els elements no-metalls. El més important és el clorur d'hidrogen .

Clorur d'hidrogen

[modifica]

El clorur d'hidrogen és un gas incolor d'olor forta. Es condensa a –85 °C i es congela a –114 °C . És molt soluble en aigua: a 20 °C l'aigua en dissol 477 vegades el seu propi volum. Una solució del gas en aigua s'anomena àcid clorhídric . A causa de la seva gran solubilitat, el gas desprèn fums a l'aire humit. Una solució aquosa que conté un 20,24 % en pes de clorur d'hidrogen bull a 110 °C sense canvis en la composició (mescla azeotròpica). En solució aquosa el compost es dissocia àmpliament en un catió oxidani i un anió clorur ; en solucions diluïdes, la dissociació és essencialment completa. Per tant, l'àcid clorhídric és un àcid fort. A causa de la naturalesa corrosiva de l'àcid, s'utilitzen habitualment aparells de ceràmica, vidre o, de vegades, tàntal. L'àcid clorhídric se sol comercialitzar com una solució que conté entre un 28 % i un 35 % en pes de clorur d'hidrogen, conegut comunament com a àcid clorhídric concentrat.[10]

El clorur d'hidrogen es pot formar per la combinació directa dels elements:

La reacció va acompanyada d'un despreniment de calor, és ràpida a temperatures superiors a 250 °C i sembla que s'accelera per la humitat. Tanmateix, habitualment es prepara, tant en un laboratori com a escala industrial, mitjançant la reacció d'un clorur, generalment el de sodi amb àcid sulfúric .[10]

També es produeix per la reacció d'alguns clorurs (per exemple, triclorur de fòsfor , diclorur de tionil amb aigua i com a subproducte de la cloració de moltes substàncies orgàniques (per exemple, metà o benzè).[10]

Clorurs del grup de l'oxigen

[modifica]
Clorur de dioxigen .

L'oxigen es combina amb el clor formant un bon grapat de clorurs: diclorur d'oxigen , clorur de dioxigen , diclorur de trioxigen , diclorur de tetraoxigen , diclorur d'hexaoxigen i diclorur d'heptaoxigen . Els dos primers formen molècules angulars, en el primer cas amb l'oxigen al centre unit als dos clors i en el segon és el clor que està situat al centre i està unit a dos oxígens.La molècula de està formada per dos tetraedres amb dos grups units pel vèrtex que no conté oxigens (el clor està al centre). La molècula de és igual però amb un oxigen al vèrtex que uneix els dos grups. Tots són inestables i molt reactius, degut a la formació de diclor i dioxigen. El és gas a temperatura ambient. El també és gas, inestable i es descompon explotant. Ambdós reaccionen amb aigua donat àcid hipoclorós i àcid clorós , que es descompon en àcid clòric . El és el més estable i a temperatura ambient és líquid d'aspecte oliós. La seva descomposició dona i dioxigen . Amb aigua dona l'àcid perclòric .[7]

Els clorurs del grup de l'oxigen són composts moleculars. De sofre s'han descrit el diclorur de disofre amb l'enllaç , el diclorur de sofre i el tetraclorur de sofre , de seleni el diclorur de diseleni amb l'enllaç , el diclorur de seleni i el tetraclorur de seleni i de tel·luri només el tetraclorur de tel·luri . Els diclorurs són molècules amb estructura angular amb un angle d'uns 100°. El forma una bipiràmide trigonal amb un vèrtex del pla equatorial ocupat per una parella d'electrons del sofre que no formen enllaç.[7]

Són composts volàtils i solubles en dissolvents orgànics. Els clorurs inferiors del sofre estan en equilibri segons la reacció: . El és líquid a temperatura ambient, color taronja i olor picant. El també és líquid de color vermell fosc i bon dissolvent del sofre. Ambdós s'hidrolitzen donant diòxid de sofre , clorur d'hidrogen i sofre. El tetraclorur es descompon fàcilment segon la reacció: i s'hidrolitza donant diòxid de sofre i clorur d'hidrogen.[7]

Clorurs del grup del nitrogen

[modifica]
Triclorur de fòsfor .

El triclorur de nitrogen és poc estable. Està format per molècules piramidals, igual que l'amoníac, però presenta un moment dipolar baix. Per aquesta raó és un líquid a temperatura ambient amb un punt d'ebullició de 71 °C. En devallar dins del grup s'accentua el caràcter iònic de l'enllaç i el triclorur de bismut ja té més característiques d'un clorur de metall. Els més importants són els triclorus i els pentaclorurs. Els triclorurs estan formats per molècules en forma de piràmide triangular amb els clors situats a la base. Són composts volàtils i incolors. El triclorur de fòsfor i el triclorur d'arseni són líquids i el triclorur d'antimoni sòlid, degut a l'augment de les forces de dispersió de London entre molècules en augmentar el volum i ser més polaritzables les molècules. El s'hidrolitza segons la reacció: . Presenten conductivitat elèctrica deguda a l'autoionització: . Amb l'oxigen donen oxiclorurs: .[7]

Pentaclorur de fòsfor .

