DEFINITION
Klor- ett kemiskt element i grupp VII i den tredje perioden av det periodiska systemet av kemiska element D.I. Mendelejev. Icke-metall.
Avser element - p -familj. Halogen. Serienumret är 17. Strukturen på den externa elektroniska nivån är 3s 2 3 p 5. Relativ atommassa - 35,5 a.m.u. Klormolekylen är diatomisk - Cl 2.
Kemiska egenskaper hos klor
Klor reagerar med enkla metaller:
Cl2 + 2Sb = 2SbCl3 (t);
Cl2 + 2Fe \u003d 2FeCl3;
Cl2 + 2Na = 2NaCl.
Klor interagerar med enkla icke-metalliska ämnen. Så, när de interagerar med fosfor och svavel, bildas motsvarande klorider, med fluor - fluorider, med väte - väteklorid, med syre - oxider, etc.:
5Cl2 + 2P = 2HCl5;
Cl2 + 2S \u003d SCl2;
Cl2 + H2 \u003d 2HCl;
Cl 2 + F 2 \u003d 2ClF.
Klor kan tränga undan brom och jod från deras föreningar med väte och metaller:
Cl2 + 2HBr = Br2 + 2HCl;
Cl2 + 2NaI \u003d I2 + 2NaCl.
Klor kan lösas upp i vatten och alkalier, medan kinträffar, och sammansättningen av reaktionsprodukterna beror på villkoren för dess genomförande:
Cl2 + H2O ↔ HCl + HClO;
Cl2 + 2NaOH \u003d NaCl + NaClO + H2O;
3Cl2 + 6NaOH \u003d 5NaCl + NaClO3 + 3H2O.
Klor interagerar med en icke-saltbildande oxid - CO för att bilda ett ämne med ett trivialt namn - fosgen, med ammoniak för att bilda ammoniumtriklorid:
Cl2 + CO \u003d COCl2;
3 Cl 2 + 4NH 3 \u003d NCl 3 + 3NH 4 Cl.
I reaktioner uppvisar klor egenskaperna hos ett oxidationsmedel:
Cl2 + H2S \u003d 2HCl + S.
Klor inträder i reaktioner av interaktion med organiska ämnen av klassen alkaner, alkener och arener:
CH3-CH3 + Cl2 = CH3-CH2-Cl + HCl (villkor - UV-strålning);
CH2 \u003d CH2 + Cl2 \u003d CH2 (Cl) -CH2-Cl;
C6H6 + Cl2 \u003d C6H5-Cl + HCl (kat \u003d FeCl3, AlCl3);
C 6 H 6 + 6Cl 2 \u003d C 6 H 6 Cl 6 + 6HCl (tillstånd - UV-strålning).
Fysikaliska egenskaper hos klor
Klor är en gulgrön gas. Termiskt stabil. När kylt vatten är mättat med klor bildas en fast klarat. Det löser sig bra i vatten, genomgår dismutation i stor utsträckning ("klorvatten"). Löser i koltetraklorid, flytande SiCl 4 och TiCl 4 . Det är dåligt lösligt i mättad natriumkloridlösning. Reagerar inte med syre. Starkt oxidationsmedel. Kokpunkt - -34,1C, smältpunkt - -101,03C.
Får klor
Tidigare erhölls klor genom Scheele-metoden (reaktion av mangan (VI) oxid med saltsyra) eller genom Deacon-metoden (reaktion av interaktion av väteklorid med syre):
MnO2 + 4HCl \u003d MnCl2 + Cl2 + 2H2O;
4HCl + O2 \u003d 2H2O + 2 Cl2.
I vår tid används följande reaktioner för att erhålla klor:
NaOCl + 2HCl = NaCl + Cl2 + H2O;
2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 +5 Cl2 + 8H2O;
2NaCl + 2H2O \u003d 2NaOH + Cl2 + H2 (villkor - elektrolys).
Applicering av klor
Klor har funnit bred användning i olika industrier, eftersom det används vid tillverkning av polymera material (polyvinylklorid), blekmedel, organiska klorinsekticider (hexakloran), kemiska krigföringsmedel (fosgen), för vattendesinfektion, inom livsmedelsindustrin, inom metallurgi , etc.
Exempel på problemlösning
EXEMPEL 1
EXEMPEL 2
| Träning | Vilken volym, massa och mängd av klorämne kommer att frigöras (n.o.) under interaktionen av 17,4 g mangan(IV)oxid med saltsyra, tagit i överskott? |
| Lösning | Låt oss skriva reaktionsekvationen för interaktionen av mangan(IV)oxid med saltsyra: 4HCl + MnO2 \u003d MnCl2 + Cl2 + 2H2O. Molära massor av mangan(IV)oxid och klor, beräknade med hjälp av tabellen över kemiska grundämnen för D.I. Mendeleev - 87 respektive 71 g/mol. Beräkna mängden mangan (IV) oxidämne: n(Mn02) = m(Mn02)/M(Mn02); n (MnO 2) \u003d 17,4 / 87 \u003d 0,2 mol. Enligt reaktionsekvationen n (MnO 2): n (Cl 2) \u003d 1: 1, därför n (Cl 2) \u003d n (MnO 2) \u003d 0,2 mol. Då kommer massan och volymen av klor att vara lika: m(Cl 2) \u003d 0,2 × 71 \u003d 14,2 g; V (Cl 2) \u003d n (Cl 2) × V m \u003d 0,2 × 22,4 \u003d 4,48 l. |
| Svar | Mängden klorämne är 0,2 mol, massan är 14,2 g, volymen är 4,48 l. |
Klor- ett element från den 3:e perioden och VII A-gruppen i det periodiska systemet, serienummer 17. Atomens elektroniska formel är [ 10 Ne ] 3s 2 Зр 5, karakteristiska oxidationstillstånd 0, -1, + 1, +5 och +7. Det mest stabila tillståndet är Cl-1. Skala för kloroxidationstillstånd:
7 - Cl2O7, ClO4-, HClO4, KClO4
5 - ClO3-, HClO3, KClO3
1 - Cl2O, ClO-, HClO, NaClO, Ca(ClO)2
-1-Cl-, HCl, KCl, PCl 5
Klor har en hög elektronegativitet (2,83) och uppvisar icke-metalliska egenskaper. Det är en del av många ämnen - oxider, syror, salter, binära föreningar.
I naturen - tolfte av kemisk överflöd, grundämnet (femte bland icke-metaller). Det förekommer endast i en kemiskt bunden form. Det tredje elementet i innehåll i naturliga vatten (efter O och H), särskilt mycket klor i havsvatten (upp till 2 viktprocent). Ett livsviktigt element för alla organismer.
Klor C1 2. Enkel substans. Gröngul gas med en stickande, kvävande lukt. Cl 2-molekylen är opolär, innehåller en C1-C1 σ-bindning. Termiskt stabil, obrännbar i luft; blandning med väte exploderar i ljuset (väte brinner i klor):
Cl2+H2⇌HCl
Det är mycket lösligt i vatten, genomgår dismutation i det med 50% och helt - i en alkalisk lösning:
Cl20 +H2O ⇌HCl I0 + HCl-I
Cl2 + 2NaOH (kall) = NaClO + NaCl + H2O
3Cl2 + 6NaOH (gor) \u003d NaClO3 + 5NaCl + H2O
En lösning av klor i vatten kallas klorvatten, i ljuset sönderfaller HClO-syra till HCl och atomärt syre O 0, därför måste "klorvatten" förvaras i en mörk flaska. Närvaron av HClO-syra i "klorvatten" och bildandet av atomärt syre förklarar dess starka oxiderande egenskaper: till exempel blir många färgämnen färglösa i vått klor.
Klor är ett mycket starkt oxidationsmedel med avseende på metaller och icke-metaller:
Cl2 + 2Na = 2NaCl2
ЗСl 2 + 2Fe→2FeСl 3 (200 °С)
Cl 2 + Se \u003d SeCl 4
Cl2 + Pb → PbCl2 (300°FRÅN)
5Cl2 +2P→2PCl 5 (90 °С)
2Cl2+Si→SiCl4 (340 °С)
Reaktioner med föreningar av andra halogener:
a) Cl2 + 2KVg (P) = 2KSl + Br2 (kokande)
b) Сl 2 (vecka) + 2 КI (р) = 2 КCl + I 2 ↓
ZCl (ex.) + 3H 2 O + KI \u003d 6HCl + KIO 3 (80 °С)
Kvalitativ reaktion- interaktionen av bristen på CL 2 med KI (se ovan) och detektering av jod genom blåfärgning efter tillsats av en stärkelselösning.
