Dióxido de cloro

¿Qué es el dióxido de cloro?

El dióxido de cloro es un compuesto inorgánico formado por el elemento cloro (Cl) y el oxígeno (O). Su fórmula química es ClO₂. Es un gas amarillo verdoso a rojizo. No se encuentra de forma natural en el ambiente.

Es extremadamente reactivo, por lo que es común que se prepare en el sitio donde se va a usar. Uno de sus usos más importantes es como microbicida, antiséptico y desodorizante, pues elimina bacterias, virus y hongos con mucha facilidad y en concentraciones muy bajas.

Permite desinfectar alimentos como vegetales, frutas, carnes, aves y mariscos. Sirve para higienizar superficies, pisos, baños, sistemas de ventilación, piscinas, equipos de laboratorio, equipos odontológicos, etc.

Por ello es empleado en el procesamiento de alimentos, en hospitales y clínicas, en industrias y comercios. Se emplea para purificar el agua para beber y también las aguas residuales municipales.

Es muy efectivo como agente oxidante, por lo que se utiliza para blanquear pulpa de papel, aceites, harina, cueros, fibras textiles, etc.

Cuando se encuentra en forma de gas es muy peligroso, pues es muy explosivo, y se utiliza principalmente en soluciones acuosas. Es tóxico si se inhala.

Estructura del dióxido de cloro

El dióxido de cloro está formado por la unión de un átomo de cloro (Cl) con dos átomos de oxígeno (O). Los enlaces del cloro con cada oxígeno son covalentes y dobles. El cloro en este compuesto posee una valencia de +4.

Posee una estructura simétrica y en forma de ángulo, pues tiene electrones libres. Esto es, que no forman enlace con ningún otro átomo.

Nomenclatura del dióxido de cloro

• Dióxido de cloro.
• Óxido de cloro (iv).

Propiedades del dióxido de cloro

• Estado físico. Gas de color amarillo verdoso a amarillo rojizo.
• Peso molecular. 67,45 g/mol.
• Punto de fusión. -59 °C.
• Punto de ebullición. 11 °C.
• Densidad. Líquido a 0 °C = 1,642 g/cm³. Gas = 2,33 (densidad relativa al aire, aire=1).
• Solubilidad. Soluble en agua: 2000 cm³ del ClO₂ gas en 100 cm³ de agua fría o 0,8 g/100 mL de agua a 20 °C. Soluble en solución alcalina y en solución de ácido sulfúrico H₂SO₄.
• Propiedades químicas. El ClO₂ es extremadamente reactivo y puede explotar de forma violenta. Es un agente oxidante muy efectivo. Se descompone violentamente si entra en contacto con materiales orgánicos. Si se encuentra en aire a una concentración mayor al 10%, puede explotar por efecto de la luz solar o el calor. También puede detonar en presencia de mercurio (Hg) o monóxido de carbono (CO). Bajo la acción de la luz ultravioleta (UV) o del ozono, el ClO₂ se convierte en hexóxido de cloro Cl₂O₆, compuesto muy inestable.
• Propiedades de sus soluciones acuosas. Sus soluciones acuosas son amarillas o amarillo rojizas. Son estables si se mantienen frías, bien selladas y protegidas de la luz del sol. En presencia de luz, estas soluciones se descomponen lentamente para dar ácido clorhídrico HCl y ácido clórico HClO₃. En las soluciones alcalinas, el ClO₂ se descompone en iones clorito ClO^2- y clorato ClO^3-. En las soluciones ácidas, se forma ácido cloroso HClO₂ y luego este se descompone a ácido clorhídrico HCl y ácido clórico HClO₃.

• Otras propiedades. Los vapores concentrados de ClO₂ son potencialmente explosivos, por lo que no se ha podido comprimir ni solo ni mezclado con otros gases. Por esta razón, se prefiere prepararlo en el sitio donde se va a utilizar. Cuando se encuentra a muy bajas temperaturas en su forma hidratada, que es la forma en que en ocasiones es trasladado, es un sólido en forma de bloque parecido al hielo, y de color naranja. Posee olor similar al cloro. Es tóxico por inhalación.

Obtención del dióxido de cloro

Se puede obtener de varias formas. Por ejemplo, en algunos casos, las soluciones de ClO₂ se preparan haciendo pasar una mezcla de gas cloro (Cl₂) y aire (o gas cloro y nitrógeno N₂) a través de una columna que contiene gránulos de clorito de sodio (NaClO₂).

2 NaClO₂ + Cl₂ → 2 NaCl + 2 ClO₂

El producto generado contiene aproximadamente un 90% de ClO₂, entre otros compuestos de cloro.

También se obtiene a partir de clorato de potasio (KClO₃) y ácido sulfúrico (H₂SO₄) en presencia de ácido oxálico como reductor. En este caso, se forma también dióxido de carbono (CO₂) que sirve para diluir el ClO₂.

