Úvod……………………………………………………………………………………………………………… 3

1. Symbol prvku, jeho postavenie v periodickej sústave prvkov D.I. Mendelejev. Atómová hmotnosť ………………………………………………………………………………………………. 4

2. Štruktúra jadra atómu chlóru. Možné izotopy. Príklady………………………….5

3. Elektrónový vzorec atómu: rozdelenie elektrónov podľa úrovní, podúrovní, Hundových buniek. Excitovaný stav atómu chlóru………………………………………………………..6

4. Valencia atómu hliníka v stacionárnom a excitovanom stave. Možné oxidačné stavy atómu chlóru. Redoxné vlastnosti. Príklady schém pohybu elektrónov……………………………………………………………………………………….8

5. Ekvivalenty chlóru a jeho zlúčenín. Príklady výpočtov …………………………………..11

6. Chemické vlastnosti chlóru a jeho zlúčenín. Príklady reakcií ……………………………………………………… 12

7. Typy koncentrácií……………………………………………………………………………………….15

8. Elektrolytická disociácia. Schéma procesu disociácie hydroxidu. Disociačná konštanta……………………………………………………………………………………………… 17

9. Výpočet pH, pOH 0,01 m roztoku hydroxidu alebo soli prvku………………………21

10. Hydrolýza………………………………………………………………………………………..23

11. Kvalitatívna analýza chlóru………………………………………………………………………24

12. Metódy kvantitatívneho stanovenia atómu chlóru alebo jeho zlúčenín…………………27

12.1. Gravimetrická metóda na analýzu atómu chlóru………………………………………………...27

13. Záver……………………………………………………………………………………….29

Referencie……………………………………………………………………………………………………… 32

Úvod

Zlúčeninu s vodíkom – plynný chlorovodík – prvýkrát získal Joseph Priestliv v roku 1772. Chlór získal v roku 1774 švédsky chemik Carl Wilhelm Scheele, ktorý opísal jeho uvoľňovanie pri interakcii pyrolusitu s kyselinou chlorovodíkovou vo svojom pojednaní o pyrolusite:

Scheele si všimol zápach chlóru, podobný vôni aqua regia, jeho schopnosť interagovať s rumelkovým zlatom, ako aj jeho bieliace vlastnosti. Scheele však v súlade s teóriou flogistónu, ktorá dominovala vtedajšej chémii, navrhol, že chlór je deflogistizovaná kyselina muriová (chlorovodíková). Bertholley a Lavoisiev v rámci kyslíkovej teórie kyselín dokázali, že nová látka by mala byť oxidom hypotetického prvku muria. Pokusy o jeho izoláciu však zostali neúspešné až do práce Davyho, ktorému sa podarilo rozložiť kuchynskú soľ na chlór sodný elektrolýzou, čo dokázalo elementárnu povahu soli.

1. Symbol prvku, jeho postavenie v periodickej sústave prvkov d.I. Mendelejev. Atómová hmotnosť

X lor (z gréčtiny χλωρός - "zelený") - prvok 17. skupiny periodickej tabuľky chemických prvkov (podľa zastaranej klasifikácie - prvok hlavnej podskupiny skupiny VII), tretej periódy, s atómovým číslom 17. Označuje sa symbolom Cl (lat. Chlorum). Reaktívny nekov. Patrí do skupiny halogénov (pôvodne názov „halogén“ používal nemecký chemik Schweiger pre chlór – doslovne sa „halogén“ prekladá ako soľ – ale neujal sa a následne sa stal bežným pre 17. (VIIA). ) skupina prvkov, do ktorej patrí chlór).

Jednoduchá látka chlór (číslo CAS: 7782-50-5) je za normálnych podmienok žltozelený jedovatý plyn, ťažší ako vzduch, štipľavého zápachu. Molekula chlóru je dvojatómová (vzorec Cl2).

Atómová hmotnosť

(molárna hmota)

[comm 1] a. e.m. (g/mol)

2. Štruktúra jadra atómu chlóru. Možné izotopy. Príklady

V prírode existujú 2 stabilné izotopy chlóru: s hmotnostným číslom 35 a 37. Podiely ich obsahu sú 75,78 % a 24,22 %.