Mottagande klor i industri:
2NаСl (smälta) → 2Nа + Сl 2 (elektrolys)
2NaCl+ 2Н 2 O→Н 2 + Cl 2+ 2NAOH (elektrolys)
och i laboratorier:
4HCl (konc.) + MnO2 \u003d Cl2 + MnCl2 + 2H2O
(på liknande sätt med deltagande av andra oxidationsmedel; se reaktionerna för HCl och NaCl för mer detaljer).
Klor är en produkt från den huvudsakliga kemiska produktionen, som används för att producera brom och jod, klorider och syrehaltiga derivat, för pappersblekning, som ett desinfektionsmedel för dricksvatten. Giftig.
Klorväte HC l . Anoxisk syra. En färglös gas med en stickande lukt, tyngre än luft. Molekylen innehåller en kovalent σ-bindning H - Cl. Termiskt stabil. Låt oss mycket väl lösa upp i vatten; utspädda lösningar kallas saltsyra och en rykande koncentrerad lösning (35-38%) - saltsyra(namnet gavs av alkemisterna). Stark syra i lösning, neutraliserad av alkalier och ammoniakhydrat. Ett starkt reduktionsmedel i en koncentrerad lösning (på grund av Cl - I), ett svagt oxidationsmedel i en utspädd lösning (på grund av H I). En integrerad del av "royal vodka".
En kvalitativ reaktion på Cl-jonen är bildningen av vita fällningar av AgCl och Hg 2 Cl 2, som inte överförs till lösning genom inverkan av utspädd salpetersyra.
Klorväte fungerar som en råvara vid framställning av klorider, organiska klorprodukter, används (i form av en lösning) vid etsning av metaller, sönderdelning av mineraler och malmer. Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
HCl (utspädd) + NaOH (utspädd) \u003d NaCl + H2O
Hcl (razb.) + NH 3 H 2 O \u003d NH 4 Cl + H 2 O
4HCl (konc., horisont) + MO2 \u003d MCl2 + Cl2 + 2H2O (M = Mn, Pb)
16HCl (konc., horisont) + 2KMnO4 (t) \u003d 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O + 2KCl
14HCl (konc.) + K 2 Cr 2 O 7 (t) \u003d 2СrCl 3 + ZCl 2 + 7H 2 O + 2KSl
6HCl (konc.) + KClO3 (T) \u003d KCl + ZCl2 + 3H2O (50-80 °С)
4HCl (konc.) + Ca (ClO)2 (t) \u003d CaCl2 + 2Cl2 + 2H2O
2HCl (razb.) + M \u003d MCl2 + H2 (M = Re, 2p)
2HCl (razb.) + MSO 3 \u003d MCl 2 + CO 2 + H 2 O (M = Ca, Va)
Hcl (razb.) + AgNO 3 \u003d HNO 3 + AgCl ↓
Erhålla Hcl i industrin - förbränning av H 2 i Cl 2 (se), i laboratoriet - undanträngning från klorider med svavelsyra:
NaCl (t) + H2SO4 (konc.) = NaHS04+ NSl(50 °C)
2NaCl (t) + H2SO4 (konc.) = Na2S04+ 2HCl(120 °С)
klorider
Natriumklorid Na Cl . Anoxiskt salt. hushållsnamn salt-. Vit, lätt hygroskopisk. Smälter och kokar utan sönderdelning. Måttligt löslig i vatten, lösligheten beror något på temperaturen, lösningen har en karakteristisk salt smak. Genomgår inte hydrolys. Svag reducering. Går in i jonbytesreaktioner. Det utsätts för elektrolys i smälta och lösning.
Det används för att producera väte, natrium och klor, soda, kaustiksoda och väteklorid, som en komponent i kylblandningar, en livsmedelsprodukt och ett konserveringsmedel.
I naturen - huvuddelen av stensaltavlagringar, eller halit, och sylvinit(tillsammans med KCl), saltlake från saltsjöar, mineralföroreningar i havsvatten (NaCl-halt = 2,7%). Inom industrin erhålls det genom att förånga naturliga saltlösningar.
Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
2NaCl (t) + 2H2SO4 (konc.) + MnO2 (t) \u003d Cl2 + MnSO4 + 2H2O + Na2SO4 (100 °C)
10NaCl (t) + 8H 2 SO 4 (konc.) + 2KMnO 4 (t) \u003d 5Cl 2 + 2MnSO 4 + 8H 2 O + 5Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 (100°C)
6NaCl (T) + 7H 2 SO 4 (konc.) + K 2 Cr 2 O 7 (t) \u003d 3Cl 2 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O + ZNa 2 SO 4 + K 2 SO 4 (100 °C)
2NaCl (t) + 4H 2 SO 4 (konc.) + PbO 2 (t) \u003d Cl 2 + Pb (HSO 4) 2 + 2H 2 O + 2 NaHSO 4 (50 °C)
NaCl (razb.) + AgNO 3 \u003d NaNO 3 + AgCl ↓
NaCl (l) → 2Na + Cl2 (850°С, elektrolys)
2NaCl + 2H2O → H2 + Cl2 + 2NaOH (elektrolys)
2NaCl (p, 20%) → Cl2+ 2 Nahg) "amalgam"(elektrolys, påhg-katod)
Kaliumklorid KCl . Anoxiskt salt. Vit, icke-hygroskopisk. Smälter och kokar utan sönderdelning. Sparsamt löslig i vatten, lösningen har en bitter smak, ingen hydrolys. Går in i jonbytesreaktioner. Det används som kaliumgödsel för att erhålla K, KOH och Cl 2 . I naturen är huvudkomponenten (tillsammans med NaCl) av avlagringar sylvinit.
Ekvationerna för de viktigaste reaktionerna är desamma som för NaCl.
Kalciumklorid CaCl 2 . Anoxiskt salt. Vit, smälter utan sönderdelning. Sprids i luften på grund av den kraftiga absorptionen av fukt. Bildar en kristallin CaCl 2 6H 2 O med en dehydratiseringstemperatur på 260 °C. Låt oss väl lösa upp i vatten, det finns ingen hydrolys. Går in i jonbytesreaktioner. Den används för att torka gaser och vätskor, förbereda kylblandningar. En komponent av naturliga vatten, en integrerad del av deras "permanenta" hårdhet.
Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
CaCl 2 (T) + 2H 2 SO 4 (konc.) \u003d Ca (HSO 4) 2 + 2 HCl (50 °C)
CaCl 2 (T) + H 2 SO 4 (konc.) \u003d CaSO 4 ↓ + 2HCl (100 °C)
CaCl2 + 2NaOH (konc.) \u003d Ca (OH) 2 ↓ + 2NaCl
ZCaCl 2 + 2Na 3 PO 4 \u003d Ca 3 (PO 4) 2 ↓ + 6 NaCl
CaCl 2 + K 2 CO 3 \u003d CaCO 3 ↓ + 2KSl
CaCl 2 + 2NaF \u003d CaF 2 ↓ + 2NaCl
CaCl2 (g) → Ca + Cl2 (elektrolys, 800°С)
Mottagande:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO3 + H2O
Aluminiumklorid AlCl 3 . Anoxiskt salt. Vit, smältbar, mycket flyktig. Paret består av AlCl 3 kovalenta monomerer (triangulär struktur, sp 2 hybridisering, råder vid 440-800 ° C) och Al 2 Cl 6 dimerer (mer exakt, Cl 2 AlCl 2 AlCl 2, strukturen är två tetraedrar med en gemensam kant sp3-hybridisering, råder vid 183-440°C). Hygroskopisk, ryker i luften. Bildar ett kristallint hydrat som sönderdelas vid upphettning. Det är mycket lösligt i vatten (med stark exo-effekt), dissocierar fullständigt till joner, skapar en starkt sur miljö i lösning på grund av hydrolys. Reagerar med alkalier, ammoniakhydrat. Det återställs under elektrolysen av smältan. Går in i jonbytesreaktioner.
Kvalitativ reaktion på Al 3+-jonen - bildandet av en fällning av AlPO 4, som överförs till en lösning med koncentrerad svavelsyra.
