Αντιδράσεις με Χλώριο

Το χλώριο είναι ένα πυκνό πρασινοκίτρινο αέριο με δυσάρεστη οσμή (Η μυρωδιά είναι παρόμοια με αμμωνία ή χλωρίνη). Το όνομά του προέρχεται από την ελληνική λέξη «Χλώρος», που σημαίνει πρασινοκίτρινο. Το χλώριο μπορεί να γίνει αρκετά τοξικό σε υψηλές συγκεντρώσεις και χρησιμοποιήθηκε στον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο ως δηλητηριώδες αέριο.

Το καθαρό χλώριο είναι ένα κιτρινοπράσινο αέριο σε θερμοκρασία δωματίου και ατμοσφαιρική πίεση, δυόμιση φορές βαρύτερο από τον αέρα. Το χλώριο είναι ένας ισχυρός παράγοντας οξείδωσης καθώς μειώνεται γρήγορα.

Το χλώριο από μόνο του δεν είναι εύφλεκτο. Ωστόσο, πολλές από τις αντιδράσεις του γίνονται εξώθερμες και παράγουν θερμότητα όταν αντιδρούν με διαφορετικά στοιχεία. Το χλώριο έχει την υψηλότερη συγγένεια ηλεκτρονίων και την τρίτη υψηλότερη ηλεκτραρνητικότητα, μόνο πίσω από το οξυγόνο και το φθόριο. Το χλώριο, επειδή είναι εξαιρετικά αντιδραστικό, βρίσκεται στον φλοιό της Γης με τη μορφή ιοντικών χλωριούχων ενώσεων, όπως το NaCl (επιτραπέζιο αλάτι) και το KCl (sylvite).

Τα μόρια του χλωρίου είναι διατομικής φύσης, εμφανίζονται ως Cl2 και συνδυάζονται με όλα σχεδόν τα στοιχεία, εκτός από τα ελαφρύτερα ευγενή αέρια, για να δώσουν χλωρίδια.

Η απλούστερη ένωση χλωρίου είναι το υδροχλώριο, τόσο σε αέριο όσο και σε υγρό μέσο ως υδροχλωρικό οξύ.

Το χλώριο αντιδρά με διαφορετικά στοιχεία και σχηματίζει δυαδικά χλωρίδια. Η χλωρίωση των μετάλλων με Cl2 συνήθως οδηγεί σε υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης.

Ωστόσο, τα χλωρίδια μπορούν να παραχθούν με αντίδραση ενός στοιχείου ή του οξειδίου, του υδροξειδίου ή του ανθρακικού του με υδροχλωρικό οξύ.

Ομοίως, το χλώριο σχηματίζει ενώσεις όπως ενώσεις πολυχλωρίου, φθοριούχα χλωρίου, οξείδια χλωρίου, οξοξέα και οξυανιόντα χλωρίου και οργανοχλωρικές ενώσεις.

Αντιδράσεις με χλώριο

Ας ξεκινήσουμε με τις απλούστερες αντιδράσεις.

• Αντιδράσεις του χλωρίου με τον αέρα

Ωστόσο, Χλώριο, Cl₂ δεν αντιδρά στο Οξυγόνο, O₂ , ή Άζωτο N₂ .

Αν και το χλώριο έχει συνήθως -1 κατάσταση οξείδωσης, μπορεί να έχει καταστάσεις οξείδωσης +1, +3, +4 ή +7 σε ορισμένες συγκεκριμένες ενώσεις, όπως στην περίπτωση των οξοξέων με το αλκάλιο μέταλλα.

Κατάσταση οξείδωσης	+1	+3	+5	+7
Σύνθεση	NaClO	NaClO2	NaClO3	NaClO4

Το χλώριο, στην πραγματικότητα, αντιδρά με το θανατηφόρο μονοξείδιο του άνθρακα, CO, σχηματίζοντας COCl₂

Cl₂ (ζ) + CO(g) → COCl₂

• Αντίδραση χλωρίου με νερό

Χλώριο, Cl₂ , αντιδρά με το νερό, H₂ Ο, για την παραγωγή υποχλωριώδους άλατος, OCl-

Cl₂ (ζ) + H₂ O (l) ⇌ OCl (aq) + 2 H(aq) + Cl(aq)

Συνήθως, οι αντιδράσεις του χλωρίου με το νερό είναι για σκοπούς απολύμανσης. Το χλώριο είναι πάντα τόσο ελαφρώς διαλυτό στο νερό, με τη μέγιστη διαλυτότητά του να εμφανίζεται στους 49 ° F. Μετά από αυτό, η διαλυτότητά του μειώνεται μέχρι τους 212 ° F. Σε θερμοκρασίες κάτω από αυτό το εύρος, σχηματίζει κρυσταλλικούς υδρίτες (συνήθως Cl₂ ) και γίνεται αδιάλυτο. Μεταξύ αυτού του εύρους, συνήθως σχηματίζει υποχλωριώδες οξύ (HOCl). Αυτή είναι η κύρια αντίδραση που χρησιμοποιείται για την απολύμανση και τη λεύκανση νερού/λυμάτων.

