protonové číslo 17
relativní atomová hmotnost 35.453
elektronegativita 2.8
elektronová konfigurace [Ne]3s23p5
hustota (g·cm-3) 1.655 (kapalný)
teplota tání (°C) -101.0
teplota varu (°C) -34.00

Chlor (17Cl)

historie

V roce 1779 připravil švédský lékárník C.W. Scheele chlor reakcí kyseliny chlorovodíkové s oxidem manganičitým.

Název chloru, který v roce 1811 navrhl H. Davy, vychází z charakteristické barvy tohoto plynu (řecké chloros znamená nažloutlý nebo světle zelený).

Bělící účinky chloru popsal Scheele v roce 1774 a o jejich technické využití se zasloužil v roce 1785 Berthollet.

výskyt

  • chlor je v pořadí výskytu prvků v zemské kůře na dvacátém místě
  • vyskytuje se pouze ve sloučeninách
  • největší zásoby chloridů jsou v mořské vodě
  • menší množství chloridů je ve vodách některých vnitrozemských moří a slaných jezer
  • sylvín - KCl
  • halit - NaCl
  • karnalit - KCl·MgCl2·6H2O
  • kainit - KCl·MgSO3·3H2O
  • v žaludeční šťávě je asi 0,5% HCl (aktivuje pepsin)

laboratorní příprava

oxidací kyseliny chlorovodíkové (Např.: oxidem manganičitým, manganistanen draselným, dichromanen didraselným):
MnO2 + 4HCl → Cl2 + MnCl2 + 2H2O
16HCl + 2KMnO4 → 5Cl2 + 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O
14HCl + K2Cr2O7 → 3Cl2 + 2CrCl3 + 2KCl + 7H2O

průmyslová výroba

  • elektrolytická oxidace chloridových iontů
  • elektrolýza taveniny NaCl:
    A: Cl- - e- → Cl
    2Cl → Cl2
  • K: Na+ + e- → Na
  • elektrolýza roztoku NaCl (s diafragmou):
    A: Cl- - e- → Cl
    2Cl → Cl2
    K: Na+ + e- → Na
    2Na + 2H2O → 2NaOH(aq) + H2
  • vedlejší produkt při výrobě hydroxidu sodného amalgámovým způsobem:
    A: Cl- - e- → Cl
    2Cl → Cl2
    K: Na+ + e- → Na
    Na + xHg → 2NaHgx + 2H2O → 2NaOH(aq) + H2 + 2xHg
    při této výrobě protéká roztok chloridu sodného (NaCl) v elektrolyzéru s grafitovými elektrodami po vrstvě rtuti (Hg), vzniká plynný chlór (Cl2) a amalgám sodíku (NaHgx)

fyzikální vlastnosti

  • žlutozelený plyn charakteristického zápachu
  • ve vyšších koncentracích toxický (malé množství dráždí ke kašli a může způsobit nebezpečné záněty dýchacích orgánů)
  • biatomická molekula
  • dvaapůlkrát těžší než vzduch
  • dá se snadno zkapalnit snížením teploty na -34°C nebo jen stlačením

chemické vlastnosti

  • velmi reaktivní
  • reaguje se všemi prvky kromě kyslíku, dusíku, vzácných plynů a platinových kovů
  • oxidační vlastnosti
  • z bromidů vytěsňuje brom a z jodidů jod
  • ve vodě rozpustný na tzv. chlorovou vodu:
    Cl2 + H2 → HCl + HClO
    na světle pokračuje rozklad kyseliny chlorné na kyselinu chlorovodíkovou a kyslík:
    HClO → HCl + O
    chlorová voda má oxidační vlastnosti
  • směs stejných objemů chlóru a vodíku při náhlém intenzivním osvětlení vybuchuje a nazývá se chlorový třaskavý plyn (ve tmě dochází k velmi pomalému slučování)

užití

  • výroba chlorovaných organických sloučenin (alkylchloridy, vinylchlorid)
  • bělení papíru, textilu a celulózy
  • dezinfekce pitné a užitkové vody (v plaveckých bazénech a odpadních stokách)
  • výroba anorganických sloučenin (HCl, HClO, NaClO3 atd.)