Det används som råvara i aluminiumproduktion, som katalysator vid organisk syntes och vid oljekrackning, som klorbärare i organiska reaktioner. Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
AICI3. 6H2O → AlCl (OH) 2 (100-200°С, —HCl, H 2 O) →Al2O3 (250-450°С,-HCl,H2O)
AlCl3 (t) + 2H2O (fukt) \u003d AlCl (OH) 2 (t) + 2HCl (Vit rök")
AlCl3 + ZNaOH (razb.) \u003d Al (OH) 3 (amorf) ↓ + ZNaCl
AICI3 + 4NaOH (konc.) = Na[Al(OH)4] + ZNaCl
AlCl3 + 3 (NH 3. H 2 O) (konc.) \u003d Al (OH) 3 (amorf) + ZNH 4 Cl
AlCl3 + 3 (NH 3 H 2 O) (konc.) \u003d Al (OH) ↓ + ZNH 4 Cl + H 2 O (100°C)
2Al 3+ + 3H 2 O + ZSO 2- 3 \u003d 2Al (OH) 3 ↓ + ZSO 2 (80°C)
2Al 3+ \u003d 6H 2 O + 3S 2- \u003d 2Al (OH) 3 ↓+ 3H 2 S
Al 3+ + 2HPO 4 2- - AlPO 4 ↓ + H 2 PO 4 -
2AlCl3 → 2Al + 3Cl2 (elektrolys, 800 °C ,i smältanNsoml)
Mottagande AlCl i industri och - klorering av kaolin, aluminiumoxid eller bauxit i närvaro av koks:
Al 2 O 3 + 3C (koks) + 3Cl 2 = 2AlCl 3 + 3CO (900 °С)
Järnklorid ( II ) F EU l 2 . Anoxiskt salt. Vit (blågrönt hydrat), hygroskopisk. Smälter och kokar utan sönderdelning. Vid stark uppvärmning är den flyktig i en ström av HCl. Fe-Cl-bindningar är övervägande kovalenta, paret består av FeCl 2-monomerer (linjär struktur, sp-hybridisering) och Fe 2 Cl 4-dimerer. Känslig för atmosfäriskt syre (mörkar). Låt oss väl lösa upp i vatten (med stark exo-effekt), dissocierar helt på joner, hydrolyseras något på katjon. När lösningen kokas sönderdelas den. Reagerar med syror, alkalier, ammoniakhydrat. Typisk återställare. Det går in i reaktioner av jonbyte och komplexbildning.
Det används för syntes av FeCl och Fe 2 O 3 , som en katalysator i organisk syntes, en komponent i läkemedel mot anemi.
Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
FeCl 2 4H 2 O \u003d FeCl 2 + 4H 2 O (220 °С, i atm.N 2 )
FeCl 2 (konc.) + H 2 O \u003d FeCl (OH) ↓ + HCl (kokande)
FeCl 2 (t) + H 2 SO 4 (konc.) \u003d FeSO 4 + 2 HCl (kokande)
FeCl 2 (t) + 4HNO 3 (konc.) \u003d Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 2HCl + H 2 O
FeCl2 + 2NaOH (razb.) \u003d Fe (OH) 2 ↓ + 2NaCl (i atm.N 2 )
FeCl 2 + 2 (NH 3 . H 2 O) (konc.) \u003d Fe (OH) 2 ↓ + 2NH 4 Cl (80 °С)
FeCl2 + H2 \u003d 2HCl + Fe (extra ren, över 500 °C)
4FeCl2 + O2 (luft) → 2Fe(Cl)O + 2FeCl3 (t)
2FeCl2(p) + Cl2 (ex.) = 2FeCl3(p)
5Fe 2+ + 8H + + MnO - 4 \u003d 5Fe 3+ + Mn 2+ + 4H 2 O
6Fe 2+ + 14H + + Cr 2 O 7 2- \u003d 6Fe 3+ + 2Cr 3+ + 7H 2 O
Fe 2+ + S 2- (razb.) \u003d FeS ↓
2Fe 2+ + H 2 O + 2CO 3 2- (razb.) \u003d Fe 2 CO 3 (OH) 2 ↓ + CO 2
FeCl 2 → Fe ↓ + Cl 2 (90°C, utspädd med HCl, elektrolys)
Skaffa sig e: interaktion av Fe med saltsyra:
Fe + 2HCl = FeCl2+ H 2
(i industri väteklorid används och processen utförs vid 500°C).
Järnklorid ( III ) F EU l 3 . Anoxiskt salt. Svartbrun (mörkröd i genomsläppt ljus, grön i reflekterad), mörkgul hydrat. När den smält förvandlas den till en röd vätska. Mycket flyktig, sönderdelas vid kraftig uppvärmning. Fe-Cl-bindningar är övervägande kovalenta. Ångan består av FeCl 3 monomerer (triangulär struktur, sp 2 hybridisering, dominerad över 750 ° C) och Fe 2 Cl 6 dimerer (mer exakt, Cl 2 FeCl 2 FeCl 2, strukturen är två tetraedrar med en gemensam kant, sp 3 hybridisering, dominerar vid 316-750 °C). FeCl kristallint hydrat. 6H 2 O har strukturen Cl 2H 2 O. Låt oss lösa upp väl i vatten, lösningen är gulfärgad; starkt hydrolyserad vid katjonen. Sönderdelas i varmt vatten, reagerar med alkalier. Svagt oxiderande och reduktionsmedel.
Det används som ett klormedel, en katalysator vid organisk syntes, ett betsmedel i färgning av tyger, ett koaguleringsmedel vid rening av dricksvatten, ett etsmedel för kopparplattor vid galvanisering, en komponent i hemostatiska preparat.
Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
FeCl3 6H2O \u003d Cl + 2H2O (37 °С)
2 (FeCl 8 6H 2 O) \u003d Fe 2 O 3 + 6 HCl + 9H 2 O (över 250 °С)
FeCl3 (10%) + 4H2O \u003d Cl - + + (gul)
2FeCl3 (konc.) + 4H2O \u003d + (gul) + - (bts.)
FeCl3 (razb., konc.) + 2H2O → FeCl (OH) 2 ↓ + 2HCl (100 °C)
FeCl3 + 3NaOH (razb.) \u003d FeO (OH) ↓ + H2O + 3NaCl (50 °C)
FeCl3 + 3 (NH 3 H 2 O) (konc, horisont) \u003d FeO (OH) ↓ + H 2 O + 3NH 4 Cl
4FeCl 3 + 3O 2 (luft) \u003d 2Fe 2 O 3 + 3Cl 2 (350–500 °С)
2FeCl3(p) + Cu → 2FeCl2 + CuCl2
ammoniumklorid N H4Cl . Anoxiskt salt, tekniskt namn ammoniak. Vit, flyktig, termiskt instabil. Låt oss väl lösa upp i vatten (med märkbar endo-effekt, Q = -16 kJ), det hydrolyseras på katjon. Det sönderdelas med alkalier när lösningen kokas, omvandlar magnesium och magnesiumhydroxid till lösning. Går in i en mutationsreaktion med nitrater.
Kvalitativ reaktion på NH 4 +-jonen - frigörandet av NH 3 vid kokning med alkalier eller vid upphettning med släckt kalk.
Det används i oorganisk syntes, särskilt för att skapa en svagt sur miljö, som en komponent i kvävegödselmedel, torra galvaniska celler, vid lödning av koppar och förtenningsstålprodukter.
Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
NH 4 Cl (t) ⇌ NH 3 (g) + HCl (g) (över 337,8 °C)
NH4Cl + NaOH (mättad) = NaCl + NH3 + H2O (100 °C)
2NH 4 Cl (T) + Ca (OH) 2 (t) \u003d 2NH 3 + CaCl 2 + 2H 2 O (200°C)
2NH 4 Cl (konc.) + Mg \u003d H 2 + MgCl 2 + 2NH 3 (80°C)
2NH4Cl (konc., horisont) + Mg (OH)2 = MgCl2 + 2NH3 + 2H2O
NH+ (mättad) + NO - 2 (mättad) \u003d N2 + 2H2O (100°C)
NH 4 Cl + KNO 3 \u003d N 2 O + 2H 2 O + KCl (230–300 °С)
Mottagande: interaktion av NH3 med HCl i gasfasen eller NH3H2O med HCl i lösning.
Kalciumhypoklorit Ca(C l O) 2 . Salt av hypoklorsyra HClO. Vit, sönderdelas utan att smälta vid upphettning. Låt oss väl lösa upp i kallt vatten (en färglös lösning bildas), den hydrolyseras på anjon. Reaktiva, fullständigt sönderdelade av hett vatten, syror. Starkt oxidationsmedel. När den står, absorberar lösningen koldioxid från luften. Är en aktiv del klorblekning) lime - blandningar av osäker sammansättning med CaCl2 och Ca(OH)2. Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
Ca (ClO) 2 \u003d CaCl 2 + O 2 (180 °C)
Ca (ClO) 2 (t) + 4 HCl (konc.) \u003d CaCl + 2Cl 2 + 2H 2 O (80 °С)
Ca (ClO) 2 + H 2 O + CO 2 \u003d CaCO 3 ↓ + 2HClO (i kylan)
Ca (ClO) 2 + 2H 2 O 2 (razb.) \u003d CaCl 2 + 2H 2 O + 2O 2
Mottagande:
2Ca(OH) 2 (suspension) + 2Cl 2 (g) \u003d Ca (ClO) 2 + CaCl 2 + 2H 2 O
Kaliumklorat KS lo 3 . Salt av klorsyra HclO 3, det mest kända saltet av syrehaltiga syror av klor. tekniskt namn - Berthollets salt(uppkallad efter dess upptäckare K.-L. Berthollet, 1786). Vit, smälter utan sönderdelning, sönderdelas vid ytterligare upphettning. Låt oss väl lösa upp i vatten (en färglös lösning bildas), det finns ingen hydrolys. Nedbryts av koncentrerade syror. Starkt oxidationsmedel vid smältning.
Det används som en komponent i explosiva och pyrotekniska blandningar, tändstickshuvuden, i laboratoriet - en fast källa till syre.
Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
4KSlO3 \u003d ZKSlO4 + KCl (400 °С)
2KSlO 3 \u003d 2KSl + 3O 2 (150-300°C, kat. smpO 2 )
KClO3 (T) + 6HCl (konc.) \u003d KCl + 3Cl2 + ZN2O (50-80 °С)
3KSlO3 (T) + 2H2SO4 (konc., horisont) \u003d 2ClO2 + KClO4 + H2O + 2KHSO4
(klordioxid exploderar i ljuset: 2Clo2(G)\u003d Cl 2 + 2O 2 )
2KSlO 3 + E 2 (ex.) \u003d 2KEO 3 + Cl 2 (i avsnitt HNEJ 3 , E = Br, jag)
KClO3 + H2O → H2 + KClO4 (Elektrolys)
Mottagande KClO 3 i industrin - elektrolys av en het KCl-lösning (KClO 3-produkt frigörs vid anoden):
KCl + 3H2O → H2 + KClO3 (40-60°C, elektrolys)
Kaliumbromid KV r . Anoxiskt salt. Vit, icke-hygroskopisk, smälter utan sönderdelning. Låt oss väl lösa upp i vatten, det finns ingen hydrolys. Reduktionsmedel (svagare än
Kvalitativ reaktion på Br-jonen - undanträngningen av brom från KBr-lösningen med klor och extraktion av brom till ett organiskt lösningsmedel, till exempel CCl 4 (som ett resultat blir det vattenhaltiga skiktet färglöst, det organiska skiktet blir brunt).
Det används som en komponent i etsmedel för gravering på metaller, en integrerad del av fotografiska emulsioner, ett läkemedel.
Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
2KVr (t) + 2H 2 SO 4 (CONC., berg) + MnO 2 (t) \u003d Br 2 + MnSO 4 + 2H 2 O + K 2 SO 4
5Br - + 6H + + BrO3 - \u003d 3Br2 + 3H2O
Вr — + Аg + =АgВr↓
2KVr (p) + Cl 2 (G) \u003d 2KSl + Br 2 (p)
KBr + 3H2O → 3H2 + KBrO3 (60-80 °С, elektrolys)
Mottagande:
K2CO3 + 2HBr = 2KVr+ CO2 + H2O
Kaliumjodid K jag . Anoxiskt salt. Vit, icke-hygroskopisk. Blir gul när den utsätts för ljus. Låt oss väl lösa upp i vatten, det finns ingen hydrolys. Typisk återställare. En vattenlösning av KI löser lätt I2 på grund av komplexbildning.
kvalitet reaktionen på I-jonen är förskjutningen av jod från KI-lösningen genom brist på klor och extraktion av jod till ett organiskt lösningsmedel, till exempel CCl 4 (som ett resultat blir det vattenhaltiga skiktet färglöst, det organiska skiktet blir lila ).
Ekvationer av de viktigaste reaktionerna:
10I - + 16H + + 2MnO 4 - \u003d 5I 2 ↓ + 2Mn 2+ + 8H 2 O
6I - + 14H + + Cr 2 O 7 2- \u003d 3I 2 ↓ + 2Cr 3+ + 7H 2 O
2I - + 2H + + H2O2 (3%) \u003d I2 ↓ + 2H2O
2I - + 4H + + 2NO2 - \u003d I2 ↓ + 2NO + 2H2O
5I - + 6H + + IO3 - \u003d 3I2 + 3H2O
I - + Ag + = AgI (gul.) ↓
2KI (r) + Cl 2 (r) (vecka) \u003d 2KSl + I 2 ↓
KI + 3H 2 O + 3Cl 2 (p) (ex.) \u003d KIO 3 + 6 HCl (80°C)
KI (P) + I 2 (t) \u003d K) (P) (kort) ("jodvatten")
KI + 3H2O → 3H2 + KIO3 (elektrolys, 50-60 °C)
Mottagande:
K 2 CO 3 + 2НI = 2 Kjag+ CO2 + H2O
Klor erhölls först 1772 av Scheele, som beskrev dess frisättning under växelverkan mellan pyrolusit och saltsyra i sin avhandling om pyrolusit: 4HCl + MnO 2 = Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O
Scheele noterade lukten av klor, liknande lukten av aqua regia, dess förmåga att interagera med guld och cinnober, samt dess blekningsegenskaper. Scheele föreslog dock, i enlighet med teorin om flogiston som dominerade kemin vid den tiden, att klor är avflogistisk saltsyra, det vill säga saltsyraoxid.
Berthollet och Lavoisier föreslog att klor är en oxid av grundämnet murium, men försöken att isolera det förblev misslyckade tills Davys arbete, som lyckades bryta ner bordssalt till natrium och klor genom elektrolys.
Namnet på elementet kommer från grekiskan clwroz- "grönt".
Att vara i naturen, få:
Naturligt klor är en blandning av två isotoper 35 Cl och 37 Cl. Klor är den vanligaste halogenen i jordskorpan. Eftersom klor är mycket aktivt förekommer det i naturen endast i form av föreningar i sammansättningen av mineraler: halit NaCl, sylvin KCl, sylvinit KCl NaCl, bischofit MgCl 2 6H 2 O, karnalit KCl MgCl 2 6H 2 O, kainit KCl MgSO 4 3H 2 O. De största reserverna av klor finns i salterna i havens och oceanernas vatten.
I industriell skala framställs klor tillsammans med natriumhydroxid och väte genom elektrolys av en natriumkloridlösning:
2NaCl + 2H2O => H2 + Cl2 + 2NaOH
För att återvinna klor från väteklorid, som är en biprodukt av industriell klorering av organiska föreningar, används Deacon-processen (katalytisk oxidation av väteklorid med atmosfäriskt syre):
4HCl + O2 \u003d 2H2O + 2Cl2
Laboratorier använder vanligtvis processer baserade på oxidation av väteklorid med starka oxidationsmedel (till exempel mangan (IV) oxid, kaliumpermanganat, kaliumdikromat):
2KMnO4 + 16HCl \u003d 5Cl2 + 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O
K2Cr2O7 + 14HCl = 3Cl2 + 2CrCl3 + 2KCl + 7H2O
Fysikaliska egenskaper:
Under normala förhållanden är klor en gulgrön gas med en kvävande lukt. Klor är synligt lösligt i vatten ("klorvatten"). Vid 20°C löses 2,3 volymer klor i en volym vatten. Kokpunkt = -34°C; smältpunkt = -101°C, densitet (gas, N.O.) = 3,214 g/l.
Kemiska egenskaper:
Klor är mycket aktivt - det kombineras direkt med nästan alla element i det periodiska systemet, metaller och icke-metaller (förutom kol, kväve, syre och inerta gaser). Klor är ett mycket starkt oxidationsmedel, det tränger undan mindre aktiva icke-metaller (brom, jod) från deras föreningar med väte och metaller:
Cl2 + 2HBr = Br2 + 2HCl; Cl2 + 2NaI \u003d I2 + 2NaCl
När det löses i vatten eller alkalier, dismuterar klor och bildar hypoklor (och vid upphettning, perklorsyra) och saltsyror, eller deras salter.