3. Elektrónový vzorec atómu: rozdelenie elektrónov podľa úrovní, podúrovní, Hundových buniek. Excitovaný stav atómu chlóru

Chlór v periodickej sústave chemických prvkov je v 3. perióde, skupina VII, hlavná podskupina (podskupina halogénov).

Náboj jadra atómu Z = + = + 17

Počet protónov N(p+) = 17

Počet elektrónov N(e-) = 17

V vzrušenom stave:

1) 3s2 3p5 3d0 + hn --> 3s2 3p4 3d1

3 nepárové elektróny (2 elektróny na podúrovni 3p a 1 elektrón na podúrovni 3d), preto je valencia 3

Príklad zlúčeniny: HClO2, Cl2O3

2) 3s2 3p4 3d1 + hn --> 3s2 3p3 3d2

5 nepárových elektrónov (3 elektróny na podúrovni 3p a 2 elektróny na podúrovni 3d), teda valencia je 5

Príklad zlúčeniny: HClO3, Cl2O5

3) 3s2 3p3 3d2 + hn --> 3s1 3p3 3d3

7 nepárových elektrónov (1 elektrón v podúrovni 3s, 3 elektróny v podúrovni 3p a 3 elektróny v podúrovni 3d), preto je valencia 5

4. Valencia atómu hliníka v stacionárnom a excitovanom stave. Možné oxidačné stavy atómu chlóru. Redoxné vlastnosti. Príklady schém pohybu elektrónov

Valenčné elektróny: 3s2 3p5

V neexcitovanom stave má atóm chlóru na 3. energetickej úrovni jeden nepárový elektrón, preto môže nevybudený atóm chlóru vykazovať valenciu 1. Valencia 1 sa vyskytuje v nasledujúcich zlúčeninách:

plynný chlór Cl2 (alebo Сl-Cl)

Chlorid sodný NaCl (alebo Na+ Cl-)

Chlorovodík HCl (alebo H-Cl)

Kyselina chlórna HOCl (alebo H-O-Cl)

Redoxné vlastnosti.

HCl - oxidačný stav chlóru -1

HClO3 - oxidačný stav chlóru +5

HClO4 - oxidačný stav chlóru +7

Stredný oxidačný stav naznačuje, že tento prvok môže vykazovať redukčné aj oxidačné vlastnosti, je to HClO3

Oxidačné vlastnosti vykazujú prvky, ktoré majú maximálny oxidačný stav (rovná sa číslu skupiny, v ktorej sa prvok nachádza). Takže HClO4 je oxidačné činidlo.

Redukčné vlastnosti má prvok s nižším stupňom oxidácie, t.j. HCl je redukčné činidlo.

Chlór je silné oxidačné činidlo. Ako oxidačné činidlá možno použiť rôzne zlúčeniny chlóru. Ide o chlór C12), kyselinu chlórnu NSO, soli kyseliny chlórnej - chlórnan sodný NaCIO alebo chlórnan vápenatý Ca (CIO) 2 a oxid chlóru CIO2.

Chlórovanie sa používa na odstránenie fenolov, krezolov, kyanidov, sírovodíka z odpadových vôd. Na boj proti biologickému znečisteniu štruktúr sa používa ako biocíd. Chlór sa používa aj na dezinfekciu vody.

Chlór vstupuje do výroby v kvapalnej forme s obsahom minimálne 99,5 %. Chlór je vysoko toxický plyn, má schopnosť hromadiť sa a koncentrovať v malých priehlbinách. Je dosť ťažké s ním pracovať. Po uvoľnení do vody sa chlór hydrolyzuje za vzniku kyseliny chlorovodíkovej. S niektorými organickými látkami, ktoré sú prítomné v roztoku, môže C12 vstúpiť do chloračných reakcií. V dôsledku toho vznikajú sekundárne organochlórové produkty, ktoré majú vysoký stupeň toxicity. Preto sa používanie chlóru zvyčajne obmedzuje.

Kyselina chlórna HSO má rovnakú oxidačnú silu ako chlór. Jeho oxidačné vlastnosti sa však prejavia až v kyslom prostredí. Kyselina chlórna je navyše nestabilný produkt – časom a na svetle sa rozkladá.

