Хлор Cl вперше в вільному вигляді виділено в 1774 році (Шеєле, Швеція). Поширення хлору в природі. Хлор – одинадцятий елемент за поширеністю на Землі. Зустрічається тільки в зв’язаному стані. Входить до складу багатьох мінералів, міститься у вигляді іонів Cl^– в морській воді, з якої хлор переходить в соляні поклади.

Мінерали хлору: Галіт (кам’яна сіль) NaCl; карналіт KCl*MgCl₂*6H₂O; сильвін KCl; каїніт KCl*MgSO₄*3H₂O.

Фізіологічна дія хлору. Хлорид-іони Cl^– життєво важливі для всіх живих організмів. Вони беруть участь у виробленні шлункового соку і регулюванні водного обміну.

Отримання хлору.

1. Основний промисловий спосіб – електроліз хлоридів лужних металів або хвостових відходів соляної кислоти, одержуваних під час хлорування органічних сполук.
2. Окиснення гідроген хлориду повітрям у присутності каталізаторів CuCl₂, FeCl₃ (процес Дікона):

4HCl + O₂ = 2H₂O + 2Cl₂

Спосіб використовується в промисловості.

3. Окиснення гідрогенхлориду калій перманганатом, манган(IV) оксидом, кальцій гіпохлоритом і ін., Наприклад:

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

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

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

Ці способи застосовують для отримання хлору в лабораторних умовах.

Фізіологічна дія хлору. Газоподібний хлор подразливо діє на слизову оболонку органів дихання, руйнує легені. Вдихання протягом 1-2 години повітря, що містить 0,05% Cl₂, може привести до задухи і смерті. Хлор – перша бойова отруйна речовина, застосована в 1915 році державою Німеччиною в боях під містом Іпр (Бельгія).

Властивості хлору. Проста речовина Cl₂ – жовто-зелений, негорючий газ з задушливим запахом, в 2,5 рази важчий за повітря. Помірно розчинний у воді (утворюється “хлорна вода“). Хлор дуже реакційноздатний, витісняє бром і йод з їхніх сполук з гідрогеном і металами; з багатьма елементами утворює хлориди. Порошкоподібні сурма, миш’як і розпечене залізо згоряють в газоподібному хлорі, наприклад:

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

Сплав томпак загоряється в хлорі, а чисте золото реагує з хлором з утворенням AuCl₃.

Суміші газоподібних хлору і водню вибухають при нагріванні або освітленні:

H2 + Cl₂ ⇄ 2HCl

При насиченні хлором холодного розчину лугу утворюються хлориди і гіпохлорити:

2NaOH + Cl₂ = NaCl + NaClO + H₂O

Вуглеводні при дії Cl₂ утворюють (реакції заміщення або приєднання) відповідні хлорпохідні, наприклад:

CH₄ + Cl₂ = CH₃Cl + HCl

Скипидар загоряється в атмосфері хлору. Вологий газоподібний хлор знебарвлює багато барвників, особливо сильно на сонячному світлі; це пояснюється утворенням нестійкої гіпохлоритної кислоти і розкладанням її під дією світла на гідроген хлорид і оксиген (сильний окислювач):

Cl2 + H₂O ⇄ HClO + HCl

HClO → HCl + O

Тому “хлорну воду” слід зберігати в темних склянках (краще в темряві).

Хімічні властивості хлору, і його застосування показані на схемі.

Застосування хлору. Хлор відноситься до продуктів основного хімічного виробництва. Рідкий сухий хлор перевозять в залізничних цистернах і перекачують по сталевим трубопроводам; в продаж хлор надходить в сталевих балонах з вентилями з олов’яно-цинкової бронзи.

Сполуки хлору

Гідроген хлорид HCl

Отримання гідроген хлориду HCl.

1. Прямий синтез шляхом спалювання водню в хлорі:

H2 + Cl₂ ⇄ 2HCl

2. Взаємодія натрій хлориду з концентрованою сульфатною кислотою при помірному (реакція 1) або сильному нагріванні (реакція 2):

NaCl + H₂SO₄ = NaHSO₄ + HCl (1)

2NaCl + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2HCl (2)

3. Хлорування органічних сполук, наприклад бензену; виділяється як побічний продукт:

C₆H₆ + Cl₂ = C₆H₅Cl + HCl

Властивості хлору. Безбарвний газ з сильним запахом. Гігроскопічний, у вологому повітрі утворює туман. Добре розчиняється у воді; водні розчини називаються хлоридна кислота (концентрований розчин – соляна кислота). В воді гідроген хлорид повністю розпадається на іони:

HCl = H⁺ + Cl^–; H⁺ + H₂O = H₃O⁺

При контакті з амоніаком утворюється амоній хлорид, тверді частинки якого в повітрі створюють білий дим:

NH₃ + HCl = NH₄Cl

Реагує з етіном під дією каталізатора з утворенням вінілхлориду:

HC≡CH + HCl → H₂C = CHCl

Хлоридна кислота – безбарвна рідина, димить на повітрі; в продаж надходить з вмістом 38% HCl (соляна кислота). Хлоридна кислота з вмістом 0,4-0,5% HCl входить до складу шлункового соку. Окисних властивостей не має (кислота-неокисник), реагує з неблагородними металами з виділенням газоподібного водню:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 2H₂

2Al + 6H₃O + = 2Al³⁺ + 3H₂

При взаємодії соляної кислоти з сильними окислювачами утворюється газоподібний хлор.

