10.4: Оксикислоти хлору
- Page ID
- 17638
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.
| 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.