Soli kyseliny chlórnej sú široko používané. Chlórnan vápenatý Ca(CJU)2 sa vyrába v troch druhoch s koncentráciou aktívneho chlóru od 32 do 35 %. V praxi sa používa aj dvojsýtna soľ Ca(CIO)2-2Ca(OH)g 2H20.

Najstabilnejšou soľou chlórnanu sodného je NaOCl * 5H20, ktorý sa získava chemickou interakciou plynného chlóru s alkalickým roztokom alebo elektrolýzou kuchynskej soli v kúpeli bez diafragmy.

Oxid chlóru CO2 je zelenožltý plyn, vysoko rozpustný vo vode, silné oxidačné činidlo. Získava sa reakciou chloritanu NaC102 s chlórom, kyselinou chlorovodíkovou alebo ozónom. Pri interakcii oxidu chlóru s vodou nedochádza k chloračným reakciám, čo vylučuje tvorbu organochlórových látok. Nedávno sa uskutočnil rozsiahly výskum na objasnenie podmienok nahradenia chlóru oxidom chlóru ako oxidačným činidlom. Množstvo ruských závodov zaviedlo pokročilé technológie využívajúce CO2.

Väčšina prvkov nachádzajúcich sa v prírode sa skladá z niekoľkých typov atómov, ktoré sa líšia svojimi relatívnou atómovou hmotnosťou.

Príklad. Chlór sa v prírode vyskytuje ako zmes dvoch typov atómov, z ktorých jeden obsahuje v jadre 18 a druhý 20 neutrónov.

Každý typ atómu, bez ohľadu na to, či patrí ku konkrétnemu prvku, je jednoznačne opísaný počtom nukleónov (súčet protónov a neutrónov). Preto počet typov atómov prevyšuje počet prvkov.

Každý druh atómu (druh jadier) sa nazýva nuklid.

Nuklid je typ atómov a jadier zodpovedajúcich určitému počtu protónov a neutrónov.

Nuklidy, ktoré patria k rovnakému prvku a sú jednoznačne identifikované
počet protónov, ktoré sa však líšia počtom neutrónov, sa nazývajú izotopové nuklidy alebo jednoducho izotopy.

Izotopy prvku sú nuklidy, ktoré majú rovnaký jadrový náboj (počet protónov).

Izotopy prvku sa líšia iba počtom neutrónov a teda celkovým počtom nukleónov.

Napríklad: Jadrá dvoch prirodzených izotopov chlóru obsahujú po 17 protónov, ale 18 a 20 neutrónov, teda 35 a 37 nukleónov.

Vzhľadom na to, že práve počet protónov v jadre určuje počet elektrónov v obale atómu a chemické vlastnosti prvku, z toho vyplýva, že atómy všetkých izotopov toho istého prvku majú rovnaký elektrónový štruktúru a samotné izotopy majú podobné chemické vlastnosti, a preto ich nemožno oddeliť chemickými prostriedkami.

V prírode existujú prvky, ktoré majú iba jeden izotop. Takéto prvky sa nazývajú izotopicky čisté. V modernom periodickom systéme existuje 21 izotopovo čistých prvkov (sú uvedené nižšie vo vzostupnom poradí podľa poradového čísla): Be, F, Na, Al, P, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I , Cs, Pr, Tb, Ho, Tm, Au, Bi, Th.

Zvyšné prírodné prvky sú zmesou dvoch alebo viacerých izotopov, ktorých atómy sa líšia počtom nukleónov. Takéto prvky sa nazývajú izotropne zmiešané, sú vo väčšine v periodickom systéme. Hodnoty relatívnych atómových hmotností takýchto prvkov zodpovedajú prirodzenej zmesi izotopov a sú spriemerované z množstva izotopov; preto sa hodnoty Ar mnohých prvkov výrazne líšia od celočíselných hodnôt. Dokonca aj uhlík, ktorý sa považuje za referenčný bod pre relatívne atómové hmotnosti iných prvkov, je izotopovo zmiešaný prvok (dva izotopy s A, \u003d 12 a A, \u003d 13) a jeden z prírodných izotopov uhlíka, a to uhlík -12. Prvok cín má najväčší počet izotopov (desať).