Cl2 + H2O HClO + HCl;
Klor interagerar med många organiska föreningar och går in i substitutions- eller additionsreaktioner:
CH3-CH3 + xCl2 => C2H 6-x Cl x + xHCl
CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 \u003d\u003e Cl-CH 2 -CH 2 -Cl
C6H6 + Cl2 => C6H6Cl + HCl
Klor har sju oxidationstillstånd: -1, 0, +1, +3, +4, +5, +7.
De viktigaste anslutningarna:
Klorväte HCl- en färglös gas som ryker i luften på grund av bildandet av dimdroppar med vattenånga. Den har en stark lukt och är mycket irriterande för luftvägarna. Ingår i vulkaniska gaser och vatten, i magsaft. Kemiska egenskaper beror på i vilket tillstånd den befinner sig (kan vara i gasformigt, flytande tillstånd eller i lösning). HCl-lösning kallas saltsyra (saltsyra).. Det är en stark syra som ersätter svagare syror från deras salter. Salter - klorider- fasta kristallina ämnen med höga smältpunkter.
kovalenta klorider- föreningar av klor med icke-metaller, gaser, vätskor eller smältbara fasta ämnen med karakteristiska sura egenskaper, som i regel lätt hydrolyseras av vatten för att bilda saltsyra:
PCl5 + 4H2O = H3P04 + 5HCl;
Klor(I)oxid Cl 2 O., en brungul gas med en stickande lukt. Påverkar andningsorganen. Lättlösligt i vatten och bildar underklorsyra.
Hypoklorsyra HClO. Finns bara i lösningar. Det är en svag och instabil syra. Bryts lätt ned till saltsyra och syre. Starkt oxidationsmedel. Bildas när klor löses i vatten. Salter - hypokloriter, instabil (NaClO*H 2 O sönderdelas vid en explosion vid 70 °C), starka oxidationsmedel. Används ofta för blekning och desinfektion blekningspulver blandat salt Ca(Cl)OCl
Klorsyra HClO 2, i fri form är instabil, även i en utspädd vattenlösning, sönderdelas den snabbt. Syra av medelstyrka, salter - kloriterär i allmänhet färglösa och mycket lösliga i vatten. Till skillnad från hypokloriter uppvisar kloriter uttalade oxiderande egenskaper endast i en sur miljö. Natriumklorit NaClO 2 har den största användningen (för blekning av tyger och pappersmassa).
Klor(IV)oxid ClO2, - gröngul gas med en obehaglig (stickande) lukt, ...
Klorsyra, HClO3 - i den fria formen är instabil: oproportionerlig till ClO2 och HClO4. Salter - klorater; av dessa är natrium-, kalium-, kalcium- och magnesiumklorater de viktigaste. Dessa är starka oxidationsmedel, explosiva när de blandas med reduktionsmedel. Kaliumklorat ( Berthollet salt) - KClO 3 , användes för att producera syre i laboratoriet, men på grund av den höga faran användes det inte längre. Kaliumkloratlösningar användes som ett svagt antiseptiskt, externt läkemedel för gurgling.
Perklorsyra HClO 4, i vattenlösningar är perklorsyra den mest stabila av alla syrehaltiga klorsyror. Vattenfri perklorsyra, som erhålls med koncentrerad svavelsyra från 72 % HClO 4 är inte särskilt stabil. Det är den starkaste monobasiska syran (i vattenlösning). Salter - perklorater, används som oxidationsmedel (solid raketmotorer).
Ansökan:
Klor används i många industrier, vetenskap och inhemska behov:
- Vid tillverkning av polyvinylklorid, plastföreningar, syntetiskt gummi;
- För blekning av tyg och papper;
- Produktion av klororganiska insekticider - ämnen som dödar insekter som är skadliga för grödor, men är säkra för växter;
- För vattendesinfektion - "klorering";
- Registrerad i livsmedelsindustrin som en livsmedelstillsats E925;
- Vid kemisk produktion av saltsyra, blekmedel, bertoletsalt, metallklorider, gifter, mediciner, gödningsmedel;
- Inom metallurgi för framställning av rena metaller: titan, tenn, tantal, niob.
Biologisk roll och toxicitet:
Klor är ett av de viktigaste biogena elementen och är en del av alla levande organismer. Hos djur och människor är kloridjoner involverade i att upprätthålla osmotisk balans, kloridjonen har en optimal radie för penetration genom cellmembranet. Klorjoner är avgörande för växter, deltar i energimetabolismen i växter, aktiverar oxidativ fosforylering.
Klor i form av ett enkelt ämne är giftigt, om det kommer in i lungorna orsakar det en brännskada i lungvävnaden, kvävning. Det har en irriterande effekt på luftvägarna vid en koncentration i luften på cirka 0,006 mg/l (dvs två gånger klorluktströskeln). Klor var ett av de första kemiska stridsmedel som användes av Tyskland under första världskriget.
Korotkova Yu., Shvetsova I.
KhF Tyumen State University, 571 grupper.
Källor: Wikipedia: http://ru.wikipedia.org/wiki/Cl och andra,
RCTUs hemsida D.I. Mendeleev:
- Beteckning - Cl (klor);
- Period - III;
- Grupp - 17 (VIIa);
- Atommassa - 35,4527;
- Atomnummer - 17;
- Radie av en atom = 99 pm;
- Kovalent radie = 102±4 pm;
- Elektronfördelning - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ;
- t smältning = 100,95°C;
- kokpunkt = -34,55°C;
- Elektronegativitet (enligt Pauling / enligt Alpred och Rochov) \u003d 3,16 / -;
- Oxidationstillstånd: +7, +6, +5, +4, +3, +1, 0, -1;
- Densitet (n.a.) \u003d 3,21 g / cm 3;
- Molvolym = 18,7 cm 3 / mol.
Rent klor isolerades först av den svenske forskaren Carl Scheele 1774. Grundämnet fick sitt nuvarande namn 1811, när G. Davy föreslog namnet "klor", som snart förkortades till "klor" med J. Gay-Lussacs lätta hand. Den tyske vetenskapsmannen Johann Schweiger föreslog namnet "halogen" för klor, men det beslutades att använda denna term för att namnge hela gruppen av grundämnen, som inkluderar klor.
Klor är den vanligaste halogenen i jordskorpan – klor står för 0,025 % av den totala massan av atomer i jordskorpan. På grund av sin höga aktivitet förekommer klor inte i naturen i fri form, utan endast i sammansättningen av föreningar, medan klor "på trumman" med vilket grundämne man ska reagera, vet modern vetenskap klorföreningar med nästan hela det periodiska systemet.
Den största delen av klor på jorden finns i världshavets saltvatten (innehåll 19 g/l). Av mineralerna finns det mesta av klor i halit, sylvin, sylvinit, bischofit, karnalit, kainit.
Klor spelar en viktig roll i nervcellers aktivitet, såväl som i regleringen av osmotiska processer som förekommer i kroppen hos människor och djur. Klor är också en del av växternas gröna substans - klorofyll.
Naturligt klor består av en blandning av två isotoper:
- 35 Cl - 75,5 %
- 37Cl - 24,5 %
Ris. Strukturen av kloratomen.
Den elektroniska konfigurationen av kloratomen är 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 (se Elektronisk struktur av atomer). Vid bildandet av kemiska bindningar med andra element kan 5 elektroner placerade på den yttre 3p-nivån + 2 elektroner på 3s-nivån (7 elektroner totalt) delta, därför kan klor i föreningar ta oxidationstillstånd från +7 till -1 . Som nämnts ovan är klor en reaktiv halogen.
Fysikaliska egenskaper hos klor:
- vid n.o. klor är en giftig gulgrön gas med en stickande lukt;
- klor är 2,5 gånger tyngre än luft;
- vid n.o. 2,5 volymer klor löses i 1 liter vatten - denna lösning kallas klorvatten.
Kemiska egenskaper hos klor
Samspelet av klor med enkla ämnen(Cl fungerar som ett starkt oxidationsmedel):
- med väte (reaktionen fortsätter endast i närvaro av ljus): Cl 2 + H 2 \u003d 2HCl
- med metaller för att bilda klorider: Cl 2 0 + 2Na 0 \u003d 2Na +1 Cl -1 3Cl 2 0 + 2Fe 0 \u003d 2Fe +3 Cl 3 -1
- med icke-metaller mindre elektronegativa än klor: Cl 2 0 + S 0 \u003d S +2 Cl 2 -1 3Cl 2 0 + 2P 0 \u003d 2P +3 Cl 3 -1
- Klor reagerar inte direkt med kväve och syre.
