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Chlor 06:30 min

Textversion des Videos

Transkript Chlor

Guten Tag und herzlich willkommen.  In diesem Video befassen wir uns noch einmal mit den Halogenen, den Elementen der siebten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente. Wir sprechen heute über Chlor: Cl.  Die Entdeckung des Chlors: Chlor wurde 1774 entdeckt, sein Entdecker war der schwedische Apotheker und Chemiker Carl Wilhelm Scheele. Scheele stellte Chlor aus Braunstein und Salzsäure her: MnO2+4HCL->MnCl2+2H2O+Cl2. Braunstein ist Mangan(4)-oxid, ein Reaktionsprodukt ist Mangan(2)-chlorid. Eigenschaften des Chlors: Bei Chlor handelt es sich um ein typisches Nichtmetall. Bei Raumbedingungen ist Chlor ein Gas mit gelbgrüner Farbe, verflüssigtes Chlor ist grün. Chlor hat eine relativ niedrige Siedetemperatur von -34°C. Schon bei verhältnismäßig geringem Druck von 6,7 bar wird Chlor flüssig, man kann es daher sehr gut in Stahlflaschen oder Kesselwagen transportieren. Die Dichte des Chlors beträgt etwa 3g/l. Das bedeutet, dass Chlor etwa 2 1/2 Mal schwerer als Luft ist. Als typisches Nichtmetall stellt Chlor eine Molekülverbindung dar. Wie entsteht diese? Nehmen wir an, wir haben zwei Chloratome, links und rechts, so bildet sich aus den beiden Chloratomen Cl das Teilchen Cl2, ein Chlormolekül. Schreibt man die Chloratome ausführlicher, mit allen ihren Außenelektronen, so muss man an jedem Chloratom 7 Außenelektronen schreiben. 6 Außenelektronen werden durch Paare Bindungsstriche verdeutlicht. Das 7. Außenelektron ist jeweils nicht gepaart. Daher spricht man auch von Chlorradikalen. Die ungepaarten Außenelektronen, jetzt rot, spielen eine besondere Bedeutung bei der chemischen Bindung, sie vereinigen sich zu einem Elektronenpaar und es entsteht das Chlormolekül. Die neue entstandene Bindung wird durch den roten Bindungsstrich verdeutlicht. Genaueres zur chemischen Bindung erfahrt ihr in den Videos Lewisformel. Chlor ist ein sehr reaktionsfreudiges chemisches Element. Es reagiert mit Metallen wie zum Beispiel Gold. Das Reaktionsprodukt ist ein Salz, Gold(3)-chlorid. Chlor reagiert mit Nichtmetallen, wie zum Beispiel Phosphor. 2P+3Cl2->2PCl3. Es bildet sich Phosphortrichlorid. Chlor reagiert mit organischen Verbindungen wie Kohlenwasserstoffen, zum Beispiel: CH4+Cl2->Ch3Cl+HCl. Es entstehen Monochlormethan und Chlorwasserstoff. Herstellung von Chlor: Chlor wird aus Steinsalz gewonnen, NaCl. Um aus der chemischen Verbindung Natriumchlorid (NaCl) Chlor zu erhalten, verwendet man die Chloralkalielektrolyse. Speziell wendet man dabei das Diaphragmaverfahren und in letzter Zeit das Membranverfahren an. Zunächst wird Natriumchlorid (NaCl) in Wasser gebracht, dabei dissoziiert es. NaCl dissoziiert in wässriger Lösung in Na++Cl-. Die Chloridionen Cl- wandern an die positiv geladene Elektrode, die Anode. Dort verlieren sie gemäß Cl->Cl+e- ein Elektron. Für den nächsten Reaktionsschritt muss man die Teilchenzahl dieser Reaktion verdoppeln. Anschließend reagieren 2 Chloratome zu 1 Chlormolekül. 2Cl->Cl2. Verbindungen des Chlors: Eine wichtige Chlorverbindung ist Salzsäure, HCl. Ein Salz der Salzsäure ist Kupfer(1)-chlorid. Die Salze der Salzsäure heißen Chloride. Es gibt eine große Zahl organischer Verbindungen, die Chlor enthalten. Als Beispiel möchte ich Dioxin nennen. Dioxin ist extrem giftig und ein Umweltschadstoff.  Verwendung von Chlor: Chlor ist eine Grundchemikalie. In der Bundesrepublik Deutschland wurden zum Beginn des 21. Jahrhunderts 4,8 Millionen Tonnen jährlich produziert. Chlor erfreut sich einer unrühmlichen Vergangenheit. Es wurde im 1. Weltkrieg im Jahre 1915 bei Ypern in Flandern an der deutschfranzösischen Front als Giftgas eingesetzt. Mehrere Tausend Soldaten starben und erhielten lebenslange Verletzungen. Ein großer Teil des Chlors wird in der Industrie für die Herstellung des Vinylchlorids verwendet. Vinylchlorid ist der Ausgangsstoff für einen Kunststoff: Polyvinylchlorid. Chlor wird für die Herstellung von Kunststoffen, Arzneistoffen und Pestiziden benötigt. Aus Chlor stellt man anorganische Chloride her: Titan(4)-chlorid, Aluminiumchlorid und Siliciumchlorid. Aus Titanchlorid gewinnt man metallisches Titan, Aluminiumchlorid und Siliciumchlorid werden in der organischen Synthese benötigt. Ein weiteres Einsatzgebiet des Chlors ist die Desinfektion. Chlor wurde viele Jahre für die Chlorung von Wasser verwendet. Cl2+H2O->HOCl+HCl. Die entstehenden hypochlorige Säure HOCl zersetzt sich, entwickelt HCl (Chlorwasserstoff) und elementarer Sauerstoff wird frei. Das führt den Desinfektionseffekt herbei. Man verwendet Chlor für die Herstellung eines wichtigen Desinfektionsmittels: Chlorkalk. Ca(OH)2+Cl2->CaCl(OCl)+H2O. Der Chlorkalk wird aus Kalziumhydroxid, Löschkalk und Chlor gewonnen. Um den Einsatz von Chlor für die Desinfizierung von Wasser zu vermeiden, wird ClO2 Chlordioxid verwendet. Ich bedanke mich für die Aufmerksamkeit. Alles Gute. Auf Wiedersehen. 

