Хлор у природі. Добування хлору в лабораторії та промисловості. Фізичні та хімічні властивості хлору.
Сполуки хлору містяться у водах океанів, морів і озер. У невеликих кількостях вони містяться у рослинних і тваринних організмах. Хлор становить 0,05 % маси земної кори. Добування. В лабораторних умовах хлор добувають із хлоридної кислоти при взаємодії її з оксидом мангану(ІV). Реакція відбувається при нагріванні: 4НСl + МnОr = Сl2 + МnСlr + 2Н2О. Це окисно-відновний процес. НСl, точніше хлорид-іон Сl-, — відновник; МnОr — окисник. Метод складання рівняння реакції розглянуто в § 7.3. Замість окисника МnОr можна застосовувати перманганат калію КМnО4. Тоді реакція відбуватиметься за звичайної температури, тобто без нагрівання: 16НСl + 2КМnO4 = 5Сlr + 2МnСl2 + 2КСl + 8Н2O; 2Сl- - 2е- = Сl2 5; +7 +2 Мn + 5е- = Мn 2, У промисловості хлор добувають електролізом концентрованого розчину хлориду натрію. Хлор виділяється на аноді. При цьому утворюються також гідроген (виділяється на катоді) і гідроксид натрію (залишається в розчині). Зріджений хлор (зріджується за кімнатної температури при тиску 600 кПа) зберігають у стальних балонах і в такому вигляді доставляють до місця використання. Фізичні властивості. Хлор — отруйний газ жовто-зеленого кольору з різким запахом. Важчий за повітря в 2,5 раза. При 20°С в 1 об’ємі води розчиняється 2,3 об’єму хлору. Розчин хлору у воді називається хлорною водою. Хлор добре розчиняється в органічних розчинниках. Хлор спричиняє подразнення дихальних шляхів, а вдихання великих кількостей його призводить до смерті від задухи. У природному хлорі містяться два ізотопи: 3517Сl (75,4 %) і 3717Сl (24,6 %). Хімічні властивості. Молекула хлору складається з двох атомів, характер зв’язку в ній ковалентний неполярний: Сильні окисні властивості хлор виявляє під час взаємодії з металами. При цьому атоми металу віддають електрони, а молекули хлору їх приєднують. Наприклад:
Хлор взаємодіє також з багатьма неметалами. Наприклад: 2Р + ЗСl2 = 2РСl3; 2Р + 5Сl2 = 2РСl5. Своєрідно реагує хлор з воднем. У темряві суміш хлору з воднем не взаємодіє. Однак при сильному освітленні реакція відбувається дуже швидко, з вибухом: Сl2 + Н2 = 2НСl. Насправді ж, як показали дослідження, ця реакція відбувається значно складніше. Молекула Сl2 поглинає квант світла h v і розщеплюється на атоми (неорганічні радикали Сl) (див. також § 16.3). Це є початком реакції (початкове збудження реакції). Потім вона продовжується сама собою. Кожен з атомів-радикалів хлору Сl реагує з молекулою гідрогену. При цьому утворюються Н° і НСl˚. У свою чергу, атом-радикал гідрогену Н взаємодіє з молекулою Сl2, утворюючи НСl˚ і Сl˚, і т. д. Наочно це можна зобразити схемою: Сl2 + h v = Сl˚ + Сl˚; Сl˚ + Н2 = НСl + Н°; Н° + Сl2 = НСl + Сl˚ і т. д. Початкове збудження спричинило ланцюг послідовних реакцій. Такі реакції називаються ланцюговими. Внаслідок ланцюгової реакції хлору з воднем утворюється хлороводень. Як встановив М. М. Семенов, ланцюгові реакції дуже поширені і відбуваються через утворення і наступну взаємодію вільних атомів або груп атомів — радикалів. Вони відіграють велику роль у багатьох важливих хімічних процесах (процеси горіння, вибуху, полімеризації тощо). Якщо підпалити струмінь водню, що виходить, наприклад з приладу Кіппа, і пропустити його у склянку з хлором, то водень горітиме в ньому блакитним полум’ям з утворенням хлороводню. Від органічних сполук хлор відбирає гідроген, а карбон залишається у вільному стані. Тому такі речовини, як скипидар, парафін, згоряють у хлорі з виділенням великої кількості кіптяви і хлороводню. Хлор заміщує гідроген у насичених вуглеводнях і приєднується до ненасичених сполук: СН4 + Сl2 = СН3Сl + НСl; С2Н4 + Сl2 = С2Н4Сl2. Він витісняє бром і йод з їх сполук з гідрогеном і металами: Сl2 + 2KBr = 2КСl + Вr2. Хлор взаємодіє з воднем з утворенням двох кислот — хлоридної (сильна кислота) і хлоратної(l) (слабка кислота). Реакція оборотна: Сl2 + Н2О⇆НСl + HClO, в іонній формі Сl2 + Н2O⇆Н+ + Сl- + НСlО. Хлоратна(і) кислота дуже нестійка. Під час нагрівання або на світлі вона розкладається на хлоридну кислоту й кисень: 2НСlO = 2НСl+ O2. Хлоратна(І) кислота — сильний окисник. Утворенням її пояснюються вибілювальні властивості хлору за наявності вологи (води). Сухий хлор не вибілює. Хлор безпосередньо не взаємодіє з киснем, азотом і вугіллям (їх сполуки добувають непрямим шляхом). Якщо немає вологи, то хлор не взаємодіє із залізом. Це дає можливість зберігати його у стальних балонах і цистернах. Застосування. Хлор застосовується для знезараження питної води (хлорування води), вибілювання тканин і паперової маси. Великі кількості його витрачаються для добування хлоридної кислоти, хлорного вапна, а також різних хімічних сполук, що містять хлор. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|