Хлор та його похідні

Зміст

Вступ

Розділ 1

Сполуки Хлору (I)

Розділ 2

Сполуки Хлору (III) і (IV)

Розділ 3

Сполуки Хлору (V)

Розділ 4

Сполуки Хлору (VI) і (VII)

Висновки

Список використаних джерел

Вступ

Хлор безпосередньо не сполучається з киснем. Тому його оксигенові сполуки добувають непрямим способом. У оксигенових сполуках хлор виявляє позитивний ступінь окиснення. Більшість бінарних сполук Хлору з оксигеном за звичайних умов – дуже нестійкі речовини, які розкладаються з вибухом.

З киснем хлор утворює кілька оксидів – Cl₂O, ClO_2, Cl₂O₆ та Cl₂O_7, яким відповідають певні кислоти.

Розділ 1

Хлор (I) оксид Cl₂O утворюється, якщо свіжоосаджений сухий гідрарирум (II) оксид взаємодіє з хлором :

HgO + 2Cl₂ = HgCl₂ + Cl₂O­

За звичайних умов Cl₂O – жовто-бурий газ, який легко зріджується у червоно-буру рідину з температурою кипіння +2°С . Яка у рідкому, так і в твердому стані Cl₂O розкладається з вибухом на хлор і кисень. При взаємодії з водою утворює гіпохлориту кислоту.

Гіпохлоритна кислота HclO – одноосновна кислота, відома лише у розчині, в якому спостерігається рівновага :

Cl₂O + H₂O « 2HClO «2H⁺ + 2ClO^-

Гіпохлоритнакислота – дуже слабка кислота і витісняється з її солей навіть карбонатною кислотою. У розчині розкладається за одним з трьох рівнянь:

HClO = HCl +O;

2HClO=Cl ₂O +H₂O ;

3HClO = HClO + 2HCl .

Гіпохлоритна кислота – сильний окисник, який застосовується в органічному синтезі, в процесах дезинфекції, вибілювання тощо.

Солі гіпохлоритної кислоти – гіпохлорити – у розчині малостійкі і гідролізують. Їх добувають пропусканням хлору крізь холодний розчин лугу:

2KOH + Cl₂ = KCl + KClO + H₂O

Розчин, що містить суміш солей лужних металів хлоридної і гіпохлоритної кислот, називається жавелевою водою і застосовується для вибілювання тканин, паперу тощо. Ці властивості жавелевої води зумовлені тим, що калій гіпохлорит легко розкладається під дією карбон (V) оксиду повітря з виділенням гіпохлоритної кислоти:

KClO + CO₂ + H₂O = KHCO₃ + HClO

При пропусканні хлору крізь вологе вапно утворюється хлорне вапно, яке є сумішшю гіпохлориту, хлориду і гідроксиду кальцію.

Внаслідок нагрівання концентрованого розчину хлорного вапна при наявності солей кобальту (каталізатора) і на сонячному світлі розкладання його відбувається з утворенням кальцій-хлориду та кисню. Якщо діяти на хлорне вапно хлоридною кислотою, то виділяється хлор :

Ca(OCl)₂ + 4HCl = CaCl₂ + 2Cl₂ + 2H₂O

Кількість хлору, що виділяється при взаємодії з кислотою (“активний хлор”), є умовною характеристикою окислювальної здатності хлорного вапна. Хлорне вапно як сильний окисник використовують для дегазації, дезинфекції, вибілювання тканин, паперу.

Розділ 2

Сполуки Хлору (III) і (IV)

Хлор (IV) оксид ClO₂ утворюється при нагріванні до 60°С вологої суміші KСlO₃ і оксалатної кислоти за рівнянням :

2KСlO₃ + H₂C₂O₄ = 2ClO₂ + K₂CO₃ + CO₂ +H₂O

За звичайних умов ClO₂ – жовто-зелений газ. Хлор (IV) оксид при взаємодії з водою утворює дві кислоти, а з лугом – дві солі:

2ClO₂ + H₂O = HClO₂ + HClO₃;

4ClO₂ + 2Ca(OH)₂ = Ca(ClO₃)₂ + Ca(ClO₂)₂ + 2H₂O

Хлорит на кислота HClO₂ – одноосновна кислота існує лише в розбавлених розчинах. Утворюється при взаємодії її і барієвої солі з розбавленою сірчаною кислотою за рівнянням :

Ba(ClO₂)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄¯ + 2HClO₂

Водні розчини хлоритної кислоти поступово розкладаються з утворенням хлоридної і хлоратної HClO₃ кислот. Практичного значення ця кислота немає. Солі її – хлорити – добувають при взаємодії Хлор (IV) оксиду з гідроксидами лужних, лужноземельних металів та їх пероксидами. Хлорити, як правило, добре розчиняються у воді, гідролізують. Хлорити у кислому середовищі виявляють сильні окислювальні властивості. Більш сильні окисники (Cl₂, KMnO₄ тощо) окислюють кислоту та її солі до хлоратної кислоти і до хлоратів .

