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