Cl₂ + H₂ O ➝  HOCl +HCl

Στη θερμοκρασία βρασμού του νερού, το χλώριο αποσυνθέτει το νερό

2 Cl₂ + 2 H₂ O ➝ 4 HCl +O₂

• Αντιδράσεις χλωρίου με βάσεις

Εδώ, το OH- λειτουργεί ως βάση.

Χλώριο, Cl₂ , αντιδρά με ζεστό υδατικό αλκάλιο, σχηματίζοντας χλωρικό άλας, ClO₃ –

33 Cl₂ (ζ) + 6OH- (υδατ.) → ClO₃ (υδατ.) +5 Cl (υδατ.) +3Η₂ O (l)

• Αντίδραση χλωρίου με αλογόνο

Θυμηθείτε, το χλώριο είναι αλογόνο. Σε αυτήν την αντίδραση, ένα αλογόνο αντιδρά με ένα αλογόνο.

Το χλώριο, όπως πολλά από τα άλλα αλογόνα, μπορεί να σχηματίσει ενώσεις διαλογόνων (παραδείγματα περιλαμβάνουν BrCl, ICI, ICl₂ ). Τα βαρύτερα στοιχεία σε μία από αυτές τις ενώσεις λειτουργούν ως το κεντρικό άτομο. Για το χλώριο, αυτό συμβαίνει όταν συνδέεται με φθόριο σε ClF, ClF₃ και ClF₅

• Αντιδράσεις χλωρίου με υδρογόνο

Το υδρογόνο αντιδρά με το Cl₂ σχηματίζοντας υδροχλώριο, HCl. Η αντίδραση είναι αργή σε θερμοκρασία δωματίου και αυξάνεται σε ταχύτητα όσο αυξάνεται η θερμοκρασία. Θα μπορούσατε να πείτε ότι η ταχύτητα της αντίδρασης είναι ευθέως ανάλογη της θερμοκρασίας. Υπό τις κατάλληλες συνθήκες, η αντίδραση μπορεί να είναι εκρηκτική.

H₂ (ζ) + Cl₂ (ζ) → 2 HCl (g)

Το HCl μπορεί επίσης να παραχθεί με αντίδραση χλωρίου με ενώσεις που περιέχουν Υδρογόνο, όπως το υδρόθειο.

• Αντίδραση χλωρίου με μέταλλα/ιόντα μετάλλων

Το χλώριο αντιδρά με τα περισσότερα μέταλλα και σχηματίζει χλωριούχα μέταλλα, με τις περισσότερες από αυτές τις ενώσεις να είναι διαλυτές στο νερό. Παραδείγματα αδιάλυτων ενώσεων περιλαμβάνουν AgCland PbCl₂ . Το αέριο ή υγρό χλώριο συνήθως δεν έχει επίδραση σε μέταλλα όπως ο σίδηρος, ο χαλκός, η πλατίνα, ο άργυρος και ο χάλυβας σε θερμοκρασίες κάτω των 230°F. Σε υψηλές θερμοκρασίες, ωστόσο, αντιδρά γρήγορα με πολλά μέταλλα, ειδικά εάν το μέταλλο είναι σε μορφή με μεγάλη επιφάνεια (όπως όταν γίνεται σκόνη ή γίνεται σύρμα).

Το χλώριο μπορεί να οξειδώσει τον σίδηρο

• Αντίδραση χλωρίου με φώσφορο

Ο φώσφορος αντιδρά με περίσσεια Cl2 σχηματίζοντας χλωριούχο φώσφορο

• Αντίδραση χλωρίου με θείο

Το θείο αντιδρά με περίσσεια χλωρίου σχηματίζοντας χλωριούχο θείο(I) ή χλωριούχο θείο(II)

Συμπέρασμα

Το χλώριο είναι ένα αλογόνο που σχηματίζει αντιδράσεις με νερό, υδρογόνο, αλογόνο, μέταλλα, μεταλλικά ιόντα, φώσφορο, θείο. Τα προϊόντα που λαμβάνονται στην αντίδραση με Χλώριο έχουν πολλές χρήσεις.

Μπορεί κανείς να αναρωτηθεί ποια είναι η χρησιμότητα του να γνωρίζει κανείς αυτές τις αντιδράσεις; Πολλές αντιδράσεις στο χλώριο συναντάμε στην καθημερινότητά μας. Για παράδειγμα, το χλώριο, το Cl2 αντιδρά με το υδροξείδιο του νατρίου NaOH για να σχηματίσει χλωρικό νάτριο, ένα κοινό οικιακό λευκαντικό, σε μια αντίδραση δυσαναλογίας. Το χλώριο αντιδρά με το νάτριο για να σχηματίσει χλωριούχο νάτριο, το οποίο είναι το κοινό επιτραπέζιο αλάτι. Ομοίως, το χλωριωμένο νερό αποτρέπει εκατομμύρια θανάτους σκοτώνοντας επιβλαβείς παθογόνους παράγοντες.