Chlordioxid trägt zwar "Chlor" in seinem Namen, aber seine Chemie unterscheidet sich grundlegend von der des Chlors.
Wie wir alle in der Schul-Chemie gelernt haben, können wir zwei Verbindungen mischen und eine dritte erzeugen, die wenig Ähnlichkeit mit ihren Eltern hat. Wenn man zum Beispiel zwei Teile Wasserstoffgas mit einem Teil Sauerstoff mischt, entsteht flüssiges Wasser. Wir sollten uns nicht von der Tatsache täuschen lassen, dass Chlor und Chlordioxid ein gemeinsames Wort haben. Die chemische Zusammensetzung der beiden Verbindungen ist völlig unterschiedlich.
Chlor und Chlordioxid sind beide Oxidationsmittel (Elektronenempfänger). Allerdings kann Chlor zwei Elektronen aufnehmen, Chlordioxid dagegen fünf. Das bedeutet, dass ClO2, Mol für Mol, 2,6 Mal wirksamer ist als Chlor.
Ebenso wichtig, wenn nicht sogar noch wichtiger, ist die Tatsache, dass Chlordioxid mit vielen organischen Verbindungen nicht reagiert, so dass ClO2 keine umweltgefährdenden chlorierten organischen Verbindungen erzeugt. Bei aromatischen Verbindungen beispielsweise sind die Kohlenstoffatome in Ringen angeordnet, und an diese Ringe können andere Atome, wie z. B. Chlor, angehängt werden, so dass ein chlorierter Aromat entsteht - eine hochgiftige Verbindung, die noch lange nach ihrer Entstehung in der Umwelt verbleibt.
Das Verhalten von Chlordioxid als Oxidationsmittel ist ganz anders. Wie bei Ozon erfolgt der vorherrschende Oxidationsmechanismus bei Chlordioxid durch einen Prozess, der als elektrophile (d. h. elektronenanziehende) Abstraktion freier Radikale bekannt ist, und nicht durch oxidative Substitution oder Addition (wie bei Chlorierungsmitteln wie Chlor oder Hypochlorit). Dies bedeutet, dass bei der Desinfektion mit Chlordioxid keine chlorierten organischen Verbindungen wie THM und HAA entstehen.
