РОЗДІЛ 2 НЕМЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ СПОЛУКИ
ХІМІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ VIIA ГРУПИ
§ 20. Хімічні властивості хлору. Застосування
Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:
Характеризувати хімічні властивості хлору, його практичне значення;
Пояснювати сутність ланцюгових реакцій на прикладі взаємодії хлору з воднем;
Складати рівняння, схеми електронного балансу відповідних хімічних реакцій.
Хімічні властивості. При утворенні молекул хлору за схемою:
Виділяється енергії майже вдвічі менше,
– Поясніть, чому зв’язок Сl-Сl слабший, ніж Н-Н.
Отже, хлор хімічно активніший за водень, і для нього можливі реакції за стандартних умов. Хлор взаємодіє з простими і складними речовинами. Усі реакції за його участю є окисно-відновними, майже в усіх хлор виконує роль окисника за схемою:
– відновлення, окисник
Реакції хлору з простими речовинами. Взаємодія з металами. Хлор
Зверніть увагу на те, що хлор окиснює метали до стану з вищим ступенем окиснення їх атомів, що свідчить про його високу окиснювальну здатність. Деякі метали горять у хлорі, як у кисні.
Дослід.
Заповнимо хлором товстостінну склянку, на дно якої насипано тонким шаром кварцовий пісок. Розігріємо на полум’ї пальника залізні ошурки так, щоб вони почали жевріти, і внесемо їх у склянку з хлором. Від виділеної під час реакції теплоти залізо розжарюється й утворюється ферум(ІІІ) хлорид бурого кольору (мал. 26).
Взаємодія з неметалами. Хлор взаємодіє майже з усіма неметалами, крім вуглецю, кисню та азоту:
Мал. 26. Взаємодія хлору з залізом
Розглянемо докладніше реакцію водню з хлором. Ця реакція перебігає своєрідно: у темряві хлор з воднем не реагує, однак при сильному освітленні реакція відбувається з вибухом. Отже, суміш водню та хлору, як і суміш водню з киснем, є “гримучою”.
Реакція починається з дисоціації молекул хлору під впливом енергії світла:
Сl:Сl = Сl- + – Сl
При цьому утворюються окремі атоми Хлору з одним неспареним електроном – вільні радикали.
Завдяки неспареному електрону вільні радикали надзвичайно хімічно активні, тому стають ініціаторами наступних реакцій:
Сl – + Н2 = НСl + Н; Н – + Сl2 = НСl + Сl
Як тільки один з реагентів витратиться, почнуть відбуватися переважно реакції між радикалами, що приведе до припинення процесу:
Н + Сl = НСl
Ланцюг таких перетворень включає сотні тисяч ланок, тобто одна молекула хлору, яка розпадається на окремі атоми, викликає утворення сотень тисяч молекул хлороводню замість двох його молекул за відсутності ланцюга. Реакція, яка відбувається з утворенням активної частинки (радикала), здатної до утворення інших активних частинок, називається ланцюговою.
Російський хімік М. М. Семенов уперше дослідив цю реакцію і встановив, що так само відбувається багато інших реакцій, наприклад процеси горіння, вибухи. За розробку теорії ланцюгових реакцій учений у 1956 р. одержав Нобелівську премію.
Реакції хлору зі складними речовинами. Взаємодія з водою.
З водою хлор утворює хлорну воду – суміш хлоридної (HCl) і хлоратної(І) HC1O кислот:
Ця реакція перебігає не до кінця: на кислоти перетворюється не більше третини хлору.
М. М. Семенов (1896 – 1987)
Хлоратна(І) кислота нестійка, вона розкладається на хлоридну кислоту й Оксиген:
Тому хлорна вода є сильним окисником і вибілювачем. Сухий хлор не вибілює. Загальне рівняння реакції:
Взаємодія з лугами. Пропусканням хлору крізь холодний розчин лугу одержують розчин (відомий під назвою жавелева вода), який містить не кислоти, як у реакції з водою, а їх солі, відповідно хлорид і гіпохлорит:
Взаємодія з бромідами та іодидами ілюструє сільніші окиснювальні властивості Хлору порівняно з Бромом та Іодом. При цьому хлор витісняє галогени з їх солей:
Із флуоридами хлор не реагує, оскільки його окиснювальна здатність нижча за фтор.
– Складанням схем електронного балансу розглянутих реакцій підтвердіть окиснювальні властивості хлору.
Взаємодія з вуглеводнями. Хлор заміщує атоми Гідрогену в молекулах насичених вуглеводнів і приєднується до молекул ненасичених вуглеводнів, наприклад:
(реакція заміщення, хлорування)
(реакція приєднання, хлорування)
(реакція приєднання, хлорування)
Застосування хлору. За масштабами використання хлор набагато перевищує всі інші галогени. Значна кількість його іде на виробництво хлоридної кислоти, хлорного вапна Са(ОС1)С1, яким знезаражують питну воду, вибілюють льняні й бавовняні тканини, папір. З жавелевої води виготовляють побутовий вибілюючий засіб під назвою “Білизна”. Поводитися з ним треба украй обережно, обов’язково працювати в гумових рукавичках, бо в ньому міститься луг. У разі потрапляння препарату на шкіру негайно змийте його під струменем води, а пошкоджене місце обробіть слабким розчином оцтової або лимонної кислоти.
З хлору добувають хлоровмісні органічні сполуки – барвники, розчинники, лікарські препарати, пластмаси, хлоропреновий каучук, інсектициди. У кольоровій металургії методом хлорування руд добувають деякі метали (титан, ніобій, тантал).
Коротко про головне
Хлор – хімічно активний неметал, сильний окисник, взаємодіє з більшістю металів і неметалів за винятком кисню, азоту і вуглецю.
Реакція хлору з воднем відбувається на світлі, має ланцюговий характер. Хлор взаємодіє з водою з утворенням хлоридної та хлоратної(І) кислот, із лугами – з утворенням хлориду і гіпохлориту. Із бромідів й іодидів витісняє відповідні галогени. Насичені вуглеводні вступають з хлором у реакції заміщення, ненасичені – у реакції приєднання. Вологий хлор є сильним вибілювачем. Застосовується для дезінфекції води, виробництва засобів захисту рослин, хлороводню і хлоридної кислоти, хлоридів, пластмас і синтетичного каучуку, добування кольорових металів.
Для допитливих. Уперше хлор був застосований як отруйний засіб під час Першої світової війни. У 1915 р. біля французького містечка Іпр німецькі війська одночасно відкрили 6 000 балонів з хлором. Упродовж п’яти хвилин утворилася величезна, масою 180 т, біла хмара, яка накрила окопи англо-французьких військ. Хлор уразив 15 тис. солдат, з них – 5 тис. на смерть. Під час битви у 1917 р. під тим самим містом була використана нова отруйна речовина хлорорганічного походження, яку пізніше назвали “іприт”. Згодом з цією метою застосовували й інші хлоровмісні сполуки, наприклад фосген СОС12.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)