Розділ 3

Хлорат на кислота HClO₃ утворюється внаслідок взаємодії еквівалентних кількостей сульфатної кислоти з гарячим розчином солі Ba(ClO₃)₂. Кислота HClO₃ – сильна одноосновна кислота – відома лише у розчині. Випарюванням водних розчинів кислоти у вакуумі можна підвищити їх концентрацію до 30-40 %. Органічні і неорганічні відновники відновляють кислоту, як правило, до хлоридної. Солі хлоратної кислоти називаються хлоратами. Найважливішою з них є калій-хлорат. Його добувають пропусканням хлору в гарячий концентрований розчин калію гідроксиду :

6KOH + 3Cl₂ = 5KCl + KclO₃ + 3H₂O

У промисловості хлорат калій (бертолетову сіль) добувають електролізом гарячого розчину калій хлориду або хлоруванням при 70-80°С гашеного вапна при наявності калій хлориду. Калій хлорат погано розчинний у воді, при нагріванні приблизно до 200°С при наявності MnO₂ розкладається на кисень і калій хлорит. З різними горючими речовинами (сіркою, вугіллям, фосфором, органічними речовинами) калій хлорат утворює суміші, які вибухають при ударі.

На цьому грунтується застосування його у артилерійській справі для виготовлення запалів, займистих та вибухових речовин. У хімічних лабораторіях калій хлорат використовують для добування кисню, як окисник (при сплавлянні), а також у медицині як слабкий дезинфікуючий засіб. При обережному нагріванні калій хлорату без каталізатора реакція відбувається за рівнянням :

4KClO₃ = 3KClO₄ + KCl

Розділ 4

При взаємодії солі KClO₄ з сульфатною кислотою утворюється перхлоратна кислота. Перхлоратна кислота HClO₄ – найстійкіша з окисно-місних кислот хлору. Безводна кислота – рухлива рідина, малостійка і при зберіганні іноді вибухає. Її концентровані водні розчини мають оліїсту консистенцію, концентрована (72 % – ий розчин) кислота димить на повітрі, досить гігроскопічна, стійка, не розкладається під дією світла.

Перхлоратна кислота застосовується для витіснення більш летких кислот з їхніх солей і добування хлоратів, які використовують як детонатор. Вона є складовою частиною твердого ракетного палива. Концентровану хлоратну кислоту широко використовують для окиснення органічних речовин, розкладання руд і мінералів при їх аналізі, розчинення сталей, кількісного визначення калію і рубідію, як осушувач.

Перхлоратна кислота утворює солі (перхлорати) майже з усіма металами. Ці солі добре розчиняються у воді і органічних розчинниках. До поганорозчинних у воді солей належать : KClO₄, RbClO₄, СsClO₄ тощо. Безводна перхлоратна кислота і її солі дуже сильні окисники; однак для водних розчинів перхлоратів окислювальні властивості не характерні.

Хлор (VI) оксид Cl₂O₆(ClO₃) утворюється як побічний продукт при термічному розкладі перхлоратної кислоти. При кімнатній температурі Cl₂O₆– рідина темно-бурого кольору, що димить на повітрі і при -78° С твердне. З водою оксид реагує, утворюючи дві кислоти, а з лугом – дві солі :

Cl₂O₆ + 2KOH = KClO₃ + KClO₄ + H₂O

Хлор (VII)оксид Cl₂O₇утворюється при нагріванні безводної перхлоратної кислоти з водовідбірними речовинами (P₂O₅, олеум тощо) :

2HClO₄ + P₂O₅ = 2HPO₃ + Cl₂O₇

За звичайних умов хлор (VII) оксид є оліїстою рідиною з температурою кипіння 83° С ; речовина нестійка і при ударі вибухає. З водою Cl₂O₇ не змішується, проте розчинення, що відбувається на поверхні краплин, призводить до утворення перхлоратної кислоти.

Висновки

Як бачимо , хімія оксигеновмісних сполук Хлору дуже різноманітна і цікава .Здатність Хлору утворювати таку велику кількість сполук з Оксигеном пояснюється будовою атома цього елемента .Атом Хлору на зовнішньому енергетичному рівні містить вільні d-орбіталі ,на які під час збудження атома можуть переходити розпаровані електрони s-орбіталей. Тому у своїх сполуках з Оксигеном Хлор проявляє такий широкий спектр ступенів окислення : +1,+3,+4,+5,+6,+7.

Оксигеновмісні сполуки Хлору отримали широке застосування в різних сферах життєдіяльності людини .

Список використаних джерел

1)Григор’єва В.В.,Cамійленко В.М.,Сич А.М.,

Загальна хімія:Підручник-2-го вид.,перероблене і доповнене К.:Вища школа,1991.-431с.

2)Ахметов Н.С.Неорганическая химия:Учеб.пособие для вузов.-Изд. 2-е,перероблене і доповнене.-М.:Висшая школа,1975.-672с.

3)Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия.-М:Вісшая школа,1989.-157с.