Застосування гідроген хлориду HCl. Газоподібний гідроген хлорид є сировиною у виробництві соляної кислоти, хлоридів і вінілхлориду (переробляється в полівінілхлорид). Хлоридна кислота використовується при травленні металів, як паяльну рідину (Zn + HCl до припинення реакції) – паяльна кислота, для вилучення металів з руд, для отримання хлоридів і хлору.

Хлориди

Хлориди – сполуки елементів з хлором. Мінералогічні і тривіальні назви деяких хлоридів металів: NaCl – галіт, кам’яна сіль, кухонна сіль; сильвін KCl; нашатир NH₄Cl; сулема, сублімат HgCl₂; каломель Hg₂Cl₂; рожева сіль (NH₄)₂[SnCl₆].

Більшість хлоридів металів добре розчинні у воді. Винятки: AgCl, Hg₂Cl₂, TlCl, PbCl₂, в холодній воді вони мало розчинні.

Виявлення хлоридів. З розчинів, що містять іони Cl^–, при підкисленні нітратною кислотою і додаванні розчину AgNO₃ випадає білий пластівчастий осад AgCl, який поступово темніє на світлі, розчиняється в розчині амоніаку.

Оксигенвмісні кислоти хлору та їх солі

Кислота		Сіль
Формула	Назва	Формула	Назва
HClO4	Перхлоратна кислота	MeIClO4	Перхлорат
HClO3	Хлоратна кислота	MeIClO3	Хлорат
HClO2	Хлоритна кислота	MeIClO2	Хлорит
HClO	Гіпохлоритна кислота	MeIClO	Гіпохлорит

Перхлоратна кислота HClO₄ – вибухова рідина, при помірному розведенні має маслоподібну консистенцію. Дуже нестійка. Водний розчин (72%, азеотропна суміш) кипить при 203*С. Найсильніша кислота з відоми, у водному розчині. З розчинів солей калію осаджує білий калій перхлорат KClO₄, який використовується як аналітичний реактив.

Хлоратна кислота HClO₃ стійка тільки у 40% водному розчині. Хлорати утворюються при продуванні газоподібного хлору через гарячий розчин лугу:

6KOH + 3Cl₂ = KClO₃ + 5KCl + 3H₂O

Солі хлоратної кислоти – хлорати – сильні окиснювачі. Наприклад, при розтиранні суміші калій хлорату з сіркою відбувається вибух (аналогічний експеримент з фосфором небезпечний для життя!); деревна тріска, занурена в розплавлений хлорат, загоряється з інтенсивно димлячим полум’ям. При нагріванні хлорати (легше, ніж перхлорати) віддають оксиген; розкладання каталітично прискорює MnO₂ (піролюзит):

2KClO₃ = 2KCl + 3O₂

Калій хлорат (бертолетова сіль) KClO₃ використовується у виробництві сірників, вибухових речовин і піротехнічних засобів (пістони, новорічні хлопавки). Натрій хлорат NaClO₃ застосовують як гербіцидний засіб для боротьби з бур’янами.

Хлоритна кислота HClO₂ відома тільки в розбавленому водному розчині, дуже нестійка. Натрій хлорит NaClO₂ використовують як відбілюючий засіб.

Гіпохлоритна кислота HClO існує тільки в розбавленому розчині; сама кислота і її солі (гіпохлорити) – сильні окиснювачі. Утворюється в “хлорній воді”. Натрій гіпохлорит NaClO і калій гіпохлорит KClO є діючою речовиною відбілючого лугу (лабарракова вода, жавелева вода), що утворюється при насиченні розчинів NaOH і КОН хлором при зниженій температурі, наприклад:

2KOH + Cl₂ = KCl + KClO + H₂O

Відбілюючий луг має запах хлоритної кислоти, яка утворюється при гідролізі хлориту (невірним є твердження, що відбілюючий луг має запах хлору). Відбілюючий луг має гарні відбілюючі, дезінфікуючими та дезактивуючі властивості; на дезактивуючій дії відбілюючого лугу базується метод знешкодження ціанід-вмісних стічних вод гальванічних цехів. Хлорне вапно (хлорка), отримується в промисловості з хлору і гашеного вапна Ca(OH)₂, являє собою суміш кальцій гіпохлориту Ca(ClO)₂ з CaCl₂ і Ca(OH)₂. Застосовують як відбілюючий і дезинфікуючий засіб. Чистий гіпохлорит Ca(ClO)₂ використовується для дезактивації бойових отруйних речовин.

Оксиди хлору

Дихлор гептаоксид Cl₂O₇ (ангідрид перхлоратної кислоти) – безбарвна летюча маслоподібна рідина. Вибухонебезпечна! Отримують шляхом відібрання води від хлорного кислоти за допомогою P₄O₁₀:

4HClO₄ + P₄O₁₀ = 2Cl₂O₇ + 4HPO₃

Хлор діоксид ClO₂ – жовтий газ з гострим характерним запахом. Вибухає при нагріванні. Отримують з калій хлорату і концентрованої сульфатної кислоти:

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

Дихлор оксид Cl₂O – бурий газ. Вибухонебезпечний! Реагує з водою з утворенням гіпохлоритної кислоти:

Cl₂O + H₂O = 2HClO

---