क्लोरीन (Cl) च्या प्रमुख रासायनिक अभिक्रिया आणि गुणधर्म

रासायनिक गुणधर्मांचे विहंगावलोकन

क्लोरीन (Cl, अणुक्रमांक 17) हा गट 17 (हॅलोजेन्स) मधील एक अधातू मूलद्रव्य आहे.

• अभिक्रियाशीलता श्रेणीतील स्थान: फ्लोरीननंतर दुसरा सर्वात जास्त अभिक्रियाशील अधातू. त्याची अभिक्रियाशीलता स्थिर अष्टक संरूपण (octet configuration) प्राप्त करण्यासाठी इलेक्ट्रॉन मिळवण्याच्या त्याच्या तीव्र प्रवृत्तीमुळे आहे.
• इलेक्ट्रोनकारात्मकता: उच्च (पॉलिंग स्केल: 3.16), ज्यामुळे त्याची तीव्र ऑक्सिडीकरण शक्ती (oxidizing power) दिसून येते.
• सामान्य अभिक्रियाशीलता: एक शक्तिशाली ऑक्सिडीकरण करणारा पदार्थ (oxidizing agent). तो धातू, अधातू आणि सेंद्रिय संयुगे (organic compounds) यांच्याशी सहज अभिक्रिया करतो.

हवा आणि ऑक्सिजनची क्रिया

सामान्य परिस्थितीत क्लोरीन ऑक्सिजन (O₂) किंवा नायट्रोजन (N₂) यांच्याशी थेट अभिक्रिया करत नाही. क्लोरीनची विविध ऑक्साईड्स (उदा. Cl₂O, ClO₂, Cl₂O₆, Cl₂O₇) अप्रत्यक्षपणे तयार होऊ शकतात. ही ऑक्साईड्स साधारणपणे अस्थिर आणि स्फोटक असतात.

पाणी आणि वाफेची क्रिया

क्लोरीन पाण्यासोबत अभिक्रिया करून हायड्रोक्लोरिक आम्ल (HCl) आणि हायपोक्लोरस आम्ल (HOCl) तयार करतो. उत्पादनांचे स्वरूप तापमानावर अवलंबून असते.

1. थंड पाण्यासोबत (उत्क्रमणीय अभिक्रिया): थंड पाण्यात क्लोरीन विरघळून क्लोरीन वॉटर तयार होते, जे हायड्रोक्लोरिक आम्ल आणि हायपोक्लोरस आम्लाचे मिश्रण आहे. हा त्याच्या विरंजन (bleaching) क्रियेचा आधार आहे. $\text\{Cl\}_2(\text\{g\}) + \text\{H\}_2\text\{O\}(\text\{l\}) \rightleftharpoons \text\{HCl\}(\text\{aq\}) + \text\{HOCl\}(\text\{aq\})$ (हायपोक्लोरस आम्ल, HOCl, एक अस्थिर आणि शक्तिशाली ऑक्सिडीकरण करणारा पदार्थ आहे.)

2. गरम पाण्यासोबत (अनुत्क्रमणीय अभिक्रिया): उच्च तापमानावर, क्लोरीन पाण्यासोबत अभिक्रिया करून हायड्रोक्लोरिक आम्ल आणि क्लोरिक आम्ल तयार करतो. $3\text\{Cl\}_2(\text\{g\}) + 3\text\{H\}_2\text\{O\}(\text\{l\}) \rightarrow 5\text\{HCl\}(\text\{aq\}) + \text\{HClO\}_3(\text\{aq\})$

आम्ल आणि आम्लारीची क्रिया

आम्लांसोबत क्रिया

विशिष्ट आम्लांसोबत अभिक्रिया करताना क्लोरीन सामान्यतः ऑक्सिडीकरण करणारा पदार्थ म्हणून कार्य करतो. तो सामान्यतः नॉन-ऑक्सिडायझिंग आम्लांसोबत अभिक्रिया करत नाही.

1. हायड्रोजन सल्फाइड (H₂S) चे ऑक्सिडीकरण: क्लोरीन हायड्रोजन सल्फाइडचे ऑक्सिडीकरण करून सल्फरमध्ये रूपांतरित करतो. $\text\{Cl\}_2(\text\{g\}) + \text\{H\}_2\text\{S\}(\text\{g\}) \rightarrow 2\text\{HCl\}(\text\{aq\}) + \text\{S\}(\text\{s\})$

2. सल्फर डायऑक्साइड (SO₂) चे ऑक्सिडीकरण: क्लोरीन सल्फर डायऑक्साइडचे आर्द्रतेच्या उपस्थितीत ऑक्सिडीकरण करून सल्फ्यूरिक आम्ल तयार करतो. $\text\{Cl\}_2(\text\{g\}) + \text\{SO\}_2(\text\{g\}) + 2\text\{H\}_2\text\{O\}(\text\{l\}) \rightarrow 2\text\{HCl\}(\text\{aq\}) + \text\{H\}_2\text\{SO\}_4(\text\{aq\})$

3. अमोनिया (NH₃) सोबत अभिक्रिया: उत्पादने अमोनिया आणि क्लोरीनच्या सापेक्ष प्रमाणावर अवलंबून असतात.

