Fluorowce - chlor
-Ogólna charakterystyka
fluorowców
-Występowanie i właściwości
chloru
-Ważniejsze związki chloru
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
E
2
O
5
i E
2
O
7
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
.
MgCl
2
.
6H
2
O
,
sylwin KCl
,
kainit KCl
.
MgSO
4
.
3H
2
O
)
• 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 CCl
4
Fluorowce –
chlor
Fluorowce –
chlor
• Otrzymywanie chloru
:
• Na skalę przemysłową
:
• elektroliza wodnych roztworów chlorku
sodu (sumaryczny przebieg procesu i
rekcje elektrodowe)
2NaCl + 2H
2
O 2NaOH + Cl
2
+ H
2
A(+):
2Cl
-
Cl
2
+ 2e
-
K(-):
2H
2
O +2e
-
H
2
+ 2OH
-
• utlenianie chlorowodoru
4HCl + O
2
2Cl
2
+ 2H
2
O
Fluorowce –
chlor
• Otrzymywanie chloru
:
• Metody laboratoryjne
:
Utlenienie kwasu
chlorowodorowego
2KMnO
4
+ 16HCl 2KCl +
2MnCl
2
+ 5Cl
2
+
8H
2
O
MnO
2
+ 4HCl MnCl
2
+ Cl
2
+
2H
2
O
Reakcja wapna chlorowanego z
kwasem chlorowodorowym
CaCl(ClO) + 2HCl Cl
2
+ CaCl
2
+
H
2
O
Fluorowce –
chlor
• Właściwości chemiczne chloru
:
• Dysproporcjonowanie chloru w reakcji z
wodą
Cl
2(g)
+ H
2
O ↔ 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 +
O
2
• Chlor w stanie suchym
jest
bardzo
aktywny chemicznie
, aktywność jego
wzrasta w obecności wilgoc
i, 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 + 2Cl
2(g)
PtCl
4
2Au + 2Cl
2(g)
2AuCl
3
Cu + Cl
2(g)
CuCl
2
2Fe + 3Cl
2(g)
2FeCl
3
• Reakcje z niemetalami
H
2(g)
+ Cl
2(g)
2HCl
(g)
(temp. lub uv, iskra elektr.)
• Utlenienie chloru pierwiastkowego
Cl
2
+ F
2
2ClF
(g)
(temp. 270
o
C)
Fluorowce –
chlor
• Właściwości chemiczne chloru - cd
:
• Wypieranie (utlenianie) jonów Br
-
i
I
-
2NaBr + Cl
2(g)
2NaCl + Br
2(g)
2KI + Cl
2(g)
2KCl + I
2
• Jon chlorkowy jest wypierany
(utleniany) przez fluor
2KCl + F
2(g)
2KF + Cl
2(g)
• Reakcja chloru z roztworami zasad
(r. dysproporcjonowania)
2KOH +
0
Cl
2(g)
K
-I
Cl + K
+I
ClO +
H
2
O
Ważniejsze związki chloru –
tlenki
• Tlenki chloru
: Cl
2
O; ClO
2
; Cl
2
O
6
; Cl
2
O
7
mają
charakter kwasowy
, reagują z
wodą
i roztworami zasad
• Cl
2
O
– żółtobrązowy gaz, wybucha w reakcji
z związkami o właściowościach
redukujących
• 2Cl
2
+ 2HgO HgCl
.
HgO + Cl
2
O
• Cl
2
O + 2NaOH 2NaClO + H
2
O
• ClO
2
– czerwonożółty gaz, o silnych
właściwościach utleniających, ulega
wybuchowemu rozkładowi przy lekkim
ogrzaniu
• 2Ag
V
ClO
3
+
0
Cl
2
2Ag
-I
Cl + 2
IV
ClO
2
+ O
2
• 2
IV
ClO
2
+ 2KOH K
III
ClO
2
+ K
V
ClO
3
+ H
2
O
Ważniejsze związki chloru –
tlenki
• Tlenki chloru - cd
:
• Cl
2
O
6
– ciecz barwy
ciemnoczerwonej
o silnych właściwościach
utleniających
4ClO
2
+ 2O
3
2Cl
2
O
6
+ O
2
(temp.
