От водорода до мейтнерия: неорганика на ладони. Книга первая: металлы и неметаллы главных подгрупп таблицы Менделеева

Молекулярный хлор состоит из двух атомов и представляет собой ядовитый газ желто-зеленого цвета с резким запахом, растворимый в воде. Значительно тяжелее воздуха. Легко сжижается, ведь его температура кипения всего -34 градуса. Кстати слово «хлор» с греческого языка переводится как «зеленый».

Получение хлора

По традиции рассмотрим отдельно лабораторные и промышленные способы получения.

Впервые хлор удалось получить немецкому химику Карлу Шееле в 1774 году путем воздействия соляной кислоты на минерал пиролюзит (оксид марганца (IV). Шееле заметил, что образовавшееся вещество обладает отбеливающими свойствами и имеет запах царской водки. Помимо способа Шееле в лаборатории хлор получают по реакции соляной кислоты с каким-нибудь сильным окислителем, например с перманганатом или дихроматом калия. Соляная кислота выступает в роли восстановителя.

В заводских условиях хлор получают электролизом раствора поваренной соли. Хлор собирается на аноде, на катоде восстанавливается водород, а в растворе остается гидроксид натрия.

Полученный хлор хранят в стальных баллонах.

Применение хлора

Для чего же мы его получали? А вот для чего:

– синтез хлорорганических соединений;

– отбеливание тканей, бумаги, картона. Правда, здесь есть один нюанс: отбеливает не сам хлор, а хлорноватистая кислота, которая образуется после растворения хлора в воде. Об этом мы еще поговорим;

– обеззараживание воды;

– производство неорганических соединений (соляная кислота, хлориды металлов, удобрения).

Хлор сам по себе очень токсичен да еще и тяжелее воздуха, первым делом поражает дыхательную систему человека, вызывая ожоги и удушье. Поэтому спецодежда, противогаз и перчатки – неотъемлемый атрибут для сотрудников на производстве. При внештатной ситуации на короткое время защититься от воздействия хлора поможет ткань, смоченная раствором сульфита или тиосульфата натрия.

Химические свойства хлора

1) Реакции с неметаллами

Хлор активно вступает в реакции с неметаллами, с водородом и вовсе – вплоть до взрыва. Но с углеродом, азотом, кислородом и благородными газами хлор непосредственно не реагирует!

2) Реакции с металлами

Хлор реагирует почти со всеми металлами и выступает в роли сильного окислителя, приобретая отрицательную степень окисления. При этом продуктом взаимодействия являются различные соли. Такой порядок характерен не только для хлора, а для группы галогенов вообще. Недаром «галоген» означает «рождающий соль».

3) Реакции со сложными веществами

В реакции с более электроотрицательным фтором хлор выступает как восстановитель (не окисляет, а окисляется сам)

Взаимодействие хлора со щелочью – классический пример реакций самовосстановления-самоокисления (диспропорционирования). Ух, неужели напечатала без ошибок, от букв аж в глазах рябит! Иначе говоря, хлор свою степень окисления одновременно и понижает, и повышает. Вид продукта реакции зависит от температуры раствора щелочи.

Раствор хлора в воде дает начало двум кислотам: соляной и хлорноватистой. Хлорноватистая кислота распадается, выделяя атомарный кислород – сильный окислитель, который и «отвечает» за отбеливающий эффект. Подобный механизм с выделением атомарного кислорода мы упоминали в главе про газ озон.

Каждый «выше стоящий» в группе галоген способен замещать собой в соединениях «ниже стоящий». Так на примерах реакций видно, что хлор вытесняет бром и йод из солей и становится на их место.

Отдельную группу составляют реакции хлора с органическими веществами. Здесь возможны вариации в зависимости от строения органической молекулы. Один из атомов хлора способен замещать атом водорода в насыщенных соединениях (где все связи одинарные). Молекула хлора может присоединяться целиком по кратным (двойным) связям. Хлор реагирует и с ароматическими соединениями.