   • अतिरिक्त अमोनियासोबत: नायट्रोजन वायू तयार होतो. $3\text\{Cl\}_2(\text\{g\}) + 8\text\{NH\}_3(\text\{g\}) \rightarrow \text\{N\}_2(\text\{g\}) + 6\text\{NH\}_4\text\{Cl\}(\text\{s\})$
   • अतिरिक्त क्लोरीनसोबत: स्फोटक नायट्रोजन ट्रायक्लोराइड (NCl₃) तयार होते. $\text\{NH\}_3(\text\{g\}) + 3\text\{Cl\}_2(\text\{g\}) \rightarrow \text\{NCl\}_3(\text\{l\}) + 3\text\{HCl\}(\text\{g\})$

आम्लारींसोबत (अल्कलीज) क्रिया

क्लोरीन आम्लारींसोबत अभिक्रिया करून क्लोराईड्स आणि ऑक्सोअनायन (oxoanions) तयार करतो, ज्याची उत्पादने सांद्रता आणि तापमानावर अवलंबून असतात.

1. थंड, विरल NaOH (किंवा KOH) सोबत: सोडियम क्लोराइड (NaCl) आणि सोडियम हायपोक्लोराइट (NaClO) तयार होते, जे विरंजन कारक (bleaching agent) म्हणून वापरले जाते. $\text\{Cl\}_2(\text\{g\}) + 2\text\{NaOH\}(\text\{aq\}) \rightarrow \text\{NaCl\}(\text\{aq\}) + \text\{NaClO\}(\text\{aq\}) + \text\{H\}_2\text\{O\}(\text\{l\})$

2. गरम, सांद्र NaOH (किंवा KOH) सोबत: सोडियम क्लोराइड (NaCl) आणि सोडियम क्लोरेट (NaClO₃) तयार होते. $3\text\{Cl\}_2(\text\{g\}) + 6\text\{NaOH\}(\text\{aq\}) \rightarrow 5\text\{NaCl\}(\text\{aq\}) + \text\{NaClO\}_3(\text\{aq\}) + 3\text\{H\}_2\text\{O\}(\text\{l\})$

3. कॅल्शियम हायड्रॉक्साइड (निवडलेली चुना) सोबत: विरंजक चूर्ण (bleaching powder) तयार होते. $\text\{Ca(OH)\}_2(\text\{s\}) + \text\{Cl\}_2(\text\{g\}) \rightarrow \text\{CaOCl\}_2(\text\{s\}) + \text\{H\}_2\text\{O\}(\text\{l\})$

प्रमुख प्रयोगशाळा चाचणी/ओळख अभिक्रिया

क्लोरीन वायूची (Cl₂) ओळख

1. भौतिक गुणधर्म: तीव्र, गुदमरून टाकणारा वास असलेला हिरवट-पिवळा वायू.
2. लिटमस पेपर चाचणी: तो ओलसर लिटमस पेपरला विरंजित करतो. प्रथम, ओलसर निळा लिटमस पेपर लाल होतो (तयार झालेल्या HCl मुळे) आणि नंतर HOCl च्या ऑक्सिडीकरण क्रियेमुळे रंगहीन (विरंजित) होतो. $\text\{Cl\}_2(\text\{g\}) + \text\{H\}_2\text\{O\}(\text\{l\}) \rightarrow \text\{HCl\}(\text\{aq\}) + \text\{HOCl\}(\text\{aq\})$ $\text\{Dye\} + \text\{HOCl\} \rightarrow \text\{Colorless product\} + \text\{HCl\}$

क्लोराइड आयनांची (Cl⁻) ओळख

1. सिल्व्हर नायट्रेट चाचणी: क्लोराइड आयन असलेल्या द्रावणात विरल नायट्रिक आम्ल (HNO₃) घाला, त्यानंतर सिल्व्हर नायट्रेट (AgNO₃) द्रावण घाला. सिल्व्हर क्लोराइडचा (AgCl) पांढरा अवक्षेप (white precipitate) तयार होतो. $\text\{Cl\}^-(\text\{aq\}) + \text\{AgNO\}_3(\text\{aq\}) \rightarrow \text\{AgCl\}(\text\{s\}) + \text\{NO\}_3^-(\text\{aq\})$
2. अमोनिया चाचणी: AgCl चा पांढरा अवक्षेप जलीय अमोनियामध्ये (NH₄OH) विरघळतो, ज्यामुळे डायअमाइन सिल्व्हर(I) कॉम्प्लेक्स (diamminesilver(I) complex) तयार होते. $\text\{AgCl\}(\text\{s\}) + 2\text\{NH\}_4\text\{OH\}(\text\{aq\}) \rightarrow [\text\{Ag\}(\text\{NH\}_3)_2]\text\{Cl\}(\text\{aq\}) + 2\text\{H\}_2\text\{O\}(\text\{l\})$