Н.С. Фрумина, Н.Ф. Лисенко - Аналитическая химия Хлора (1110105), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Хлор, бром и иод образуют высоковалентные кислородные соединения, в которых галоген проявляет положительную степень окисления. Влектронная структура хлора ?з»2»»2р«3«»Зр». В соединениях хлор проявляет валентность 1 —, 1+, 3+, 4+, 5+ и 7+. Как и другие галогены, хлор наиболее устойчив в крайних, более всего различающихся, валентных состояниях 1 — и 7+, Вто правило (положение) определяет поведение хлора и его соединений ИЗОТОПЫ ХЛОРА Атомная масса хлора 35,453. Хлор имеет два стабильных изотопа с массовыми числами 35 и 37 и распространенностью соответственно 75,53 и 24,47%, семь радиоактивных изотопов и два изомера [173, 7481. Ядерно-физические свойства изотопов хлора приведены в табл. 1.
Таблица 1 Ядерно-фнннческне снсйетна изотопов хлора [748 9,9 сек. 33 34 34 л1 2,4 сек. 1,53 сек. 33,0 мкн. 4,55 4,46 2,48 75,53 6, ЭЗ 24,47 3 ИП 0,511 0,714 3,08 10 лет 37,1 мкн. 0,74 сек. 55,5 мнп. 4,91 3,45 40 1,4 мнн. 7,5 ь Знер1ля 3-частнц крнлецена максимальная. Наиболее часто в аналитической химии применяют н'С1 и н'С!.
П ервый используют в качестве меченого атома, по второму чаще всего проводят определение содержания хлора в образцах методом активационного анализа. НАХОЖДЕНИЕ ХЛОРА В П!'ИРОДЕ Содержание хлора в земной коре составляет 4,5 ° 10 '% Н73[. Вследствие высокой реакционной способности хлор в злементном состоянии встречается только в вулканических газах. В свяааяном виде.он находится в горных породах, в морской, речной и озерной водаХ, в растительных и животных органиамах. Человеческий организм содержит 0,25% хлора по весу. Ниже приведены данные по распространенности хлора в природных объектах [701: Содержанке клера, ккс.
% 2 5,10-л 1,6 10" п.10 к 9 10"ь 1,90 2 10 к 3 10 х 35 36 37 33 38л' 30 ось Породы кристаллические осадочные (гляни) ' Атмосфера Осадки атмосферы Воды ьюрскне речные Растения суши 0,511; 2,24; 4,29; 4,77 0,511; 2,9 0,511 0,145; 0,511; 1,17; 2,12; 3,30 1,60; 2,17 0,66 0,246; 1,27; 1,52 1,46; 2,83; 3,10 вяааяныи хло яв я г является составной частью многих минералов, 1 г[аС1, ка— таких, кан гадят ХаС1, сильвии КС1, сильвинит К ° а, кар- иаллит КС1 МпС1х 6Н,О, каинит КС1 Мп80ь.
ЗНхО, бишофпт. МяС1н 6Н,О, тахгидрит СаС1, 2МЕС1н 12Н,О. Иногда встречаются так же хлориды тяжелых! металлов, прежде всего в орме двойных СпС1 . соединений, таких, как атакамит ЗСО(ОН), В результате работы воды, раарушавшей горные породы н вы- мывавшей из них все растворимые составные части на протяжении миллионов лет, соединении хлора скоплялись в морях. щее сог ве ества в морской и океанической водах 3 43% а связанного хлора в ней 1,9%. В речной воде коя- Ф центрация связанного хлора коле лется от до г пенное усыхание морей привело к образованию во многих местах земного шара мощных залежей каменной соли (галита), которая о а и его соединений.
