Химические свойства хлора

Хлор один из самых активных неметаллов, он является очень сильным окислителем. На валентном уровне атома хлора содержится 1 неспаренный электрон: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵, поэтому валентность, равная 1 для атома хлора, очень стабильна.

За счёт присутствия в атоме хлора незанятой орбитали d-подуровня атом хлора может проявлять и другие степени окисления, представленные в таблице 2.

Таблица 2 – Возможные степени окисления хлора

Также известны соединения хлора, в которых атом хлора формально проявляет валентности IV и VI, например, ClO₂ и Cl₂O₆. Однако, оксид хлора(IV) является радикалом, то есть у него есть один неспаренный электрон, а оксид хлора(VI) содержит два атома хлора, имеющих степени окисления +5 и +7.

1. Взаимодействие с металлами

Хлор непосредственно реагирует почти со всеми металлами (с некоторыми только в присутствии влаги или при нагревании):

2Na + Cl₂ => 2NaCl

2Sb + 3Cl₂ => 2SbCl₃

2. Взаимодействие с неметаллами

На свету или при нагревании активно реагирует (иногда со взрывом) с водородом по радикальному механизму. Смеси хлора с водородом, содержащие от 5, 8 до 88, 3 % водорода, взрываются при облучении с образованием хлороводорода. Смесь хлора с водородом в небольших концентрациях горит бесцветным или желто-зелёным пламенем. Максимальная температура водородно-хлорного пламени 2200 °C.:

Cl₂ + H₂ => 2HCl

5Cl₂ + 2P => 2PCl₅

2S + Cl₂ => S₂Cl₂

С кислородом хлор образует оксиды, в которых он проявляет степень окисления от +1 до +7: Cl₂O, ClO₂, Cl₂O₆, Cl₂O₇. Они имеют резкий запах, термически и фотохимически нестабильны, склонны к взрывному распаду.

При реакции с фтором, образуется не хлорид, а фторид:

Cl₂ + 3F₂ (изб.) → 2ClF₃

3. Другие свойства

Хлор вытесняет бром и йод из их соединений с водородом и металлами:

Cl₂ + 2HBr => Br₂ + 2HCl

Cl₂ + 2NaI => I₂ + 2NaCl

При реакции с монооксидом углерода образуется фосген:

Cl₂ + CO => COCl₂

При растворении в воде или щелочах, хлор дисмутирует, образуя хлорноватистую (а при нагревании хлорную) и соляную кислоты, либо их соли:

Cl2 + H2O => HCl + HClO

3Cl₂ + 6NaOH => 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O

Хлорированием сухого гидроксида кальция получают хлорную известь:

Cl₂ + Ca(OH)₂ => CaCl(OCl) + H₂O

Действие хлора на аммиак можно получить трёххлористый азот:

4NH₃ + 3Cl₂ => NCl₃ + 3NH₄Cl

Окислительные свойства хлора

Cl₂ + H₂S => 2HCl + S

4. Реакции с органическими веществами

С насыщенными соединениями:

CH₃-CH₃ + Cl₂ => C₂H_6-xCl_x + HCl

Присоединяется к ненасыщенным соединениям по кратным связям:

CH₂=CH₂ + Cl₂ => Cl-CH₂-CH₂-Cl

Ароматические соединения замещают атом водорода на хлор в присутствии катализаторов (например, AlCl₃ или FeCl₃):

C₆H₆ + Cl2 => C₆H₅Cl + HCl