Хлористый водород ( соляная кислота )

История

Соляная кислота была важным и часто используемым химическим веществом с ранней истории и была открыта алхимиком Джабиром ибн Хайяном примерно в 800 году нашей эры.

Царская водка , смесь соляной и азотной кислот, полученная растворением аммиака в азотной кислоте, была описана в трудах Псевдо-Гебера , европейского алхимика 13 века. Другие ссылки предполагают, что первое упоминание о царской водке есть в византийских рукописях, датируемых концом 13 века.

Свободная соляная кислота была впервые официально описана в 16 веке Либавиусом , который получил ее путем нагревания соли в глиняных тиглях . Другие авторы утверждают, что чистая соляная кислота была впервые обнаружена немецким монахом-бенедиктинцем Василием Валентином в 15 веке, когда он нагрел поваренную соль и зеленый купорос , тогда как другие утверждают, что нет четких указаний на получение чистой соляной кислоты до конца. 16 века.

В 17 веке Иоганн Рудольф Глаубер из Карлштадта-на-Майне, Германия, использовал соль хлорида натрия и серную кислоту для приготовления сульфата натрия в процессе Мангейма , выделяя газообразный хлористый водород . Джозеф Пристли из Лидса, Англия, получил чистый хлористый водород в 1772 году, а к 1808 году Хэмфри Дэви из Пензанса, Англия, доказал, что химический состав включает водород и хлор .

Во время промышленной революции в Европе спрос на щелочные вещества увеличился. Новый промышленный процесс, разработанный Николя Лебланом из Иссудена, Франция, позволил дешевое крупномасштабное производство карбоната натрия (кальцинированной соды). В этом процессе Леблана поваренная соль превращается в кальцинированную соду с использованием серной кислоты, известняка и угля с выделением хлористого водорода в качестве побочного продукта. До британского закона о щелочах 1863 года и аналогичного законодательства в других странах избыток HCl часто выбрасывался в воздух. Первым исключением был Bonnington Chemical Works, где в 1830 году HCl начал улавливаться, а полученная соляная кислота использовалась для производства соляного аммиака ( хлорида аммония ). После принятия закона производители кальцинированной соды были обязаны поглощать отработанный газ водой, производя соляную кислоту в промышленных масштабах.

В 20-м веке процесс Леблана был фактически заменен процессом Сольве без побочного продукта соляной кислоты

Поскольку соляная кислота уже полностью утвердилась в качестве важного химического вещества во многих применениях, коммерческий интерес инициировал другие методы производства, некоторые из которых все еще используются сегодня. После 2000 года соляная кислота в основном производится путем поглощения побочного продукта хлористого водорода при .

С 1988 года соляная кислота включена в список прекурсоров Таблицы II в соответствии с Конвенцией Организации Объединенных Наций о борьбе с незаконным оборотом наркотических средств и психотропных веществ 1988 года из-за ее использования в производстве героина , кокаина и метамфетамина .

Важнейшие соединения:

