Độ hoạt động hóa học mạnh nên trong tự nhiên, clo chỉ tồn tại ở dạng

 – Ở điều kiện thường, clo ở thể khí, màu vàng lục nhạt, có mùi hắc khó ngửi. và là chất độc cực mạnh, phá hoại nghiêm trọng niêm mạc của đường hô hấp. Vì thế, clo đã là một trong các loại khí được sử dụng trong Chiến tranh thế giới thứ hai như một vũ khí hóa học.

 – Clo nặng gấp 2,5 lần không khí, tan trong nước, tan nhiều hơn các dung môi hữu cơ như benzene, etanol, hexan, …

 – Ở 20 độ C, 1 thể tích nước hoà tan được 2,5 thể tích clo. Dung dịch khí clo trong nước còn gọi là nước clo có màu vàng nhạt.

 – Clo là khí độc cực mạnh, có khả năng phá hoại nghiêm trọng niêm mạc của đường hô hấp.

 -Vì vậy nó từng được sử dụng làm vũ khí hóa học trong Chiến tranh Thế giới lần thứ hai

 – Nguyên tử clo có độ âm điện lớn [3,16], chỉ đứng sau flo và oxi.

 – Vì vậy, trong hợp chất với các nguyên tố này, clo có số oxi hoá dương [+1, +3, +5, +7] còn trong các hợp chất khác clo có số oxi hoá là [-1].

Độ âm điện các chất thuộc nhóm A.

 – Từ đó, ta có thể hiểu rằng:

       + Khi tham gia phản ứng, các nguyên tử clo dễ dàng nhận them 1e để trở thành ion.

       + Vì vậy, tính chất hoá học cơ bản của clo là tính oxi hoá mạnh.

 – Tính chất này được thể hiện qua các phản ứng sau:

 – Khí clo oxi hoá được hầu hết các kim loại ở nhiệt độ thường hoặc không cao lắm, tạo ra các muối clorua với tốc độ nhanh, toả nhiều nhiệt.

 – Ví dụ:

        + Natri nóng chảy trong khí clo với ngọn lửa sáng chói, tạo ra natri clorua:

         + Dây đồng cháy trong khí clo tạo thành khói màu vàng nâu:

        + Dây sắt phản ứng mãnh liệt với khí clo, tạo thành khói màu nâu:

 – Ở nhiệt độ thường và trong bóng tối, khí clo hầu như không phản ứng với khí hidro.

 – Khi chiếu ánh sáng hỗn hợp hoặc hơ nóng, phản ứng xảy ra nhanh.

 – Với tỉ lệ 1:1, phản ứng gây nổ mạnh.

 – PTHH:

 – Khi tan trong nước, 1 phần khí clo tác dụng với nước tạo ra hỗn hợp axit clohidric và axit hipoclorơ.

 – PTHH:

 – Trong phản ứng trên, clo đóng vai trò vừa là chất khử, vừa là chất oxi hoá.

 – Phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch do HClO là chất oxi hoá rất mạnh, có thể oxi hoá HCl thành khí clo và nước. Và vì thế, HClO có tính tẩy màu rất tốt.

 – Trong tự nhiên, clo có 2 đồng vị là

Cl [75,77%] và Cl [24,23%], nguyên tử khối trung bình là 35,5.

 – Do hoạt động hoá học mạnh nên trong tự nhiên, clo chỉ tồn tại ở dạng hợp chất, phần lớn là muối NaCl có trong muối biển [1 lít nước biển có chứa khoảng 30g NaCl] và muối mỏ.

 – Hợp chất khác của clo cũng phổ biến trong tự nhiên như quặng cacnalit

, quặng xivinvit ,…

 – Axit clohidric HCl cũng có trong dịch vị dạ dày của động vật và con người với nồng độ khoảng từ 0,0001 đến 0,001 mol/l [có độ pH tương ứng là 4 và 3] .

 – Dùng để diệt trùng nước sinh hoạt

 – Tẩy trắng vải sợi, giấy,…

 – Sản xuất các hoá chất hữu cơ vô cùng quan trọng như thuốc trừ sâu, dung môi

, nhựa PVC, cao su tổng hợp, sợi tổng hợp

 – Ngoài ra còn có các loại chất dẻo như nhựa PVC poli-vinylclorua, cao su tổng hợp, sợi tổng hợp

 – Khí clo được điều chế bằng cách cho axit clohidric tác dụng với các chất oxi hoá mạnh như mangan oxit, kali pemaganat,…

 – PTHH:

 – PTHH:

 – Trong công nghiệp, người ta điều chế clo bằng cách điện phân dung dịch bão hoà muối ăn

 – Thùng điện phân có màng ngăn cách 2 điện cực để khí clo không tiếp xúc với NaOH.

