Атомно-молекулярное учение и его законы

Получение. В лабораторных условиях хлор получают действием концентрированной соляной кислоты на различные окислители, например диоксид марганца (при нагревании), перманганат калия или бертолетову соль:
МпО₂ + 4 НСl = МпС1₂ + С1₂ + 2 Н₂О
2 КМпО₄ + 16 НСl = 2 КС1 + 2 МnС1₂ + 5 С1₂ + 8 Н₂О
КС1O₃ + 6 НСl = КС1 + 3 С1₂ + 3 Н₂О
В промышленности хлор получают электролизом растворов, или расплавов хлоридов щелочных металлов. При электролизе расплава хлорида щелочного металла на катоде выделяется щелочной металл, а на аноде — хлор:
2 Nа^ + 2е^ = 2 Nа
2 Сl^  2е^ = Сl₂
В растворе хлорид щелочного металла диссоциирует на ионы:
NаС1  Na^ + С1^
Вода как слабый электролит также диссоциирует на ионы:
Н₂О  Н^ + OH^
При пропускании электрического тока через такой раствор на катоде из двух катионов — Nа^ и Н^ — разряжается катион менее активного водорода, а на аноде из двух анионов — ОН^ и Сl^ — хлорид-ион:
2 Н^+ 2 е^= Н₂
2 Сl 2 е^ = С1₂
По мере протекания электролиза в катодном пространстве накапливаются ионы ОН^ и образуется едкий натр. Так как хлор может реагировать со шелочью катодное и анодное пространства разделено полупроницаемой диафрагмой из асбеста.
Применение. Ежегодное мировое потребление хлора превышает 1 млн. т. Он используется для отбеливания бумаги и тканей, обеззараживания питьевой воды, производства различных. ядохимикатов, соляной кислоты, хлорорганических веществ и растворителей, а также в лабораторной практике.
Хлороводород и соляная кислота. Хлороводород представляет собой бесцветный газ с резким, удушливым запахом. При атмосферном давлении и температуре 84 С он переходит в жидкое состояние, а при 112 С затвердевает. Хлороводород в 1,26 раза тяжелее воздуха. В 1 л воды при 0 С растворяется около 500 л хлороводорода.
Сухой хлороводород довольно инертный и не реагирует даже с активными металлами, а в присутствии следов влаги такая реакция протекает довольно энергично.
Хлороводород может присоединяться к непредельным углеводородам по месту двойной или тройной связи, образуя хлорорганические соединения.
В лабораторных условиях хлороводород получают действием концентрированной серной кислоты на сухой хлорид натрия:
NаСl + H₂SО₄ = NаНSO₄ + НСl
2 NаСl + Н₂SO₄ = Nа₂SO₄ + 2 НСl
Первая из этих реакций протекает при слабом нагревании, а вторая — при более высокой температуре. Поэтому получать хлороводород в лаборатории лучше по первому уравнению и серной кислоты следует брать столько, сколько требуется для образования гидросульфата натрия.
В промышленности хлороводород получают действием концентрированной серной кислоты на сухой хлорид натрия при высокой температуре (по второму уравнению), а также сжиганием водород в атмосфере хлора:
Н₂ + Сl₂ = 2 НС1
Хлороводород образуется в значительных количествах как побочный продукт при хлорировании насыщениях и ароматических углеводородов.
Раствор хлороводорода в воде называется соляной кислотой. Это сильная кислота, она реагирует со всеми металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода, с основными и амфотерными оксидами, основаниями и солями:
Fе + 2 НС1 = FеС1₂ + Н₂
СuО + 2 НСl = СuСl₂ + Н₂О
ZnO + 2 НСl = ZnС1₂ + Н₂О
Fе(ОН)₃ + 3 НСl = FеСl₃ + 3 H₂О
АgNО₃ + НСl = АgCl + НNО₃
Nа₂СO₃ + 2 НCl = 2 NаСl + Н₂О + СО₂
Кроме свойств, присущих сильным кислотам, эта кислота характеризуется также восстановительными свойствами: концентрированная соляная кислота реагирует с различными сильными окислителями с образованием свободного хлора.
Соли соляной кислоты называются х л о р и д а м и. Большинство из них хорошо растворяется в воде и полностью диссоциирует на ионы. Слабораствориными являются хлорид свинца РbСl₂, хлорид серебра AgCl, хлорид ртути (I) Нg₂Сl₂ (каломель) и хлорид мели (I) СuСl.
Cолянyю кислоту получают растворением хлороводорода в воде. Этот процесс осуществляют в специальных поглотительных башнях, в которых жидкость подается сверх вниз, а газ — снизу вверх (принцип противотока). В такой башне свежие порции воды в верхней части башни встречаются с газовым потоком, содержащим уже мало хлороводорода, а газ с высоким содержанием хлороводорода в нижней части башни встречается с концентрированной соляной кислотой. Так как растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна концентрации его в газовой фазе и обратно пропорциональна концентрации его в растворе, при этом методе достигается полное извлечение хлороводорода из газа и получение концентрированного раствора соляной кислоты. Насыщенный при комнатной температуре водный раствор хлороводорода может содержать не более 42 масс. % хлороводорода и его плотность не превышает 1,20 г/см³. Поступающая в продажу соляная кислота содержит 36-37 хлороводорода и имеет плотность 1,19 г/см³.
Соляную кислоту хранят и транспортируют в стальных цистернах, покрытых изнутри кислотоупорной резиной, или в стеклянных баллонах.
Хлороводород, соляная кислота и ее соли широко используют в промышленности и лабораторной практике. Хлороводород применяют в органическом синтезе для получения хлорорганических соединений. Соляную кислоту используют для получения солей, травления металлов, а также как реактив в химических лабораториях.
Из солей соляной кислоты наибольшее применение находит:
каменная, или поваренная, соль NаС1. Она используется как сырье для получения хлора, металлического натрия, едкого натра, хлороводорода и соды, а также в пищевой промышленности;
хлорид калия КС1. Применяется как калийное удобрение, а также как сырье для получения других солей калия и едкого кали;
хлорид кальция СаС1₂. Безводная соль применяется для высушивания газов и многих органических жидкостей и как осушительный агент в эксикаторах. При этом образуется кристаллогидрат СuСl₂·nН₂О (n = 2-6). Насыщенный водный раствор хлорида кальция используют для обогащения сырья флотационным методом;
хлорид бария ВаС1₂. Применяется как ядохимикат в сельском хозяйстве;
хлорид цинка ZnCl₂. Используется при пайке для снятия пленки оксидов (травление металла), а также для пропитки деревянных предметов с целью предохранения их от гниения при закапывании в землю.