Хлороводород HCl — бесцветный газ, на воздухе дымит вследствие образования с парами воды капелек тумана. Обладает резким запахом, сильно раздражает дыхательные пути. Содержится в вулканических газах и водах, в желудочном соке. Химические свойства зависят от того, в каком состоянии он находится (может быть в газообразном, жидком состоянии или в растворе). Раствор HCl называется соляной (хлороводородной) кислотой. Это сильная кислота, вытесняет более слабые кислоты из их солей. Соли — хлориды — твёрдые кристаллические вещества с высокими температурами плавления.
Ковалентные хлориды — соединения хлора с неметаллами, газы, жидкости или легкоплавкие твёрдые вещества, имеющие характерные кислотные свойства, как правило легко гидролизующиеся водой с образованием соляной кислоты:
PCl₅ + 4H₂O = H₃PO₄ + 5HCl;
Оксид хлора(I) Cl₂O., газ буровато-желтого цвета с резким запахом. Поражает дыхательные органы. Легко растворяется в воде, образуя хлорноватистую кислоту. Хлорноватистая кислота HClO. Существует только в растворах. Это слабая и неустойчивая кислота. Легко разлагается на соляную кислоту и кислород. Сильный окислитель. Образуется при растворении хлора в воде. Соли — гипохлориты, малоустойчивы (NaClO*H₂O при 70 °C разлагается со взрывом), сильные окислители. Широко используется для отбеливания и дезинфекции хлорная известь, смешанная соль Ca(Cl)OClХлористая кислота HClO₂, в свободном виде неустойчива, даже в разбавленном водном растворе она быстро разлагается. Кислота средней силы, соли — хлориты, как правило, бесцветны и хорошо растворимы в воде. В отличие от гипохлоритов, хлориты проявляют выраженные окислительные свойства только в кислой среде. Наибольшее применение (для отбелки тканей и бумажной массы) имеет хлорит натрия NaClO₂.Оксид хлора(IV) ClO₂, — зеленовато-желтый газ с неприятным (резким) запахом, …Хлорноватая кислота , HClO₃ — в свободном виде нестабильна: диспропорционирует на ClO₂ и HClO₄. Соли — хлораты; из них наибольшее значение имеют хлораты натрия, калия, кальция и магния. Это сильные окислители, в смеси с восстановителями взрывоопасны. Хлорат калия (бертолетова соль) — KClO₃, использовалась для получения кислорода в лаборатории, но из-за высокой опасности её перестали применять. Растворы хлората калия применялись в качестве слабого антисептика, наружного лекарственного средства для полоскания горла.Хлорная кислота HClO₄, в водных растворах хлорная кислота — самая устойчивая из всех кислородсодержащих кислот хлора. Безводная хлорная кислота, которую получают при помощи концентрированной серной кислоты из 72%-ной HСlO₄ мало устойчива. Это самая сильная одноосновная кислота (в водном растворе). Соли — перхлораты, применяются как окислители (твердотопливные ракетные двигатели).

Свойства

Водный раствор хлористого водорода называется соляной кислотой. При растворении в воде протекают следующие процессы:

HCl+H2O→H3O++Cl−{\displaystyle {\mathsf {HCl+H_{2}O\rightarrow H_{3}O^{+}+Cl^{-}}}}

Процесс растворения сильно экзотермичен. С водой HCl образует азеотропную смесь, содержащую 20,24 % HCl.

Соляная кислота является сильной одноосновной кислотой, она энергично взаимодействует со всеми металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода, с основными и амфотерными оксидами, основаниями и солями, образуя соли — хлориды:

Mg+2HCl→MgCl2+H2↑{\displaystyle {\mathsf {Mg+2HCl\rightarrow MgCl_{2}+H_{2}\uparrow }}}

FeO+2HCl→FeCl2+H2O{\displaystyle {\mathsf {FeO+2HCl\rightarrow FeCl_{2}+H_{2}O}}}

Хлориды чрезвычайно распространены в природе и имеют широчайшее применение (галит, сильвин). Большинство из них хорошо растворяется в воде и полностью диссоциируют на ионы. Слаборастворимыми являются хлорид свинца(II) (PbCl₂), хлорид серебра (AgCl), хлорид ртути(I) (Hg₂Cl₂, каломель) и хлорид меди(I) (CuCl).

При действии сильных окислителей или при электролизе хлороводород проявляет восстановительные свойства:

MnO2+4HCl→MnCl2+Cl2↑+2H2O{\displaystyle {\mathsf {MnO_{2}+4HCl\rightarrow MnCl_{2}+Cl_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}

При нагревании хлороводород окисляется кислородом (катализатор — хлорид меди(II) CuCl₂):

4HCl+O2→2H2O+2Cl2↑{\displaystyle {\mathsf {4HCl+O_{2}\rightarrow 2H_{2}O+2Cl_{2}\uparrow }}}

Концентрированная соляная кислота реагирует с медью, при этом образуется комплекс одновалентной меди:

2Cu+4HCl→2HCuCl2+H2↑{\displaystyle {\mathsf {2Cu+4HCl\rightarrow 2H+H_{2}\uparrow }}}

Смесь 3 объемных частей концентрированной соляной и 1 объемной доли концентрированной азотной кислот называется «царской водкой». Царская водка способна растворять даже золото и платину. Высокая окислительная активность царской водки обусловлена присутствием в ней хлористого нитрозила и хлора, находящихся в равновесии с исходными веществами:

4H++3Cl−+NO3−→NOCl+Cl2+2H2O{\displaystyle {\mathsf {4H^{+}+3Cl^{-}+NO_{3}^{-}\rightarrow NOCl+Cl_{2}+2H_{2}O}}}