 – PTHH:

Featured lớp-10

2. Tác dụng với hiđro

Ở nhiệt độ thường và trong bóng tối, khí clo hầu như không phản ứng với khí hiđro. Khi chiếu sáng hỗn hợp bởi ánh sáng mặt ữòd hoặc ánh sáng của magie cháy, phản ứng trên xảy ra nhanh và có thể nổ. Hỗn hợp nổ mạnh nhất khi tỉ lệ mol giữa hiđro và clo là 1 : 1.

Như vậy, trong các phản ứng với kim loại và với hiđro, clo thể hiện tính oxi hoá mạnh.

3. Tác dụng với nước

Khi tan trong nước, một phần khí clo tác dụng với nước tạo ra hỗn hợp axit clohiđric và axit hipoclorơ.

Trong phản ứng trên, clo vừa là chất khử vừa là chất oxi hoá vì một nguyên tử Cl bị oxi hoá thành , một nguyên tử Cl bị khử thành . Phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch do HClO là chất oxi hoá rất mạnh, có thể oxi hoá HCl thành Cl2 và H2O. Cũng do HClO là chất oxi hoá mạnh nên nước clo có tính tẩy màu.

III – TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

Trong tự nhiên, clo có hai đồng vị bền là 35Cl [75,77%] và 37Cl [24,23%], nguyên tử khối trung bình là 35,5.

Do hoạt động hoá học mạnh nên nguyên tố clo chỉ tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất, chủ yếu là muối natri clorua có trong nước biển và muối mỏ. Một lít nước biển chứa khoảng 30 g muối natri clorua. Hợp chất khác của clo cũng phổ biến trong tự nhiên như chất khoáng cacnalit KCl.MgCl2.6H2O. Axit clohiđric cũng có trong dịch vị dạ dày của người và động vật. Trong nước biển, clo chiếm khoảng 2% khối lượng.

IV – ỨNG DỤNG

a. Clo được dùng để diệt trùng nước sinh hoạt. Hoà tan vào nước một lượng nhỏ clo để diệt các loại vi khuẩn gây bệnh. Nước bể boi có thể được xử lí bằng lượng khí clo nhiều hơn. Clo cũng được dùng để tẩy trắng sợi, vải, giấy.

b. Một lượng lớn clo được dùng để sản xuất các hoá chất hữu cơ. Những sản phẩm hữu cơ chứa clo có ý nghĩa to lớn. Những dung môi như cacbon tetraclorua, đicloetan được dùng rộng rãi để chiết chất béo, khử dầu mỡ trên kim loại. Một số chất hữu cơ chứa clo được dùng làm thuốc diệt côn trùng. Từ những sản phẩm hữu cơ chứa clo người ta sản xuất được nhiều loại chất dẻo như nhựa PVC – poli[vinyl clorua], cao su tổng hợp, sợi tổng hợp ...

c. Clo được dùng để sản xuất các chất tẩy trắng, sát trùng như nước Gia–ven, clorua vôi và sản xuất các hoá chất vô cơ như axit clohiđric, kali clorat ...

V – ĐIỀU CHẾ

1. Điều chế khí clo trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, khí clo được điều chế bằng cách cho axit clohiđric đặc tác dụng với chất oxi hoá manh như mangan đioxit rắn [MnO2] hoặc kali pemanganat rắn [KMnO4]...

MnO2 + 4HCl --> MnCl2 + Cl2 ↑ + 2H2O

2KMnO4 + 16HCl  -->2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2↑ + 8H2O

Hình 5.3. Điều chế và thu khi clo trong phòng thí nghiệm

Với MnO2 cần phải đun nóng, với KMnO4 có thể đun hoặc không. Khí clo thu được thường bị lẫn tạp chất là khí hiđro clorua và hơi nước. Để loại bỏ tạp chất, cần dẫn khí clo lần lượt qua các bình rửa khí chứa dung dịch NaCl [để giữ khí HCl] và chứa H2SO4 đặc [để giữ hơi nước].

2. Sản xuất clo trong công nghiệp

Trong công nghiệp, người ta điện phân dung dịch bão hoà muối ăn trong nước [hình 5.4] để sản xuất xút [NaOH], đồng thời thu được khí clo và hiđro [clo là sản phẩm phụ của công nghệ sản xuất xút]. Thùng điện phân có màng ngăn cách 2 điện cực để khí clo không tiếp xúc với dung dịch NaOH.

Hình 5.4. Sản xuất NaOH và khi Cl2, H2 trong công nghiệp

Phương trình điện phân có thể viết như sau :

2NaCl    +    2H2O

   2NaOH   +   H2     +  Cl2

cực âm [catôt]   cực dương [anốt]

Công ti hoá chất Việt Trì [thành phố Việt Trì, tỉnh Phú Thọ] sử dụng cách này.