Хлор Cl впервые в свободном виде выделен в 1774 году (Шееле, Швеция). Распространение хлора в природе. Хлор – одиннадцатый элемент по распространенности на Земле. Встречается только в связанном виде. Входит в состав многих минералов, содержится в виде ионов Cl^– в морской воде, из которой хлор переходит в соляные залежи.

Минералы хлора: галит (каменная соль) NaCl; карналлит KCl*MgCl₂*6H₂O; сильвин KCl; каинит KCl*MgSO₄*3H₂O.

Физиологическое действие хлора. Хлорид-ионы Cl^– жизненно важны для всех живых организмов. Они участвуют в выработке желудочного сока и регулировании водного обмена.

Получение хлора.

1. Основной промышленный способ – электролиз хлоридов щелочных металлов или хвостовых отходов хлороводородной кислоты, получаемых при хлорировании органических соединений.
2. Окисление хлороводорода воздухом в присутствии катализаторов CuCl₂, FeCl₃ (процесс Дикона):

4HCl + O₂ = 2H₂O + 2Cl₂

Способ также используется в промышленности.

3. Окисление хлороводорода перманганатом калия, оксидом марганца(IV), гипохлоритом кальция и др., например:

2KMnO₄ + 16HCl (конц.) = 2KCl + 2MnCl₂ + 8H₂O + 5Cl₂

MnO₂ + 4HCl (конц.) = MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Ca(ClO)₂ + 4HCl (конц.) = CaCl₂ + 2H₂O + 2Cl₂

Эти способы применяют для получения хлора в лабораторных условиях.

Физиологическое действие хлора. Газообразный хлор раздражающе действует на слизистую оболочку органов дыхания, разрушает легкие. Вдыхание в течение 1-2 часа воздуха, содержащего 0,05 % Cl₂, может привести к удушью и смерти. Хлор – первое боевое отравляющее вещество, примененное в 1915 году государством Германией в боях под городом Ипр (Бельгия).

Свойства хлора. Простое вещество Cl₂ – желто-зеленый, негорючий газ с удушающим запахом, в 2,5 раза тяжелее воздуха. Умеренно растворим в воде (образуется “хлорная вода”). Хлор очень реакционноспособен, вытесняет бром и иод из их соединений с водородом и металлами; со многими элементами образует хлориды. Порошкообразные сурьма, мышьяк и раскаленное железо сгорают в газообразном хлоре, например:

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

Сплав томпак загорается в хлоре, а чистое золото реагирует с хлором с образованием AuCl₃.

Смеси газообразных хлора и водорода взрываются при нагревании или освещении:

H₂ + Cl₂ ⇄ 2HCl

При насыщении хлором холодного раствора щелочи получаются хлориды и гипохлориты:

2NaOH + Cl₂ = NaCl + NaClO + H₂O

Углеводороды при действии Cl₂ образуют (по реакциям замещения или присоединения) соответствующие хлорпроизводные, например:

CH₄ + Cl₂ = CH₃Cl + HCl

Скипидар загорается в атмосфере хлора. Влажный газообразный хлор обесцвечивает многие красители, особенно сильно на солнечном свету; это объясняется образованием неустойчивой хлорноватистой кислоты и разложением ее на свету на хлороводород и атомный кислород (сильнейший окислитель):

Cl2 + H₂O ⇄ HClO + HCl

HClO → HCl + O

Поэтому “хлорную воду” следует хранить в темных склянках (лучше в темноте).

Химические свойства хлора, и его применение показаны на схеме.

Применение хлора. Хлор относится к продуктам основного химического производства. Жидкий сухой хлор перевозят в железнодорожных цистернах и перекачивают по стальным трубопроводам; в продажу хлор поступает в стальных баллонах с вентилями из оловянно-цинковой бронзы.

Соединения хлора

Хлороводород HCl

Получение хлороводорода HCl.

1. Прямой синтез путем сжигания водорода в хлоре:

H2 + Cl₂ ⇄ 2HCl

2. Взаимодействие хлорида натрия с концентрированной серной кислотой при умеренном (реакция 1) или сильном нагревании (реакция 2):

NaCl + H₂SO₄ = NaHSO₄ + HCl (1)

2NaCl + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2HCl (2)

3. Хлорирование органических соединений, например бензола; выделяется как побочный продукт:

C₆H₆ + Cl₂ = C₆H₅Cl + HCl

Свойства хлора. Бесцветный газ с сильным запахом. Гигроскопичный, во влажном воздухе образует туман. Хорошо растворяется в воде; водные растворы называются хлороводородная кислота (концентрированный раствор – соляная кислота). В воде хлороводород полностью распадается на ионы:

HCl = H⁺ + Cl^–; H⁺ + H₂O = H₃O⁺

При контакте с аммиаком образуется хлорид аммония, твердые частицы которого в воздухе создают белый дым:

NH₃ + HCl = NH₄Cl

Реагирует с ацетиленом под действием катализатора с образованием винилхлорида:

HC≡CH + HCl → H₂C=CHCl

Хлороводородная кислота – бесцветная жидкость, дымит на воздухе; в продажу поступает с содержанием 38% HCl (соляная кислота). Хлороводородная кислота с содержанием 0,4-0,5% HCl входит в состав желудочного сока. Окислительными свойствами не обладает (кислота-неокиелитель), реагирует с неблагородными металлами с выделением газообразного водорода:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 2H₂

2Al + 6H₃O⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂

При взаимодействии хлороводородной кислоты с сильными окислителями образуется газообразный хлор.