Se puede preparar en el sitio de uso partiendo de clorato de sodio (NaClO₃), ácido sulfúrico (H₂SO₄) y metanol (CH₃OH).

En la industria se obtiene mediante clorato de sodio (NaClO₃) y dióxido de azufre (SO₂) en presencia de ácido sulfúrico.

2 NaClO₃ + SO₂ + H₂SO₄ → 2 ClO₂ + 2 NaHSO₄

Usos del dióxido de cloro

Puede emplearse como un potente agente antimicrobiano. Se ha encontrado que es altamente efectivo contra varios microorganismos, como Escherichia coli y Staphylococcus aureus.

Con este último basta una concentración de solo 5 ppm de ClO₂ para eliminar el 100% de los mismos. Es bactericida, antiséptico y desodorizante. Es efectivo sobre un amplio intervalo de pH.

• En alimentos. Se utiliza como agente antimicrobiano en agua para fumigar frutas y vegetales, en el procesamiento de carnes de aves, carnes rojas, Tanto piezas de carne como órganos, y productos marinos como los mariscos. Las soluciones de dióxido de cloro deben utilizarse en una concentración que no exceda 3 ppm (partes por millón) de ClO₂ residual, de forma que no tenga un efecto sobre los alimentos. Luego del tratamiento con ClO₂, todos los alimentos deben enjuagarse completamente con agua potable, o destinarse a escaldado, cocción o enlatado. En el caso de productos marinos, la solución de ClO₂ debe emplearse en el agua y hielo que se usan en el enjuagado, lavado, descongelamiento, transporte o almacenaje. Los mariscos crudos deben luego lavarse muy bien con agua potable antes del consumo.
• En papel y cartón que entrarán en contacto con alimentos. Las soluciones de ClO₂ se utilizan para eliminar microrganismos que causan limo (como algas, bacterias y hongos) en el agua de proceso que se emplea en la manufactura de papel y cartón que entrará en contacto con alimentos.
• En agua para beber. Sirve para purificar agua y hacerla potable. Se utiliza en el pretratamiento de agua que luego será embotellada para beber o agua que será utilizada como ingrediente en la manufactura de bebidas o refrescos.
• En odontología. Se emplea en los instrumentos utilizados por el odontólogo para desinfectarlos y destruir organismos patógenos en los mismos.
• En aplicaciones médicas. Las soluciones acuosas de ClO₂ se han empleado para tratar candidiasis orales (infección en la boca). La candidiasis es una infección por el hongo Candida albicans. El dióxido de cloro elimina el hongo de la boca y mejora significativamente la apariencia de los tejidos bucales sin efectos secundarios. Algunos investigadores médicos indican que las soluciones de ClO₂ aplicadas a heridas de operaciones quirúrgicas pueden disminuir o suprimir la formación de adhesiones sin afectar la curación de la misma, con la ventaja adicional de sus propiedades antisépticas.

Otros usos del dióxido de cloro

Por sus propiedades oxidantes y microbicidas el ClO₂ se utiliza para:

• Blanquear la celulosa de la madera en la manufactura de pulpa y papel, proporcionando un brillo estable.
• Decolorar grasas y aceites, cuero, blanquear harina y textiles.
• Aplicaciones agrícolas, como desinfectar superficies duras, equipos, sistemas de agua e invernaderos de setas.
• Aplicaciones en industrias, comercios y hospitales, como desinfectar superficies duras (paredes, pisos, baños), sistemas de ventilación, equipos de laboratorio.
• Desinfectar pisos y baños de hogares, sistemas de aire acondicionado, sistemas de circulación de agua de piscinas.
• Tratamiento de aguas residuales municipales e industriales.
• Limpieza de contaminación de campos petroleros.
• Manufactura de sales de cloruro (Cl^–).

Riesgos del dióxido de cloro

Los vapores concentrados de ClO₂ son potencialmente explosivos. Es tóxico por inhalación e ingestión. Es irritante de los ojos, nariz y garganta, puede causar edema pulmonar y bronquitis crónica. Según las fuentes consultadas, el ClO₂ no causa mutaciones en el ADN ni cáncer en humanos.

Referencias

1. Chlorine dioxide. Recuperado de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Dean, J.A. Lange’s Handbook of Chemistry (Eleventh Edition). McGraw Hill.
3. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Fifth Edition. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. Cotton, F.A., Wilkinson, G. Advanced Inorganic Chemistry. Fourth Edition. John Wiley & Sons.
5. McKeen, L. Introduction to Food Irradiation and Medical Sterilization. Gaseous Chlorine Dioxide. In The Effect of Sterilization on Plastics and Elastomers (Third Edition). Recuperado de sciencedirect.com.