V prípade nuklidov sú presné hodnoty relatívnych atómových hmotností vždy blízke celočíselným hodnotám, takže hmotnosti nuklidov možno porovnávať s týmito hodnotami A, nazývanými hmotnostné čísla.

Hmotnostné číslo nuklidu sa rovná počtu nukleónov v ňom obsiahnutých (súčet protónov a neutrónov).

Na označenie konkrétneho nuklidu sa používajú špeciálne symboly: Naľavo od symbolu chemického prvku je hmotnostné číslo označené horným indexom a jadrový náboj je označený dolným indexom. Napríklad: 6 12 C, 17 35 Cl atď.

DEFINÍCIA

Chlór- sedemnásty prvok periodickej tabuľky. Označenie - Cl z latinského "chlorum". Nachádza sa v tretej tretine skupiny VIIA. Vzťahuje sa na nekovy. Jadrový náboj je 17.

Najdôležitejšou prírodnou zlúčeninou chlóru je chlorid sodný (obyčajná soľ) NaCl. Hlavná hmotnosť chloridu sodného sa nachádza vo vode morí a oceánov. Vody mnohých jazier tiež obsahujú značné množstvo NaCl. Nachádza sa aj v pevnej forme, miestami v zemskej kôre vytvára hrubé vrstvy takzvanej kamennej soli. V prírode sú bežné aj iné zlúčeniny chlóru, napríklad chlorid draselný vo forme minerálov karnallit KCl × MgCl 2 × 6H 2 O a sylvit KCl.

Za normálnych podmienok je chlór žltozelený plyn (obr. 1), ktorý je vysoko rozpustný vo vode. Po ochladení sa z vodných roztokov uvoľňujú kryštalické hydráty, ktoré sú klaráty s približným zložením Cl 2 × 6H 2 O a Cl 2 × 8H 2 O.

Ryža. 1. Chlór v kvapalnom stave. Vzhľad.

Atómová a molekulová hmotnosť chlóru

Relatívna atómová hmotnosť prvku je pomer hmotnosti atómu daného prvku k 1/12 hmotnosti atómu uhlíka. Relatívna atómová hmotnosť je bezrozmerná a označuje sa A r (index „r“ je začiatočné písmeno anglického slova relativní, čo v preklade znamená „relatívny“). Relatívna atómová hmotnosť atómového chlóru je 35,457 amu.

Hmotnosti molekúl, rovnako ako hmotnosti atómov, sú vyjadrené v atómových hmotnostných jednotkách. Molekulová hmotnosť látky je hmotnosť molekuly vyjadrená v atómových hmotnostných jednotkách. Relatívna molekulová hmotnosť látky je pomer hmotnosti molekuly danej látky k 1/12 hmotnosti atómu uhlíka, ktorého hmotnosť je 12 amu. Je známe, že molekula chlóru je dvojatómová - Cl 2 . Relatívna molekulová hmotnosť molekuly chlóru sa bude rovnať:

Mr (Cl2) = 35,457 x 2 = 71.

Izotopy chlóru

Je známe, že v prírode môže byť chlór vo forme dvoch stabilných izotopov 35 Cl (75,78 %) a 37 Cl (24,22 %). Ich hmotnostné čísla sú 35 a 37. Jadro atómu izotopu chlóru 35 Cl obsahuje sedemnásť protónov a osemnásť neutrónov a izotop 37 Cl obsahuje rovnaký počet protónov a dvadsať neutrónov.

Existujú umelé izotopy chlóru s hmotnostnými číslami od 35 do 43, z ktorých najstabilnejší je 36 Cl s polčasom rozpadu 301 tisíc rokov.

Ióny chlóru

Na vonkajšej energetickej úrovni atómu chlóru je sedem elektrónov, ktoré sú valenčné:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 .

V dôsledku chemickej interakcie môže chlór stratiť svoje valenčné elektróny, t.j. byť ich donorom, a premeniť sa na kladne nabité ióny alebo prijať elektróny z iného atómu, t.j. byť ich akceptorom a premeniť sa na záporne nabité ióny:

Cl0-7e -> Cl7+;

Cl0-5e -> Cl5+;

Cl0-4e -> Cl4+;

Cl0-3e -> Cl3+;

Cl0-2e -> Cl2+;

C10-1e -> Cl+;

Cl0+1e -> Cl-.

