Хлор (χλωρ?ς — зелёный) — элемент главной подгруппы седьмой группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 17. Химически активный неметалл. Входит в группу галогенов.
Простое вещество хлор при нормальных условиях — ядовитый газ желтовато-зелёного цвета, с резким запахом. Молекула хлора двухатомная (формула Cl2).
В природе встречаются два изотопа хлора 35Cl и 37Cl. В земной коре хлор самый распространённый галоген. Самые большие запасы хлора содержатся в составе солей вод морей и океанов
В природе встречаются 2 стабильных изотопа хлора: с массовым числом 35 и 37. При нормальных условиях хлор — жёлто-зелёный газ с удушающим запахом. Некоторые его физические свойства представлены в таблице.
Некоторые физические свойства хлора
Свойство | Значение |
Температура кипения | −34 °C |
Температура плавления | −101 °C |
При охлаждении хлор превращается в жидкость при температуре около 239 К, а затем ниже 113 К кристаллизуется в орторомбическую решётку с пространственной группой. Ниже 100 К орторомбическая модификация кристаллического хлора переходит в тетрагональную.
|
|
По электропроводности жидкий хлор занимает место среди самых сильных изоляторов: он проводит ток почти в миллиард раз хуже, чем дистиллированная вода, и в 1022 раз хуже серебра. Скорость звука в хлоре примерно в полтора раза меньше, чем в воздухе.
Строение электронной оболочки
На валентном уровне атома хлора содержится 1 неспаренный электрон: 1S² 2S² 2p6 3S² 3p5, поэтому валентность равная 1 для атома хлора очень стабильна. За счёт присутствия в атоме хлора незанятой орбитали d-подуровня, атом хлора может проявлять и другие валентности.
Также известны соединения хлора, в которых атом хлора формально проявляет валентность 4 и 6, например ClO2 и Cl2O6. Однако, эти соединения являются радикалами, то есть у них есть один неспаренный электрон.
Взаимодействие с металлами
Хлор непосредственно реагирует почти со всеми металлами (с некоторыми только в присутствии влаги или при нагревании):
Cl2 + 2Na → 2NaCl
3Cl2 + 2Sb → 2SbCl3
3Cl2 + 2Fe → 2FeCl3
Взаимодействие с неметаллами
C неметаллами (кроме углерода, азота, кислорода и инертных газов), образует соответствующие хлориды.
На свету или при нагревании активно реагирует (иногда со взрывом) с водородом по радикальному механизму.
Cl2 + H2 → 2HCl
5Cl2 + 2P → 2PCl5
2S + Cl2 → S2Cl2
С кислородом хлор образует оксиды в которых он проявляет степень окисления от +1 до +7: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7. Они имеют резкий запах, термически и фотохимически нестабильны, склонны к взрывному распаду.
При реакции с фтором, образуется не хлорид, а фторид:
|
|
Cl2 + 3F2 (изб.) → 2ClF3
Другие свойства
Хлор вытесняет бром и иод из их соединений с водородом и металлами:
Cl2 + 2HBr → Br2 + 2HCl
Cl2 + 2NaI → I2 + 2NaCl
При реакции с монооксидом углерода образуется фосген:
Cl2 + CO → COCl2
При растворении в воде или щелочах, хлор дисмутирует, образуя хлорноватистую (а при нагревании хлорную) и соляную кислоты, либо их соли:
Cl2 + H2O → HCl + HClO
3Cl2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
Хлорированием сухого гидроксида кальция получают хлорную известь:
Cl2 + Ca(OH)2 → CaCl(OCl) + H2O
Действие хлора на аммиак можно получить трёххлористый азот:
4NH3 + 3Cl2 → NCl3 + 3NH4Cl
Окислительные свойства хлора
Хлор очень сильный окислитель.
Cl2 + H2S → 2HCl + S