Samspelet av klor med komplexa ämnen:
En av de mest kända reaktionerna av klor med komplexa ämnen är växelverkan mellan klor och vatten - vem som bor i en storstad, säkerligen, periodvis stöter på en situation när han, efter att ha öppnat en kran med vatten, luktar en ihållande lukt av klor, varefter många klagar, säger de, att vattnet klorerades igen . Klorering av vatten är en av de viktigaste metoderna för dess desinfektion från oönskade mikroorganismer som är osäkra för människors hälsa. Varför händer det här? Låt oss analysera reaktionen av klor med vatten, som fortsätter i två steg:
- I det första steget bildas två syror: saltsyra och hypoklor: Cl 2 0 + H 2 O ↔ HCl -1 + HCl +1 O
- I det andra steget sönderfaller underklorsyra med frigöring av atomärt syre, vilket oxiderar vatten (dödar mikroorganismer) + bleker tyger färgade med organiska färgämnen om de doppas i klorvatten: HClO = HCl + [O] - reaktionen fortsätter i ljus
FRÅN syror klor reagerar inte.
Samspelet av klor med grunder:
- i kyla: Cl 2 0 + 2NaOH \u003d NaCl -1 + NaCl + 1 O + H 2 O
- vid upphettning: 3Cl 2 0 + 6KOH \u003d 5KCl -1 + KCl + 5 O 3 + 3H 2 O
- med metallbromider: Cl 3 + 2KBr = 2KCl + Br 2 ↓
- med metalljodider: Cl 2 + 2KI \u003d 2KCl + I 2 ↓
- klor reagerar inte med metallfluorider, på grund av deras högre oxiderande förmåga än klor.
Klor reagerar "villigt" med organiska ämnen:
Cl2 +CH4 → CH3Cl+HCl Cl2 + C6H6 → C6H5Cl+HCl
Som ett resultat av den första reaktionen med metan, som sker i ljuset, bildas metylklorid och saltsyra. Som ett resultat av den andra reaktionen med bensen, som fortskrider i närvaro av en katalysator (AlCl3), bildas klorbensen och saltsyra.
- Ekvationer för redoxreaktioner av klor (elektronbalansmetod).
- Ekvationer för redoxreaktioner av klor (halvreaktionsmetod).
Skaffa och använda klor
Klor framställs industriellt genom elektrolys av en vattenlösning (klor frigörs vid anoden; väte frigörs vid katoden) eller natriumkloridsmälta (klor frigörs vid anoden; natrium frigörs vid katoden):
2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH 2NaCl → Cl2 + 2Na
I laboratoriet produceras klor genom inverkan av koncentrerad HCl på olika oxidationsmedel vid upphettning. Manganoxid, kaliumpermanganat, bertholletsalt kan fungera som oxidationsmedel:
4HCl -1 + Mn +4 O 2 \u003d Mn +2 Cl 2 + Cl 2 0 + 2H 2 O 2KMn +7 O 4 + 16HCl -1 \u003d 2KCl + 2Mn +2 Cl 2 + 5Cl 2 0 + 8H 2 O KCl + 5 O 3 + 6 HCl -1 = KCl + 3Cl 2 0 + 3H 2 O
Applicering av klor:
- blekning av tyger och papper;
- vatten desinfektion;
- produktion av plast;
- tillverkning av blekmedel, kloroform, bekämpningsmedel, rengöringsmedel, gummi;
- syntes av väteklorid vid produktion av saltsyra.
Klor(från grekiskan χλωρ?ς - "grön") - ett element i huvudundergruppen i den sjunde gruppen, den tredje perioden av det periodiska systemet av kemiska element av D. I. Mendeleev, med atomnummer 17. Det indikeras med symbolen Cl(lat. Klor). Reaktiv icke-metall. Det tillhör gruppen halogener (ursprungligen användes namnet "halogen" av den tyske kemisten Schweiger för klor [ordagrant, "halogen" översätts som salt), men det slog inte rot och blev sedan vanligt för VII grupp av grundämnen, som inkluderar klor).
Det enkla ämnet klor (CAS-nummer: 7782-50-5) är under normala förhållanden en gulgrön giftig gas med en stickande lukt. Klormolekylen är diatomisk (formel Cl 2).
Historien om upptäckten av klor
För första gången samlades gasformig vattenfri väteklorid av J. Prisley 1772. (över flytande kvicksilver). Klor erhölls först 1774 av Scheele, som beskrev dess frisättning under interaktionen av pyrolusit med saltsyra i sin avhandling om pyrolusit:
4HCl + MnO2 \u003d Cl2 + MnCl2 + 2H2O
Scheele noterade lukten av klor, liknande lukten av aqua regia, dess förmåga att interagera med guld och cinnober, samt dess blekningsegenskaper.
Scheele föreslog dock, i enlighet med teorin om flogiston som dominerade kemin vid den tiden, att klor är avflogistisk saltsyra, det vill säga saltsyraoxid. Berthollet och Lavoisier föreslog att klor är en oxid av grundämnet muria Försök att isolera det förblev dock misslyckade tills Davys arbete, som lyckades bryta ner bordssalt till natrium och klor genom elektrolys.
Utbredning i naturen
I naturen finns det två isotoper av klor 35 Cl och 37 Cl. Klor är den vanligaste halogenen i jordskorpan. Klor är mycket aktivt - det kombineras direkt med nästan alla element i det periodiska systemet. Därför förekommer det i naturen endast i form av föreningar i sammansättningen av mineraler: halit NaCl, sylvin KCl, sylvinit KCl NaCl, bischofit MgCl 2 6H2O, karnalit KCl MgCl 2 6H 2 O, kainit KCl MgSO 4 3H 2 O. De största reserverna av klor finns i salterna i havens och havens vatten (innehållet i havsvatten är 19 g/l). Klor står för 0,025 % av det totala antalet atomer i jordskorpan, Clarke-talet för klor är 0,017 % och människokroppen innehåller 0,25 % klorjoner i massa. Hos människor och djur finns klor huvudsakligen i intercellulära vätskor (inklusive blod) och spelar en viktig roll i regleringen av osmotiska processer, såväl som i processer associerade med nervcellers funktion.
Fysikaliska och fysikalisk-kemiska egenskaper
Under normala förhållanden är klor en gulgrön gas med en kvävande lukt. Några av dess fysiska egenskaper presenteras i tabellen.
Vissa fysiska egenskaper hos klor
| Fast egendom |
Menande |
|---|---|
| Färg (gas) | gulgrön |
| Koktemperatur | -34°C |
| Smält temperatur | -100°C |
| Nedbrytningstemperatur (dissociationer till atomer) |
~1400 °C |
| Densitet (gas, n.o.s.) | 3,214 g/l |
| Affinitet för en atoms elektron | 3,65 eV |
| Första joniseringsenergin | 12,97 eV |
| Värmekapacitet (298 K, gas) | 34,94 (J/mol K) |
| Kritisk temperatur | 144°C |
| kritiskt tryck | 76 atm |
| Standardentalpi för formation (298 K, gas) | 0 (kJ/mol) |
| Standardentropi av formation (298 K, gas) | 222,9 (J/mol K) |
| Entalpi av fusion | 6,406 (kJ/mol) |
| Kokande entalpi | 20,41 (kJ/mol) |
| Energi av homolytisk bindningsklyvning X-X | 243 (kJ/mol) |
| Energi för heterolytisk bindningsklyvning X-X | 1150 (kJ/mol) |
| Joniseringsenergi | 1255 (kJ/mol) |
| Elektronaffinitetsenergi | 349 (kJ/mol) |
| Atom radie | 0,073 (nm) |
| Elektronegativitet enligt Pauling | 3,20 |
| Allred-Rochow elektronegativitet | 2,83 |
| Stabila oxidationstillstånd | -1, 0, +1, +3, (+4), +5, (+6), +7 |
Gasformigt klor är relativt lätt att göra flytande. Från ett tryck på 0,8 MPa (8 atmosfärer) kommer klor att vara flytande redan vid rumstemperatur. När det kyls till en temperatur av -34 ° C blir klor också flytande vid normalt atmosfärstryck. Flytande klor är en gulgrön vätska med mycket hög frätande effekt (på grund av den höga koncentrationen av molekyler). Genom att öka trycket är det möjligt att uppnå förekomsten av flytande klor upp till en temperatur på +144 ° C (kritisk temperatur) vid ett kritiskt tryck på 7,6 MPa.