sloučeniny

  • chlorovodík (HCl)
    • výroba
      • spalováním vodíku v chloru:
        H2 + Cl2 → 2HCl
      • vedlejší produkt při průmyslové chloraci uhlovodíků
      • vytěsňování chlorovodíku z chloridu sodného koncentrovanou kyselinou sírovou:
        2NaCl + H2SO4 → 2HCl + Na2SO4 (600 °C)
    • bezbarvý plyn ostře štiplavého zápachu
    • těžší než vzduch
    • poměrně snadno zkapalnitelný
    • když unikne a setká se se vzdušnou vlhkostí vznikne mlha s kapičkami kyseliny chlorovodíkové
    • užití
      • výroba bezvodého chloridu amonného (NH4Cl)
      • syntéza bezvodých chloridů kovů
      • výroba chloridu chloričitého (ClO2), výroba oxidu hlinitého (Al2O3), výroba oxidu titaničitého (TiO2)
  • kyselina chlorovodíková (HCl(aq))
    • výroba - rozpouštěním chlorovodíku ve vodě
    • jednosytná silná kyselina
    • koncentrovaná 37%, 42% - dýmavý kyselina
    • užití
      • moření oceli a jiných kovů, při kterém se odstraňuje krusta oxidů
      • koagulace latexu
      • rozklad kostí, které se používají jako surovina k výrobě želatiny
      • výroba chloroprenu
      • výroba PVC
      • příprava chloridů
  • chloridy (Cl-)
    • příprava - reakcí kovu, oxidu, hydroxidu nebo uhličitanu kovu s kyselinou chlorovodíkovou
    • podle způsobu vazby rozdělujeme chloridy
      • iontové - do této skupiny patří chloridy alkalických kovů, kovů alkalických zemin,lanthanoidů, tvoří krystaly dobře rozpustné ve vodě (např. NaCl, CaCl2)
      • kovalentní - tuto skupinu tvoří chloridy nekovů a chloridy kovů s oxidačním číslem ≥ III (např. TiCl4, SiCl4, SnCl4, PCl5)
      • přechodné kovy s vysokými teplotami tání tvoří halogenidy, které mají charakter klastrů
    • podle rozpustnosti ve vodě
      • chloridy nerozpustné ve vodě (Ag, Hg, Pb)
      • chloridy rozpustné ve vodě (CaCl2, FeCl3)
      • chloridy s vodou reagující:
        TiCl4 + 2H2O → TiO2 + 4HCl
        PCl3 + 3H2O → H3PO3 + 3HCl
  • oxidy
    • oxid chlorný (Cl2O)
      • hnědožlutý plyn
      • kondenzuje na červenohnědou kapalinu nebo pevnou látku
      • při zahřívání nebo zapálení exploduje
      • příprava reakcí suchého chloru s suchým oxidem rtuťnatým při 0 °C:
        HgO + 2Cl2 → Cl2O + HgCl2
      • rozpustný ve vodě, roztok obsahuje kyselinu chlornou:
        Cl2O + H2O → 2HClO
      • užití
        • výroba chlornanů
        • bělení celulózy
        • chlorovaná rozpouštědla
    • oxid chloritý (Cl2O3)
      • tmavohnědá pevná látka
      • exploduje při teplotách pod 0 °C
      • užití
        • oxidační činidlo
    • oxid chloričitý (ClO2)
      • výroba - redukcí silně kyselého roztoku chlorečnanu chloridem:
        ClO3- + Cl- + 2H+ → ClO2 + ½ Cl2 + H2O
      • žlutý paramagnetický plyn
      • dimér Cl2O4 - světle žlutá kapalina
      • silné oxidační vlastnosti – cukr nebo fosfor ve styku s ním vzplanou
    • užití
      • výroba papíru
      • bělení celulosy
    • oxid chlorový (Cl2O6)
      • příprava - redukcí oxidu chloričitého ozonem
        2ClO2 + 2O3 → Cl2O6 + 2O2
      • tmavočervená kapalina
      • snadno se rozkládá na ClO2 a O2
      • hydrolýzou vzniká kyselina chlorečná a chloristá