Благодаря высокой концентрации хлорид-ионов в растворе металл связывается в хлоридный комплекс, что способствует его растворению:

3Pt+4HNO3+18HCl→3H2PtCl6+4NO↑+8H2O{\displaystyle {\mathsf {3Pt+4HNO_{3}+18HCl\rightarrow 3H_{2}+4NO\uparrow +8H_{2}O}}}

Присоединяется к серному ангидриду, образуя хлорсульфоновую кислоту HSO₃Cl:

SO3+HCl→HSO3Cl{\displaystyle {\mathsf {SO_{3}+HCl\rightarrow HSO_{3}Cl}}}

Для хлороводорода также характерны реакции присоединения к кратным связям (электрофильное присоединение):

R-CH=CH2+HCl→R-CHCl-CH3{\displaystyle {\mathsf {R{\text{-}}CH{\text{=}}CH_{2}+HCl\rightarrow R{\text{-}}CHCl{\text{-}}CH_{3}}}}

R-C≡CH+2HCl→R-CCl2-CH3{\displaystyle {\mathsf {R{\text{-}}C\equiv CH+2HCl\rightarrow R{\text{-}}CCl_{2}{\text{-}}CH_{3}}}}

Химия

Пары соляной кислоты токарных рНов бумагу красных, показывающие, что пары являются кислыми

Хлористый водород является двухатомной молекулой , состоящий из водорода , атом Н и хлор атома Cl , соединенный с полярной ковалентной связью . Атом хлора является гораздо более электроотрицательным , чем атом водорода, что делает эту связь полярной. Следовательно, молекула имеет большой дипольный момент с отрицательным частичным зарядом (в) пишется б атома хлора и положительным частичным зарядом (δ +) , у атома водорода. Отчасти из — за своей высокой полярности, HCl , очень растворим в воде (и в других полярных растворителях ).

При контакте, Н 2 О и HCl , объединяются с образованием гидроксонии катионов Н 3 О + и хлорид — анионы Cl — через обратимую химическую реакцию :

HCl + H 2 O → H 3 O + + Cl- —

Полученный раствор называется соляной кислотой и является сильной кислотой . Кислотная диссоциация или константа ионизации, К , является большим, что означает HCl , диссоциирует или ионизирует практически полностью в воде. Даже при отсутствии воды, хлористый водород все еще может действовать в качестве кислоты. Так , например, хлористый водород может растворяться в некоторых других растворителях , такие как метанол и протонирование молекулы или ионы, а также может служить в качестве кислотостойкого катализатора для химических реакций , где безводные желательны (безводные) условия.

HCl + СН 3 ОН → СН 3 О + Н 2 + Cl —

Из — за его кислой природы, хлористый водород является коррозионным веществом , особенно в присутствии влаги.

Структура и свойства

Структура твердого DCl, как определено с помощью дифракции нейтронов ДКЛ порошка при 77 К. DCl использовали вместо HCl , так как ядро дейтерия легче обнаружить , чем ядра водорода. «Бесконечный» цепи DCl обозначены пунктирными линиями.

Замороженный HCl претерпевает фазовый переход при 98,4 К. порошковой рентгеновской дифракции замороженного материала показывает , что материал переходит из ромбической структуры к кубическим одного во время этого перехода. В обеих структурах атомы хлора находятся в массиве гранецентрированного . Тем не менее, атомы водорода не могут быть расположены. Анализ спектральных и диэлектрических данных, а также определение структуры DCl (хлорид дейтерия) указывает на то, что образует HCl зигзаг цепи в твердое вещество, так же как и ВЧ (смотри рисунок справа).

Температура (° С)	20	30	50
вода	+823	720	+673	596
метанол	513	470	430
Этиловый спирт	454	410	381
простой эфир	356	249	195

Инфракрасный (ИК) спектр поглощения

Один дублет в ИК-спектре в результате изотопного состава хлора

Инфракрасный спектр газообразного хлористого водорода, как показано на левой стороне , состоит из ряда резких линий поглощения , сгруппированных вокруг 2886 см -1 (длина волны ~ 3,47 мкм). При комнатной температуре, почти все молекулы находятся в первом колебательном состоянии V  = 0. В том числе ангармонизма колебательная энергия может быть записана в виде.

