Przeczytaj

bg‑cyan

Właściwości fizyczne chloru

Rl4HMUv79Lb4b

Ilustracja przedstawiająca dane pochodzące z układu okresowego dla pierwiastka chloru. W prostokątnym polu znajduje się symbol Cl, liczba atomowa siedemnaście, średnia liczba masowa 35,453, temperatura topnienia 172,15 Kelwina, temperatura wrzenia 239,11 Kelwina, gęstość 1,65 grama na centymetr sześcienny po skropleniu w temperaturze wrzenia. Symbol G oznacza gaz - stan skupienia w warunkach normalnych. Konfiguracja elektronowa podpowłokowa skrócona w stanie podstawowym zawierająca rdzeń gazu szlachetnego: Ne3s23p5. — Chlor
Źródło: GroMar Sp. z o. o. na podstawie Mizerski W., *Tablice chemiczne*, Warszawa 2008., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 1

Przeanalizuj dane z tabeli i określ, w jakim stanie skupienia występuje chlor w warunkach normalnych.

chlorowiec	temperatura topnienia [ $° C$ ] pod ciśnieniem normalnym	temperatura wrzenia [ $° C$ ] pod ciśnieniem normalnym	promień jonowy [ $pm$ ]	promień kowalencyjny [ $pm$ ]
Chlor	$- 101,00$	$- 34,04$	$181$	$99$
Brom	$- 7,25$	$58,80$	$195$	$114$
Jod	$113,60$	$185,20$	$216$	$133$

Ryu7uKCPj0E8y

Chlor jest gazem o barwie zielonożółtej, cięższym od powietrza. Charakteryzuje się ostrym, intensywnym zapachem i jest wyczuwalny w powietrzu przy stężeniu $3,5 ppm$ . Chlor rozpuszcza się w wodzie, tworząc tzw. wodę chlorową. Rozpuszczalność chloru w wodzie zależy od temperatury. W $1 {dm}^{3}$ wody o temperaturze $25 ° C$ rozpuszcza się $2,3 {dm}^{3}$ chloru (odmierzonego w warunkach normalnych). Chlor w reakcji z wodą ulega dysproporcjonowaniu na chlorowodór
( $HCl$ ) i kwas chlorowy( $I$ ) ( $HClO$ ).

{Cl}_{2} + H_{2} O \to HCl + HClO

RvyIJAxvPPUo0

Zdjęcie przedstawia szklaną kolbę stożkową wypełnioną żółtym gazem, osoba trzymająca ją ma na dłoniach zielone rękawice ochronne. — Chlor w warunkach normalnych jest gazem o barwie zielonożółtej, cięższym od powietrza, o nieprzyjemnym, duszącym zapachu.
Źródło: Antek123, dostępny w internecie: www.commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

RKZ5L49MCbw0t

Grafika przedstawia model dwuatomowej cząsteczki chloru. Dwie zielone kuli stykają się ze sobą. Nad modelem znajduje się wzór cząsteczki chloru uwzględniający obecność wolnych par elektronowych. Wiązanie chlor chlor to wiązanie pojedyncze. Na każdym z atomów chloru znajdują się po trzy wolne pary elektronowe oznaczone w postaci kresek. Pod modelem znajduje się wzór cząsteczki chloru bez uwzględnienie wolnych par elektronowych. Cząsteczkę stanowią zatem dwa atomy chloru Cl połączone za pomocą wiązania pojedynczego. — Chlor w stanie wolnym występuje w postaci dwuatomowych cząsteczek z pojedynczym wiązaniem kowalencyjnym.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1ObZYu276tbX

Ilustracja przedstawia cztery piktogramy ostrzegające o zagrożeniach. Symbole znajdują się na białym tle w kwadratach otoczonych grubą, czerwoną ramką. Pierwszy z nich informuje o właściwościach silnie utleniających i przedstawia kółko otoczone płomieniem. Drugi piktogram oznacza gaz pod ciśnieniem i przedstawia czarną butlę. Trzeci z nich to trupia czaszka, pod którą znajdują się dwie skrzyżowane kości, co informuje o tym, iż substancja jest trująca. Czwarty piktogram oznacza zagrożenie dla środowiska naturalnego i przedstawia zatruty krajobraz, martwą rybę nad brzegiem zbiornika wodnego oraz drzewo pozbawione liści. — Chlor to niebezpieczna substancja, która przede wszystkim jest trująca, posiada właściwości silnie utleniające, stanowi zagrożenie dla środowiska naturalnego, może także spowodować lub intensyfikować pożar.
Źródło: dostępny w internecie: www.commons.wikimedia.org, domena publiczna.

RHpH2iBSPgrtV

Zdjęcie przedstawia dwie osoby ubrane w żółte kombinezony z ochronnymi maskami. Mężczyzna trzyma w ręce narzędzie, druga osoba asekuruje butlę z gazem. Znajdują się przez budynkiem. — Chlor działa drażniąco na układ oddechowy i błony śluzowe, co może prowadzić do obrzęku płuc, a w dużych stężeniach nawet do śmierci. Śmiertelnie stężenie chloru w powietrzu wynosi ponad $800 ppm$ .
Źródło: dostępny w internecie: www.commons.wikimedia.org, domena publiczna.

bg‑cyan

Właściwości chemiczne chloru

Ćwiczenie 2

Dlaczego atomy chloru łączą się, tworząc cząsteczki dwuatomowe? Jaki wpływ na konfigurację każdego z atomów chloru, tworzących cząsteczkę ${Cl}_{2}$ , ma uwspólnienie dodatkowego elektronu?

