Физические свойства. При обычных условиях хлор — газ желто-зеленого цвета с резким запахом, ядовит. Он в 2,5 раза тяжелее воздуха. В 1 объеме воды при 20 град. С растворяется около 2 объемов хлора. Такой раствор называется хлорной водой.
При атмосферном давлении хлор при -34 град. С переходит в жидкое состояние, а при -101 град. С затвердевает. При комнатной температуре он переходит в жидкое состоянии только при давлении 600 кПа (6 атм). Хлор хорошо растворим во многих органических растворителях, особенно в тетрахлориде углерода, с которым не взаимодействует.
Химические свойства. На внешнем электронном уровне атома хлора находятся 7 электронов (s2p5), поэтому он легко присоединяет электрон, образуя анион Сl—. Благодаря наличию незаполненного d-уровня в атоме хлора могут появляться 1, 3, 5 и 7 неспаренных электронов, поэтому в кислородсодержащих соединениях он может иметь степень окисления +1, +3, +5 и +7.
В отсутствии влаги хлор довольно инертен, но в присутствии даже следов влаги активность его резко возрастает. Он хорошо взаимодействует с металлами:
2 Fе + 3 Сl2 = 2 FеСl3 (хлорид железа (III));
Cu + Сl2 = СuСl2 (хлорид меди (II))
и многими неметаллами:
Н2 + Сl2 = 2 НСl (хлороводород);
2 S + Сl2 = S2Cl2 (хлорид серы (1));
Si + 2 Сl2 = SiСl4 (хлорид кремния. (IV));
2 Р + 5 Сl2 = 2 РСl5 (хлорид фосфора (V)).
С кислородом, углеродом и азотом хлор в непосредственное взаимодействие не вступает.
При растворении хлора в воде образуется 2 кислоты: хлороводородная, или соляная, и хлорноватистая:
Сl2 + Н2О = НСl + HClO.
При взаимодействии хлора с холодными растворами щелочей образуются соответствующие соли этих кислот:
Сl2 + 2 NaOН = NaСl + NaClО + Н2О.
Полученные растворы называются жавелевой водой, которая, как и хлорная вода, обладает сильными окислительными свойствами благодаря наличию иона ClO— и применяется для отбеливания тканей и бумаги. С горячими растворами щелочей хлор образует соответствующие соли соляной и хлорноватой кислот:
3 Сl2 + 6 NаОН = 5 NаСl + NаСlO3 + 3 Н2О;
3 Сl2 + 6 КОН = 5 КСl + КСlO3 + 3 Н2О.
Образовавшийся хлорат калия называется бертолетовой солью.
При нагревании хлор легко взаимодействует со многими органическими веществами. В предельных и ароматических углеводородах он замещает водород, образуя хлорорганическое соединение и хлороводород, а к непредельным присоединяется по месту двойной или тройной связи.
При очень высокой температуре хлор полностью отбирает водород у углерода. При этом образуются хлороводород и сажа. Поэтому высокотемпературное хлорирование углеводородов всегда сопровождается сажеобразованием.
Хлор — сильный окислитель, поэтому легко взаимодействует со сложными веществами, в состав которых входят элементы, способные окисляться до более высокого валентного состояния:
2 FеСl2 + Сl2 = 2 FеСl3;
Н2SO3 + Сl2 + Н2О = Н2SО4 + 2 НСl.