Для того, чтобы продвигать молекулу HCl из V  = 0 к об  = 1 состояние, можно было бы ожидать , чтобы увидеть инфракрасное поглощение относительно v , O  =  ν е  + 2 х е ν е = 2880 см -1 . Тем не менее, это поглощение , соответствующее Q-ветви не наблюдается из — за его запрещено симметрией. Вместо этого, два набора сигналов (P- и R-ветвь) наблюдается в связи с одновременным изменением вращательного состояния молекул. Из — за квантово — механических правил отбора, только определенные вращательные переходы разрешены. Эти состояния характеризуются вращательным квантовым числом J  = 0, 1, 2, 3, … правила отбора утверждают , что Δ J только в состоянии принимать значения ± 1.

Значение вращательной постоянной В значительно меньше , чем колебательном один N , O , таким образом, что значительно меньшее количество энергии , необходимое для вращения молекулы; для типичной молекулы, это лежит в микроволновом диапазоне. Однако колебательная энергия молекулы HCl помещает его поглощение в инфракрасной области спектра, что позволяет спектр , показывающий вращательные переходы этой молекулы , чтобы быть легко собран с использованием инфракрасного спектрометра с газовой ячейкой. Последние могут даже быть изготовлены из кварца , как поглощение HCl , лежит в окне прозрачности для этого материала.

Естественно , в изобилии хлора состоит из двух изотопов, 35 Cl и 37 Cl, в соотношении примерно 3: 1. В то время как пружина константа одинакова в пределах экспериментальной ошибки, что приведенные массы отличаются вызывая измеримые различия в энергии вращения, таким образом , дублеты наблюдаются при ближайшем рассмотрении каждой линии поглощения, взвешенной в том же соотношении 3: 1.

Наличие в живых организмах

Схема щелочного слизистого слоя желудка с защитными механизмами слизистой оболочки

Желудочная кислота — один из основных секретов желудка. Он состоит в основном из соляной кислоты и подкисляет содержимое желудка до pH от 1 до 2.

Хлорид (Cl — ) и водород (Н + ) ионы секретируются отдельно в фундусе желудка области в верхней части желудка по париетальным клеткам в слизистой оболочке желудка в секреторную сеть под названием каналец , прежде чем она поступает в полость желудка.

Кислота желудочного сока действует как барьер против микроорганизмов для предотвращения инфекций и важна для переваривания пищи. Его низкий pH денатурирует белки и тем самым делает их восприимчивыми к расщеплению пищеварительными ферментами, такими как пепсин . Низкий pH также активирует пепсиноген- предшественник фермента в активный фермент пепсин путем саморасщепления. После выхода из желудка, соляная кислота химуса нейтрализует в двенадцатиперстной кишке с помощью бикарбоната натрия .

Сам желудок защищен от сильной кислоты секрецией толстого слоя слизи и буферизацией, вызванной секретином, с помощью бикарбоната натрия . Когда эти механизмы не работают, могут развиться изжога или пептические язвы . Лекарства из классов антигистаминных средств и ингибиторов протонной помпы могут подавлять выработку кислоты в желудке, а антациды используются для нейтрализации избыточной существующей кислоты.

Приложения

Наиболее хлористый водород используется в производстве соляной кислоты. Это также является важным реагентом в других промышленных химических превращений, например:

• Гидрохлорирование каучука
• Производство виниловых и алкилхлоридов

В полупроводниковой промышленности, он используется для обоих травления полупроводниковых кристаллов и очистить кремния с помощью трихлорсилана (SiHCl 3 ).

В лаборатории, безводные формы газа являются особенно полезными для генерирования на основе хлорида кислоты Льюиса , которые должны быть абсолютно сухими для их сайты Льюиса функционировать. Она также может быть использована , чтобы высушить соответствующие гидратированные формы этих материалов путем пропускания его через , как они нагреваются; материалы иначе метать газообразного хлороводорода себя и разлагаться. Ни один из этих гидратов может быть высушено с использованием стандартных методов эксикатора.

Это интересно: Водород цианистый ( синильная кислота )

Этимология

Соляная кислота была известна европейским алхимикам как духи соли или acidum salis (соль кислоты). Оба имени все еще используются, особенно в других языках, таких как немецкий : Salzsäure , голландский : Zoutzuur , шведский : Saltsyra , турецкий : Tuz Ruhu , польский : kwas solny , болгарский : солна киселина, русский : соляная кислота, китайский :盐酸 / 鹽酸, Корейский : 염산 (鹽酸) и японский : 塩 酸. Газообразный HCl получил название морской кислый воздух .