R24OZr3DY0NYY

Skrócony zapis konfiguracji podpowłokowej zawiera konfigurację elektronową gazu szlachetnego i konfigurację powłoki walencyjnej. Dla niezwiązanego atomu chloru, występującego w stanie podstawowym, przyjmuje następującą postać:

${}_{17}{Cl} : [Ne] 3 s^{2} 3 p^{5}$

Tworząc wiązanie kowalencyjne, atomy chloru uzyskują konfigurację argonu ( $Ar$ ).

Chlor jest aktywnym chemicznie niemetalem, który w związkach może występować na $- I$ , $I$ , $III$ , $V$ i $VII$ stopniu utlenienia. Łączy się on bezpośrednio z większością pierwiastków. Z metalami tworzy sole – chlorki. Jest silnym utleniaczem, co sprawia, że w odpowiednich warunkach może utleniać wiele metali, w tym również metale szlachetne:

Mg + {Cl}_{2} \to {MgCl}_{2}

2 Au +3 {Cl}_{2} \to 2 {AuCl}_{3}

Metale, takie jak np. żelazo, utlenia do wyższych stopni utlenienia niż $HCl$ :

Fe + 2 HCl \to {FeCl}_{2} + H_{2} ↑

2 Fe +3 {Cl}_{2} \to 2 {FeCl}_{3}

Dla zainteresowanych

W przyrodzie najpopularniejszymi związkami chloru są:

Rj3f6DSvU2tOl

W obecności światła łączy się z wodorem, tworząc chlorowodór:

H_{2} + {Cl}_{2} \overset{h ν}{\to} 2 {HCl}_{(g)}

Chlorowodór jest głównie otrzymywany przez działanie stężonych roztworów mocnych kwasów, np. kwasu siarkowego( $VI$ ) na chlorki, np. chlorek sodu:

2 NaCl + H_{2} {SO}_{4} \to {Na}_{2} {SO}_{4} + 2 {HCl}_{(g)}

Ciekawostka

Od tej reakcji wywodzi się nazwa zwyczajowa kwasu chlorowodorowego – kwas solny, bo wypierany jest z soli kuchennej.

W reakcji z wodą $HCl$ tworzy mocny kwas chlorowodorowy:

HCl + H_{2} O \to H_{3} O^{+} + {Cl}^{-}

Tlenki chloru są związkami generalnie nietrwałymi. Wszystkie mają charakter kwasowy.

stopień utlenienia chloru	wzór tlenku	wzór strukturalny tlenku	wzór kwasu tlenowego	wzór strukturalny kwasu	nazwa kwasu	wzrost mocy kwasów	wzrost właściwości utleniających
$I$	${Cl}_{2} O$	RR93dgqT0tmbG Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.	$HClO$	RUKigvUsF5Nzd Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.	kwas chlorowy $(I)$	R15hOl2lsPafd Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.	R1VJWpR4tgpxb Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
$III$	${Cl}_{2} O_{3}$	R1Mbp0s9yBUgc Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.	${HClO}_{2}$	RkCCh0e2bwcD8 Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.	kwas chlorowy $(III)$
$V$	–	–	${HClO}_{3}$	R1PTsSNbR5KEy Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.	kwas chlorowy $(V)$
$VII$	${Cl}_{2} O_{7}$	R14uegnm1KTBc Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.	${HClO}_{4}$	RWi2FZAdVhtmg Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.	kwas chlorowy $(VII)$

Istnieją jeszcze dwa tlenki chloru: tlenek chloru( $I$ , $VII$ ) ${Cl}_{2} O_{4}$ oraz tlenek
chloru( $V$ , $VII$ ) ${Cl}_{2} O_{6}$ . Mówi się także o hipotetycznym istnieniu tlenku chloru o wzorze ${Cl}_{2} O_{5}$ .

Najmocniejszym kwasem tlenowymkwasy tlenowekwasem tlenowym chloru jest kwas chlorowy( $VII$ ). To wyjątkowo silny utleniacz. Jego sole – chlorany( $VII$ ), są substancjami o silnych właściwościach utleniających, a ich ucieranie w możdzierzu może wywołać reakcję wybuchową z tlenem.

Dla zainteresowanych

Chlorany maja właściwości utleniające, np.:

NaClO \to NaCl + O \cdot

To właśnie powstawanie aktywnego tlenu w reakcji rozkładu chloranu( $I$ ) decyduje o właściwościach wybielaczy zawierających chlor.

Słownik

utleniacz

(fr. oxygéne, dosłownie „kwasoród”, „tlen”) atom, jon lub cząsteczka, które w reakcji redoks są akceptorem elektronu (elektronów)

elektroliza

(gr. ḗlektron „bursztyn”, lýsis „rozłożenie”) podstawowy proces elektrochemiczny polegający na chemicznej przemianie składników elektrolitu (a często i materiału elektrod), przebiegającej na elektrodach pod wpływem przepływu prądu elektrycznego

kwasy tlenowe

kwasy, których reszty kwasowe posiadają atomy tlenu

ppm

ang. parts per million, czyli liczba części na milion ( $10^{- 6}$ ), oznaczenie stosowane m.in. przy wyrażaniu stężeń

Bibliografia

Atkins P., Jones L., Chemia ogólna, Warszawa 2004.

Mizerski T., Tablice chemiczne, Warszawa 2008.

Orlińska I., Fluorowce i ich związki, „Chemia w szkole” 2010, nr 5, s. 19‑28.

Trzebiatowski W., Chemią nieorganiczna, Warszawa 1977, s. 146‑173.

Wprowadzenie

Symulacja interaktywna

Właściwości fizyczne chloru

Właściwości chemiczne chloru

Słownik

Bibliografia