Fluorowce - chlor Ogólna charakterystyka fluorowców Występowanie i właściwości chloru Ważniejsze związki chloru

Fluorowce Ogólna charakterystyka: fluor, chlor, brom i jod są niemetalami, astat jest półmetalem promieniotwórczym Promień atomowy fluorowców: rośnie w grupie wraz ze wzrostem liczby atomowej Z, natomiast energia jonizacji maleje w grupie wraz ze wzrostem liczby atomowej Z Typowe stopnie utlenienia: –I, V i VII, fluor występuje wyłącznie na stopniu utlenienia –I (najsilniejszym utleniacz), najtrwalszym stopniem utlenienia fluorowców jest –I Aktywność pierwiastków: w grupie maleje wraz ze wzrostem liczby atomowej Z

Fluorowce Charakter wiązań fluorowców: fluorowce w związkach z metalami ( głównie litowce i berylowce) tworzą związki jonowe, natomiast z pozostałymi pierwiastkami związki o wiązaniach kowalencyjnych lub kowalencyjnych spolaryzowanych Tlenki fluorowców: tlenki o ogólnych wzorach E2O5 i E2O7 mają charakter kwasowy Związki w wodorem: wodorki o ogólnym wzorze EH są wodorkami kwasowymi

Fluorowce – chlor Występowanie chloru: chlor w przyrodzie występuje wyłącznie w postaci związanej - sole chlorkowe rozpuszczone w wodzie, w minerałach (halit NaCl, karnalit KCl.MgCl2.6H2O, sylwin KCl, kainit KCl.MgSO4.3H2O) Właściwości fizyczne chloru: gaz barwy żółtozielonej, o charakterystycznym ostrym i duszącym zapachu, o gęstości większej od gęstości powietrza, słabo rozpuszczalny w wodzie (jednak lepiej niż tlen czy azot), woda chlorowa ma barwę również żółtozieloną, bardzo dobrze rozpuszcza się w czterochlorku węgla CCl4

Fluorowce – chlor

Fluorowce – chlor Otrzymywanie chloru: Na skalę przemysłową: elektroliza wodnych roztworów chlorku sodu (sumaryczny przebieg procesu i rekcje elektrodowe) 2NaCl + 2H2O  2NaOH + Cl2 + H2 A(+): 2Cl-  Cl2 + 2e- K(-): 2H2O +2e-  H2 + 2OH- utlenianie chlorowodoru 4HCl + O2  2Cl2 + 2H2O

Fluorowce – chlor Otrzymywanie chloru: Metody laboratoryjne: Utlenienie kwasu chlorowodorowego 2KMnO4 + 16HCl  2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2+ 8H2O MnO2 + 4HCl  MnCl2 + Cl2 + 2H2O Reakcja wapna chlorowanego z kwasem chlorowodorowym CaCl(ClO) + 2HCl  Cl2 + CaCl2 + H2O

Fluorowce – chlor Właściwości chemiczne chloru: Dysproporcjonowanie chloru w reakcji z wodą Cl2(g) + H2O ↔ HCl(aq) + HClO(aq) (woda chlorowa) Woda chlorowa, tak jak sam chlor ma właściwości utleniające, które wynikają z reakcji rozkładu HClO pod wpływem uv HClO  HCl + O; 2HClO  2HCl + O2 Chlor w stanie suchym jest bardzo aktywny chemicznie, aktywność jego wzrasta w obecności wilgoci, wchodzi w reakcje bezpośrednio z większością pierwiastków (wyjątek N, Cl, helowce) oraz z innymi związkami chemicznymi

Fluorowce – chlor Właściwości chemiczne chloru - cd: Reakcje z metalami Pt + 2Cl2(g)  PtCl4 2Au + 2Cl2(g)  2AuCl3 Cu + Cl2(g)  CuCl2 2Fe + 3Cl2(g)  2FeCl3 Reakcje z niemetalami H2(g)+ Cl2(g)  2HCl(g) (temp. lub uv, iskra elektr.) Utlenienie chloru pierwiastkowego Cl2 + F2  2ClF(g) (temp. 270oC)