Применение хлороводорода HCl. Газообразный хлороводород служит сырьем в производстве хлороводородной кислоты, хлоридов и винилхлорида (далее переводимого в поливинилхлорид). Хлороводородная кислота используется при травлении металлов, в качестве паяльной жидкости (Zn + HCl) – паяльная кислота, для извлечения металлов из руд, для получения хлоридов и хлора.

Хлориды

Хлориды – соединения элементов с хлором. Минералогические и тривиальные названия некоторых хлоридов металлов: NaCl – галит, каменная соль, поваренная соль; сильвин KCl; нашатырь NH₄Cl; сулема, сублимат HgCl₂; каломель Hg₂Cl₂; розовая соль (NH₄)₂[SnCl₆].

Большинство хлоридов металлов хорошо растворимо в воде. Исключения составляют: AgCl, Hg₂Cl₂, TlCl, PbCl₂, в холодной воде они очень мало растворимы.

Обнаружение хлоридов. Из растворов, содержащих ионы Cl^–, при подкислении азотной кислотой и добавлении раствора AgNO₃ выпадает белый хлопьевидный осадок AgCl, постепенно темнеющий на свету, который растворяется в растворе аммиака.

Кислородсодержащие кислоты хлора и их соли

Кислота		Соль
Формула	Название	Формула	Название
HClO4	Хлорная кислота	MeIClO4	Перхлорат
HClO3	Хлорноватая кислота	MeIClO3	Хлорат
HClO2	Хлористая кислота	MeIClO2	Хлорит
HClO	Хлорноватистая кислота	MeIClO	Гипохлорит

Хлорная кислота HClO₄ – легкоподвижная взрывчатая жидкость, при умеренном разбавлении принимает маслообразную консистенцию. Весьма неустойчива. Водный раствор (72%, азеотропная смесь) кипит при 203*С. Сильная кислота в водном растворе. Из растворов солей калия осаждает белый перхлорат калия KClO₄, который используется как аналитический реактив.

Хлорноватая кислота HClO₃ устойчива только в водном растворе при содержании ее до 40%. Хлораты образуются при пропускании газообразного хлора через горячий раствор щелочи:

6KOH + 3Cl₂ = KClO₃ + 5KCl + 3H₂O

Соли хлорноватой кислоты – хлораты – сильные окислители. Например, при растирании смеси хлората калия с серой происходит взрыв (аналогичный опыт с фосфором опасен для жизни!); древесная лучина, погруженная в расплавленный хлорат, загорается с интенсивно дымящим пламенем. При нагревании хлораты (легче, чем перхлораты) отдают свой кислород; разложение каталитически ускоряет MnO₂ (пиролюзит):

2KClO₃ = 2KCl + 3O₂

Хлорат калия (бертолетова соль) KClO₃ используется в производстве спичек, взрывчатых веществ и пиротехнических средств (пистоны, новогодние хлопушки). Хлорат натрия NaClO₃ применяют как гербицидное средство для борьбы с сорняками.

Хлористая кислота HClO₂ известна только в разбавленном водном растворе, очень неустойчива. Хлорит натрия NaClO₂ используют как отбеливающее средство.

Хлорноватистая кислота HClO существует только в разбавленном растворе; сама кислота и ее соли (гипохлориты) – сильные окислители. Образуется в “хлорной воде”. Гипохлорит натрия NaClO и гипохлорит калия KClO являются действующим веществом белящего щелока (лабарракова вода, жавелевая вода), образующегося при насыщении растворов NaOH и КОН хлором при пониженной температуре, например:

2KOH + Cl₂ = KCl + KClO + H₂O

Белящий щёлок имеет запах хлорноватистой кислоты, выделяющейся вследствие гидролиза гипохлорита (неверно утверждение, что белящий щёлок пахнет хлором). Он обладает хорошими отбеливающими, дезинфицирующими и дезактивирующими свойствами; на его дезактивирующем действии основан метод обезвреживания цианид-содержащих сточных вод гальванических цехов. Хлорная известь, получаемая в промышленности из хлора и гашеной извести Ca(OH)₂, представляет собой смесь гипохлорита кальция Ca(ClO)₂ с CaCl₂ и Ca(OH)₂. Применяют как отбеливающее и дезинфицирующее средство. Чистый гипохлорит Ca(ClO)₂ используется для дезактивации боевых отравляющих веществ.

Оксиды хлора

Гептаоксид дихлора Cl₂O₇ (ангидрид хлорной кислоты) – бесцветная летучая маслообразная жидкость. Взрывоопасен! Получают путем отнятия воды от хлорной кислоты с помощью P₄O₁₀:

4HClO₄ + P₄O₁₀ = 2Cl₂O₇ + 4HPO₃

Диоксид хлора ClO₂ – желтый газ с острым характерным запахом. Взрывается при нагревании. Получают из хлората калия и концентрированной серной кислоты:

3KClO₂ + 3H₂SO₄ = 3KHSO₄ + HClO₄ + H₂O + 2ClO₂

Оксид дихлора Cl₂O – бурый газ. Взрывоопасен! Реагирует с водой с образованием хлорноватистой кислоты:

Cl2O + H₂O = 2HClO

---