Donde se encuentra naturalmente el dióxido de cloro
El dióxido de cloro es un gas que no ocurre naturalmente en el ambiente. El clorito se forma cuando el dióxido de cloro reacciona con distintos elementos. A continuación, te compartiremos donde se encuentra naturalmente el dióxido de cloro.
Diferencia entre el cloro y el dióxido de cloro
Para comprender donde se encuentra naturalmente el dióxido de cloro, debemos tener claro primero ciertas características acerca de este gas:
- El dióxido de cloro es un compuesto de cloro neutro. Es muy diferente del cloro elemental, tanto en su estructura química como en su comportamiento.
- Una de las características más importantes del dióxido de cloro es su gran solubilidad en agua, especialmente en agua fría.
- El dióxido de cloro no se hidroliza, cuando entra en contacto con agua, permanece como gas en solución. El dióxido de cloro es aproximadamente 10 veces más soluble en agua que el cloro.
- La molécula ClO2 tiene un número impar de electrones de valencia, y por tanto, es un radical paramagnético.
¿Qué les sucede al dióxido de cloro y al clorito cuando entran al medio ambiente?
- El dióxido de cloro es un compuesto que se degrada rápidamente en el ambiente.
- En el aire, la luz solar degradará rápidamente el dióxido de cloro a cloro gaseoso y oxígeno.
- El clorito en el agua puede pasar al agua subterránea, aunque reacciones con el suelo y sedimentos pueden reducir la cantidad de clorito que alcanza el agua subterránea.
- Ni el dióxido de cloro ni el clorito se acumulan en la cadena alimentaria.
¿Cómo se obtiene el dióxido de cloro?
Como mencionamos anteriormente donde se encuentra naturalmente el dióxido de cloro, es que es un gas que no ocurre naturalmente en el ambiente sino que se desarrolla en laboratorios. A continuación te presentamos distintos métodos de preparación:
Oxidación del clorito
En el laboratorio, el ClO2 puede prepararse por oxidación del clorito de sodio con cloro:
2 NaClO2 + Cl2 → 2 ClO2 + 2 NaCl
Tradicionalmente, donde se encuentra naturalmente el dióxido de cloro para aplicaciones de desinfección es mediante preparaciones a partir de clorito de sodio o con el método clorito-hipoclorito de sodio:
2 NaClO2 + 2 HCl + NaOCl → 2 ClO2 + 3 NaCl + H2O
O el método clorito de sodio–ácido clorhídrico:
5 NaClO2 + 4 HCl → 5 NaCl + 4 ClO2 + 2 H2O
O el método clorito-ácido sulfúrico:
8ClO2− + 4H2SO4 → 4ClO2 + 2HClO3 + 4SO42- + 2H2O + 2HCl
Las tres reacciones del clorito sódico son ejemplos de donde se encuentra naturalmente el dióxido de cloro, pero a diferencia de los otros procesos el método clorito-ácido sulfúrico produce dióxido de cloro libre de cloro, a pesar de que precisa un 25% más de clorito para producir una cantidad equivalente de dióxido de cloro. Alternativamente, puede utilizarse peróxido de hidrógeno para aplicaciones a pequeña escala.
Reducción de clorato
En el laboratorio, el dióxido de cloro puede prepararse también por reacción de clorato de potasio con ácido oxálico:
2 KClO3 + 2 H2C2O4 → K2C2O4 + 2 ClO2 + 2 CO2 + 2 H2O
2 KClO3 + H2C2O4 + 2H2SO4 → 2KHSO4 + 2 ClO2 + 2 CO2 + 2 H2O
Donde se encuentra naturalmente el dióxido de cloro más del 95% que es producido en el mundo hoy en día se obtiene por reducción del clorato de sodio, para uso en blanqueo de pulpa de papel. Se produce con alta eficiencia de una solución de ácido fuerte con un adecuado agente reductor como metanol, peróxido de hidrógeno, ácido clorhídrico o dióxido de azufre.
Las tecnologías modernas se basan en metanol o peróxido de hidrógeno, ya que estas reacciones son económicamente más eficientes y no producen cloro residual. La reacción global puede expresarse así:
clorato + ácido + agente reductor → dióxido de cloro + subproductos
Como ejemplo típico, se estima que la reacción del clorato de sodio con ácido clorhídrico en un reactor único transcurre así:
ClO3 -+ Cl- + H+ → ClO2- + HOCl
ClO3- + ClO2-+ 2H+ → 2ClO2 + H2O
HOCl + Cl- + H+ → Cl2 + H2O
Lo que da la reacción global 2ClO3- + 2Cl- + 4H+ → 2ClO2H + Cl2 + 2H2O
La forma de producción más importante comercialmente usa metanol como agente reductor y ácido sulfúrico para aportar acidez.
Dos ventajas de no utilizar procesos basados en cloruro son que no hay formación de cloro elemental, y que se forma sulfato de sodio, una sustancia química valiosa para la elaboración de pulpa de papel, como subproducto. Estos procesos basados en metanol proporcionan gran eficacia y pueden llevarse a cabo con seguridad.
La variante que utiliza el clorato, peróxido de hidrógeno y ácido sulfúrico ha sido cada vez más utilizada desde 1999 para tratamiento de aguas y otras aplicaciones de desinfección a pequeña escala, ya que genera un producto libre de cloro con gran eficiencia.
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