служит основным сырьем для получения хлора и его д ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ХЛОРА В п омышленностн хлор получают в болыпих количествах путем злектролиза водного раствора или расп. р промышле лава хло ида натрия. При злектролизе водного раствора с примене 7 р н нием ине тных злектродов (платиновых или угольных) на анод д ано е выделяется С1„на катоде— — Н в растворе в катодном пространстве о разуется 1Ча м 22%-ного аствора Хлор можно также получить злектролизом е- Р хлористоводородной кислоты, образующейс ейся в качестве побочного продукта при хлорировании. Получ л ченный хло под давлением сгущается в желтую жидкость уже при о и обычных температурах.
Хранят и перевоант хлор в стальных баллонах под давлением 6 атм. т п и слабом нагре- В лабораторных условиях хлор получают при ванин концентрированнои хлористоводород нои кислоты с дпокси дом марганца(1У): МпОе+ 4НС1 =- МпС1х+ 2Н.О+ С1х.
Хлор спотьзуют для получения ряда р ду п о ктов в азличных растят хямячвскои промыш и п е е всего хторнои пакости которую в Основном приме д няют ля отбелки. Во все возРастающем количестве его используют д ля синтетического прил ты. Большие количества готовления хлористоводороднои кислот хлора расходуют в качестве дезинфицирующ Р ю его с вдства, например для питьевой воды. Хлор необходи д м ля синтеза хлорсодеро ые в болыпом количества жащих органических соединении, кот р испольауют в качестве растворителей д.
ля лака и как синтетические материалы. Хлор может быть применея также при получе- ТОКСИЧНОСТЬ ХЛОРА Таблица 2 Свойства талотенон [173, 292, 3171 вг Свеагтнв 1,19 1,36 1,33 0,07 1,435 1,81 0,26 1,998 1,96 0,39 2,283 2,20 0,50 2,667 57,2 45,4 37,4 0,035 0,23 37 72,4 86,5 81,5 3,0 2,8 -1-1,359 +1,065 0,28 89,5 74,2 2,4 +0,536 4,3 98,9 81,2 4,0 +2,87 ЭЛЕМЕНТНЫЙ ХЛОР— 102,4 — 34,0 — 7,3 58,8 — 223 —.187,9 113,7 184,5 10 аже Хлор обладает сильным удушливым запахом.
В д ' в неболыпих количествах может пр дыхание его ривести к воспалению легких со смертельным исходом. Предельно оп ст . я д у има концентрация элементного хлора в воздухе промышленных предприятий 0,001 мг/л [3171. Вдыхание воздуха, содержащего выше 0,01% хлора, ведет к остром от авкашля. Пост а р нвляется появление мучительного кашля. острадавшему необходимо прежде всего об о еспечить ачестве противоядия при острых отравлениях хлором применяют вдыхание паров смеси спирта с эфиром. Полезно также вдыхание чистого го кислорода или паров нашатырного Глава П ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХЛОРА И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ В об бычных условиях хлор — желто-зе е ", б резким, специфическим запахом.
леныи газ, о ла аю ий д щ табл. 2. Некоторые свойства хло а и р других галогенов приведены в Пин ри нормальных условинх плотность хлора 3,214 г/л. воздуха [ 731. Удельная теплоемкость хлора составляет 0,1126 калгг град при температуре 0 — 24' С; теплопроводность равна 1,72 10 л калием сок град при 0' С, коэффи- 1 ° 10'" ом с циент линейного расширения 11 44 10 ' электросопротивление ом см; критические константы: т«р«, .= 143,5' С, р« «, = = 76,1 альм, ь[„еат -= 573 ггл Н73, 292, 3111. рн атлюсферном давлении хлор превращается в жидкость ур до — 02,4 С хлоР переходит в твердое состояние. лотность твердого хлора 1,9 г/сме П73 3111 К ческая ст кт з г см, .
Ристаллис =6,12 , Х'а у тура твердого хлора тетрагональная а = 8,, 6 А, о Хлор диамагнитен с ельно 05710' Р ~ыворюяы~~ хлора при общем давлении газа и паров воды мм рт. ст. при 0' С составляет 1,46 г!100 г Н О. П комнатной темпе ат е р ур 1 объем воды растворяет примерно 3 г ге.ри о ъема газообразного хло . И ниже 0 С осаж ь ра.
