6. Соединения галогенов с металлами (ионные и ковалентные) и неметаллами, в частности, с углеродом (пвх. Фотопласты)

Соли фтороводорода называются фторидами. Большинство их малорастворимы в воде; хорошо растворимы лишь фториды Na, К, Al, Sn и Аg. Все соли плавиковой кислоты ядовиты.

Замечательным свойством фтороводорода и плавиковой кислоты является их способность взаимодействовать с диоксидом кремния SiO2, входящим в состав стекла; в результате образуется газообразный фторид кремния SiF4:

SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O

В растворе плавиковой кислоты выделения фторида кремния не происходит, так как он взаимодействует с молекулами HF с образованием хорошо растворимой комплексной гексафторокремниевой (кремнефтороводородной) кислоты:

SiF4 + 2HF = H2[SiF6]

Соляная кислота—одна из важнейших кислот в химической практике. Ежегодное мировое производство соляной кислоты исчисляется миллионами тонн, Широкое применение находят также многие её соли. Отметим важнейшие из хлоридов.

Хлорид натрия NaCl, или поваренная соль, служит сырьем для получения хлора, соляной кислоты, едкого натра и карбоната натрия (соды), применяется в красильном деле, в мыловарении и во многих других производствах. Он служит также приправой к пище и применяется в качестве средства, предохраняющего пищевые продукты от порчи.

Хорид калия KCI в больших количествах потребляется сельским хозяйством в качестве удобрения.

Хлорид кальция CaCl2*6H2O употребляется для приготовления охлаждающих смесей. Безводный СаСl широко применяют в лабораторной практике для осушения газов и обезвоживания жидких органических веществ,

Хлорид ртути (II) HgCl2 или сулема, очень сильный яд. Разбавленные растворы сулемы (1:1000) используются в медицине как сильнодействующее дезинфицирующее средство (см. также стр. 607).

Хлорид серебра AgCl — наименее растворимая соль соляной Кислоты. Образование осадка AgCl при взаимодействии ионов Clˉ с ионами Ag+ служит характерной реакцией иа хлорид-ионы. Хлорид серебра применяют в фотографической промышленности при изготовлении светочувствительных материалов.

Соли бромоводорода и иодоводорода называются соответствен­ но бромидами и иодидами. Растворимость бромидов и иодидов в большинстве случаев подобна растворимости соответ­ствующих хлоридов.

Растворы бромидов натрия и калия под химически неправильным названием «бром» применяются в медицине как успокаивающее средство при расстройствах нервной системы. Бромид серебра в больших количествах идет на изготовление фотоматериалов. Иодид калия применяют в медицине — в частности, при заболеваниях эндокринной системы.

7. Хлор. Строение атома, получение и применение хлора. Химические свойства хлора. Хлороводород, хлориды. Хлориды в природе.

Входящие в главную подгруппу VII группы элементы фтор (Fluorum), хлор (Chlorum), бром (Bromum), иод (Jodum) и астат (Astatine), называются галогенами. Это название, которое буквально означает «солерождающие», элементы получили за способность взаимодействовать с металлами с образованием типичных солей, например хлорида натрия NaCl. .

Во внешнем электронном слое атомы галогенов содержат семь электронов — два на s- и пять на р-орбиталях (пs2пр5). Галогены обладают. значительным сродством к электрону (табл. 23) – их атомы легко присоединяют электрон, образуя однозарядные отрицательные ионы, обладающие электронной структурой соответствующего благородного газа (пs2пр6). Склонность к присоединению электронов характеризует галогены как типичные неметаллы. Аналогичное строение наружного электронного слоя обусловливает большое сходство галогенов друг с другом, проявляющееся как в их химических свойствах, так и в типах и свойствах образуемых ими соединений. Но, как показывает сопоставление свойств галогенов, между ними имеются и существенные различия.

Важнейшим природным соединением хлора является хлорид натрия (поваренная соль) NaCl, который служит основным сырьем для получения других соединений хлора. Главная масса хлорида натрия находится в воде морей и океанов. Воды многих озер также содержат значительное количество NaCl—таковы, например, в России озера Эльтон и Баскунчак. Хлорид натрия встречается так­же и в твердом виде, образуя местами в земной коре мощные пласты так называемой каменной соли, В природе распространены и другие соединении хлора, например хлорид калия в виде мине­ралов карналлита KCl*MgCl2*6H2O и сильвина KCl.

Хлор под давлением около 0,6 МПа уже при комнатной температуре превращается в жидкость. Сжиженный хлор обычно хра­нят и транспортируют в стальных баллонах или цистернах.

