Валентность хлора
Общие сведения о валентности хлора
В обычных условиях хлор – газ желто-зеленого цвета. Температура плавления – 101,0oС, температура кипения -34,2oС. Органично растворяется в воде. При охлаждении из водных растворов выделяются кристаллогидраты, являющиеся хларатами приблизительного состава Cl2×6H2O и Cl2×8H2O.
Хлор – активный окислитель.
Молекула хлора двухатомна Cl2.
Валентность хлора в соединениях
Хлор — семнадцатый по счету элемент Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Он находится в третьем периоде в VIIA группе. В ядре атома хлора содержится 17 протонов и 18 нейтронов (массовое число равно 35). В атоме хлора есть три энергетических уровня, на которых находятся 17 электронов (рис. 1).
Рис. 1. Строения атома хлора.
Электронная формула атома хлора в основном состоянии имеет следующий вид:
1s22s22p63s23p5.
А энергетическая диаграмма (строится только для электронов внешнего энергетического уровня, которые по-другому называют валентными):
Наличие одного неспаренного электрона свидетельствует о том, что хлор способен проявлять валентность I (низшая валентность) в своих соединениях (NaClI, NaClIO, ClI2O).
Для атома хлора характерно наличие нескольких возбужденных состояний из-за того, что орбитали 3d-подуровня являются вакантными (на третьем энергетическом слое помимо 3s- и 3p-подуровней есть еще и 3d-подуровень). Сначала распариваются электроны 3p -подуровня и занимают свободные d-орбитали, а после – электроны 3s-подуровня:
Наличие трех, пяти и семи неспаренных электронов в возбужденном состоянии свидетельствует о том, что хлор проявляет в своих соединениях валентности III (NaClIIIO2), V (KClVO3) и VI (KClVIIO4, ClVII2O7) (высшая валентность).
Формально хлор может проявлять валентности IV (ClO2) и VI (Cl2O6).
Примеры решения задач
Задание | Какой объем хлора надо взять для реакции с 10 л водорода? Газы находятся при одинаковых условиях. |
Решение | Запишем уравнение реакции взаимодействия хлора с водородом:
Cl2 + H2 = 2HCl. Рассчитаем количество вещества водорода, вступившего в реакцию: n = V / Vm; n (H2)= V (H2) / Vm; n (H2)= 10 / 22,4 = 0,45 моль. Согласно уравнению, n (H2)= n (Cl2)= 0,45 моль. Тогда, объем хлора, вступившего в реакцию взаимодействия с водородом равен: V = n × Vm; V (Cl2) = n (Cl2) × Vm; V (Cl2) = 0,45 × 22,4 = 10,08л. |
Ответ | Объем хлора равен 10,08 л. |
Задание | Рассчитайте, какой объем будет занимать при нормальных условиях хлор, если его масса в сжиженном состоянии равна 14,2 г. |
Решение | Найдем количество моль хлора (молярная масса равна 71 г/моль):
n = m / M; n (Cl2) = m (Cl2) / M (Cl2); n (Cl2) = 14,2 / 71 = 0,2моль. Тогда, объем хлора будет равен: V = n × Vm; V (Cl2) = n (Cl2) × Vm; V (Cl2) = 0,2 × 22,4 = 4,48л. |
Ответ | Объем хлора равен 4,48 л. |