Характеристика химического элемента Cl
1) Положение в периодической системе: период (большой, малый), группа, подгруппа.
2) Состав атома: Ar, p, e, n, z.
3) Электронное строение атома, валентное строение.
4) Определить характерность элемента.
5) Формы и св-ва высших оксидов и гидроксидов, их характеристика. Формулы и название летучего водородного соединения.
6) Сравнение св-в элемента и его соединений.

Химический элемент Cl — хлор

1) Положение в периодической системе

Хлор — химический элемент с символом Cl и порядковым номером 17.

Он находится в 3-м периоде. Третий период является малым, потому что в нём заполняются только s- и p-подуровни внешнего энергетического уровня.

Хлор расположен в 17-й группе периодической системы, или в VIIA группе по старой классификации. Он относится к главной подгруппе, так как является p-элементом.

Хлор входит в семейство галогенов. К галогенам также относятся фтор, бром, иод, астат и теннессин.

2) Состав атома

Для хлора:

Ar ≈ 35,5

Это относительная атомная масса хлора. Она дробная, потому что природный хлор состоит из смеси изотопов, главным образом хлора-35 и хлора-37.

Порядковый номер хлора:

Z = 17

Это значит, что в ядре атома хлора находится:

p = 17

где p — число протонов.

В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов:

e = 17

Число нейтронов обычно определяют по массовому числу. Если взять наиболее распространённый изотоп хлора с массовым числом 35, то:

n = Ar − Z = 35 − 17 = 18

Итак, для атома хлора-35:

Z = 17
p = 17
e = 17
n = 18
Ar ≈ 35,5

3) Электронное строение атома, валентное строение

У атома хлора 17 электронов. Они распределяются по энергетическим уровням так:

2, 8, 7

Электронная конфигурация хлора:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵

Внешний энергетический уровень — третий. На нём находится 7 электронов:

3s² 3p⁵

Это валентные электроны хлора.

Графически валентный уровень можно представить так:

3s² 3p⁵

На внешнем уровне у хлора 7 электронов, поэтому ему не хватает одного электрона до завершённого октета. Из-за этого хлор легко принимает один электрон и образует ион:

Cl + e⁻ → Cl⁻

Степени окисления хлора: −1, +1, +3, +5, +7.

Наиболее характерная степень окисления хлора в соединениях с металлами и водородом — −1. Например:

NaCl — хлорид натрия,
HCl — хлороводород.

Положительные степени окисления хлор проявляет в соединениях с кислородом и фтором, например:

Cl₂O, Cl₂O₃, Cl₂O₅, Cl₂O₇.

4) Характер элемента

Хлор — неметалл.

Он относится к галогенам и является достаточно сильным окислителем. В простом веществе хлор существует в виде двухатомных молекул:

Cl₂

Хлор — газ жёлто-зелёного цвета с резким запахом. Он ядовит.

Как неметалл, хлор обладает следующими свойствами:

он принимает электроны;
образует кислотные оксиды;
образует летучее водородное соединение;
с металлами образует соли — хлориды.

Хлор имеет высокую электроотрицательность, поэтому активно вступает в реакции с металлами и многими неметаллами.

Например, с натрием:

2Na + Cl₂ → 2NaCl

С водородом:

H₂ + Cl₂ → 2HCl

В этой реакции образуется хлороводород.

5) Формы и свойства высших оксидов и гидроксидов. Летучее водородное соединение

Высшая степень окисления хлора — +7.

Высший оксид хлора:

Cl₂O₇

Название: оксид хлора(VII), или хлорный ангидрид.

Этот оксид является кислотным оксидом, потому что ему соответствует кислота. При взаимодействии с водой он образует хлорную кислоту:

Cl₂O₇ + H₂O → 2HClO₄

Гидроксид, соответствующий высшему оксиду хлора:

HClO₄

Название: хлорная кислота.

Хлорная кислота — очень сильная кислота. В ней хлор имеет степень окисления +7.

Характеристика высшего оксида и гидроксида:

Cl₂O₇ — кислотный оксид;
HClO₄ — кислота, сильная кислота;
оба соединения соответствуют высшей степени окисления хлора +7.

Летучее водородное соединение хлора:

HCl

Название: хлороводород.

Водный раствор HCl называется соляная кислота.

Хлороводород — бесцветный газ с резким запахом. Он хорошо растворяется в воде. В водном растворе проявляет кислотные свойства:

HCl → H⁺ + Cl⁻

Соляная кислота реагирует с металлами, основными оксидами, основаниями и солями слабых кислот.

Например:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

6) Сравнение свойств элемента и его соединений

Хлор как простое вещество — типичный неметалл и сильный окислитель. Он активно реагирует с металлами, образуя хлориды. Например, с натрием образуется хлорид натрия:

2Na + Cl₂ → 2NaCl

В этой реакции хлор принимает электроны и восстанавливается до степени окисления −1.

В соединениях хлор может проявлять разные степени окисления. В хлоридах и хлороводороде хлор имеет степень окисления −1. Такие соединения довольно устойчивы.

Например:

NaCl — соль, хлорид натрия;
HCl — хлороводород, в воде соляная кислота.

В кислородсодержащих соединениях хлор проявляет положительные степени окисления: +1, +3, +5, +7. Чем выше степень окисления хлора, тем более выражены кислотные свойства соответствующих оксидов и кислот.

Примеры кислородсодержащих кислот хлора:

HClO — хлорноватистая кислота, хлор в степени окисления +1;
HClO₂ — хлористая кислота, хлор в степени окисления +3;
HClO₃ — хлорноватая кислота, хлор в степени окисления +5;
HClO₄ — хлорная кислота, хлор в степени окисления +7.

Сила кислот увеличивается в ряду:

HClO < HClO₂ < HClO₃ < HClO₄

То есть хлорная кислота HClO₄ является самой сильной среди этих кислородсодержащих кислот.

Если сравнивать хлор с другими галогенами, то его неметаллические и окислительные свойства слабее, чем у фтора, но сильнее, чем у брома и иода. В группе галогенов сверху вниз радиус атома увеличивается, а электроотрицательность и окислительная способность уменьшаются.

Поэтому окислительная активность галогенов уменьшается так:

F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂

Хлор может вытеснять бром и иод из их солей:

Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂

Cl₂ + 2KI → 2KCl + I₂

Но фтор, наоборот, сильнее хлора и может вытеснять его из хлоридов.

Таким образом, хлор — это типичный неметалл, представитель галогенов, сильный окислитель. Его высший оксид Cl₂O₇ и соответствующая кислота HClO₄ имеют кислотный характер. Летучее водородное соединение хлора — HCl, хлороводород, водный раствор которого называется соляной кислотой.