Fluorowce

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
E2O5 i E2O7 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.MgCl2.6H2O, sylwin KCl,
kainit KCl.MgSO4.3H2O)
• 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 CCl4
Fluorowce – chlor
Fluorowce – chlor
• Otrzymywanie chloru:
• Na skalę przemysłową:
• elektroliza wodnych roztworów chlorku sodu
(sumaryczny przebieg procesu i rekcje elektrodowe)
2NaCl + 2H2O  2NaOH + Cl2 + H2
A(+): 2Cl-  Cl2 + 2eK(-): 2H2O +2e-  H2 + 2OH• utlenianie chlorowodoru
4HCl + O2  2Cl2 + 2H2O
Fluorowce – chlor
• Otrzymywanie chloru:
• Metody laboratoryjne:
Utlenienie kwasu chlorowodorowego
2KMnO4 + 16HCl  2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2+
8H2O
MnO2 + 4HCl  MnCl2 + Cl2 + 2H2O
Reakcja wapna chlorowanego z kwasem
chlorowodorowym
CaCl(ClO) + 2HCl  Cl2 + CaCl2 + H2O
Fluorowce – chlor
• Właściwości chemiczne chloru:
• Dysproporcjonowanie chloru w reakcji z wodą
Cl2(g) + H2O ↔ 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 + O2
• 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 + 2Cl2(g)  PtCl4
2Au + 2Cl2(g)  2AuCl3
Cu + Cl2(g)  CuCl2
2Fe + 3Cl2(g)  2FeCl3
• Reakcje z niemetalami
H2(g)+ Cl2(g)  2HCl(g)
(temp. lub uv, iskra elektr.)
• Utlenienie chloru pierwiastkowego
Cl2 + F2  2ClF(g)
(temp. 270oC)
Fluorowce – chlor
• Właściwości chemiczne chloru - cd:
• Wypieranie (utlenianie) jonów Br- i I2NaBr + Cl2(g) 2NaCl + Br2(g)
2KI + Cl2(g)  2KCl + I2
• Jon chlorkowy jest wypierany (utleniany)
przez fluor
2KCl + F2(g)  2KF + Cl2(g)
• Reakcja chloru z roztworami zasad
(r. dysproporcjonowania)
2KOH + 0Cl2(g) K-ICl + K+IClO + H2O
Ważniejsze związki chloru – tlenki
• Tlenki chloru: Cl2O; ClO2; Cl2O6; Cl2O7
mają charakter kwasowy, reagują z wodą
i roztworami zasad
• Cl2O – żółtobrązowy gaz, wybucha w reakcji
z związkami o właściowościach redukujących
• 2Cl2 + 2HgO  HgCl.HgO + Cl2O
• Cl2O + 2NaOH  2NaClO + H2O
• ClO2 – czerwonożółty gaz, o silnych właściwościach
utleniających, ulega wybuchowemu rozkładowi przy
lekkim ogrzaniu
• 2AgVClO3 + 0Cl2  2Ag-ICl + 2IVClO2 + O2
• 2IVClO2 + 2KOH  KIIIClO2 + KVClO3 + H2O
Ważniejsze związki chloru – tlenki
• Tlenki chloru - cd:
• Cl2O6 – ciecz barwy ciemnoczerwonej
o silnych właściwościach utleniających
4ClO2 + 2O3  2Cl2O6 + O2 (temp. 0oC)
VICl
VClO + NaVIIClO + H O
O
+
2NaOH

Na
2 6
3
4
2
• Cl2O7 – bezbarwna ciecz, otrzymuje się przez
odwodnienie HClO4 przez P4O10
2HClO4 ↔ Cl2O7 + H2O
Cl2O7 + 2KOH  2KClO4 + H2O
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/cm3 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 + H2
Ba + 2HCl  BaCl2 + H2
• Otrzymywanie chlorowodoru:
NaCl + H2SO4  NaHSO4 + HCl
(temp. pokojowa)
NaCl + NaHSO4  Na2SO4 + HCl
(podwyższona temp.)
H2 + Cl2  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)  FeCl2(aq) + H2
Zn + HCl(aq)  ZnCl2(aq) + H2
• Sole – chlorki: są dobrze rozpuszczalne w wodzie
(wyjątki PbCl2, 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:
HICl-IIO  H-ICl + 0O
• Otrzymywanie HClO: rozpuszczanie chloru lub Cl2O w wodzie
Cl2(g) + H2O  HIClO(aq) + H-ICl(aq)
Cl2O(g) + H2O  2HClO(aq)
0
• Chlorany(I): są trwalsze od kwasu, mają właściwości utleniające,
otrzymuje się przepuszczając chlor przez zasady
0Cl + 2KOH  K-ICl + KIClO + H O
2
2
• Chlorany(I) ogrzewane ulegają rozkładowi lub dysproporcjonowaniu
3KIClO  2K-ICl + KVClO3
2KICl-IIO  2K-ICl + 0O2
• Chloran(I) sodu i chloran(I) wapnia mają zastosowanie jako środki
bielące
Ważniejsze związki chloru –
kwasy chlorowe i ich sole
• HClO2 – 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 ClO2 w zasadach
2IVClO2 + 2KOH  KIIIClO2 + KVClO3 + H2O
• Chlorany(III) ogrzewane ulegają rozkładowi lub
dysproporcjonowaniu
KIIICl-IIO2  K-ICl + 0O2
3KIIIClO2  K-ICl + 2KVClO3
Ważniejsze związki chloru –
kwasy chlorowe i ich sole
• HClO3 – kwas chlorowy(V): mocny, nietrwały kwas, istnieje
tylko w roztworach, max 40%, w wyższych stężeniach ulega
rozkładowi – reakcja dysproporcjonowania
3HVClO3  HVIIClO4 + 2O2 + 0Cl2 + H2O
• Chlorany(V): trwałe sole, otrzymuje się przepuszczając Cl2O6
przez zasady lub chlor przez roztwory zasad
VICl O + 2KOH
V
VII
2 6
(aq)  K ClO3 + K ClO4 + H2O
30Cl2 + 6KOH(aq)  5K-ICl + KVClO3 + 3H2O
• Chlorany(V) ogrzewane ulegają rozkładowi i
dysproporcjonowaniu
4KVClO3  K-ICl + 3KVIIClO4
2KVClO3  2K-ICl + 3O2
• Chloran(V) stosowany jest do produkcji zapałek, materiałów
wybuchowych i pirotechnicznych
Ważniejsze związki chloru –
kwasy chlorowe i ich sole
• HClO4 – kwas chlorowy(VII):trwały, mocny kwas,
oleista ciecz, łatwo wybuchająca, ma bardzo silne
właściwości utleniające
• Otrzymywanie: rozpuszczanie Cl2O7 w wodzie
Cl2O7 + H2O  2HClO4
• Chlorany(VII): sole trwałe, o silnych właściwościach
utleniających, otrzymuje się w reakcji
dysproporcjonowania chloranów(V) lub reakcji Cl2O7
z roztworami zasad
Cl2O7 + 2KOH  2KClO4 + H2O
• 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
HClO2
HClO3
HClO4
wzrost mocy i trwałości kwasów