Fluorowce – chlor Właściwości chemiczne chloru - cd: Wypieranie (utlenianie) jonów Br- i I- 2NaBr + Cl2(g) 2NaCl + Br2(g) 2KI + Cl2(g)  2KCl + I2 Jon chlorkowy jest wypierany (utleniany) przez fluor 2KCl + F2(g)  2KF + Cl2(g) Reakcja chloru z roztworami zasad (r. dysproporcjonowania) 2KOH + 0Cl2(g) K-ICl + K+IClO + H2O

Ważniejsze związki chloru – tlenki Tlenki chloru: Cl2O; ClO2; Cl2O6; Cl2O7 mają charakter kwasowy, reagują z wodą i roztworami zasad Cl2O – żółtobrązowy gaz, wybucha w reakcji z związkami o właściowościach redukujących 2Cl2 + 2HgO  HgCl.HgO + Cl2O Cl2O + 2NaOH  2NaClO + H2O ClO2 – czerwonożółty gaz, o silnych właściwościach utleniających, ulega wybuchowemu rozkładowi przy lekkim ogrzaniu 2AgVClO3 + 0Cl2  2Ag-ICl + 2IVClO2 + O2 2IVClO2 + 2KOH  KIIIClO2 + KVClO3 + H2O

Ważniejsze związki chloru – tlenki Tlenki chloru - cd: Cl2O6 – ciecz barwy ciemnoczerwonej o silnych właściwościach utleniających 4ClO2 + 2O3  2Cl2O6 + O2 (temp. 0oC) VICl2O6 + 2NaOH  NaVClO3 + NaVIIClO4 + H2O Cl2O7 – bezbarwna ciecz, otrzymuje się przez odwodnienie HClO4 przez P4O10 2HClO4 ↔ Cl2O7 + H2O Cl2O7 + 2KOH  2KClO4 + H2O

Ważniejsze związki chloru – chlorowodór HCl i kwas chlorowodorowy HCl(aq) Właściwości fizyczne HCl: gaz bezbarwny, o duszącym zapachu, o gęstości większej od gęstości powietrza, niepalny, silnie higroskopijny, dymi w powietrzu, bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie tworząc kwas chlorowodorowy Właściwości fizyczne kwasu HCl(aq): bezbarwna ciecz ( techniczny ma odcień żółtawy) max stężenie roztworu 38%, o gęstości 1,19g/cm3 na powietrzu dymi z powodu ulatniającego się chlorowodoru

Ważniejsze związki chloru – chlorowodór HCl i kwas chlorowodorowy HCl(aq) Właściwości chemiczne chlorowodoru HCl: W stanie suchym jest mało aktywny, nie reaguje z metalami i niemetalami, w podwyższonej temp. reaguje z litowcami i cięższymi berylowcami oraz krzemem 2Na + 2HCl  2NaCl + H2 Ba + 2HCl  BaCl2 + H2 Otrzymywanie chlorowodoru: NaCl + H2SO4  NaHSO4 + HCl (temp. pokojowa) NaCl + NaHSO4  Na2SO4 + HCl (podwyższona temp.) H2 + Cl2  2HCl ( na skalę przemysłową pod wpływem uv lub iskry elektrycznej, lub podwyższonej temp.) Zastosowanie chlorowodoru: syntezy organiczne – np. chlorku winylu, otrzymywanie kwasu chlorowodorowego, chlorków metali

Zn + HCl(aq)  ZnCl2(aq) + H2 Ważniejsze związki chloru – chlorowodór HCl i kwas chlorowodorowy HCl(aq) Właściwości kwasu chlorowodorowego: Mocny kwas, roztwarza większość metali o ujemnych wartościach potencjałów standardowych z wydzielaniem wodoru (ołów ulega pasywacji pokrywając się warstewką nierozpuszczalnego PbCl2) Fe + HCl(aq)  FeCl2(aq) + H2 Zn + HCl(aq)  ZnCl2(aq) + H2 Sole – chlorki: są dobrze rozpuszczalne w wodzie (wyjątki PbCl2, AgCl), wodne roztwory chlorków mają odczyn obojętny – nie ulegają hydrolizie lub odczyn kwasowy – sole pochodzące od słabych zasad, ulegają hydrolizie kationowej