Vid temperaturer under -101 °C kristalliseras flytande klor till ett ortorombiskt gitter med rymdgrupp cmca och parametrarna a=6,29 Å b=4,50 Å, c=8,21 Å. Under 100 K omvandlas den ortorombiska modifieringen av kristallint klor till en tetragonal modifiering med en rymdgrupp P4 2 /ncm och gitterparametrarna a=8,56 Å och c=6,12 Å.
Löslighet
Graden av dissociation av klormolekylen Cl 2 → 2Cl. Vid 1000 K är det 2,07×10 −4 %, och vid 2500 K är det 0,909 %.
Luktuppfattningströskeln i luften är 0,003 (mg/l).
När det gäller elektrisk ledningsförmåga rankas flytande klor bland de starkaste isolatorerna: det leder ström nästan en miljard gånger sämre än destillerat vatten och 10 22 gånger sämre än silver. Ljudhastigheten i klor är ungefär en och en halv gånger lägre än i luft.
Kemiska egenskaper
Elektronskalets struktur
Valensnivån för kloratomen innehåller 1 oparad elektron: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5, så valensen på 1 för kloratomen är mycket stabil. På grund av närvaron av en ledig omloppsbana av d-subnivån i kloratomen kan kloratomen även uppvisa andra valenser. Schema för bildandet av exciterade tillstånd av atomen:
Klorföreningar är också kända i vilka kloratomen formellt uppvisar valens 4 och 6, såsom ClO2 och Cl2O6. Dessa föreningar är dock radikaler, vilket betyder att de har en oparad elektron.
Interaktion med metaller
Klor reagerar direkt med nästan alla metaller (med vissa endast i närvaro av fukt eller vid upphettning):
Cl 2 + 2Na → 2NaCl 3Cl 2 + 2Sb → 2SbCl 3 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3
Interaktion med icke-metaller
Med icke-metaller (förutom kol, kväve, syre och inerta gaser), bildar motsvarande klorider.
I ljuset eller när den värms upp reagerar den aktivt (ibland med en explosion) med väte genom en radikal mekanism. Blandningar av klor med väte, innehållande från 5,8 till 88,3 % väte, exploderar vid bestrålning med bildning av väteklorid. En blandning av klor och väte i små koncentrationer brinner med en färglös eller gulgrön låga. Den maximala temperaturen för väte-klorlågan är 2200 °C.:
Cl2 + H2 → 2HCl 5Cl2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl2 → S 2 Cl2
Med syre bildar klor oxider där det uppvisar ett oxidationstillstånd från +1 till +7: Cl 2 O, ClO 2, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7. De har en stickande lukt, är termiskt och fotokemiskt instabila och benägna för explosiv nedbrytning.
När man reagerar med fluor bildas inte klorid, utan fluorid:
Cl2 + 3F2 (ex.) → 2ClF3
Övriga fastigheter
Klor ersätter brom och jod från deras föreningar med väte och metaller:
Cl2 + 2HBr → Br2 + 2HCl Cl2 + 2NaI → I2 + 2NaCl
När den reagerar med kolmonoxid bildas fosgen:
Cl 2 + CO → COCl 2
När det löses i vatten eller alkalier, dismuterar klor och bildar hypoklor (och vid upphettning, perklorsyra) och saltsyror, eller deras salter:
Cl2 + H2O → HCl + HClO 3Cl2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
Genom klorering av torr kalciumhydroxid erhålls blekmedel:
Cl2 + Ca(OH)2 → CaCl(OCl) + H2O
Verkan av klor på ammoniak kan erhållas kvävetriklorid:
4NH3 + 3Cl2 → NCI3 + 3NH4Cl
Oxiderande egenskaper hos klor
Klor är ett mycket starkt oxidationsmedel.
Cl2 + H2S → 2HCl + S
Reaktioner med organiska ämnen
Med mättade föreningar:
CH3-CH3 + Cl2 → C2H5CI + HCl
Fäster till omättade föreningar med flera bindningar:
CH2 \u003d CH2 + Cl2 → Cl-CH2-CH2-Cl
Aromatiska föreningar ersätter en väteatom med klor i närvaro av katalysatorer (till exempel AlCl 3 eller FeCl 3):
C6H6 + Cl2 → C6H5Cl + HCl
Hur man får
Industriella metoder
Ursprungligen baserades den industriella metoden för att producera klor på Scheele-metoden, det vill säga reaktionen av pyrolusit med saltsyra:
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
1867 utvecklade Deacon en metod för att framställa klor genom katalytisk oxidation av klorväte med atmosfäriskt syre. Deacon-processen används för närvarande för att återvinna klor från väteklorid, en biprodukt av industriell klorering av organiska föreningar.
4HCl + O2 → 2H2O + 2Cl2
Idag produceras klor i industriell skala tillsammans med natriumhydroxid och väte genom elektrolys av en natriumkloridlösning:
2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2 NaOH Anod: 2Cl - - 2e - → Cl 2 0 Katod: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH -
Eftersom elektrolysen av vatten sker parallellt med elektrolysen av natriumklorid, kan den totala ekvationen uttryckas på följande sätt:
1,80 NaCl + 0,50 H2O → 1,00 Cl2 + 1,10 NaOH + 0,03 H2
Tre varianter av den elektrokemiska metoden för framställning av klor används. Två av dem är elektrolys med en fast katod: diafragma och membranmetoder, den tredje är elektrolys med en flytande kvicksilverkatod (kvicksilverproduktionsmetod). Bland de elektrokemiska produktionsmetoderna är kvicksilverkatodelektrolys den enklaste och mest bekväma metoden, men denna metod orsakar betydande miljöskador på grund av avdunstning och läckage av metalliskt kvicksilver.
Diafragmametod med solid katod
Cellens hålighet delas av en porös asbestavskiljning - ett membran - i katod- och anodutrymmet, där cellens katod och anod är placerade. Därför kallas en sådan elektrolysator ofta diafragmaelektrolys, och produktionsmetoden är diafragmaelektrolys. En ström av mättad anolyt (NaCl-lösning) kommer kontinuerligt in i diafragmacellens anodutrymme. Som ett resultat av den elektrokemiska processen frigörs klor vid anoden på grund av nedbrytningen av halit, och väte frigörs vid katoden på grund av nedbrytningen av vatten. I detta fall är nära-katodzonen berikad med natriumhydroxid.
Membranmetod med solid katod
Membranmetoden liknar i huvudsak diafragmametoden, men anod- och katodutrymmena är åtskilda av ett katjonbytarpolymermembran. Membrantillverkningsmetoden är effektivare än diafragmametoden, men den är svårare att använda.
Kvicksilvermetod med flytande katod
Processen utförs i ett elektrolytiskt bad, som består av en elektrolysator, en nedbrytare och en kvicksilverpump, sammankopplade genom kommunikation. I elektrolytbadet, under inverkan av en kvicksilverpump, cirkulerar kvicksilver och passerar genom elektrolysatorn och nedbrytaren. Elektrolysatorns katod är en ström av kvicksilver. Anoder - grafit eller lågt slitage. Tillsammans med kvicksilver strömmar en ström av anolyt, en lösning av natriumklorid, kontinuerligt genom elektrolysatorn. Som ett resultat av den elektrokemiska nedbrytningen av klorid bildas klormolekyler vid anoden, och det frigjorda natriumet löses i kvicksilver vid katoden och bildar ett amalgam.
Laboratoriemetoder
I laboratorier, för att erhålla klor, används vanligtvis processer baserade på oxidation av väteklorid med starka oxidationsmedel (till exempel mangan (IV) oxid, kaliumpermanganat, kaliumdikromat):
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 +8H 2O K2 Cr2O7 + 14HCl → 3Cl2 + 2KCl + 2CrCl3 + 7H2O
Klorlagring
Det producerade kloret lagras i speciella "tankar" eller pumpas in i högtryckscylindrar av stål. Cylindrar med flytande klor under tryck har en speciell färg - kärrfärg. Det bör noteras att vid långvarig användning av klorcylindrar ansamlas extremt explosiv kvävetriklorid i dem, och därför måste klorcylindrar från tid till annan rutinmässigt spolas och rengöras från kväveklorid.
