Các tính chất phân biệt với các chất Oxy hóa khác

Mặc dù cả chlorine và chlorine dioxide đều là chất oxy hóa mạnh, nhưng 2 chất này phản ứng khác nhau với các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Chẳng hạn, ClO₂ không kết hợp với ammoniac như Cl₂. Chlorine dioxide khử trùng tốt hơn Cl₂ khi có sự hiện diện của chất hữu cơ, và diệt khuẩn mà không làm thay đổi độ pH. Hypochlorite là chất oxy hóa mạnh hơn, có tính chất tạo chlorine không phân biệt bằng cách thêm 1 nguyên tử chlorine vĩnh viễn vào phân tử hữu cơ, hình thành các hydrocarbon chứa chlorine bất lợi như chloroform và chlorophenol. Các hóa chất tìm thấy trong chất thải công nghiệp đều phản ứng để sinh ra thứ phẩm chứa chlorine không tốt cho sức khỏe. Ngược lại, chlorine dioxide oxy hóa (loại bỏ điện tử) mà không tự thêm 1 nguyên tử của chính nó vào phân tử của chất bị oxy hóa. Độ pKa của ion chlorite (ClO2^–), mức cân bằng chlorous acid (HClO₂) có pH cực thấp 1.8. Trong khi mức cân bằng đôi ion gốc hypochlorite (ClO^–) hoặc hypochlorous acid (HClO) được ghi nhận gần ngưỡng trung hòa; điều đó có nghĩa ion chlorite sẽ còn lại nhiều trong nước uống và thoái hóa chủ yếu thành chloride sau khi vào cơ thể người.

Trong quá trình xử lý nước, ClO₂ kết hợp cực nhanh với phenol bằng cách tấn công các chuỗi benzene. Các sản phẩm không mùi, không vị được hình thành trực tiếp không cần qua sản phẩm trung gian như trường hợp xử lý bằng chlorine. ClO₂ có thể hiệu quả hơn đồng sulfate trong việc kiểm soát alga vì được cho là tấn công chuỗi pyrrole của chlorophyll, cắt đôi chuỗi, vô hiệu hóa khả năng phản ứng của chlorophyll. Tiếp đó, ClO₂ lại phản ứng với alga và sinh ra các sản phẩm không mùi, không vị. Olefin phản ứng với permanganate nhanh hơn với chlorine dioxide, trong khi triethylamine lại phản ứng với chlorine dioxide nhanh hơn permanganate hàng ngàn lần. Không như các chất oxy hóa khác, ClO₂ và sản phẩm khử của nó ClO₂^–, có thể vừa làm chất oxy hóa vừa làm chất khử. Dưới điều kiện acid, hydrogen peroxide (H₂O₂) sẽ khử ClO₂ tạo ra chlorous acid, nhưng ClO₂ có thể bị oxy hóa bởi chlorine tạo ra chlorate (ClO3^–), oxy hóa bởi ozone tạo ra Cl₂O₆. Tương tự, ClO₂^– có thể oxy hóa iodide (ion I^–) tạo ra iodine, hoặc bị oxy hóa bởi ion hypochlorite (ClO^–) tạo ra chlorate (ClO3^–). Kết hợp ClO₂ với máu sẽ gây ra methemoglobin bằng cách oxy hóa Fe²⁺ thành Fe³⁺ trong tế bào máu đỏ. Hít phải ClO₂ có thể cũng có hiệu ứng này.

Khi ClO₂ oxy hóa chất hữu cơ, nó thường nhận 1 electron và bị khử thành ClO₂-. ClO₂ có thể oxy hóa 1 số chất vô cơ như ferric oxide, cho đi cùng lúc 5 electron và bị khử thành chloride. Số lượng trao đổi electron cho biết tiềm năng oxy hóa của ClO₂, chứ không phải tiềm năng oxy hóa khử hay chiều của phản ứng:

Với hầu hết các chất hữu cơ:

ClO₂ (aq) + e^– = ClO₂^– (E0 = 0.95V)

Hoạt động mạnh hơn với 1 vài hợp chất:

ClO₂ + 5e^– = Cl + 2O₂^– (khoảng 1.5V)

Khi oxy hóa các phân tử hữu cơ, không có hiện tượng trao đổi nguyên tử chlorine để tạo ra hydrocarbon chứa chlorine.