0
o
C)
VI
Cl
2
O
6
+ 2NaOH Na
V
ClO
3
+
Na
VII
ClO
4
+ H
2
O
• Cl
2
O
7
– bezbarwna ciecz, otrzymuje
się przez odwodnienie HClO
4
przez
P
4
O
10
2HClO
4
↔ Cl
2
O
7
+ H
2
O
Cl
2
O
7
+ 2KOH 2KClO
4
+ H
2
O
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/cm
3
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 + H
2
Ba + 2HCl BaCl
2
+ H
2
• Otrzymywanie chlorowodoru
:
NaCl + H
2
SO
4
NaHSO
4
+ HCl (temp.
pokojowa)
NaCl + NaHSO
4
Na
2
SO
4
+ HCl
(podwyższona temp.)
H
2
+ Cl
2
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
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 PbCl
2
)
Fe + HCl
(aq)
FeCl
2(aq)
+ H
2
Zn + HCl
(aq)
ZnCl
2(aq)
+ H
2
• Sole – chlorki
: są dobrze rozpuszczalne w
wodzie (
wyjątki PbCl
2
, 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:
H
I
Cl
-II
O H
-I
Cl +
0
O
• Otrzymywanie HClO
: rozpuszczanie chloru lub Cl
2
O
w wodzie
0
Cl
2(g)
+ H
2
O H
I
ClO
(aq)
+ H
-I
Cl
(aq)
Cl
2
O
(g)
+ H
2
O 2HClO
(aq)
• Chlorany(I):
są trwalsze od kwasu, mają właściwości
utleniające, otrzymuje się przepuszczając chlor przez
zasady
0
Cl
2
+ 2KOH K
-I
Cl + K
I
ClO + H
2
O
• Chlorany(I) ogrzewane ulegają rozkładowi lub
dysproporcjonowaniu
3K
I
ClO 2K
-I
Cl + K
V
ClO
3
2K
I
Cl
-II
O 2K
-I
Cl +
0
O
2
• Chloran(I) sodu i chloran(I) wapnia mają
zastosowanie jako środki bielące
Ważniejsze związki chloru –
kwasy chlorowe i ich sole
• HClO
2
– 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 ClO
2
w zasadach
2
IV
ClO
2
+ 2KOH K
III
ClO
2
+ K
V
ClO
3
+
H
2
O
• Chlorany(III) ogrzewane ulegają
rozkładowi lub dysproporcjonowaniu
K
III
Cl
-II
O
2
K
-I
Cl +
0
O
2
3K
III
ClO
2
K
-I
Cl + 2K
V
ClO
3
Ważniejsze związki chloru –
kwasy chlorowe i ich sole
• HClO
3
– kwas chlorowy(V)
: mocny, nietrwały
kwas, istnieje tylko w roztworach, max 40%, w
wyższych stężeniach ulega rozkładowi – reakcja
dysproporcjonowania
3H
V
ClO
3
H
VII
ClO
4
+ 2O
2
+
0
Cl
2
+ H
2
O
• Chlorany(V):
trwałe sole, otrzymuje się
przepuszczając Cl
2
O
6
przez zasady lub chlor
przez roztwory zasad
VI
Cl
2
O
6
+ 2KOH
(aq)
K
V
ClO
3
+ K
VII
ClO
4
+ H
2
O
3
0
Cl
2
+ 6KOH
(aq)
5K
-I
Cl + K
V
ClO
3
+ 3H
2
O
• Chlorany(V) ogrzewane ulegają rozkładowi i
dysproporcjonowaniu
4K
V
ClO
3
K
-I
Cl + 3K
VII
ClO
4
2K
V
ClO
3
2K
-I
Cl + 3O
2
• Chloran(V) stosowany jest do produkcji zapałek,
materiałów wybuchowych i pirotechnicznych
Ważniejsze związki chloru –
kwasy chlorowe i ich sole
• HClO
4
– kwas chlorowy(VII)
:trwały, mocny
kwas, oleista ciecz, łatwo wybuchająca, ma
bardzo silne właściwości utleniające
• Otrzymywanie:
rozpuszczanie Cl
2
O
7
w
wodzie
Cl
2
O
7
+ H
2
O 2HClO
4
• Chlorany(VII):
sole trwałe, o silnych
właściwościach utleniających, otrzymuje
się w reakcji dysproporcjonowania
chloranów(V) lub reakcji Cl
2
O
7
z roztworami zasad
Cl
2
O
7
+ 2KOH 2KClO
4
+ H
2
O
• 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 HClO
2
HClO
3
HClO
4
wzrost mocy i trwałości
kwasów