Chlór a jeho anorganické sloučeniny

NaCl - hlavní ložiska v dávných mořích, získává se z mořské vody spolu s CaCl₂, MgCl₂, CaSO₄, k nám se dováží z Německa.

- čištění - nečistoty se vysráží

- odstraňujeme -  Ca²⁺ pomocí Na₂CO₃, Mg²⁺ pomocí NaOH ( získáváme roztok solanky), poté filtrujeme (usazováním odstraníme sraženinu)

- použití NaCl - chladící směsi do -20°C, v potravinářství - spotřeba 5g na člověk, posypová sůl při namrzlých silnicích - sníží teplotu tání, regenerace iontoměničů

Výroba Na₂CO₃ a CaCl₂ z roztoku solanky -

- Hlavní surovina NaCl

- výroba - vyrábí se ze soustavy iontů - Na⁺, Cl^- , NH₄⁺, HCO^-, a z této soustavy po ochlazení (ve vodném prostředí) se vyloučí nejméně rozpustná látka NaHCO₃                                     

- reakce - NaCl + H₂O + CO₂ + NH₃ → NaHCO₃ + NH₄Cl
- 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂  - kalcinace, t = 175°C

- sumárně - 2NaCl + CaCO₃ → Na₂CO₃ + CaCl₂ - POUZE BILANCE!

- regenerace - při výrobě se využívá regenerace amoniaku a částí CO₂ z NH₄Cl pomocí Ca(OH)₂

- 2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → 2NH₃ + CaCl₂ + 2H₂O

- Ca(OH)2 a CO2 se získají z vápence -vyrábí firma sama - CaCO₃ → CaO + CO₂, CaO + H₂O → Ca(OH)₂
- využití CaCl₂ - chladící roztoky do -50°C, posypová sůl, vysoušedlo, náplň do exikátorů

- postup - Připraví se téměř nasycený roztok solanky, který se sítí v absorbéru amoniaku a pak jde roztok do karbonizační (Solvayovy) kolony, kde se sítí CO₂ z vápenky a kalcinace. Kolona se ve spodní části chladí a odvádí se suspenze NaHCO₃. Následuje kalcinace v kalcinační peci t = 175°C za vzniku Na₂CO₃. Amoniak se regeneruje a doplní se malé ztráty.

- využití - levné alkalické činidlo, v potravinářství, měkčení vody, výroba skla, při výrobě papíru, k výrobě mýdla
- NaHCO₃ - jedlá soda - Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ → 2NaHCO₃

- připraví se roztok sody, do kterého se přivádí oxid uhličitý

- použití - levná alkálie (překyselený žaludek), potravinářství (jedlá soda)

Z roztoku solanky vyrábíme také louh a chlór

Výroba chlóru a louhu diafragmovou elektrolýzou roztoku NaCl -

- v roztoku jsou ionty Na⁺, Cl^-, H⁺, OH^-

- na železné katodě se vylučuje přednostně vodík před sodíkem - katoda - 2H⁺ + 2e^- → H₂

- na grafitové (uhlíkové) anodě se vylučuje chlor - anoda - 2Cl^- - 2e^- → Cl₂

- diafragma - přepážka mezi katodovým a anodovým prostorem = tato clona je nanesená na povrch železné katody ( diafragma propouští ionty, ale nepropouští Cl₂)

- princip - Vlivem vylučování vodíku se poruší disociační rovnováha vody. Na elektrodách se vyloučí vodík a chlór. V roztoku zůstanou sodné a hydroxidové ionty. Při elektrolýze je nutné oddělit katodový a anodový prostor = je nutné zabránit reakci chlóru s hydroxidy ( vznikaly by chlornany). Oddělení se provádí polopropustnou clonou (diafragmou) z azbestu. Odcházející roztok NaOH obsahuje moc NaCl → roztok se odpaří, zahustí se a NaCl se oddělí krystalizací ( je méně rozpustný) a vrací se zpět do přípravy solanky.