Chlor Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Chlor kannst du es wiederholen und üben.

  • Benenne die Hauptgruppe, in der sich Chlor befindet.

    Tipps

    Chlor gehört zu der Hauptgruppe der Halogene.

    Lösung

    Chlor gehört zu den Halogenen. Die Halogene befinden sich in der siebten Hauptgruppe. Du erkennst das auch an der Anzahl der Außenelektronen, die Chlor besitzt. Die Anzahl der Außenelektronen entspricht der Hauptgruppennummer. Damit hat Chlor also auch sieben Außenelektronen.

  • Nenne den Namen der Salze der Salzsäure.

    Tipps

    Ein Salz der Salzsäure ist Kupfer(I)-chlorid.

    Lösung

    Eine wichtige Chlorverbindung ist die Salzsäure $HCl$. Diese Säure reagiert mit unedlen Metallen und Basen zu Salzen. Die Salze der Salzsäure enthalten natürlich auch Chlor. Das kannst du auch am Namen erkennen. Die Salzsäure gibt ihr Proton ab und es entsteht ein negativ geladenes Ion, das Chlorid-Ion $Cl^-$. Entsprechend heißen auch die Salze Chloride. Die Endung -id ist typisch für Anionen und zeigt dir an, dass das Anion keinen Sauerstoff enthält. Im Gegensatz dazu enthalten Chlorat-Ionen ${ClO_3}^-$ Sauerstoff.

  • Formuliere folgende Reaktionen mit Chlor.

    Tipps

    Bei einer Reaktionsgleichung steht auf der Eduktseite die gleiche Anzahl an Atomen wie auf Produktseite.

    Lösung

    Chlor ist sehr reaktionsfreudig. Mit Wasserstoff reagiert Chlor zu Chlorwasserstoff, welcher in wässriger Lösung dann Salzsäure bildet. Auch mit Metallen reagiert Chlor. Dabei entsteht allgemein aus einem Metall und einem Nichtmetall ein Salz. In diesem Fall reagiert Zink mit Chlor zu Zinkchlorid.

    Chlor spielt aber auch in der organischen Chemie eine große Rolle. So kann es mit Kohlenwasserstoffverbindungen zu Chlorkohlenwasserstoffverbindungen reagieren. In diesem Fall reagiert Chlor mit Monochlormethan zu Dichlormethan.

  • Beschreibe die Herstellung von Chlor.

    Tipps

    Chlor kann durch ein Elektrolyseverfahren hergestellt werden. Elektrolyse wird hier in wässriger Lösung ausgeführt.

    Lösung

    Chlor wird aus Steinsalz gewonnen. Dabei wird das Verfahren der Chloralkalielektrolyse angewendet. An eine Salzlösung wird eine Spannung angelegt. Dabei wandern die negativ geladenen Chlorid-Ionen zur Anode und werden dort oxidiert. Dabei geben sie ihr Elektron ab und Chlor entsteht.

    Anode: $2~Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2~e^-$

  • Entscheide, in welchem Gefäß sich Chlor nach der Synthese auffangen lassen kann.

    Tipps

    Ist Chlor leichter oder schwerer als Luft?

    Lösung

    Chlor hat eine Dichte von 3 $\frac{g}{l}$. Luft ist 2,5 mal leichter als Chlor. Dieses Wissen dient nun als Grundlage für die Wahl eines geeigneten Auffanggefäßes. Da Chlor schwerer ist als Luft, sammelt es sich am Boden des Gefäßes. Es sollte also auf keinen Fall ein Reagenzglas sein, welches nach unten geöffnet ist. Hier lassen sich leichtere Gase, wie Wasserstoff, sammeln. Außerdem eigenen sich auch keine flachen, offenen Gefäße, wie eine Petrischale, da sich hier das Gas schnell mit der Umgebungsluft vermischen kann. Diese sind eher für Feststoffe geeignet.

    Geeignet sind also hohe Gefäße mit schmaler Öffnung oben, wie das Reagenzglas und der Erlenmeyerkolben.

  • Bestimme die Siedepunkte der Halogene.

    Tipps

    Es besteht ein Verhältnis zwischen der Lage in der Hauptgruppe und der Siedetemperatur.

    Iod ist bei Raumtemperatur fest.

    Lösung

    Mit steigender Ordnungszahl erhöht sich die Siedetemperatur. In der siebten Hauptgruppe sind Fluor, Chlor, Brom und Iod von Interesse. So hat Fluor die niedrigste Siedetemperatur von -188°C. Chlor hat, wie im Video vorgestellt, eine Siedetemperatur von -34°C, die von Brom liegt bei 58,5°C und Iod hat eine Schmelztemperatur von 184°C. Die steigenden Siede- und Schmelzpunkte kannst du auch am Aggregatzustand der Elemente bei Raumtemperatur erkennen. Während Fluor und Chlor Gase sind, ist Brom flüssig und Iod sogar fest.