Antecedentes históricos
El descubrimiento de dióxido de cloro ha sido ampliamente acreditado a Sir Humphrey Davy, quien, en 1814, creó el compuesto por la mezcla de ácido sulfúrico con clorato de potasio. Desde su descubrimiento, los investigadores han encontrado que el dióxido de cloro comparte algunas características comunes con cloro. En concreto, el dióxido de cloro es un gas verdoso-amarillento con un olor parecido al cloro que es irritante para los ojos, la nariz y la garganta. Aparte de estas similitudes muy limitadas, sin embargo, se ha sabido que el dióxido de cloro muestra propiedades físicas y químicas que son drásticamente diferentes de los de cloro, a pesar de que contiene un átomo de cloro en su estructura molecular.
Factores diferenciadores
Una de las propiedades más importantes de dióxido de cloro que lo distingue de cloro es su comportamiento cuando se coloca en agua. No sólo es el dióxido de cloro 10 veces más soluble en agua que el cloro (3,01 gramos / litro a 25 grados C), no se hidroliza cuando se coloca en solución. Permanece como una «verdadera» gas disuelto que conserva sus propiedades útiles oxidativos y biocida en todo el rango de pH 2 a 10. A modo de contraste se disocia de cloro, cuando se colocan en agua para formar ácidos hipocloroso y clorhídrico. El ácido hipocloroso es el biocida primario en solución, que se disocia para formar iones hipoclorito con el aumento del pH. Ion hipoclorito es sólo de 1/20 a 1/300 como eficaz en el control de microbios como ácido hipocloroso. Por lo tanto, el cloro solamente puede ser un biocida eficaz en sistemas con pH bajo. El alto grado de solubilidad exhibida por dióxido de cloro en el agua también se ha observado en una variedad de materiales orgánicos, tales como aceites y disolventes, permitiendo así la utilización de sus propiedades únicas oxidativos y biocida en un amplio rango de aplicaciones potenciales.
Propiedades moleculares y Oxidación
El dióxido de cloro es una molécula pequeña, volátil, y muy fuerte que reacciona con otras sustancias por medio de la oxidación en lugar de por la sustitución (es decir, cloración). dióxido de cloro tiene menor resistencia a la oxidación que el cloro, pero más del doble de la capacidad oxidativa. Poder de oxidación se describe cómo fuertemente oxidante reacciona con un «oxidable» sustancia. Cuanto mayor sea la fuerza de oxidación, las sustancias más el compuesto oxidante reaccionarán con. dióxido de cloro es relativamente débil, y tiene un potencial de oxidación más bajo que la capa de ozono, cloro o ácido hipocloroso incluso. Capacidad de oxidación se refiere al número de electrones transferidos durante una reacción de oxidación o reducción. El átomo de cloro en la molécula de ClO 2 tiene un número de oxidación de +4. Por esta razón ClO 2 acepta 5 electrones cuando se reduce a ion cloruro. A modo de comparación, ClO 2 contiene «cloro disponible», 263 por ciento que es más de 2,5 veces la capacidad de oxidación de cloro.
Debido a que el dióxido de cloro tiene un menor poder de oxidación, que es más selectivo en sus reacciones. Típicamente, el dióxido de cloro sólo reacciona con los compuestos que han activado los bonos de carbono, tales como fenoles, o con otros compuestos activos tales como sulfuros, cianuros, y hierro reducido y compuestos de manganeso. El cloro es un oxidante más potente que el dióxido de cloro, y reacciona con una variedad más amplia de productos químicos, incluyendo amoníaco. Esta propiedad limita su eficacia general como biocida. A la inversa, ya que el dióxido de cloro tiene la capacidad más oxidativo en comparación con ozono o cloro, dióxido de cloro menos se requiere para obtener una concentración activa residual del material cuando se usa como un desinfectante.
Un biocida eficaz
La propensión de dióxido de cloro a reaccionar por oxidación en lugar de sustitución hace que sea una alternativa útil a cloro en las aplicaciones de desinfección de agua potable donde la formación de potencialmente cancerígenos halogenados subproductos de desinfección, tales como trihalometanos y ácidos halogenados ácidas, es motivo de preocupación. Además, el dióxido de cloro no produce cantidades significativas de aldehídos, cetonas, ácidos cetona, u otros subproductos de desinfección que se originan a partir de ozonización de agua que contiene sustancias orgánicas.
La reacción de ClO 2 con microorganismos u otras sustancias oxidables se lleva a cabo en dos pasos. En la primera etapa de la reacción, la molécula de ClO 2 acepta un electrón y un ión clorito se forma (ClO 2 -). En la segunda etapa, ClO 2 4 acepta electrones y de iones cloruro (Cl-) se forma.
El mecanismo de acción por el cual el dióxido de cloro inactiva los microorganismos no es del todo bien entendido. Como una cuestión general, sin embargo, se sabe que el dióxido de cloro destruye microbios atacando a sus paredes celulares (o envolturas virales) e interfiriendo con la formación de proteína esencial. También se sabe que el dióxido de cloro es más eficaz contra los virus que cualquiera de cloro u ozono. Además, el dióxido de cloro se sabe que es eficaz contra los protozoos abundante agua, tales como Giardia y Cryptosporidium Lambia, los agentes causales de la giardiasis y criptosporidiosis, respectivamente. Como el dióxido de cloro es un biocida oxidante, los microorganismos no pueden desarrollar una resistencia a ella.
Muchas Aplicaciones
Debido a que el dióxido de cloro siempre existe como un gas verdadero bajo condiciones estándar de temperatura y presión, ya sea al aire libre o disuelto en solución, sus propiedades antimicrobianas puede ser aprovechada para la aplicación ya sea líquido o gaseoso. El «radical libre» propiedad del dióxido de cloro hace que sea especialmente útil para abordar los problemas estructurales de contaminación microbiana. Solución líquida de dióxido de cloro se puede aplicar directamente a las superficies conocidas de contaminación microbiana, o enteras estructuras contaminados pueden ser fumigados con el gas por simple extracción de vuelta fuera de la solución en el punto de aplicación. Una vez aplicado, el dióxido de cloro se descompone rápidamente por su cuenta a concentraciones invisibles, inofensivos de varias sales de sodio como clorito, clorato, y el ion cloruro.