- výsledným produktem je 50% roztok NaOH, který obsahuje asi 1% NaCl

Výroba amalgámovou elektrolýzou roztoku NaCl s pohyblivou rtuťovou elektrodou -

- Katoda - Na⁺ + _nHg + e^-  →NaHg_n - amalgám

- Anoda - 2Cl^- + 2e^- → Cl₂

- katoda - je vrstvička rtuti, která teče po mírně skloněném dně elektrolyzéru. 3milimetrová vrstvička rtuti stéká, rychlost proudění je 10-20cm/s.

- Vzniklý amalgám obsahuje 0,25 - 0,3% sodíku. Amalgám se přivádí do rozkladače, do kterého se přivádí voda - NaHgn + H₂O → NaOH + 1/2 H₂ + nHg

- rozkladač - samostatné zařízení bez proudu

- Rtuť se čerpá z rozkladače zpět do elektrolyzéru. Vody se přidá do rozkladače tolik, aby vznikl 50% louh.
- výhoda - louh je čistější

- nevýhoda - práce s jedovatou rtutí

- Louh se expeduje jako 50% roztok, nebo se zahustí až na taveninu a granuluje se, nebo pecičkuje na rotačním chlazeném talíři.

- použití louhu - základní silný hydroxid - používá se na neutralizace, výroba mýdla, papíru

Chlór - 

- b.v. = -34°C, těžší než vzduchem jedovatý, leptá sliznice, žlutozelené páry

- výroba - elektrolýzou roztoku NaCl

- použití - chlorace org.l, výroba HCl, dezinfekce vody, bělení celulózy, která byla vyrobena alkalickým sulfátovým způsobem

Výroba HCl -

HCl_(g)- má kyselé vlastnosti, dobře rozpustný ve vodě do c= 36%,38% - dýmavá kyselina chlorovodíková

- výroba - 1) Historický způsob - 2NaCl + H₂SO₄ → 2HCl + Na₂SO₄

 2) Přímá syntéza - exotermická reakce - teplo se vyvíjí,

- postup - dochází k hoření vodíku s chlorem v plynném skupenství, reakce probíhá v hořáku, jednou trubkou přivádíme vodík a vnitřní trubkou zavádíme chlór. Nahoře je pojistné víko zařazené kvůli nebezpečí výbuchu.

- pohlcování chlorovodíku do vody -

a) izotermicky - při pohlcování udržujeme stálou nízkou teplotu a to ochlazením, chladiče jsou grafitové - jsou odolné vůči korozi kvůli agresivní HCl

b) adiabaticky - teplo absorpce se odvádí varem vody

3) Vedlejší produkt organických substitučních chlorací, HCl se absorbuje ve vodě

- použití - silná kyselina s korozními vlastnostmi, základní kyselina v laboratoři

Chlornany - ClO^-

- vyrábí se elektrolýzou roztoku NaCl bez diafragmy za nižší teploty

- Cl₂ + 2OH^- → Cl^- + ClO^- + H₂O

- NaClO - nejběžnější - Cl₂ + NaOH →NaCl + NaClO + H₂O

- použití - dezinfekce, oxidační činidlo, bělení

- chlorové vápno - Cl₂ + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + H₂O

Chlorečnany - ClO₃^-

- 3 Cl₂ + 6OH^- → ClO₃^- + 5Cl^- + 3H₂O

- podmínky - 3V, 50 - 70°C

- NaClO₃ - nejběžnější s KClO₃, který se používá jako herbicid (proti plevelu), nebo jako výbušnina.

- Pozn.: ClO₂ - chlor dioxid - vyrábí se z ClO₃^- reakcí s SO₂ - 2 ClO₃^- + SO₂ → 2ClO₂ + SO₄^2- , bělící činidlo, k bělení celulózy, kyselý plyn

Chloristany - ClO₄^-

- použití - trhaviny, výbušniny

- výroba 2 ma způsoby- a) elektrolyticky s chlorečnanu - sum. děj - NaClO₃ + H₂O →(6V) NaClO₄ + H₂

b) rozklad chlorečnanu - 4KClO₃ → 3KClO₄ + KCl