Molekula a atóm chlóru

Molekula chlóru pozostáva z dvoch atómov - Cl 2 . Tu sú niektoré vlastnosti, ktoré charakterizujú atóm a molekulu chlóru:

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Rôzne atómy toho istého prvku, ktoré majú rovnaký jadrový náboj, ale rôzne hmotnosti, sa nazývajú izotopy (zo slov "isos" - rovnaký, "topos" - miesto).

Informácie o izotopoch nám umožňujú poskytnúť presnú definíciu pojmu „chemický prvok“. Prvok je typ atómu s rovnakým jadrovým nábojom. Izotop je typ atómu s rovnakým jadrovým nábojom a rovnakou hmotnosťou.

Dozvedeli sme sa, že atómy sú deliteľné a nie večné. Zostáva zvážiť otázku: sú atómy toho istého prvku skutočne medzi sebou rovnaké vo všetkých ohľadoch, najmä majú skutočne rovnakú hmotnosť?

Keďže celková hmotnosť elektrónov, ktoré tvoria atóm, je zanedbateľná v porovnaní s hmotnosťou jeho jadra, atómové hmotnosti prvkov musia byť násobky hmotnosti protónu alebo neutrónu, teda násobky jednoty. Inými slovami, atómové hmotnosti všetkých prvkov musia byť vyjadrené ako celé čísla (presnejšie, blízke celým číslam). V niektorých prvkoch je tento záver opodstatnený. Existuje však veľa prvkov, ktorých atómové hmotnosti sú vyjadrené ako zlomkové čísla. Napríklad atómová hmotnosť chlóru je 35,45. V prírode totiž neexistuje jediný atóm chlóru, ktorý by mal takú hmotnosť. Prvok chlór je zmesou dvoch typov atómov: niektoré atómy chlóru majú atómovú hmotnosť 35 a iné 37. Atómová hmotnosť chlóru zistená chemickými metódami 35,45 je len priemerná hmotnosť jeho atómov. V chlóre je viac ľahších atómov ako ťažších; preto je priemerná hmotnosť 35,45 atómov chlóru bližšie k atómovej hmotnosti ľahšieho druhu, atómov chlóru.

Rovnako ako chlór, väčšina chemických prvkov sú zmesi atómov, ktoré sa líšia atómovou hmotnosťou, ale majú rovnaký jadrový náboj.

Chemická značka pre chlór, Cl, je prírodná zmes oboch izotopov chlóru. Keď sa máme baviť o každom izotope zvlášť, znamienku chlóru je priradená číselná hodnota hmotnosti atómu izotopu, ktorá je 35 Cl, 37 Cl.

Podobne ako chlór je väčšina chemických prvkov zmesou izotopov. Jadrá izotopov každého prvku obsahujú rovnaký počet protónov, ale iný počet neutrónov. Jadrá izotopov 35 Cl a 37 Cl teda obsahujú po 17 protónov (atómové číslo chlóru je 17) a iný počet neutrónov: jadrá 35 Cl obsahujú 18 neutrónov a jadrá 37 Cl obsahujú 20 neutrónov.

Atómová hmotnosť prvku je tým menšia, čím viac svetelných izotopov obsahuje v zložení prvku. Ak zloženie prvku s nižším poradovým číslom obsahuje najmä atómy jeho ťažkých izotopov a zloženie nasledujúceho prvku obsahuje atómy jeho ľahších izotopov, potom sa ukáže, že priemerná hmotnosť atómu prvku s vyšším poradové číslo prvku s nižším číslom nebude väčšie, ale menšie ako priemerná hmotnosť atómu. Toto je napríklad pozorované pre argón Ar a draslík K.

Extrémna podobnosť chemických vlastností izotopov toho istého prvku, napriek rôznym hmotnostiam ich atómov, potvrdzuje už skôr urobený záver: vlastnosti chemických prvkov nezávisia ani tak od atómovej hmotnosti, ako skôr od náboja atómového jadra.