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 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 + 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 0Cl 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