Chlordioxid

Strukturformel
Allgemeines
Name	Chlordioxid
Andere Namen	E926
Summenformel	ClO2
CAS-Nummer	10049-04-4
Kurzbeschreibung	gelb-rötliches Gas mit scharfen, erstickendem Geruch
Eigenschaften
Molare Masse	67,46 g/mol
Aggregatzustand	gasförmig
Dichte	3,01 g/l[1]
Schmelzpunkt	-59,5 °C[1]
Siedepunkt	11 °C[1] (Zersetzung ab 45 °C)
Dampfdruck	1,4 bar bei 20°C [1]
Löslichkeit	löslich in Wasser, alkalischen Lösungen und Schwefelsäure
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung O Brandfördernd T+ Sehr giftig N Umwelt- gefährlich [1](Konzentratiosnabhängig) R- und S-Sätze R: 6-8-26-34-50[1] S: (1/2-)23-26-26-36/37/39-38-45-61[1]
MAK	0,1 ml/m3 oder 0,28 mg/m3
LD50	10049-04-4 oral Ratte einer 5% Lösung[2]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Chlordioxid ist eine chemische Verbindungen zwischen dem Halogen Chlor und Sauerstoff und der Formel ClO₂. Es besitzt eine Masse von 67,46 g/mol und ist bei Standardtemperatur ein gelb-rötliches Gas. Wenn es bei -59 °C gefriert, bilden sich explosive rote Kristalle. In flüssiger Form ist Chlordioxid rotbraun und besitzt einen von Chlor deutlich verschiedenen Geruch. Der Siedepunkt liegt bei ca. 10 °C. Chlordioxid ist in Wasser, alkalischen Lösungen und Schwefelsäure löslich. Die Lösungen in Wasser sind gelb und über einen weiten pH-Bereich erstaunlich unempfindlich gegen Hydrolyse, zu der Chlordioxid als gemischtes Anhydrid der Chlorsäure und der Chlorigen Säure eigentlich neigen sollte. Bei pH-Werten > 10 und < 5,5 setzen jedoch bereits erhebliche Disproportionierungen ein, die je nach pH-Wert zu Chlorat-/Chloridbildung oder Chlorat-/Chloritbildungen führen (s.a. Chlorine Dioxide von W. J. Masschelein aus dem Jahr 1979). Wegen der explosiven Eigenschaften in allen Aggregatzuständen ist bei der Handhabung äußerste Vorsicht angebracht. Wässrige Lösungen sind dagegen nicht explosiv, soweit sie kein Chlordioxid-Luft-Gemisch von 10 Vol. % Chlordioxid erzeugen können. Dies ist bei Raumtemperatur bei wässrigen Lösungen mit einem Chlordioxidgehalt von >6 g/L gegeben. Chlordioxidlösungen mit einer Konzentration > 30 g/L explodieren bereits unter Luftabschluss.

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Gewinnung und Darstellung

Die Herstellung durch Mischen der Grundchemikalien erfolgt direkt vor Ort in Chlordioxidanlagen oder mit Zwei- oder Dreikomponentensystemen. Für die technische Herstellung eignet sich insbesondere das Chlorit-Salzsäure-Verfahren, das Chlorit-Chlor-Verfahren. Bei diesen Verfahren handelt es sich aufgrund der Spontanbildung von Chlordioxid um für den Anwender sehr gefährliche Darstellungsmöglichkeiten und sie müssen daher unbedingt in entsprechenden Reaktoranlagen durchgeführt werden. Die Einhaltung der MAK-Werte ist dagegen sichergestellt durch das Chlorit - Peroxodisulfat-Verfahren, da es hier zu keiner Spontanbildung von großen Mengen Chlordioxid kommen kann. Die verschiedenen Chlorat-Säure-Reduktionsmittel-Verfahren sind für die Darstellung großer Mengen Chlordioxid geeignet, wie sie z. B. in der Papierindustrie Verwendung finden. Ihr Einsatz bedingt, aufgrund der hohen Explosionsgefahr, zwingend den Einsatz von Reaktoren. Für die Trinkwasserdesinfektion sind nur die nach DVGW W 224 und W 624 beschriebenen Herstellverfahren zulässig. Da das Regelwerk W224 den Stand der Technik aus dem Jahre 1986 wiedergibt, sind dort bisher nur das Salzsäure-Chlorit- und das Chlor-Chlorit-Verfahren beschrieben. Das Regelwerk W 224 wird dahingehend überarbeitet, das auch das in der DIN EN 12671 "Produkte zur Aufbereitung von Wasser für den menschlichen Gebrauch Chlordioxid" genannte und in der Zeitschrift Vom Wasser Band 4 aus dem Jahre 2005 beschriebene Peroxodisulfat-Chlorit-Verfahren Aufnahme findet. Die Ausgangsstoffe Natriumperoxodisulfat und Natriumchlorit sind bereits zum heutigen Zeitpunkt als Vorprodukte für die Herstellung von Chlordioxid durch den Gesetzgeber zugelassen.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Chlordioxid ist 2,33 mal schwerer als Luft.

Verwendung

Chlordioxid (E926) wird zum Bleichen in der Textil-, Cellulose- und Papierindustrie verwendet und hat dort Chlor weitgehend ersetzt. Es findet Verwendung bei der Trinkwasserdesinfektion (Desinfektion), wo es ebenfalls Chlor in einzelnen Ländern weitgehend ersetzt hat, da es im Gegensatz zu Chlor auch stark viruzid und gegen viele Protozoen wirksam ist. Des Weiteren wird Chlordioxid zunehmend auch bei der Abfüllung von PET-Flaschen zur Desinfektion genützt. Es wird auch zur Desodorierung übelriechender Abfälle und Abwässer verwendet. Für letzteres ist es geeignet, da es im Gegensatz zu Chlor nicht chlorolytisch wirkt und daher keine persistenten Organochlorverbindungen in die Umwelt entlässt.

Chlordioxid als relativ stabiles freies Radikal überträgt sein ungepaartes Elektron leicht auf DNA, die dann bricht und so den Zelltod auslöst. Darauf scheint die starke Desinfektionswirkung zu beruhen. Es ist erstaunlich, dass höhere Organismen sehr unempfindlich gegen Chlordioxid sind. Die Toleranzschwelle für Chlordioxid liegt bei Vertebraten bei mehr als dem zwanzigfachen dessen, was üblicherweise zur Trinkwasserdesinfektion eingesetzt wird. Chlordioxid hat im Gegensatz zu Chlor keinen negativen Einfluss auf den Geruch und Geschmack von Wasser.

Quellen

1. ↑ ^{a b c d e f g} Eintrag zu CAS-Nr. 10049-04-4 in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 15.10.2007 (JavaScript erforderlich)
2. ↑ Datenblatt bei microbansystems (englisch)