Kvalitetsnormer för klor
Enligt GOST 6718-93 "Flytande klor. Specifikationer” tillverkas följande klorkvaliteter
Ansökan
Klor används i många industrier, vetenskap och inhemska behov:
- Vid tillverkning av polyvinylklorid, plastföreningar, syntetiskt gummi, som används för att tillverka: isolering för ledningar, fönsterprofiler, förpackningsmaterial, kläder och skor, linoleum- och grammofonskivor, lack, utrustning och skumplast, leksaker, instrumentdelar, byggmaterial. Polyvinylklorid framställs genom polymerisation av vinylklorid, som idag oftast erhålls från eten i en klorbalanserad metod genom en mellanprodukt 1,2-dikloretan.
- Klorens blekande egenskaper har varit kända sedan urminnes tider, även om det inte är klor i sig som "bleker", utan atomärt syre, som bildas vid nedbrytning av underklorsyra: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O .. Denna metod för att bleka tyger, papper, kartong har använts i århundraden.
- Produktion av klororganiska insekticider - ämnen som dödar insekter som är skadliga för grödor, men är säkra för växter. En betydande del av det producerade kloret går åt till att skaffa växtskyddsmedel. En av de viktigaste insekticiderna är hexaklorcyklohexan (ofta kallad hexakloran). Detta ämne syntetiserades först 1825 av Faraday, men fann praktisk tillämpning först efter mer än 100 år - på 30-talet av 1900-talet.
- Det användes som ett kemiskt krigsmedel, såväl som för produktion av andra kemiska krigföringsmedel: senapsgas, fosgen.
- För vattendesinfektion - "klorering". Den vanligaste metoden att desinficera dricksvatten; baseras på förmågan hos fritt klor och dess föreningar att hämma enzymsystemen hos mikroorganismer som katalyserar redoxprocesser. För desinfektion av dricksvatten används klor, klordioxid, kloramin och blekmedel. SanPiN 2.1.4.1074-01 fastställer följande gränser (korridor) för det tillåtna innehållet av fritt restklor i dricksvatten från centraliserad vattenförsörjning 0,3 - 0,5 mg / l. Ett antal forskare och till och med politiker i Ryssland kritiserar själva konceptet med klorering av kranvatten, men de kan inte erbjuda ett alternativ till den desinficerande efterverkan av klorföreningar. Materialen som vattenledningar tillverkas av interagerar olika med klorerat kranvatten. Fri klor i kranvatten minskar avsevärt livslängden för rörledningar baserade på polyolefiner: polyetenrör av olika typer, inklusive tvärbunden polyeten, mer känd som PEX (PEX, PE-X). I USA, för att kontrollera införseln av rörledningar gjorda av polymermaterial för användning i vattenförsörjningssystem med klorerat vatten, tvingades de anta 3 standarder: ASTM F2023 för rör gjorda av tvärbunden polyeten (PEX) och varmt klorerat vatten, ASTM F2263 för alla polyetenrör och klorerat vatten och ASTM F2330 för flerskiktsrör (metallpolymer) och varmt klorerat vatten. När det gäller hållbarhet vid interaktion med klorerat vatten visar kopparvattenrör positiva resultat.
- Registrerad i livsmedelsindustrin som livsmedelstillsats E925.
- Vid kemisk produktion av saltsyra, blekmedel, bertholletsalt, metallklorider, gifter, mediciner, gödningsmedel.
- Inom metallurgi för framställning av rena metaller: titan, tenn, tantal, niob.
- Som en indikator på solneutriner i klor-argon-detektorer.
Många utvecklade länder försöker begränsa användningen av klor i hemmet, bland annat för att förbränning av klorhaltigt sopor producerar en betydande mängd dioxiner.
Biologisk roll
Klor är ett av de viktigaste biogena elementen och är en del av alla levande organismer.
Hos djur och människor är kloridjoner involverade i att upprätthålla osmotisk balans, kloridjonen har en optimal radie för penetration genom cellmembranet. Detta förklarar dess gemensamma deltagande med natrium- och kaliumjoner i skapandet av ett konstant osmotiskt tryck och regleringen av vatten-saltmetabolism. Under påverkan av GABA (en neurotransmittor) har kloridjoner en hämmande effekt på neuroner genom att minska aktionspotentialen. I magen skapar kloridjoner en gynnsam miljö för verkan av proteolytiska enzymer i magsaft. Klorkanaler finns i många celltyper, mitokondriella membran och skelettmuskler. Dessa kanaler utför viktiga funktioner i regleringen av vätskevolym, transepiteljontransport och stabilisering av membranpotentialer och är involverade i att upprätthålla cell-pH. Klor ackumuleras i visceral vävnad, hud och skelettmuskler. Klor absorberas främst i tjocktarmen. Absorption och utsöndring av klor är nära besläktade med natriumjoner och bikarbonater, i mindre utsträckning med mineralokortikoider och aktiviteten av Na + /K + - ATP-as. Cellerna ackumulerar 10-15% av allt klor, av denna mängd, från 1/3 till 1/2 - i erytrocyter. Cirka 85 % av klor finns i det extracellulära utrymmet. Klor utsöndras från kroppen huvudsakligen med urin (90-95%), avföring (4-8%) och genom huden (upp till 2%). Utsöndring av klor är associerad med natrium- och kaliumjoner, och ömsesidigt med HCO 3 - (syra-basbalans).
En person konsumerar 5-10 g NaCl per dag. Det minsta mänskliga behovet av klor är cirka 800 mg per dag. Spädbarnet får den nödvändiga mängden klor genom modersmjölken, som innehåller 11 mmol / l klor. NaCl är nödvändigt för produktionen av saltsyra i magen, vilket främjar matsmältningen och förstörelsen av patogena bakterier. För närvarande är klorets roll i förekomsten av vissa sjukdomar hos människor inte väl förstått, främst på grund av det lilla antalet studier. Det räcker med att säga att inte ens rekommendationer om det dagliga intaget av klor har utvecklats. Mänsklig muskelvävnad innehåller 0,20-0,52% klor, ben - 0,09%; i blodet - 2,89 g / l. I kroppen på en genomsnittlig person (kroppsvikt 70 kg) 95 g klor. Varje dag med mat får en person 3-6 g klor, vilket i överskott täcker behovet av detta element.
Klorjoner är viktiga för växter. Klor är involverat i energiomsättningen i växter genom att aktivera oxidativ fosforylering. Det är nödvändigt för bildandet av syre i processen för fotosyntes av isolerade kloroplaster, stimulerar hjälpprocesser för fotosyntes, främst de som är förknippade med ackumulering av energi. Klor har en positiv effekt på rötternas absorption av syre-, kalium-, kalcium- och magnesiumföreningar. En för hög koncentration av kloridjoner i växter kan också ha en negativ sida, till exempel minska halten av klorofyll, minska aktiviteten av fotosyntes och fördröja tillväxt och utveckling av växter.
Men det finns växter som i evolutionsprocessen antingen anpassade sig till markens salthalt eller, i kampen om rymden, ockuperade tomma saltmarker där det inte finns någon konkurrens. Växter som växer i salthaltiga jordar kallas halofyter, de ackumulerar klorid under växtsäsongen och gör sig sedan av med överskottet genom lövfall eller släpper ut klorid på ytan av löv och grenar och får den dubbla fördelen av att skugga ytan från solljus.
Bland mikroorganismer är även halofiler kända - halobakterier - som lever i mycket salthaltiga vatten eller jordar.
Funktioner och försiktighetsåtgärder
Klor är en giftig kvävande gas som, om den kommer in i lungorna, orsakar brännskador på lungvävnaden, kvävning. Det har en irriterande effekt på luftvägarna vid en koncentration i luften på cirka 0,006 mg/l (dvs två gånger klorluktströskeln). Klor var ett av de första kemiska krigföringsmedlen som användes av Tyskland under första världskriget. Vid arbete med klor ska skyddskläder, gasmasker och handskar användas. Under en kort tid är det möjligt att skydda andningsorganen från inträngning av klor med ett trasbandage fuktat med en lösning av natriumsulfit Na 2 SO 3 eller natriumtiosulfat Na 2 S 2 O 3.
MPC för klor i den atmosfäriska luften är som följer: genomsnittligt dagligt - 0,03 mg/m³; maximal engång - 0,1 mg / m³; i ett industriföretags arbetslokaler - 1 mg / m³.