Es coneixen el pentaclorur de fòsfor i el pentaclorur d'antimoni que tenen molècules amb estructura de bipiràmide trigonal amb tots el vèrtex ocupats per clors. El és sòlid i fon a 148 °C i sublima. Es descomponen en el triclorur i clor segons la reacció: . S'hidrolitzen donant lloc a l'àcid fosfòric , arsènic i antimònic . La reacció és pel pentaclorur de fòsfor: .[7]

Clorurs de carboni, silici i bor

[modifica]

El clorur del carboni és el tetraclorur de carboni , un líquid d’olor semblant a la del cloroform, és insoluble en aigua, bon solvent de les matèries grasses; és emprat com a solvent i com a producte extintor. Forma molècules tetraèdriques amb el carboni al centre i els clors als quatre vèrtex. És una molècula apolar.

El més important és el tetraclorur de silici . Està constituït per molècules tetraèdriques. Per la seva simetria és un compost apolar. És volàtil, líquid a temperatura ambient amb punt de fusió –70 °C i punt d'ebullició 57 °C. Es pot obtenir per reacció directa dels elements. També hi ha l'hexaclorur de disilici i altres majors fins el tetradecaclorur d'hexasilici . Son menys estables que el .[7]

Amb el bor hi ha el triclorur de bor , una molècula plana, amb el bor al centre i els clors en els vèrtex d'un triangle equilàter. malgrat són enllaços polars per la simetria la molècula resulta apolar. És gas a temperatura ambient amb punt d'ebullició 12,5 °C. Actua com àcid de Lewis, acceptant parelles d'electrons que s'enllacen a un orbital p buit del bor. Reacciona amb aigua donant àcid bòric . Un altre clorur és el tetraclorur de dibor , una molècula amb un enllaç simple entre els bors.[7]

Els clorurs orgànics

[modifica]
Clorur d'acetil .

En els clorurs orgànics el clor està unit directament a un àtom de carboni. L'enllaç és covalent encara que a causa de la diferència d'electronegativitat entre els dos elements està fortament polaritzat. Per aquesta raó el clor pot ser substituït en molts casos en reaccions de substitució nucleòfila. Reben el nom de clorurs:

  • Els clorurs d'alquil: són els composts on el clor es combina amb una cadena de carbonis. En són exemples el clorur de metil o clorometà , el clorur d'etil o cloroetà , el clorur de tert-butil , el clorur de vinil o cloroetè , etc.[11] Són menys inflamables que els hidrocarburs corresponents. Sovint també són més tòxics. Alguns cloroalcans com el diclorometà tenen importància com a dissolvents. Insecticides com el lindà o el DDT també són clorurs orgànics. També es troben en aquest grup els clorodibenzodioxines que s'han fet famosos i temuts per l'accident de Seveso.
  • Els clorurs d'acil. Són el derivats dels àcids carboxílics on l'hidroxi del grup carboxi s'ha substituït per un clor. Alguns exemples són: clorur d'acetil , clorur de benzoïl .[11] Aquests composts donen reaccions de substitució nucleòfila amb molta facilitat i són utilitzats en síntesi orgànica en reaccions d'acilació (com la de Frieldel-Crafts).
  • També són anomenats clorurs les combinacions de l'anió clorur amb cations orgànics. Exemples: clorur de tetrametilamoni , clorur d'etandiazoni , clorur de cetilpiridini (CPC) .[11]

Referències

[modifica]
  1. «Cloruro - EcuRed». Arxivat de l'original el 2021-09-17. [Consulta: 4 abril 2021].
  2. «Cloruros (Cl total) | PRTR España». Arxivat de l'original el 2021-08-06. [Consulta: 4 abril 2021].
  3. «Chloride | chemical compound» (en anglès). Arxivat de l'original el 2024-08-03. [Consulta: 20 abril 2021].
  4. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley, 2000-06-15. ISBN 978-3-527-30385-4.
  5. Myers, Richard Leroy. The 100 most important chemical compounds: a reference guide. Westport, Conn: Greenwood Press, 2007. ISBN 978-0-313-08057-9.
  6. Haynes, William M. CRC Handbook of Chemistry and Physics (en anglès). CRC Press, 2014-06-04. ISBN 978-1-4822-0868-9.
  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Gutiérrez Ríos, Enrique. Química Inorgánica. 2nd ed. Barcelona: Editorial Reverté, 1996. ISBN 978-84-291-7215-7.
  8. Cipollina, Andrea; Micale, Giorgio; Rizzuti, Lucio. Seawater Desalination: Conventional and Renewable Energy Processes (en anglès). Springer Science & Business Media, 2009-12-24. ISBN 978-3-642-01150-4.
  9. Greenwood, N. N.. Chemistry of the elements. 1st. Oxford [Oxfordshire]: Pergamon Press, 1984. ISBN 9780750628327.
  10. 1 2 3 Britannica Editors. «hydrogen chloride». Encyclopedia Britannica, 09-03-2026. [Consulta: 31 març 2026].
  11. 1 2 3 Àngel Messeguer i Peypoch i Miquel A. Pericàs i Brondo. Nomenclatura de química orgànica: seccions A, B, C i H : regles definitives de 1979 / [Unió Internacional de Química Pura i Aplicada. IEC i Consell Superior d'Investigacions Científiques, 2013.

Vegeu també

[modifica]