Старый (предварительно систематическое ) название соляная кислота имеет то же происхождение ( Muriatic означает «относящийся к рассола или соли», следовательно , хлористый означает гидрохлорид ), и это имя до сих пор иногда используется. Название соляная кислота было придумано французским химиком Жозефом Луи Гей-Люссаком в 1814 году.

Химические свойства хлорида водорода

Сам хлороводород обычно в реакции не вступает. Лишь только при высокой температуре (более 650 °С) он реагирует с сульфидами, карбидами, нитридами и боридами, а также оксидами переходных металлов. В присутствии кислот Льюиса может взаимодействовать с гидридами бора, кремния и германия. А вот ее водный раствор гораздо более химически активен. По своей формуле хлористый водород — это кислота, поэтому он обладает некоторыми свойствами кислот:

• Взаимодействие с металлами (которые стоят в электрохимическом ряду напряжений до водорода): Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
• Взаимодействие с амфотерными и основными оксидами: BaO + 2HCl = BaCl2 + H2O
• Взаимодействие со щелочами: NaOH + HCl = NaCl + H2O
• Взаимодействие с некоторыми солями: Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2
• При взаимодействии с аммиаком образуется соль хлорида аммония: NH3 + HCl = NH4Cl

Но соляная кислота не взаимодействует со свинцом из-за пассивации. Это обусловлено образованием на поверхности металла слоя хлорида свинца, который нерастворим в воде. Таким образом, этот слой защищает металл от дальнейшего взаимодействия с соляной кислотой.

В органических реакциях она может присоединятся по кратным связям (реакция гидрогалогенирования). Также она может реагировать с белками или аминами, образуя органические соли — хлоргидраты. Искусственные волокна, типа бумаги, при взаимодействии с соляной кислотой разрушаются. В окислительно-восстановительных реакциях с сильными окислителями хлороводород восстанавливается до хлора.

Получение хлорида водорода

Ранее в промышленности соляную кислоту получали путем взаимодействия хлорида натрия с кислотами, обычно с серной:

Но этот способ недостаточно эффективен, а чистота получаемого продукта невысока. Сейчас используется другой способ получения (из простых веществ) хлористого водорода по формуле:

Для реализации такого способа существуют специальные установки, где оба газа подаются непрерывным потоком на пламя, в котором происходит взаимодействие. Водород подается в небольшом избытке для того, чтобы прореагировал весь хлор и не загрязнял получаемый продукт. Далее хлороводород растворяют в воде и получают соляную кислоту.

В лаборатории возможны более разнообразные способы получения, например гидролиз галогенидов фосфора:

Получить соляную кислоту можно и путем гидролиза кристаллогидратов некоторых хлоридов металлов при повышенной температуре:

Также хлороводород является побочным продуктом реакций хлорирования многих органических соединений.

Признаки отравления хлористым водородом (соляной кислотой), первая помощь

Соляная кислота (хлористый водород) – это химическое вещество, которое используется на различных производствах, в промышленности. Отравление этим веществом очень опасно для человеческого организма. В этой статье рассмотрены признаки отравления водородом хлористым и первая помощь при развитии этого состояния.

Оказание первой доврачебной помощи при отравлении

Первое, что следует сделать при отравлении соляной кислотой, – вызвать скорую медицинскую помощь. Назовите диспетчеру свое точное месторасположение, чтобы медики не тратили время на поиски. Если пострадавший находится в помещении, отравленном парами соляной кислоты, его следует немедленно вывести из него.

Запомните, что заниматься самолечением при отравлении соляной кислотой категорически запрещено. Это ядовитое вещество может привести к тяжелым нарушениям в работе организма и к смерти.

Обеспечьте больному покой и доступ свежего воздуха, развяжите ему галстук, расстегните рубашку. Во время ожидания бригады медиков, можно начать оказывать самостоятельно первую доврачебную помощь пострадавшему. Ниже мы рассмотрим основные действия, которыми вы можете ему помочь, в зависимости от пути попадания кислоты в организм.

