Хлор. 
Химия. В 2 ч. Часть 1. Общая и неорганическая химия

Охарактеризуем хлор, опираясь на план, изложенный в 9.2.

I. Общая характеристика, нахождение в природе.

Хлор находится в VII группе главной подгруппы периодической системы, в третьем ряду и в третьем периоде. О хлоре в перио;

Рис. 9.1. Схема молекулы хлора.

зывается хлор, один его атом и 35,5 мае. ч Л_Г(С 1) — 35,5 а.е.м. (масса атома С1, выраженная в а.е.м.), показывающие, что масса его атома в 35,5 раза больше массы 1 а.е.м.; номер С1 = 17, т. е. в ядре его атома содержится 17 протонов.

дической системе имеются следующие сведения: химический знак С1 — две буквы латинского названия, показывающие, что элемент наСхема атома: (+17)2е~8е~7е~; электронная формула: полная: lx²2i²2p⁶3s²3p⁵; краткая: …3³р⁵.

Графическая формула и обоснование валентных состояний хлора приведены в 3.9. Для хлора характерны С.О. +1, +2, +3, +5, +7 и -1. Природный хлор состоит из двух изотопов с А, = 35 и 37 а.е.м. Л/(С1) = 35,5 г/моль.

Хлор образует одно простое вещество: С1₂ (эмпирическая формула); С1-С1 (структурная формула). Электронная формула приведена на рис. 9.1.

В этом веществе реализуется неполярная ковалентная связь по обменному механизму, сигма, р-р. М (С1₂) = 71 г/моль.

В природе хлор содержится в виде хлоридов, из которых наиболее распространены хлорид натрия — каменная или поваренная соль, сильвинит КС1 • NaCl, карналлит КС1 • MgCl₂ • 6Н₂0 и другие хлориды. Содержится хлор в морской воде и в организмах.

II. Физические свойства.

Хлор — газ светло-желтого цвета, с резким удушливым запахом, плохо растворим в воде, раствор в воде называют хлорной водой, тяжелее воздуха (доказать расчетом)-, /_ки|1 = -34 °С; легко сжижается при обычных условиях. Сильно ядовит.

III. Химические свойства.

1. Реагирует с металлами:

2. Взаимодействует с неметаллами: с водородом реакция протекает на свету по цепному механизму:

по стадиям:

(I стадия) Cl₂+ /iv-> 2СГ (стадия начала цепи) радикалы.

• (II стадия) СГ+Н₂->НС1 + Н‘
• (III стадия) Н' + С1₂-> НС1 + Cl (II и III — стадии развития цепи)
• (IV стадия) 2Н'-> Н₂
• (V стадия) 2С1'-> С1₂
• (VI стадия) Н' + С1'-> HCI (IV, V, VI — стадии обрыва цепи)

Хлор реагирует и с другими неметаллами.

3. Взаимодействует с солями бескислородных кислот, вытесняя из них менее активные неметаллы:

4. Реагирует с водой:

Раствор хлора в воде называют хлорной водой.

На свету хлорноватистая кислота НСЮ разлагается:

на свету реакция протекает с небольшой скоростью.

Атомарный кислород — очень активный окислитель, поэтому хлорную воду используют для отбеливания тканей, обеззараживания воды и т. д.

• 5. Взаимодействует с щелочами, при этом состав продуктов реакции зависит от температуры:
  • а) при комнатной температуре:

раствор щелочи, насыщенный хлором, называют жавелевой водой.

б) при повышенных температурах:

• (при охлаждении раствора происходит кристаллизация бертолетовой соли КСЮ₃).
• 7. Реагирует с различными органическими веществами, образуя разные классы хлоропроизводных (см. соответствующие разделы органической химии).

IV. Получение.

В лаборатории хлор получают действием окислителей на концентрированную соляную кислоту. В качестве окислителей используют РЬ0₂, Mn0₂, KMn0₄, K₂Mn0₄, К₂Сг₂0₇, К₂СЮ₄ (составьте уравнения реакций no приведенным схемам):

В промышленности хлор получают электролизом расплавов или растворов.

• 1. Электролиз расплавов хлоридов (напишите уравнение реакции).
• 2. Электролиз растворов хлоридов (на примере водного раствора хлорида натрия на угольных электродах; процессы протекают аналогично таковым для хлорида калия; см. в 8.4.2, пример 2). Охарактеризуйте эти процессы.

V. Применение.

Хлор находит широкое применение. Так, его используют для отбеливания бумаги, тканей (почему?), для синтеза соляной кислоты (на основании какого свойства?), для обеззараживания питьевой воды, в органическом синтезе (производство растворителей, ядохимикатов, хлорорганических реагентов) и в других областях.

• ? Задания для самостоятельной работы
• 1. Поясните, почему хлор может проявлять переменную валентность; ответ обоснуйте.
• 2. Составьте краткие электронные формулы невозбужденного и возбужденного состояний атома хлора.
• 3. Поясните, как, имея весы, отличить колбы, наполненные углекислым газом и хлором; ответ подтвердите расчетом.
• 4. Напишите уравнения реакций взаимодействия хлора с серой (а), гидроксидом кальция при комнатной температуре (б), иодидом железа (П), (в) метаном в избытке хлора при полном замещении атомов водорода.
• 5. Рассчитайте объем (н. у.) и массу хлора, который можно получить при электролизе раствора, содержащего 10 моль хлорида натрия, если превращению подверглось 50% соли, а выход составил 90%. Ответ: 50,4 л, 159,75 г.