Хлор

Хлор

Положение в периодической системе Д.И. Менделеева

Хлор- это элемент VII группы главной подгруппы, относится к галогенам. Порядковый номер элемента 17 (то есть содержит 17 протонов, и 17 электронов). Относительная атомная масса 35,5. Элемент образуют два изотопа хлора 35 и 37.Строение атома хлора

Строение атома

У хлора 3 энергетических уровня, где на внешнем энергетическом уровне располагаются 7 электронов (два электрона на s-подуровне и пять на p-подуровне).
Хлор относится к p-элементам неметаллам, так как последним заполняется p- подуровень внешнего энергетического уровня.

В основном состоянии хлор содержит 1 неспаренный электрон на внешнем энергетическом уровне ,p- подуровне, за счет которого хлор образует одну связь, проявляет валентность I. Но так как у хлора на внешнем энергетическом уровне есть d-подуровень со свободными орбиталями хлор может переходить в три возбуждённых состояния. В первом возбужденном состоянии один электрон из спаренных с одной p-орбитали переходит на d-подуровень становится 3 неспаренных электрона (валентность III), во втором возбужденном состоянии еще один из спаренных переходит из p-орбитали переходит на d-подуровень становится 5 неспаренных электрона (валентность V), третье возбужденное состояние из спаренных электронов s- подуровня один электрон переходит на d-подуровень становится 7 неспаренных электронов (валентность VII). По этой причине хлор может проявлять валентность I, III, V, VII. Возбужденные состояния хлораХлор в соединениях проявляет степени окисления -1,0, +1, +3,+5,+7.

Физические свойства

Газ хлорПри обычных условиях хлор Cl2 –газ желто-зеленого цвета с резким удушливым запахом, ядовит, в 2,5 раза тяжелее воздуха. При комнатной температуре растворяется в 1 объеме воды 2,5 объема хлора. При давлении 0.6 Мпа переходит в жидкое состояние при комнатной температуре.

Нахождение в природе

В свободном виде хлор практический не встречается. Входит состав соединений так ка очень активный: галит (каменная соль) NaCl, сильвина KCl, сильвинита KCl·NaCl, бишофита MgCl2·6Н2О, карналлита KCl·MgCl2·6Н2O, каинита KCl·MgSO4·3Н2О. очень много хлора в морской воде. Хлор входит в состав хлорофилла, который участвуют в фотосинтезе.

Получение

В промышленности получаю электролизом расплавов и растворов хлорида натрия:
2NaCl = 2Na+ Cl2

2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2↑ + Cl2
В лаборатории получают из концентрированной соляной кислоты действием различных окислителей при нагревании, такие как оксид марганца(IV), перманганат калия, бертолетова соль (хлорат калия).

MnO2+4HCl = MnCl2+Cl2↑+2H2O

2KMnO4+16HCl = 2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O

KClO3+6HCl = KCl+3Cl2↑+3H2O

Химические свойства

История хлораХлор очень активное вещество, вступает в реакцию как с простыми, так и сложными веществами.
Взаимодействие с простыми веществами.
Неметаллами (кроме углерода, азота, фтора, кислорода и инертных газов) образует соответствующие хлориды:
с водородом (на свету или при нагревании активно реагирует (иногда со взрывом). Смеси хлора с водородом, содержащие от 5,8 до 88,3 % водорода, взрываются при облучении с образованием хлороводорода:
Н2 + Сl2 = 2НСl.
Cl2 + 2S (расплав) = S2Cl2
Cl2 + S (расплав) = SCl2
ЗCl2 + 2Р = 2РCl3, в избытке хлора 5Cl2 + 2Р = 2РCl5
2Cl2 + Si = SiCl4
3Cl2 + I2 = 2ICl3
Металлами:
Активные металлы воспламеняются в атмосфере газообразного хлора и сгорают; при этом образуются хлориды металлов.
Cl2+ 2Na = 2NaCl
3Cl2 + 2Fe = 2FeCl3
Малоактивные металлы легче окисляются влажным хлором или его водными растворами:
Cl2 + Сu = CuCl2
3Cl2 + 2Аu = 2AuCl3
Со сложными веществами:
С водой гидролизуется, образуется хлорноватистая т соляная кислота. Смесь данных кислот называют хлорной водой.
Cl2 + H2O → HCl + HClO
Хлорноватистая кислота неустойчивая и распадается на хлороводород и кислород:
НСlО = НСl + О
Выделяющийся при этом атомарный кислород очень активен, за счет чего хлорная вода является сильным окислителем.
Хлорноватистая кислота может разлагаться с выделением оксида хлора (I) Сl2О:
2НСlО = Сl2О + Н2О.
Именно запах этого газа Сl2О — характерный запах «хлорки».
2Cl2 +2H2O = 4HCl + O2 (на свету)
Хлор взаимодействует со щелочами и в зависимости от условия продукты реакции отличаются.
При комнатной температуре:
Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O
При нагревании:
3Cl2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 +3H2O
Хлорированием сухого гидроксида кальция получают хлорную известь:
Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + H2O (CaOCl2— хлорная известь)
Как более сильный окислитель вытесняет менее сильные из их бескислородных кислот и их солей:
Cl2 + H2S → 2HCl + S
Cl2 + 2NaBr = Br2 + 2NaCl

Применение

В производстве поливинилхлорида, пластикатов, синтетического каучука. Производство отбеливающих средств для отбеливания тканей, бумаги, картона. Производство хлорорганических инсектицидов — веществ, убивающих вредных для посевов насекомых, но безопасных для растений. Использовали как боевое отравляющее вещество, а также для производства других боевых отравляющих веществ: иприт, фосген. Для обеззараживания воды — «хлорирования». В химическом производстве соляной кислоты, хлорной извести, бертолетовой соли, хлоридов металлов, ядов, лекарств, удобрений.Применение хлора