Попадание кислоты на кожу или в глаза

При попадании хлористого водорода на поверхности слизистых оболочек, конъюнктивы глаз или кожу следует немедленно промыть пораженный участок тела проточной прохладной водой на протяжении 25-30 минут.

Отравление парами кислоты

Положите больного в кровать, дайте ему выпить воды или теплого сладкого чая. Дайте ему прополоскать нос и рот простой водой.

Давать какие-то лекарства до приезда медиков не стоит.

Следите за состоянием пострадавшего, контролируйте наличие у него дыхания и сердцебиения. Если он потерял сознание, положите его на ровную и твердую поверхность, поверните голову набок. Контролировать пульс удобнее всего на сонной артерии, которая проходит под кожей на переднебоковой поверхности шеи.

Остановка дыхания и сердцебиения свидетельствуют о развитии клинической смерти. В таком случае следует начинать проводить непрямой массаж сердца.

Прием кислоты внутрь

Положите больному на живот пузырь со льдом. Холод вызовет спазм сосудов и уменьшит внутреннее кровотечение. Следите за состоянием больного. Не давайте ему никаких таблеток.

Если у него не было кровавой или черной рвоты, дайте ему выпить стакан прохладной щелочной минеральной или столовой воды без газов. Пить следует медленно, маленькими глотками, чтобы не спровоцировать рвоту.

Жидкость разбавит концентрацию выпитого вещества и уменьшит его токсическое влияние на стенки желудка.

Запомните, что стараться самостоятельно промыть желудок, нейтрализовать кислоту и вызвать рвоту – запрещено. Этими действиями вы увеличите поражение слизистой оболочки пищевода и желудка, спровоцируете усиление внутреннего кровотечения.

Последующее лечение

Первая медицинская помощь оказывается медиками, приехавшими на вызов.

Они проводят быстрый осмотр больного и сбор анамнеза, проверяют его жизненные показатели (пульс, артериальное давление, дыхание и сатурацию). Затем они приступают к оказанию первой помощи.

Ее объем зависит от способа попадания хлористого водорода в организм и от состояния пациента. Первая медицинская помощь может состоять из следующих компонентов:

• промывания желудка через зонд;
• подключения капельницы с растворами;
• введения обезболивающих препаратов;
• медикаментозной регуляции жизненных показателей;
• одевания кислородной маски;
• обработки ожогов;
• искусственной вентиляции легких;
• сердечно-легочной реанимации.

После оказания первой помощи медики транспортируют больного в стационар. В зависимости от его состояния, он может быть госпитализирован в отделение токсикологии, реанимации, офтальмологии, хирургии. При обширных поражениях кожи лечение проводится в ожоговых центрах. Длительность лечения зависит от состояния больного и обширности поражения внутренних органов.

Отравление хлористым водородом – тяжелое и опасное состояние. Его лечение проводится в условиях стационара. Первое, что следует сделать при отравлении, – вызвать скорую помощь. До приезда медиков можно начать самостоятельно помогать ему, обеспечив покой и поступление свежего воздуха, промыть пораженные участки кожи водой.

Химические свойства

Строение электронной оболочки

На валентном уровне атома хлора содержится 1 неспаренный электрон: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5, 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. Схема образования возбуждённых состояний атома:

Валентность	Возможныестепени окисления	Электронное состояниевалентного уровня	Пример соединений
I	+1, −1, 0	3s2 3p5	NaCl, NaClO, Cl2
III	+3	3s2 3p4 3d1	NaClO2
V	+5	3s2 3p3 3d2	KClO3
VII	+7	3s1 3p3 3d3	KClO4

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.

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

 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Взаимодействие с неметаллами

C неметаллами (кроме углерода, азота, фтора, кислорода и инертных газов) образует соответствующие хлориды.

 5Cl₂ + 2P → 2PCl₅ ,

 2S + Cl₂ → S₂Cl₂

или

 S + Cl₂ → SCl₂

На свету или при нагревании активно реагирует (иногда со взрывом) с водородом по радикально-цепному 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 жёлто-зелёным пламенем. Максимальная температура водородно-хлорного пламени 2200 °C.

