Фтор. Хлор

Фтор

Фтор – газ светло-зеленого цвета (tпл = — 220оС  tкип = — 188оС). По поводу истинного цвета фтора возникало немало разногласий: из-за необычайно высокой реакционной способности редко кто осмеливался получать его в достаточном количестве в прозрачном сосуде. Но последующие исследования подтвердили окраску фтора, о которой сообщал ещё Муассан.

Фтор в запаянной ампуле
Фтор в запаянной ампуле

Фтор взаимодействует почти со всеми простыми веществами, включая тяжелые инертные газы (Kr, Xe). В его атмосфере загорается даже стекловата (SiO2 + 2F2 = 4HF + O2) и вода (2H2O + 2F2 = 4HF + O2). При этом наряду с кислородом в продуктах реакции присутствуют фториды кислорода OF2, O2F2 и озон O3.

Фтор используют для получения некоторых ценных фторпроизводных углеводородов, обладающих уникальными свойствами, как, например, смазочных веществ, выдерживающих высокую температуру, пластической массы, стойкой к химическим реагентам (тефлон), жидкостей для холодильников (фреонов).

В организме человека фтор содержится в виде нерастворимых фторидов, главным образом фторапатита, и входит в состав костной ткани и зубной эмали. Для укрепления эмали рекомендуют использовать специальные фторсодержащие зубные пасты. С этой же целью фторируют питьевую воду, доводя концентрацию фторид-ионов примерно до 1 мг/л. Однако следует помнить, что в больших количествах растворимые в воде фториды ядовиты.

Фториды – соли слабой плавиковой кислоты HF, представляющей собой водный раствор фтороводорода. Молекулы HF в плавиковой кислоте связаны друг с другом настолько прочными водородными связями, что ее состав правильнее было бы передать формулой (HF)n. Поскольку эта кислота (наряду с газообразным фтороводородом) обладает уникальной способностью разъедать стекло, её хранят в полиэтиленовой, свинцовой или парафиновой посуде.

Применение фтористого водорода довольно разнообразно. Безводный HF используют, главным образом, при органических синтезах, а плавиковую кислоту – при получении фторидов, травления стекла, удалении песка с металлических отливок, при анализах минералов и т.д.

Хлор

Хлор
Хлор

Физические свойства

При обычных условиях хлор – газ жёлто-зеленого цвета с резким запахом. Он в 2,5 раза тяжелее воздуха, ядовит. Вдыхание даже небольших количеств хлора вызывает раздражение дыхательных путей и кашель. В одном объёме воды при 20оС растворяется 2,5 объема хлора. Раствор хлора в воде называется хлорной водой.

Нахождение в природе

Хлор в природе в свободном состоянии практически не встречается. Широко распространены его соединения: каменная соль NaCl, сильвинит KCl ∙ NaCl и карналлит KCl ∙ MgCl2. Большое количество хлоридов содержится в морской воде. Хлор входит в состав зеленого вещества растений – хлорофилла.

Минерал сильвинит
Минерал сильвинит

Получение

В промышленности хлор получают электролизом водного раствора или расплава хлорида натрия:

2NaCl + 2H2O → Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH

2NaCl → Cl2↑ + 2Na

В лаборатории хлор можно получить действием концентрированной соляной кислоты (при нагревании) на различные окислители, такие как оксид марганца (IV) MnO2, перманганат калия KMnO4, бертолетова соль KClO3 и др.:

4HCl + MnO2 = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O

2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O

KClO3 + 6HCl = KCl + 3Cl2↑ + 3H2O

Химические свойства

Хлор – химически активное вещество, взаимодействует с простыми и сложными веществами.

Взаимодействие с простыми веществами

Как сильный окислитель хлор реагирует:

а) с водородом:

Cl2 + H2 = 2HCl

б) с металлами:

Cl2 + Na = 2NaCl

3Cl2 + 2Fe = 2FeCl3

в) с некоторыми менее электроотрицательными неметаллами:

3Cl2 + 2P = 2PCl3

Cl2 + S = SCl2

С кислородом и азотом хлор непосредственно не взаимодействует.

Взаимодействие со сложными веществами

а) Реакция взаимодействия хлора с водой идет в две стадии. На первой стадии процесса образуются две кислоты – соляная HCl и хлорноватистая HClO:

Cl2 + H2O ⇄ HCl + HClO

Затем происходит процесс разложения хлорноватистой кислоты:

HClO = HCl + [O]→ атомарный кислород

Образованием атомарного кислорода объясняется окисляющее и отбеливающее действие хлора в воде. В хлорной воде погибают микроорганизмы. Органические красители, помещенные в хлорную воду, обесцвечиваются.

б) Обратите внимание, что с кислотами хлор не реагирует.

в) Взаимодействие хлора с растворами щелочей происходит по-разному в зависимости от условий протекания реакции:

на холоде: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O

при нагревании: 3Cl2 + 6KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2O

г) Хлор взаимодействует с бромидами и йодидами металлов:

Cl2 + 2KBr = 2KCl + Br2

Cl2 + 2KI = 2KCl + I2

С фторидами металлов хлор не реагирует, так как его окислительная способность ниже окислительной способности фтора:

Cl2 + KF ≠

д) Хлор легко взаимодействует со многими органическими веществами, например с метаном, бензолом и др.:

Cl2 + CH4 → CH3Cl + HCl

C6H6 + Cl2 → C6H5Cl + HCl

Хлороводород и соляная кислота

Хлороводород HCl – бесцветный газ с резким запахом, в воде хорошо растворяется, при 0оС в 1 л воды растворяется около 400 л HCl. Раствор хлороводорода в воде имеет кислую реакцию и называется хлороводородной, или соляной кислотой. Соляная кислота является сильной кислотой, обладает всеми общими свойствами кислот.

Соляная кислота – активный химический реагент, она взаимодействует:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2HCl + Zn(OH)2 = ZnCl2 + 2H2O

2HCl + Mg = MgCl2 + H2O

2HCl + ZnO = ZnCl2 + H2O

Реакция соляной кислоты с цинком

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + CO2↑ + H2O

HCl + AgNO3 = AgCl↓ + HNO3

Последняя реакция является качественной реакцией на хлорид-ион.

Хлороводород можно получать:

а) прямым синтезом водорода и хлора;

б) действием концентрированной серной кислоты на твердые хлориды, например:

NaCl + H2SO4(конц) = HCl↑ + NaHSO4

(Отметим, что аналогичным способом можно получать HF, но нельзя получить HBr и HI, так как они являются сильными восстановителями и окисляются серной кислотой до свободных брома и йода).

Применение хлора и хлороводорода. Физиологическая роль соляной кислоты в организме человека

Хлор используется для отбеливания бумаги и тканей, в производстве пластмасс, для дезинфекции питьевой воды. Хлор является исходным веществом при получении таких важнейших продуктов, как хлорная известь, фосген, хлороформ, определенные виды моющих средств, ядохимикатов, каучуков и т.д. Огромное количество хлора используется для синтеза хлороводорода, растворением которого в воде получают соляную кислоту.

В организме человека соляная кислота вырабатывается клетками слизистой желудка. Она играет важную физиологическую роль, так как способствует перевариванию белков и убивает различные болезнетворные бактерии.

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему: «Хлор»  Хлор.doc (16 Загрузок)

Скачать бесплатно реферат на тему: «Анализ хлорид-иона»  Анализ-хлорид-иона.docx (14 Загрузок)

Скачать бесплатно реферат на тему: «Фтор»  Фтор.doc (20 Загрузок)

Скачать рефераты по другим темам можно здесь

*на изображении записи фотография сильвинитовой шахты

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *