Презентация на тему Характеристика элементов VII группы главной подгруппы. Хлор

Нахождение в природе
В земной коре хлор - самый распространённый галоген. Поскольку хлор очень активен, в природе он встречается только в виде соединений в составе минералов:
Галит NaCl
Галит синий. Нью-Мексико, США
Галит (фиолетовый). Саксония-Анхальт, Германия.

Сильвин KCl
Сильвин, Германия. Музей им. А.Е.Ферсмана
Сильвин и галит, Соликамск. Музей им. А.Е.Ферсмана
Сильвинит KCl · NaCl
Сильвинит. Верхнекамское месторождение (Пермский край)
Сильвинит или калийная соль. Добыча

Бишофит MgCl2·6H2O
Бишофит. Минерал Волгоградской области

Карналлит KCl·MgCl2·6Н2O
Рудник №2, Прикарпатье, Украина
Галит и карналлит

Каинит KCl·MgSO4·3Н2О
Каинит. Брауншвейг, Германия
Калуш,Украина

Характеристика химического элемента
Хлор – элемент VII А группы. Порядковый номер 17
Относительная атомная масса: 35,4527 а. е. м. (г/моль)
Количество протонов, нейтронов, электронов: 17,18,17
Строение атома:

Электронная формула:
Типичные степени окисления: -1, 0, +1, +3, +4, +5, +7
Энергия ионизации: 1254,9(13,01) кДж/моль (эВ)
Сродство к электрону: 349 (кДж/моль)
Электроотрицательность по Полингу: 3,20

Характеристика простого вещества
Тип связи: ковалентная неполярная
Молекула двухатомная
Изотопы: 35Cl (75,78 %) и 37Cl(24,22 %)
Тип кристаллической решетки: молекулярная
Молекулярная кристаллическая
решётка

Термодинамические параметры

Физические свойства

Химические свойства
1. Реакция дисмутации («хлорная вода»)
1 стадия: Cl2 + H2O = HCl + HOCl
2 стадия: HOCl = HCl + [О] – атомарный кислород
2. Окисление простых веществ
a) с водородом:
Cl2 + H2 = 2HCl
б) с металлами:
Cl2 + 2Na = 2NaCl
в) с некоторыми менее электроотрицательными неметаллами:
3Cl2 + 2P = 2PCl3
С кислородом, углеродом и азотом хлор непосредственно не реагирует!

3. Взаимодействие со сложными веществами
а) с водой: см. выше реакция дисмутации
б) с кислородсодержащими кислотами: не реагирует!
в) с растворами щелочей:
на холоду: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O
при нагревании: 3Cl2+ 6 KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2O
д) со многими органическими веществами:
Cl2 + CH4 = CH3Cl + HCl
C6H6 + Cl2 = C6H5Cl + HCl

Важнейшие соединения хлора
Хло́роводоро́д, хло́ристый водоро́д (HCl)
Бесцветный, термически устойчивый газ (при н.у.) с резким запахом, дымящий во влажном воздухе, легко растворяется в воде с образованием хлороводородной (соляной) кислоты.
При растворении в воде протекают следующие процессы:
HClг + H2Oж = H3O+ж + Cl−ж
Процесс растворения сильно экзотермичен.
Соляная кислота образует соли — хлориды

Свойства соляной кислоты:
Очень устойчива к нагреванию
В воде кислота
Слабый окислитель по протону
Под действием сильных окислителей анион окисляется
HCl →
t°

Как окислитель реагирует:
Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2↑
Конц. соляная кислота реагирует с медью:
2 Cu + 4 HCl → 2 H[CuCl2] + H2↑
FeO + 2 HCl → FeCl2 + H2O
При действии сильных окислителей или при электролизе хлороводород проявляет восстановительные свойства:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + Cl2↑ + 2 H2O
При нагревании окисляется кислородом (катализатор — хлорид меди(II) CuCl2):
4 HCl + O2 → 2 H2O +2 Cl2↑

Смесь 3v HCl : 1v HNO3 называется «царской водкой».
Она способна растворять даже золото и платину.
4 H3O+ + 3 Cl− + NO3− = NOCl + Cl2 + 6 H2O
Расстворение идет благодаря высокой концентрации хлорид-ионов :
3 Pt + 4 HNO3 + 18 HCl → 3 H2[PtCl6] + 4 NO↑ + 8 H2O
Для хлороводорода также характерны реакции присоединения к кратным связям (электрофильное присоединение):
R-CH=CH2 + HCl → R-CHCl-CH3
R-C≡CH + 2 HCl → R-CCl2-CH3

Оксиды хлора

Оксид хлора (I), оксид дихлора, ангидрид хлорноватистой кислоты (Cl2O)
В нормальных условиях представляет собой буровато-жёлтый газ с характерным запахом, напоминающим запах хлора. При температурах ниже 2 °C — жидкость золотисто-красного цвета. Ядовит: поражает дыхательные пути. При больших концентрациях взрывоопасен. Самопроизвольно медленно разлагается:
Кислотный и солеобразующий. Хорошо растворим в воде с образованием слабой хлорноватистой кислоты:
Быстро реагирует со щелочами:
Cl2O + 2NaOH(разб.) = 2NaClO + H2O

Диоксид хлора, оксид хлора (IV), (ClO2)
В нормальных условиях газ красновато-жёлтого цвета, с характерным запахом. При температурах ниже 10 °C ClO2 представляет собой жидкость красно-коричневого цвета. Малоустойчив, взрывается на свету.
Кислотный оксид. При растворении в воде образуются хлористая и хлорноватая кислоты (реакция диспропорционирования). Разбавленные растворы на свету медленно разлагаются:

Проявляет окислительно-восстановительные свойства.
2ClO2 + 5H2SO4 (разб.) + 10FeSO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2HCl + 4H2O
ClO2 + O3 = ClO3 + O2
ClO2 + 2NaOHхол. = NaClO2 + NaClO3 + H2O
ClO2 реагирует со многими с органическими соединениями и выступает окислителем средней силы.
Выгодным считается обеззараживание воды при помощи диоксида хлора. Но в наши дни этот метод практически не применяется.

Хлорноватистая кислота (HClO)
Очень слабая одноосновная кислота, в которой хлор имеет степень окисления +1. Существует лишь в растворах.
В водных растворах хлорноватистая кислота частично распадается на протон и гипохлорит-анион ClO−:
Неустойчива. Хлорноватистая кислота и её соли — гипохлориты — сильные окислители. Реагирует с соляной кислотой HCl, образуя молекулярный хлор:
HClO + NaOH (разб.) = NaClO + H2O

Хлористая кислота (HClO2)
Одноосновная кислота средней силы.
В свободном виде неустойчива, даже в разбавленном водном растворе она быстро разлагается:
Нейтрализуется щелочами.
HClO2 + NaOH(разб. хол.) = NaClO2 + H2O
Ангидрид этой кислоты неизвестен.
Раствор кислоты получают из её солей - хлоритов.
Преимущественно сильный окислитель:
5HClO2 + 3H2SO4 (разб.) + 2KMnO4 = 5HClO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

Хлорноватая кислота (HClO3)
Сильная одноосновная кислота. Соли – хлораты.В свободном виде не получена; в водных растворах при концентрации ниже 30% на холоде довольно устойчива; в более концентрированных растворах распадается:
Легко восстанавливается до соляной кислоты:
HClO3 + 5HCl(конц.) = 3Cl2 + 3H2O
HClO3 + NaOH(разб.) = NaClO3 + H2O
При пропускании смеси SO2 и воздуха образуется диоксид хлора:

Получение
Химические методы получения хлора малоэффективны и затратны. На сегодняшний день имеют в основном историческое значение:
Метод Шееле
Первоначально промышленный способ получения хлора основывался на методе Шееле, то есть реакции пиролюзита с соляной кислотой:

Получение
Метод Дикона
Метод получения хлора каталитическим окислением хлороводорода кислородом воздуха.
Электрохимические методы
Сегодня хлор в промышленных масштабах получают вместе с гидроксидом натрия и водородом путём электролиза раствора поваренной соли, основные процессы которого можно представить суммарной формулой:

Самые большие запасы хлора содержатся в составе солей вод морей и океанов

Применение

Физиологическое действие
Хлор — токсичный удушливый газ, при попадании в лёгкие вызывает ожог лёгочной ткани, удушье. Раздражающее действие на дыхательные пути оказывает при концентрации в воздухе около 0,006 мг/л (т.е. в два раза выше порога восприятия запаха хлора).
ПДК хлора в атмосферном воздухе следующие: среднесуточная — 0,03 мг/м³; максимально разовая — 0,1 мг/м³.
При работе с хлором следует пользоваться защитной спецодеждой, противогазом, перчатками. На короткое время защитить органы дыхания от попадания в них хлора можно тряпичной повязкой, смоченной раствором сульфита натрия Na2SO3 или тиосульфата натрия Na2S2O3.

Бром и его пары сильно токсичны. Уже при содержании брома в воздухе в концентрации около 0,001 % (по объёму) наблюдается раздражение слизистых оболочек, головокружение, носовые кровотечения, а при более высоких концентрациях — спазмы дыхательных путей, удушье.
ПДК паров брома 0,5 мг/м³. Летальня доза для человека перорально составляет 14 мг/кг. При отравлении парами брома пострадавшего нужно немедленно вывести на свежий воздух. Для восстановления дыхания можно на небольшое время пользоваться тампоном, смоченным нашатырным спиртом, на короткое время периодически поднося его к носу пострадавшего. Рекомендуется обильное питьё теплого молока с минеральной водой или содой, кофе.
Жидкий бром при попадании на кожу вызывает болезненные и долго не заживающие ожоги.

Фтор является жизненно необходимым для организма элементом. В организме человека фтор, в основном, содержится в эмали зубов в составе фторапатита — Ca5F(PO4)3. При недостаточном (менее 0,5 мг/литр питьевой воды) или избыточном (более 1 мг/литр) потреблении фтора организмом могут развиваться заболевания зубов: кариес и флюороз (крапчатость эмали) и остеосаркома.
Малое содержание фтора разрушает эмаль за счет вымывания фтора из фторапатита с образованием гидроксоапатита, и наоборот.