 H₂ + Cl₂ → 2HCl

С кислородом хлор образует оксиды (см. статью Оксиды хлора), в которых он проявляет степень окисления от +1 до +7: Cl₂O, ClO₂, Cl₂O₅, Cl₂O₇. Они имеют резкий запах, термически и фотохимически нестабильны, склонны к взрывному распаду. Напрямую хлор с кислородом не реагирует. При реакции с фтором образуется не хлорид, а фториды:

 Cl₂ + F₂ → 2ClF

 Cl₂ + 3F₂ → 2ClF₃

 Cl₂ + 5F₂ → 2ClF₅

Известны фторид хлора(I), фторид хлора(III) и фторид хлора(V) (ClF, ClF₃ и ClF₅), Могут быть синтезированы из элементов, степень окисления хлора меняется в зависимости от условий синтеза. Все они представляют собой при комнатной температуре бесцветные ядовитые тяжёлые газы с сильным раздражающим запахом. Сильные окислители, реагируют с водой и стеклом. Используются как фторирующие агенты.

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 диспропорционирует, образуя хлорноватистую (а при нагревании хлорноватую) и соляную кислоты, либо их соли:

 Cl₂+ H₂O ⇄ HCl + HClO

 Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

 3Cl₂ + 6NaOH → 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O (при нагревании)

Хлорированием сухого гидроксида кальция получают хлорную известь:

 Cl₂ + Ca(OH)₂ → CaCl(OCl) + H₂O

Действием хлора на аммиак можно получить трихлорид азота:

 4NH₃ + 3Cl₂ → NCl₃ + 3NH₄Cl

Хлор — очень сильный окислитель:

 Cl₂ + H₂S → 2HCl + S

Раствор хлора в воде используется для отбеливания тканей и бумаги.

Реакции с органическими веществами

С насыщенными соединениями:

 CH3-CH3 + Cl₂ → C₂H₅Cl + HCl

 CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl  (получение хлороформа, реакция идет многоступенчато с образованием тетрахлорметана CCl₄)

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

Физические свойства

Как было сказано выше, в нормальном состоянии хлороводород — это газ. Он несколько тяжелее воздуха, а также обладает гигроскопичностью, т. е. притягивает пары воды прямо из воздуха, образуя при этом густое облака пара. По этой причине говорят, что хлористый водород «дымит» на воздухе. Если охлаждать данный газ, то на отметке -85 °С он сжижается, а к -114 °C становится твердым веществом. При температуре 1500 °С разлагается на простые вещества (исходя из формулы хлористого водорода, на хлор и водород).

Раствор HCl в воде называют соляной кислотой. Она представляет собой бесцветную едкую жидкость. Иногда имеет желтоватый оттенок из-за примесей хлора или железа. Из-за гигроскопичности максимальная концентрация при 20 °С — 37-38 % по массе. От нее же зависят и другие физические свойства: плотность, вязкость, температуры плавления и кипения.

Химические свойства

Хлороводородная кислота, хлористый водород или хлористоводородная кислота – раствор НСl в воде. Согласно Википедии, вещество относят у группе неорганических сильных одноосновных к-т. Полное название соединения на латинском: Hydrochloricum acid.

Формула Соляной Кислоты в химии: HCl. В молекуле атомы водорода соединяются с атомами галогена – Cl. Если рассмотреть электронную конфигурацию этих молекул, то можно отметить, что в образовании молекулярных орбиталей соединения принимают участие 1s-орбитали водорода и обе 3s и 3p-орбитали атома Cl. В химической формуле Соляной Кислоты 1s-, 3s- и 3р-атомные орбитали перекрываются и образуют 1 , 2 , 3 -орбитали. При этом 3s-орбиталь не носит связывающий характер. Наблюдается смещение электронной плотности к атому Cl и снижается полярность молекулы, но увеличивается энергия связи молекулярных орбиталей (если рассматривать ее в ряду с другими галогеноводородами).

Физические свойства хлористого водорода. Это прозрачная бесцветная жидкость, обладающая способностью дымиться при соприкосновении с воздухом. Молярная масса химического соединения = 36,6 грамма на моль. При стандартных условиях, при температуре воздуха 20 градусов Цельсия, максимальная концентрация вещества составляет 38% по массе. Плотность концентрированной хлороводородной к-ты в такого рода растворе составляет 1,19 г/см³. В целом же, физические свойства и такие характеристики, как плотность, молярность, вязкость, теплоемкость, температура кипения и pН , сильно зависят от концентрации раствора. Эти величины подробнее рассматриваются в таблице плотностей. Например, плотность Соляной Кислоты 10% = 1,048 кг на литр. При затвердевании вещество образует кристаллогидраты разных составов.