Ważniejsze związki chloru – kwasy chlorowe i ich sole HClO – kwas chlorowy(I): bardzo słaby kwas, istnieje tylko w roztworach rozcieńczonych, pod wpływem uv ulega rozkładowi: HICl-IIO  H-ICl + 0O Otrzymywanie HClO: rozpuszczanie chloru lub Cl2O w wodzie 0Cl2(g) + H2O  HIClO(aq) + H-ICl(aq) Cl2O(g) + H2O  2HClO(aq) Chlorany(I): są trwalsze od kwasu, mają właściwości utleniające, otrzymuje się przepuszczając chlor przez zasady 0Cl2 + 2KOH  K-ICl + KIClO + H2O Chlorany(I) ogrzewane ulegają rozkładowi lub dysproporcjonowaniu 3KIClO  2K-ICl + KVClO3 2KICl-IIO  2K-ICl + 0O2 Chloran(I) sodu i chloran(I) wapnia mają zastosowanie jako środki bielące

Ważniejsze związki chloru – kwasy chlorowe i ich sole HClO2 – kwas chlorowy(III): kwas średniej mocy, istnieje tylko w roztworze wodnym, jego sole (chlorany(III)) są trwalsze od kwasu, kwas i sole maja właściwości utleniające Chlorany(III): otrzymuje się w reakcji rozpuszczania ClO2 w zasadach 2IVClO2 + 2KOH  KIIIClO2 + KVClO3 + H2O Chlorany(III) ogrzewane ulegają rozkładowi lub dysproporcjonowaniu KIIICl-IIO2  K-ICl + 0O2 3KIIIClO2  K-ICl + 2KVClO3

Ważniejsze związki chloru – kwasy chlorowe i ich sole HClO3 – kwas chlorowy(V): mocny, nietrwały kwas, istnieje tylko w roztworach, max 40%, w wyższych stężeniach ulega rozkładowi – reakcja dysproporcjonowania 3HVClO3  HVIIClO4 + 2O2 + 0Cl2 + H2O Chlorany(V): trwałe sole, otrzymuje się przepuszczając Cl2O6 przez zasady lub chlor przez roztwory zasad VICl2O6 + 2KOH(aq)  KVClO3 + KVIIClO4 + H2O 30Cl2 + 6KOH(aq)  5K-ICl + KVClO3 + 3H2O Chlorany(V) ogrzewane ulegają rozkładowi i dysproporcjonowaniu 4KVClO3  K-ICl + 3KVIIClO4 2KVClO3  2K-ICl + 3O2 Chloran(V) stosowany jest do produkcji zapałek, materiałów wybuchowych i pirotechnicznych

Ważniejsze związki chloru – kwasy chlorowe i ich sole HClO4 – kwas chlorowy(VII):trwały, mocny kwas, oleista ciecz, łatwo wybuchająca, ma bardzo silne właściwości utleniające Otrzymywanie: rozpuszczanie Cl2O7 w wodzie Cl2O7 + H2O  2HClO4 Chlorany(VII): sole trwałe, o silnych właściwościach utleniających, otrzymuje się w reakcji dysproporcjonowania chloranów(V) lub reakcji Cl2O7 z roztworami zasad Cl2O7 + 2KOH  2KClO4 + H2O Chloran(VII) potasu jest krystaliczną, bezbarwną substancją, trudno rozpuszczalną w wodzie, stosowaną do produkcji środków wybuchowych

Ważniejsze związki chloru – kwasy chlorowe Rozkład właściwości utleniających, trwałości oraz mocy kwasów chlorowych: wzrost właściwości utleniających HClO HClO2 HClO3 HClO4 wzrost mocy i trwałości kwasów