10.4: Оксикислоти хлору

У таблиці$\PageIndex{1}$ перераховані різні оксикислоти хлору. Відносні сили збільшуються з кількістю атомів кисню, оскільки чим їх більше, тим більшою мірою може бути делокалізований негативний заряд на отриманому аніоні.

Таблиця$\PageIndex{1}$: Відносна кислотність оксикислот хлору.

Оксикислота	Формула	пК а
Хлорнуватиста	HoCl	7.5
Хлорнуватий	ХЛО 2	1.9
Хлористий	ХЛО 3	-2
хлор'яної	ХЛО 4	-10

хлорноватиста кислота

Хлорноватисту кислоту (HoCl) можна зробити чистою в газовій фазі (10.4.1), тоді як міцні кислі розчини можуть бути виготовлені з Cl ₂ O. На відміну від цього, розбавлені водні розчини отримують з суспензією оксиду ртуті для видалення хлориду, (10.4.2).

$$\rm H_2O_{(g)} + Cl_2O_{(g)} \rightleftharpoons 2 HOCl_{(g)}$$

$$\rm 2 Cl_2 + 2 HgO_{(s)} + H_2O \rightarrow 2 HOCl + HgO \cdot HgCl_2 \downarrow$$

Розчини аніона, OCl ^-, отримують електролізом розсольного розчину; дозволяючи продуктам змішувати при низькій температурі, (10.4.3).

$$\rm Cl_2 + 2 OH^- \rightarrow ClO^- + Cl^- + H_2O$$

Аніон (гіпохлорит) є хорошим окислювачем (10.4.4) і (10.4.5), але може піддаватися диспропорції (10.4.6); повільно при 25° C, але швидко вище 80° C.

$$\rm ClO^- + NH_3 \rightarrow NH_2Cl + OH^-$$

$$\rm ClO^- + 2 I^- + 2 H^+ \rightarrow I_2 + Cl^- + H_2O$$

$$\rm 3 ClO^- \rightarrow 2 Cl^- + ClO_3^-$$

хлорнуватиста кислота

Хлорноватисту кислоту (HoClO) отримують шляхом реакції ClO ₂ з основою, (10.4.7) з подальшим осадженням ClO ₂ ^- солі хлоридом барію, (10,4,8). Барієва сіль висушується, а потім вступає в реакцію з розрахунковою кількістю H ₂ SO ₄, (10,4,9).

$$\rm 2 ClO_2 + 2 OH^- \rightarrow ClO_2^- + ClO_3^- + H_2O$$

$$\rm 2 ClO_2^- + BaCl_2 \rightarrow 2 Cl^- + Ba(ClO_2)_2 \downarrow$$

$$\rm Ba(ClO_2)_2 + H_2SO_4 \rightarrow Ba(SO_4) + 2 HClO_2$$

Чиста кислота невідома, оскільки вона занадто нестійка, однак солі можна готувати безпосередньо, наприклад, (10.4.10).

$$\rm 2 ClO_2 + Na_2O_2 \rightarrow 2 NaClO_2 + O_2$$

Аніон (ClO ₂ ^-) стійкий в лужних розчині, але в розчині кислот відбувається розкладання, (10.4.11).

$$\rm 5 HClO_2 \rightarrow 4 ClO_2 + Cl^- + H^+ + 2 H_2O$$

Як і у випадку з гіпохлоритом, аніон хлорит є сильним окислювачем, (10.4.12).

$$\rm ClO_2^- + 4 I^- + 4 H^+ \rightarrow 2 I_2 + 2 H_2O + Cl^-$$

Хлорна кислота

Хлорний аніон (ClO ₃ ^-) виготовляється в результаті реакції хлорного газу з гарячим лугом (80° C) або електролізом гарячого розчину NaCl.

$$\rm 3 Cl_2 + 6 OH^- \rightarrow ClO_3^- + 5 Cl^- + 3 H_2O$$

Для отримання розчину кислоти ClO ₃ ^- осаджують у вигляді солі барію, (10.4.14), яку видаляють, висушують і сушать у воді і обробляють розрахунковою кількістю H ₂ SO ₄, (10.4.15). Вільну кислоту неможливо виділити і максимальну концентрацію лише 40% можна отримати у воді.

$$\rm 2 ClO_3^- + BaCl_2 \rightarrow 2 Cl^- + Ba(ClO_3)_2 \downarrow$$

$$\rm Ba(ClO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow Ba(SO_4) + 2 HClO_3$$

ClO ₃ ^{- аніон} є пірамідальним як у твердих солей, так і в розчині, і відомо багато солей; однак ті з органічними катіонами вибухонебезпечні. Аніон є сильним окислювачем (10.4.16) і (10.4.17), і він непропорційний повільно в розчині, (10.4.18).

$$\rm ClO_3^- + 6 I^- + 6 H^+ \rightarrow 3 I_2 + 3 H_2O + Cl^-$$

$$\rm ClO_3^- + 3 NO_2^- \rightarrow 3 No_3^- + Cl^-$$

$$\rm 4 ClO_3^- \rightarrow 3 ClO_4^- + Cl^-$$

хлорну кислоту

Перхлорат аніон (ClO ₄ ^-) найкраще виготовляється електролітичним окисленням хлорату у водному розчині, (10.4.19). Фракційна перегонка дозволяє концентрувати розчин до 72,5%, що є постійним кипінням суміші. Ця концентрація помірно безпечна для використання, однак 100% хлорну кислоту можна отримати шляхом зневоднення з H ₂ SO ₄.

$$\rm ClO_3^- + H_2O \rightarrow ClO_4^- + 2 H^+ + 2 e^-$$

ПОПЕРЕДЖЕННЯ

Соляна кислота - дуже небезпечна рідина, яка вибухне, якщо будуть присутні сліди іонів металів. Це також дуже сильний окислювач, який перетворить органічні сполуки в CO ₂ і H ₂ O.

Хлорна кислота - це дуже сильна кислота, яка повністю іонізується у водному розчині, така, що сіль [H ₃ O] [ClO ₄] може бути виділена. Відомі багато інших перхлоратних солей, але ті, що мають органічні катіони, вибухонебезпечні. Перхлоратні солі металів часто використовуються при вивченні комплексоутворення у водному розчині, тому що ClO ₄ ^- є дуже слабким лігандом (ПФ ₆ ^- краще) і навряд чи сам утворює комплекси. Однак перхлорат робить комплекс з +3 і +4 катіонами.