        Cl2O6 + H2O → HCLO3 + HCLO4
    • oxid chloristý (Cl2O7)
      • příprava - opatrná dehydratace kyseliny chloristé kyselinou fosforečnou při -10 °C
      • bezbarvá olejovitá kapalina
      • anhydrid kyseliny chloristé
      • nárazem vybuchuje
  • kyseliny
    • kyselina chlorná (HClO)
      • slabá kyselina
      • málo stálá
      • známá pouze ve vodných roztocích
      • silnější roztoky podléhají disproporcionaci:
        3HClO → HClO3 + 2HCl
      • příprava
        • hydrolýzou chloru:
          Cl2 + H2O → HClO + HCl (Cl- se z reakční směsi odstraňují přidáním HgO nebo Ag2O)
        • reakcí oxidu chlorného s vodou při 0 °C:
          Cl2O + H2O crarr; 2HClO
      • soli - chlornany (ClO)-
        • silná oxidační činidla
        • desinfekční a bělící činidla
        • vznikají zaváděním chlóru do roztoků hydroxidů:
          2NaOH(aq) + Cl2 → NaClO(aq) + NaCl + H2O
        • chlornan sodný (NaClO) – bělení
        • chlorovaný fosforečnan trisodný (Na3PO4 · 11H2O)4 · NaClO – detergent v myčkách nádobí
          s chloridem vápenatým CaCl2 tzv. bělící korek
        • chlornan vápenatý (Ca(ClO)2) – bělení celulózy a papíru
        • chlorové vápno Ca(ClO)2·CaCl2·Ca(OH)2 · 2H2O – bělení a desinfekce
    • kyselina chloritá HClO2
      • příprava - vytěsněním ze suspenze chloritanu barnatého kyselinou sírovou
        Ba(ClO2)2 + H2SO4 → 2HClO2 + BaSO4↓
      • slabá kyselina
      • nejméně stálá oxokyselina chlóru
      • jen ve vodném roztoku
      • rozkládá se:
        5HClO2 → 4ClO2 + HCl + 2H2O
      • 3HClO2 → 2HClO3 + HCl
      • soli - chloritany (ClO2)- - oxidační a bělící činidla
    • kyselina chlorečná (HClO3)
      • příprava reakcí chlorečnanu barnatého s kyselinou sírovou:
        Ba(ClO3)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HClO3
      • jen ve vodném roztoku
      • silná kyselina
      • při vyšší koncentraci než 40% nestálá a rozkládá se:
        8HClO3 → 4HClO4 + 2Cl2 + 3O2 + 2H2O
        3HClO3 → HClO4 + 2ClO2 + H2O
      • soli - chlorečnany (ClO3)-
        • vznikají zaváděním chlóru do hydroxidu:
          6KOH + 3Cl2 → KClO3 + 5KCl + 3H2O
        • chlorečnan sodný (NaClO3)- herbicid, sušení sojových bobů
        • chlorečnan draselný (KClO3)- složka zápalných směsí pro hlavičky zápalek
    • kyselina chloristá (HClO4)
      • příprava - reakcí chlorečnanu barnatého s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou:
        Ba(ClO4)2 + 2HCl → 2HClO4 + BaCl2 (vysráží se a odfiltruje)
      • nejstálejší kyselina z kyslíkatých kyselin chloru
      • dá se připravit bezvodá
      • bezbarvá kapalina
      • velmi silné oxidační činidlo
      • při nárazu vybuchuje
      • reaguje explozivně s organickými látkami
      • soli - chloristany (ClO4)-
        • silná oxidační činidla
        • chloristan amonný (NH4ClO4) - oxidační činidlo pro raketové palivo
        • chloristan draselný (KClO4)- - hlavní složka pyrotechnických směsí pro ohňostroje, signalizační světla
          směs KClO4, S a Al – vytváření bílých záblesků a zvukových efektů hromu
          směs KClO4 a Mg – světelné efekty (divadlo, rockové koncerty)