Из этого раствора при охлаждени даются бесцветные ромбические кристаллы акти гидрата хлора С[, 8Н,О. ы октанаблюдается п ф ических и химических свойств галоген При сравнении физ пРавильная закономерность в их изменении (см. ов Атоиный радиус элемента Х, А Ионный раднус, А Х Х" + Межъядерное расстояние в молекуле, А Энергия днссоцнацнн прн 0' К, «аалгмвль Степень термической днссоннацин, % прн 1000' К 2000' К Сродство н электрону, ««вл'г-«толь Электроотрнцательность по Полн«ту Стандартный потенциал (по отношению « стандартному водородному электроду), в Температура паавленнн, 'С Температура ннпення, 'С табл.
2). От фтора к иоду происходит возрастание молекулярных объемов, а также атомных и ионных радиусов, температуры плавления и кипения. Это возрастание связано не только с увеличением молекулярного объема, но также, вероятно, с уменьшением взаимного насыщения атомов внутри молекулы в направлении от фтора к иоду. Закономерно от хлора к иоду изменяется степень термической диссоциации и энергия диссоциации.
У иода при высоких температурах можно отчетливо наблюдать расщепление молекулы на атомы. Молекулы брома и особенно хлора термически труднее расщепляются на атомы; однако и для них при очень высокой температуре термическая диссоциация достигает заметной величины. Химическая активность галогенов снижается от фтора к иоду в соответствии с уменьшением электроотрицательности.
Как следствие из этого, элементный фтор вытесняет все галогены из их соединений с металлами, хлор разлагает соединения брома и иода с металлами, а бром — только соединение иода. Хлор является очень активным химическим элементом, уступая лишь фтору. Он непосредстненно взаимодействует с большинством элементов, за исключением кислорода, азота, углерода и иридия. Однако соединения хлора с этими элементами могут быть получены косвенным путем. ХЛОРИСТРЛИ ВОДОРОД ХЛОРИСГОВЭДОРОДНАЯ КИСЛОТА И ХЛОРИДЫ 'Хлористый водород был впервые получен И. Глаубером еще в ХЪ'П в.
при нагревании [л[аС! с НаБОа. Этот метод получения НС1 до сих пор используют в лаборатории. Основной метод промышленного получения хлористого водорода в настоящее время заключается в прямом синтезе нз элементов: С!а + На = 2НС1. Хлористый водород представляет собой бесцветный газ с резким запахом и вкусом. Некоторые его физические свойства приведены ниже [173, 292, 311): 1,639 — 114,8 — 84,9 21,9 Плотность, е~л Температура плавления, 'С Темвература кипения, 'С Теплота образования, акал'ма.ла Степень термической днссоцяацян прн 1 ааам, аа Взаимодействие хлора с водородом при обычной температуре и на рассеянном свету протекает медленно, при нагревании или освещении прямым солнечным светом эквимолярная смесь газов взрывается. Непосредственное взаимодействие водорода и хлора используют для промышленного получения хлористого водорода.
Фосфор, мышьяк, сурьма и кремний при низкой температуре соединяются с хлором с выделением большого количества тепла. Легкие металлы — натрий, калий, магний — реагируют с хлором также с выделением болыпого количества тепла, продуктом реакции являются хлориды соответствующих металлов. Тяжелые металлы взаимодействуют с хлором медленно. Тем не менее даже золото образует АиС[а.
Важно отметить, что хлор реагирует с металлами во влаяеном состоянии; при полном отсутствии влаги и комнатной температуре хлор практически не действует на металлы, что позволяет хранить его в стальных баллонах. Хлор реагирует со многими хиллнческими соединениями. Взаимодействие его с углеводородами сводится к замещению одним атомом хлора атома водорода в молекуле. При взаимодействии с ненасыщенными неорганическими и органическими соединениями [СО, С,Н4 и др.) хлор непосредственно присоединяется по месту двойной связи. Хлор взаимодействует почти со всеми оксидами металлов с образованием хлоридов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