При пропускании хлора в охлажденную до О°С воду из раствора выделяются зеленовато-желтые кристаллы клатратного соединения Cl2*8H20. Особенно быстро и с выделением большого количества, теплоты протекают реакции соединения галогенов с металлами. Так, рас­плавленный металлический натрий а атмосфере хлора сгорает с ослепительной вспышкой, а на стенках сосуда появляется белый налет хлорида натрия:

2Nа + С12 = 2NaCl

Медь, железо, олово и многие другие металлы сгорают в хлоре, образуя соответствующие соли.

Свободный хлор тоже проявляет очень высокую химическую активность, хотя и меньшую, чей фтор. Он непосредственно взаимодействует со всеми простыми веществами, зa исключением кислорода, азота и благородных газов. Такие неметаллы, как фосфор, мышьяк, сурьма и кремний, уже при низкой температуре реагируют с хлором; при этом выделяется большое количество теплоты. Энергично протекает взаимодействие хлора с активными металлами — натрием, калием, магнием и др. •

При комнатной температуре без освещения хлор практически не взаимодействует с водородом, но при нагревании или на ярком солнечном свету реакция протекает по цепному механизму (см. § 62)co взрывом.

Хлор получают в настоящее время в больших количествах пу­тем, электролиза водных растворов хлоридов натрия или калия. Хлор выделяется у анода; а у катода образуется •соответственно гидроксид натрия или калия (см. § 197).

В лабораториях хлор получают действие различных окислителей на кислоту. Напомним, например, известный из школьного курса лабораторный способ получения хлора действием диоксиде марганца на соляную кислоту:

MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O

В ионно-молекулярной форме эта реакция выразится уравнением: МnО2 + 2Сlˉ + 4Н+ = Mn2+ + Сl2 + 2H2O

из которого видно, что здесь происходит окисление ионов С1ˉ на атомы хлора (образующие затем молекулы Cl2) и восстановле­ние марганца, входящего в состав MnO2, до степени окисленности +2 (ноны Мп2+). При помощи этой реакции хлор был впервые получен К. В. Шееле (Швеция) в 1774 г.

Аналогично можно получить хлор из соляной кислоты, дей­ствуя на нее такими, окислителями, как РbО2, КСlО2, КМnО2.

Хлор служит для приготовления многочисленных неорганиче­ских и органических соединений. Его применяют в производстве соляной кислоты, хлорной извести, гипохлоритов и хлоратов и др. Большое количество хлора используется для отбелки тканей и целлюлозы, идущей на изготовление бумаги. Хлор применяют также для стерилизации питьевой воды и обеззараживания сточных вод. В цветной металлургии его используют для хлорирования руд, которое является одной из стадий получения некоторых ме­таллов.

Особенно большое значение приобрели зa последнее время различные хлорорганическне продукты. Хлорсодержащие органические растворители - например, дихлорэтан, четыреххлористый углерод - широко применяются для экстракции жиров и обезжиривания металлов. Некоторые хлорорганические продукты служат эффективными средствами борьбы с вредителями сельскохозяй­ственных культур. Но основе хлорорганических продуктов изготовляют различные пластические массы, синтетические волокна, каучуки, заменители кожи (павинол). С развитием техники область применения хлорорганических продуктов расширяется, это ведет к непрерывному увеличению производства хлора.

Широкое использование хлора в различных отраслях народного хозяйства, а также масштабы его производства и потребления позволяют отнести хлор, наряду с серной кислотой, аммиаком и содой, к числу важнейших продуктов, выпускаемых химической промышленностью.

Подобно другим сильным кислотам, НСl энергично взаимодей­ствует со многими металлами и оксидами металлов. Соли ее назы­ваются хлоридами. Большинство их хорошо растворимы в воде, Малорастворимы AgCl, PbCl2, CuCI, Hg2Cl2.

Соляная кислота—одна из важнейших кислот в химической практике. Ежегодное мировое производство соляной кислоты исчисляется миллионами тонн. Широкое применение находят также многие её соли. Отметим важнейшие из хлоридов.

Хлорид натрия NaCl, или поваренная соль, служит сырьем для получении хлора, соляной кислоты, едкого натра и карбоната нат­рия (соды), применяется в красильном деле, в мыловарении и во многих других производствах. Он служит также приправой к пище и применяется в качестве средства, предохраняющего пищевые продукты от порчи.

Хлорид калия KCI в больших количествах потребляется сель­ским хозяйством в качестве удобрения.