Химические свойства Соляной Кислоты. С чем реагирует Соляная Кислота? Вещество вступает во взаимодействие с металлами, которые стоят в ряду электрохимических потенциалов перед водородом (железо, магний, цинк и другие). При этом образуются соли и выделяется газообразный H. С Соляной Кислотой не реагирует свинец, медь, золото, серебро и другие металлы правее водорода. Вещество вступает в реакцию с оксидами металлов, при этом образуя воду и растворимую соль. Гидроксид натрия под действием к-ты образует и воду. Реакция нейтрализации характерна для данного соединения.

Разбавленная Соляная Кислота реагирует с солями металлов, которые образованы более слабыми к-ами. Например, пропионовая кислота слабее, чем соляная. Вещество не взаимодействует с более сильными кислотами. и карбонат натрия будут образовывать после реакции с HCl хлорид, угарный газ и воду.

Для химического соединения характерны реакции с сильными окислителями, с диоксидом марганца, перманганатом калия: 2KMnO4 + 16HCl = 5Cl2 + 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O. Вещество реагирует с аммиаком, при этом образуется густой белый дым, который состоит из очень мелких кристаллов хлорида аммония. Минерал пиролюзит с Соляной Кислотой также вступает в реакцию, так как содержит диоксид марганца: MnO2+4HCl=Cl2+MnO2+2H2O (реакция окисления).

Существует качественная реакция на хлороводородную кислоту и ее соли. При взаимодействии вещества с нитратом серебра выпадает белый осадок хлорида серебра и образуется азотная к-та. Уравнение реакции взаимодействия метиламина с хлористым водородом выглядит следующим образом: HCl + CH3NH2 = (CH3NH3)Cl.

Вещество реагирует со слабым основанием анилином. После растворения анилина в воде к смеси прибавляют Соляную Кислоту. В результате основание растворяется и образует солянокислый анилин (хлорид фениламмония): (С6Н5NH3)Cl. Реакция взаимодействия карбида алюминия с хлористоводородной к-ой: Al4C3+12HCL=3CH4+4AlCl3. Уравнение реакции карбоната калия с к-той выглядит следующим образом: K2CO3 + 2HCl = 2KCl + H2O + CO2.

Вывод

Лучшие материалы месяца

• Почему нельзя самостоятельно садиться на диету
• Как сохранить свежесть овощей и фруктов: простые уловки
• Чем перебить тягу к сладкому: 7 неожиданных продуктов
• Ученые заявили, что молодость можно продлить

Хлор – важнейший биогенный элемент для человеческого организма, который входит в состав практически всех клеток кожи, крови и костной ткани.

Данное вещество участвует в образовании желудочного сока, стимулировании выработки ферментов, формировании плазмы крови. Соединение играет ключевую роль в поддержании кислотно-щелочного и осмотического равновесия в лимфе, крови, спинномозговой жидкости. Наряду с этим, хлориды потенцируют отложение гликогена в тканях печени, вследствие чего повышается энергетический потенциал организма, особенно при физических нагрузках.

Дисбаланс хлора в организме в 80 % случаев сопровождается ухудшением общего самочувствия и появлением осложнений со стороны нервно-мышечной или сердечно-сосудистой систем.

Наибольшее содержание хлора в обычной поваренной соли, ввиду чего гипохлоремия у людей – редкое явление.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Автор статьи:

Тедеева Мадина Елкановна

Специальность: терапевт, врач-рентгенолог.

Общий стаж: 20 лет.

Место работы: ООО “СЛ Медикал Груп” г. Майкоп.

Образование: 1990-1996, Северо-Осетинская государственная медицинская академия.

Повышение квалификации:

1. В 2016 году в Российской медицинской академией последипломного образования прошла повышение квалификации по дополнительной профессиональной программе «Терапия» и была допущена к осуществлению медицинской или фармацевтической деятельности по специальности терапия.

2. В 2017 году решением экзаменационной комиссии при частном учреждении дополнительного профессионального образования «Институт повышения квалификации медицинских кадров» допущена к осуществлению медицинской или фармацевтической деятельности по специальности рентгенология.

Опыт работы: терапевт – 18 лет, врач-рентгенолог – 2 года.

Другие статьи автора

Будем признательны, если воспользуетесь кнопочками: