Klorgass, fysiske egenskaper av klor, kjemiske egenskaper av klor. Menneskelig bruk av Cl

Klor ble først oppnådd i 1772 av Scheele, som beskrev frigjøringen under interaksjonen av pyrolusitt med saltsyre i sin avhandling om pyrolusitt: 4HCl + MnO 2 = Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O
Scheele la merke til lukten av klor, lik lukten av aqua regia, dens evne til å samhandle med gull og cinnaber, samt dens blekeegenskaper. Imidlertid antydet Scheele, i samsvar med flogistonteorien som var rådende i kjemien på den tiden, at klor er dephlogisticated saltsyre, det vil si oksidet av saltsyre.
Berthollet og Lavoisier antydet at klor er et oksid av grunnstoffet murium, men forsøk på å isolere det forble mislykket inntil arbeidet til Davy, som klarte å dekomponere ved elektrolyse bordsalt for natrium og klor.
Navnet på elementet kommer fra gresk clwroz- "grønn".

Å være i naturen, få:

Naturlig klor er en blanding av to isotoper 35 Cl og 37 Cl. Klor er det halogenet som finnes mest i jordskorpen. Siden klor er veldig aktivt, forekommer det i naturen bare i form av forbindelser i sammensetningen av mineraler: halitt NaCl, sylvin KCl, sylvinitt KCl NaCl, bischofitt MgCl 2 6H 2 O, karnallitt KCl MgCl 2 6H 2 O, kainitt KCl MgSO 4 3H 2 O. De største reservene av klor finnes i saltene i vannet i hav og hav.
I industriell skala klor oppnås sammen med natriumhydroksid og hydrogen ved elektrolyse av en natriumkloridløsning:
2NaCl + 2H2O => H2 + Cl2 + 2NaOH
Å gjenvinne klor fra hydrogenklorid, som er biprodukt i industriell klorering av organiske forbindelser brukes Deacon-prosessen (katalytisk oksidasjon av hydrogenklorid med atmosfærisk oksygen):
4HCl + O 2 \u003d 2H 2 O + 2Cl 2
Laboratorier bruker vanligvis prosesser basert på oksidasjon av hydrogenklorid med sterke oksidasjonsmidler (for eksempel mangan (IV) oksid, kaliumpermanganat, kaliumdikromat):
2KMnO 4 + 16HCl \u003d 5Cl 2 + 2MnCl 2 + 2KCl + 8H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl = 3Cl 2 + 2CrCl 3 + 2KCl + 7H 2 O

Fysiske egenskaper:

På normale forhold klor er en gulgrønn gass med en kvelende lukt. Klor er synlig løselig i vann ("klorvann"). Ved 20°C løses 2,3 volumer klor i ett volum vann. Kokepunkt = -34°C; smeltepunkt = -101°C, tetthet (gass, N.O.) = 3,214 g/l.

Kjemiske egenskaper:

Klor er veldig aktivt - det kombineres direkte med nesten alle elementer. periodisk system, metaller og ikke-metaller (unntatt karbon, nitrogen, oksygen og inerte gasser). Klor er et veldig sterkt oksidasjonsmiddel, det fortrenger mindre aktive ikke-metaller (brom, jod) fra deres forbindelser med hydrogen og metaller:
Cl2 + 2HBr = Br2 + 2HCl; Cl 2 + 2 NaI \u003d I 2 + 2 NaCl
Når det er oppløst i vann eller alkalier, dismuterer klor og danner hypoklorsyre (og ved oppvarming, perklorsyre) og saltsyre, eller deres salter.
Cl2 + H2O HClO + HCl;
Klor interagerer med mange organiske forbindelser, og inngår substitusjons- eller addisjonsreaksjoner:
CH 3 -CH 3 + xCl 2 => C 2 H 6-x Cl x + xHCl
CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 \u003d\u003e Cl-CH 2 -CH 2 -Cl
C 6 H 6 + Cl 2 => C 6 H 6 Cl + HCl
Klor har syv oksidasjonstilstander: -1, 0, +1, +3, +4, +5, +7.

De viktigste forbindelsene:

Hydrogenklorid HCl- en fargeløs gass som ryker i luften på grunn av dannelse av tåkedråper med vanndamp. Den har en sterk lukt og er svært irriterende for luftveiene. Oppbevart i vulkanske gasser og vann, i magesaft. Kjemiske egenskaper avhenger av hvilken tilstand den er i (kanskje i gassform, flytende tilstand eller i løsning). HCl-løsning kalles saltsyre (saltsyre).. Det er en sterk syre, fortrenger mer svake syrer fra deres salter. Salter - klorider- faste krystallinske stoffer med høye smeltepunkter.
kovalente klorider- klorforbindelser med ikke-metaller, gasser, væsker eller smeltbare faste stoffer, som har karakteristiske syreegenskaper, som regel lett hydrolysert av vann med dannelse av saltsyre:
PCl5 + 4H20 = H3P04 + 5HCl;
Klor(I)oksid Cl 2 O., en brungul gass med en skarp lukt. Påvirker åndedrettsorganene. Lettløselig i vann, danner hypoklorsyre.
Hypoklorsyre HClO. Finnes kun i løsninger. Det er en svak og ustabil syre. Spaltes lett til saltsyre og oksygen. Sterkt oksidasjonsmiddel. Dannes når klor løses opp i vann. Salter - hypokloritter, ustabil (NaClO*H 2 O spaltes ved en eksplosjon ved 70 °C), sterke oksidasjonsmidler. Mye brukt til bleking og desinfeksjon blekepulver, blandet salt Ca(Cl)OCl
Klorsyre HClO 2, i fri form er ustabil, selv i en fortynnet vandig løsning, brytes den raskt ned. Syre middels styrke, salt - kloritt er generelt fargeløse og svært løselige i vann. I motsetning til hypokloritt, viser kloritt uttalt oksiderende egenskaper bare i surt miljø. Natriumkloritt NaClO 2 har størst anvendelse (for bleking av tekstiler og papirmasse).
Klor(IV)oksid ClO 2, - grønngul gass med en ubehagelig (stikkende) lukt, ...
Klorsyre, HClO 3 - i fri form er ustabil: uforholdsmessig med ClO 2 og HClO 4 . Salter - klorater; av disse er natrium-, kalium-, kalsium- og magnesiumklorater de viktigste. Dette er sterke oksidasjonsmidler, eksplosive når de blandes med reduksjonsmidler. Kaliumklorat ( Berthollet salt) - KClO 3 , ble brukt til å produsere oksygen i laboratoriet, men på grunn av den høye faren ble det ikke lenger brukt. Kaliumkloratløsninger ble brukt som et svakt antiseptisk, eksternt medikament for gurgling.
Perklorsyre HClO 4, i vandige løsninger er perklorsyre den mest stabile av alle oksygenholdige klorsyrer. Vannfri perklorsyre, som oppnås med konsentrert svovelsyre fra 72 % HClO 4, er lite stabil. Det er den sterkeste monobasiske syren (i vandig løsning). Salter - perklorater, brukes som oksidasjonsmidler (solid rakettmotorer).

Applikasjon:

Klor brukes i mange industrier, vitenskap og innenlandske behov:
- Ved produksjon av polyvinylklorid, plastforbindelser, syntetisk gummi;
- For bleking av stoff og papir;
- Produksjon av klororganiske insektmidler - stoffer som dreper insekter som er skadelige for avlinger, men er trygge for planter;
- For vanndesinfeksjon - "klorering";
- INN Mat industri registrert som mattilsetning E925;
- INN kjemisk produksjon saltsyre, blekemiddel, berthollet salt, metallklorider, giftstoffer, narkotika, gjødsel;
- Innen metallurgi for produksjon rene metaller: titan, tinn, tantal, niob.

Biologisk rolle og toksisitet:

Klor er et av de viktigste biogene elementene og er en del av alle levende organismer. Hos dyr og mennesker er kloridioner involvert i å opprettholde osmotisk balanse, kloridionet har en optimal radius for penetrering gjennom cellemembranen. Klorioner er viktige for planter, og deltar i energimetabolismen i planter, og aktiverer oksidativ fosforylering.
Klor i form et enkelt stoff giftig, forårsaker brannskader hvis det kommer ned i lungene lungevev, kvelning. Irriterende handling på luftveiene ved en luftkonsentrasjon på ca. 0,006 mg/l (dvs. to ganger klorluktterskelen). Klor var et av de første kjemiske krigføringsmidlene som ble brukt av Tyskland under første verdenskrig.

Korotkova Yu., Shvetsova I.
KhF Tyumen State University, 571 grupper.

Kilder: Wikipedia: http://ru.wikipedia.org/wiki/Cl og andre,
RCTUs nettsted D.I. Mendeleev:

DEFINISJON

Gratis klor er en gulgrønn gass som består av diatomiske molekyler.

Under normalt trykk det blir flytende ved (-34°C) og stivner ved (-101°C). Ett volum vann løser opp omtrent to volumer klor. Den resulterende gulaktige løsningen blir ofte referert til som "klorvann".

Klor har en sterk lukt. Innånding forårsaker betennelse i luftveiene. Som et middel til førstehjelp ved akutt klorforgiftning brukes innånding av damper av en blanding av alkohol og eter.

Den kritiske temperaturen for klor er 144 o C, det kritiske trykket er 76 atm. Ved kokepunktet har flytende klor en tetthet på 1,6 g/cm 3 og fordampningsvarmen er 4,9 kcal/mol. Fast klor har en tetthet på 2,0 g/cm 3 og en smeltevarme på 165 kcal/mol. Dens krystaller er dannet av individuelle Cl 2-molekyler ( korteste avstand mellom som er lik 3,34 A).

Cl-Cl-bindingen er karakterisert ved en kjerneavstand på 1,98 A og en kraftkonstant på 3,2. Termisk dissosiasjon av molekylært klor i henhold til ligningen

Cl2 + 58 kcal = 2Cl

Det blir merkbart fra ca 1000 o C.

Utbredelsen av klor i naturen

Når det gjelder prevalens i naturen, er klor nær fluor - det utgjør 0,02 % av totalt antall atomer jordskorpen. Menneskekroppen inneholder 0,25 (vekt)% klor.

Den primære formen for å finne klor på jordens overflate reagerer på sin ekstreme atomisering. Som et resultat av arbeidet med vann, som i mange millioner år ødela bergarter og vasket ut av dem alle løselige bestanddeler, samlet klorforbindelser seg i havet. Tørkingen av sistnevnte førte til dannelsen mange steder på kloden av kraftige forekomster av NaCl, som tjener som råstoff for produksjon av alle klorforbindelser.

Kort beskrivelse av de kjemiske egenskapene og tettheten til klor

Essensen av den kjemiske aktiviteten til klor manifesteres i atomets evne til å feste elektroner og bli til et negativt ladet ion.

Den kjemiske aktiviteten til klor er svært høy - det kombineres med nesten alle metaller (noen ganger bare i nærvær av spor av vann eller ved oppvarming) og med alle metalloidelementer, bortsett fra C, N og O. Det er viktig å merke seg at i fullstendig fravær av fuktighet, klor påvirker ikke jern. Dette lar deg lagre den i stålsylindere.

Samspillet mellom klor og hydrogen i henhold til reaksjonen

H2 + Cl2 = 2HCl + 44 kcal

Det går ekstremt sakte, men oppvarmer blandingen av gasser eller dens sterke belysning (direkte sollys, brennende magnesium, etc.) er ledsaget av en eksplosjon.

Blant de komplekse stoffene som klor reagerer med er vann, alkalier og metallhalogenider.

Eksempler på problemløsning

EKSEMPEL 1

Trening	I henhold til TCA for natriumforbrenning i klor 2Na + Cl2 = 2NaCl + 819 kJ beregne hvor mye natrium som ble forbrent hvis det ble frigjort 1,43 kJ varme.
Løsning	Som følge av forbrenning av natrium i klor, dannes natrium og det frigjøres 819 kJ, d.v.s. en eksoterm reaksjon oppstår: 2Na + Cl2 = 2NaCl + 819 kJ. I henhold til reaksjonsligningen ble 2 mol natrium utsatt for forbrenning. Molar masse natrium er 23 g/mol. Deretter, teoretisk masse natrium vil være lik: m(Na)th = n(Na) x M(Na); m(Na)th = 2 × 23 = 46 g. La oss betegne den praktiske massen av natrium som "x". La oss lage en proporsjon: x g Na - 1,43 kJ varme; 46 g Na - 819 kJ varme. Uttrykk "x": x \u003d (46 × 1,43) / 819 \u003d 0,08. Følgelig brant 0,08 g natrium ut.
Svar	Massen av natrium er 0,08 g.

EKSEMPEL 2

Trening	Finn nitrogentettheten til luft som har følgende volumetriske sammensetning: 20,0 % oksygen; 79,0 % nitrogen og 1,0 % argon.
Løsning	Siden volumene av gasser er proporsjonale med deres mengde (Avogadros lov), kan den gjennomsnittlige molare massen til en blanding uttrykkes ikke bare i form av mol, men også i form av volumer: M = (M 1 V 1 + M 2 V 2 + M 3 V 3) / (V 1 + V 2 + V 3). M(O 2) \u003d 2 × Ar (O) \u003d 2 × 16 \u003d 32 g / mol; M (N 2) \u003d 2 × Ar (O) \u003d 2 × 14 \u003d 28 g / mol; M(Ar) = Ar(Ar) = 40 g/mol. Ta 100 dm 3 av blandingen, deretter V (O 2) \u003d 20 dm 3, V (N 2) \u003d 79 dm 3, V (Ar) \u003d 1 dm 3. Ved å erstatte disse verdiene i formelen ovenfor får vi: M = (32x20 + 28x79 + 40x1) / (20 + 79 + 1); M = 28,9 g/mol. Nitrogentettheten oppnås ved å dele den gjennomsnittlige molare massen av blandingen med den molare massen av nitrogen: D N 2 \u003d 28.9 / 28 \u003d 1.03.
Svar	Nitrogentettheten til luft er 1,03.

Klor(lat. Klor), Cl, kjemisk grunnstoff VII gruppe periodisk system av Mendeleev, atomnummer 17, atommasse 35.453; tilhører halogenfamilien. Under normale forhold (0°C, 0,1 MN/m 2 eller 1 kgf/cm 2) en gulgrønn gass med en skarp irriterende lukt. Naturlig klor består av to stabile isotoper: 35 Cl (75,77 %) og 37 Cl (24,23 %). kunstig oppnådd radioaktive isotoper med massetall 31-47, spesielt: 32, 33, 34, 36, 38, 39, 40 med halveringstider (T ½) henholdsvis 0,31; 2,5; 1,56 sek; 3.1 10 5 år; 37,3, 55,5 og 1,4 min. 36 Cl og 38 Cl brukes som sporstoffer.

Historisk referanse. Klor ble oppnådd for første gang i 1774 av K. Scheele ved interaksjon av saltsyre med pyrolusitt MnO 2 . Men først i 1810 slo G. Davy fast at klor er et grunnstoff og kalte det klor (fra det greske chloros - gulgrønt). I 1813 foreslo JL Gay-Lussac navnet klor for dette elementet.

Fordeling av klor i naturen. Klor forekommer i naturen bare i form av forbindelser. Gjennomsnittlig innhold av klor i jordskorpen (clarke) er 1,7·10 -2 masse%, i sure magmatiske bergarter - granitter og andre 2,4·10 -2, i basisk og ultrabasisk 5·10 -3 . Vannvandring spiller en stor rolle i historien til klor i jordskorpen. I form av Cl-ion - det finnes i verdenshavet (1,93%), underjordiske saltlaker og saltsjøer. Antallet egne mineraler (hovedsakelig naturlige klorider) er 97, det viktigste er halitt NaCl (bergsalt). Også kjent store innskudd kalium- og magnesiumklorider og blandede klorider: sylvin KCl, sylvinitt (Na,K)Cl, karnalitt KCl MgCl 2 6H 2 O, kainitt KCl MgSO 4 3H 2 O, bischofitt MgCl 2 6H 2 O. I jordens historie veldig viktig HCl inneholdt i vulkanske gasser kom inn i de øvre delene av jordskorpen.

Fysiske egenskaper til klor. Klor har t kokepunkt -34,05°C, t pl -101°C. Tettheten av gassformig klor under normale forhold er 3,214 g/l; mettet damp ved 0°C 12,21 g/l; flytende klor ved et kokepunkt på 1,557 g/cm3; fast klor ved -102°C 1,9 g/cm3. Press mettede damper Klor ved 0°C 0,369; ved 25°C 0,772; ved 100°C henholdsvis 3,814 MN/m2 eller 3,69; 7,72; 38,14 kgf / cm 2. Fusjonsvarme 90,3 kJ/kg (21,5 cal/g); fordampningsvarme 288 kJ/kg (68,8 cal/g); varmekapasitet til gass ved konstant trykk 0,48 kJ/(kg K) . Kritiske konstanter for klor: temperatur 144°C, trykk 7,72 MN/m2 (77,2 kgf/cm2), tetthet 573 g/l, spesifikt volum 1,745·10 -3 l/g. Løselighet (i g/l) Klor ved delvis Trykk 0,1 MN/m2, eller 1 kgf/cm2, i vann 14,8 (0°C), 5,8 (30°C), 2,8 (70°C); i en løsning av 300 g/l NaCl 1,42 (30°C), 0,64 (70°C). Under 9,6°C i vandige løsninger dannes klorhydrater med variabel sammensetning Cl2·nH20 (hvor n = 6-8); Disse er gule krystaller av kubisk syngoni, som brytes ned når temperaturen stiger til klor og vann. Klor løses godt opp i TiCl 4, SiCl 4, SnCl 4 og noen organiske løsningsmidler (spesielt i heksan C 6 H 14 og karbontetraklorid CCl 4). Klormolekylet er diatomisk (Cl 2). Graden av termisk dissosiasjon av Cl 2 + 243 kJ \u003d 2Cl ved 1000 K er 2,07 10 -4 %, ved 2500 K 0,909 %.

Kjemiske egenskaper til klor. Utvendig elektronisk konfigurasjon atom Cl 3s 2 Зр 5 . I samsvar med dette viser klor i forbindelser oksidasjonstilstander -1, +1, +3, +4, +5, +6 og +7. Atomets kovalente radius er 0,99Å, ionradiusen til Cl er 1,82Å, elektronaffiniteten til kloratomet er 3,65 eV, og ioniseringsenergien er 12,97 eV.

Kjemisk er klor veldig aktivt, det kombineres direkte med nesten alle metaller (med noen bare i nærvær av fuktighet eller ved oppvarming) og med ikke-metaller (unntatt karbon, nitrogen, oksygen, inerte gasser), og danner de tilsvarende kloridene, reagerer med mange forbindelser, erstatter hydrogen V mettede hydrokarboner og forbinder umettede forbindelser. Klor fortrenger brom og jod fra deres forbindelser med hydrogen og metaller; fra forbindelsene av klor med disse elementene, er det fortrengt av fluor. Alkalimetaller i nærvær av spor av fuktighet interagerer med klor med antennelse, de fleste metaller reagerer med tørt klor bare når de varmes opp. Stål, samt noen metaller, er motstandsdyktig mot tørt klor ved lave temperaturer, så de brukes til produksjon av utstyr og lagringsanlegg for tørt klor. Fosfor antennes i en atmosfære av klor og danner РCl 3 , og ved ytterligere klorering - РCl 5 ; svovel med klor gir ved oppvarming S 2 Cl 2, SCl 2 og andre S n Cl m. Arsen, antimon, vismut, strontium, tellur samhandler kraftig med klor. En blanding av klor og hydrogen brenner med en fargeløs eller gulgrønn flamme for å danne hydrogenklorid (dette er en kjedereaksjon).

Maksimal temperatur på hydrogen-klorflammen er 2200°C. Blandinger av klor med hydrogen som inneholder fra 5,8 til 88,5 % H 2 er eksplosive.

Klor danner oksider med oksygen: Cl 2 O, ClO 2, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7, Cl 2 O 8, samt hypokloritt (salter av underklorsyre), kloritt, klorat og perklorat. Alle oksygenforbindelser klor danner eksplosive blandinger med lett oksiderte stoffer. Kloroksider er ustabile og kan eksplodere spontant, hypokloritt brytes sakte ned under lagring, klorater og perklorater kan eksplodere under påvirkning av initiatorer.

Klor i vann hydrolyseres og danner hypoklorsyre og saltsyre: Cl 2 + H 2 O \u003d HClO + HCl. Ved klorering av vandige løsninger av alkalier i kulde, dannes hypokloritt og klorid: 2NaOH + Cl 2 \u003d NaClO + NaCl + H 2 O, og ved oppvarming - klorater. Ved klorering av tørt kalsiumhydroksid oppnås blekemiddel.

Når ammoniakk reagerer med klor, dannes nitrogentriklorid. Ved klorering av organiske forbindelser erstatter klor enten hydrogen eller tilføres via flere bindinger, og danner forskjellige klorholdige organiske forbindelser.

Klor danner interhalogenforbindelser med andre halogener. Fluorider ClF, ClF 3 , ClF 3 er svært reaktive; for eksempel i en atmosfære av ClF 3 antennes glassull spontant. Klorforbindelser med oksygen og fluor er kjent - Kloroksyfluorider: ClO 3 F, ClO 2 F 3, ClOF, ClOF 3 og fluorperklorat FClO 4 .

Får klor. Klor begynte å bli produsert i industrien i 1785 ved interaksjon av saltsyre med mangan (II) oksid eller pyrolusitt. I 1867 utviklet den engelske kjemikeren G. Deacon en metode for å produsere klor ved å oksidere HCl med atmosfærisk oksygen i nærvær av en katalysator. Siden slutten av 1800- og begynnelsen av 1900-tallet har klor blitt produsert ved elektrolyse av vandige løsninger av alkalimetallklorider. Disse metodene produserer 90-95% av klor i verden. Små mengder klor oppnås tilfeldigvis ved produksjon av magnesium, kalsium, natrium og litium ved elektrolyse av smeltede klorider. To hovedmetoder for elektrolyse av vandige NaCl-løsninger brukes: 1) i elektrolysatorer med en solid katode og en porøs filtermembran; 2) i elektrolysatorer med kvikksølvkatode. Ifølge begge metodene frigjøres gassformig klor på en grafitt- eller oksyd-titan-rutenium-anode. I henhold til den første metoden frigjøres hydrogen ved katoden og det dannes en løsning av NaOH og NaCl, hvorfra kommersiell kaustisk soda isoleres ved etterfølgende prosessering. I henhold til den andre metoden dannes natriumamalgam på katoden når den brytes ned rent vann i et eget apparat får man en NaOH-løsning, hydrogen og rent kvikksølv som igjen går i produksjon. Begge metodene gir 1,125 tonn NaOH per 1 tonn klor.

Diafragmaelektrolyse krever mindre kapitalinvesteringer for klorproduksjon og produserer billigere NaOH. Kvikksølvkatodemetoden produserer svært ren NaOH, men tapet av kvikksølv forurenser miljøet.

Bruk av klor. En av de viktige næringene kjemisk industri er klorindustrien. Hovedmengdene av klor bearbeides på produksjonsstedet til klorholdige forbindelser. Klor lagres og transporteres i flytende form i sylindere, fat, jernbanetanker eller i spesialutstyrte fartøy. Til industriland følgende omtrentlige forbruk av klor er typisk: for produksjon av klorholdige organiske forbindelser - 60-75%; uorganiske forbindelser som inneholder klor, -10-20%; for bleking av papirmasse og stoffer - 5-15%; for sanitærbehov og vannklorering - 2-6% av den totale produksjonen.

Klor brukes også til klorering av noen malmer for å utvinne titan, niob, zirkonium og andre.

Klor i kroppen Klor er et av de biogene elementene, en konstant komponent i plante- og dyrevev. Innholdet av klor i planter (mye klor i halofytter) - fra tusendeler av prosent til hele prosent, hos dyr - tiendedeler og hundredeler av prosent. daglig behov en voksen i klor (2-4 g) er dekket av mat. Med mat tilføres klor vanligvis i overskudd i form av natriumklorid og kaliumklorid. Brød, kjøtt og meieriprodukter er spesielt rike på klor. Hos dyr er klor den viktigste osmotisk virkestoff blodplasma, lymfe, cerebrospinalvæske og noe vev. Spiller en rolle i vann-saltmetabolismen, og bidrar til oppbevaring av vann i vev. Regulering syre-base balanse i vev utføres sammen med andre prosesser ved å endre fordelingen av klor mellom blodet og andre vev. Klor er involvert i energimetabolismen i planter, og aktiverer både oksidativ fosforylering og fotofosforylering. Klor har en positiv effekt på røttenes opptak av oksygen. Klor er nødvendig for produksjon av oksygen under fotosyntese av isolerte kloroplaster. Klor er ikke inkludert i de fleste næringsmedier for kunstig dyrking av planter. Det er mulig at svært lave konsentrasjoner av klor er tilstrekkelig for utvikling av planter.

Klorforgiftning er mulig i kjemisk industri, masse og papir, tekstil, farmasøytisk industri og andre. Klor irriterer slimhinnene i øynene og luftveiene. Sekundær infeksjon slutter seg vanligvis til de primære inflammatoriske endringene. Akutt forgiftning utvikler seg nesten umiddelbart. Innånding av middels og lave konsentrasjoner av klor gir tetthet og smerter i brystet, tørr hoste, rask pust, smerter i øynene, tåreflod, økte nivåer av leukocytter i blodet, kroppstemperatur etc. Mulig bronkopneumoni, toksisk lungeødem, depresjon , kramper . I milde tilfeller skjer utvinning i 3-7 dager. Hvordan langtidseffekt katarr i de øvre luftveiene, tilbakevendende bronkitt, pneumosklerose og andre observeres; mulig aktivering av lungetuberkulose. Ved langvarig innånding av små konsentrasjoner av klor observeres lignende, men sakte utviklende former for sykdommen. Forebygging av forgiftning: forsegling av produksjonsanlegg, utstyr, effektiv ventilasjon, om nødvendig bruk av gassmaske. Produksjonen av klor, blekemiddel og andre klorholdige forbindelser tilhører bransjer med skadelige arbeidsforhold.

Klor(fra gresk χλωρ?ς - "grønn") - element hovedundergruppe syvende gruppe, tredje periode i det periodiske systemet kjemiske elementer D. I. Mendeleev, med atomnummer 17. Indikert med symbolet Cl(lat. Klor). Reaktivt ikke-metall. Det tilhører gruppen av halogener (opprinnelig ble navnet "halogen" brukt av den tyske kjemikeren Schweiger for klor [bokstavelig talt, "halogen" er oversatt som salt), men det slo ikke rot, og ble senere vanlig for VII gruppe av grunnstoffer, som inkluderer klor).

Det enkle stoffet klor (CAS-nummer: 7782-50-5) er under normale forhold en gulgrønn giftig gass med en skarp lukt. Klormolekylet er diatomisk (formel Cl 2).

Historien om oppdagelsen av klor

For første gang ble gassformig vannfri hydrogenklorid samlet av J. Prisley i 1772. (over flytende kvikksølv). Klor ble først oppnådd i 1774 av Scheele, som beskrev frigjøringen under samspillet mellom pyrolusitt og saltsyre i sin avhandling om pyrolusitt:

4HCl + MnO 2 \u003d Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O

Scheele la merke til lukten av klor, lik lukten av aqua regia, dens evne til å samhandle med gull og cinnaber, samt dens blekeegenskaper.

Imidlertid antydet Scheele, i samsvar med flogistonteorien som var rådende i kjemi på den tiden, at klor er deflogistikert saltsyre, det vil si saltsyreoksid. Berthollet og Lavoisier antydet at klor er et oksid av grunnstoffet muria, men forsøk på å isolere det forble mislykket inntil arbeidet til Davy, som klarte å dekomponere bordsalt til natrium og klor ved elektrolyse.

Utbredelse i naturen

I naturen er det to isotoper av klor 35 Cl og 37 Cl. Klor er det halogenet som finnes mest i jordskorpen. Klor er veldig aktivt - det kombineres direkte med nesten alle elementene i det periodiske systemet. Derfor forekommer det i naturen bare i form av forbindelser i sammensetningen av mineraler: halitt NaCl, sylvin KCl, sylvinitt KCl NaCl, bischofitt MgCl 2 6H2O, karnallitt KCl MgCl 2 6H 2 O, kainitt KCl MgSO 4 3H 2 O. De største reservene av klor finnes i saltene i vannet i hav og hav (innholdet i sjøvann er 19 g/l). Klor utgjør 0,025 % av det totale antallet atomer i jordskorpen, Clarke-tallet for klor er 0,017 %, og menneskekroppen inneholder 0,25 % klorioner i massevis. Hos mennesker og dyr finnes klor hovedsakelig i intercellulære væsker (inkludert blod) og leker viktig rolle i reguleringen av osmotiske prosesser, så vel som i prosessene knyttet til nervecellenes arbeid.

Fysiske og fysisk-kjemiske egenskaper

Under normale forhold er klor en gulgrønn gass med en kvelende lukt. Noen av dens fysiske egenskaper er presentert i tabellen.

Noen fysiske egenskaper til klor

Eiendom	Betydning
Farge (gass)	gul-grønn
Koketemperatur	-34°C
Smeltepunkt	-100°C
Dekomponeringstemperatur (dissosiasjoner til atomer)	~1400 °C
Tetthet (gass, n.o.s.)	3,214 g/l
Affinitet for elektronet til et atom	3,65 eV
Første ioniseringsenergi	12,97 eV
Varmekapasitet (298 K, gass)	34,94 (J/mol K)
Kritisk temperatur	144°C
kritisk press	76 atm
Standard formasjonsentalpi (298 K, gass)	0 (kJ/mol)
Standard entropi av formasjon (298 K, gass)	222,9 (J/mol K)
Entalpi av fusjon	6,406 (kJ/mol)
Kokende entalpi	20,41 (kJ/mol)
Energi av homolytisk bindingsspaltning X-X	243 (kJ/mol)
Energi av heterolytisk bindingsspaltning X-X	1150 (kJ/mol)
Ioniseringsenergi	1255 (kJ/mol)
Elektronaffinitetsenergi	349 (kJ/mol)
Atomradius	0,073 (nm)
Elektronegativitet ifølge Pauling	3,20
Allred-Rochow elektronegativitet	2,83
Stabile oksidasjonstilstander	-1, 0, +1, +3, (+4), +5, (+6), +7

Gassformig klor er relativt lett å gjøre flytende. Fra et trykk på 0,8 MPa (8 atmosfærer), vil klor være flytende allerede ved romtemperatur. Når det avkjøles til en temperatur på -34 ° C, blir klor også flytende ved normalt atmosfærisk trykk. Flytende klor er en gulgrønn væske med svært høy etsende effekt (pga høy konsentrasjon molekyler). Ved å øke trykket er det mulig å oppnå eksistensen av flytende klor opp til en temperatur på +144 ° C (kritisk temperatur) ved et kritisk trykk på 7,6 MPa.

Ved temperaturer under −101 °C krystalliserer flytende klor til et ortorhombisk gitter med romgruppe cmca og parametere a=6,29 Å b=4,50 Å, c=8,21 Å. Under 100 K forvandles den ortorhombiske modifikasjonen av krystallinsk klor til en tetragonal modifikasjon med en romgruppe P4 2 /ncm og gitterparametere a=8,56 Å og c=6,12 Å.

Løselighet

Graden av dissosiasjon av klormolekylet Cl 2 → 2Cl. Ved 1000 K er den 2,07×10 −4 %, og ved 2500 K er den 0,909 %.

Luktpersepsjonsterskelen i luften er 0,003 (mg/l).

Når det gjelder elektrisk ledningsevne, rangerer flytende klor blant de sterkeste isolatorene: det leder strøm nesten en milliard ganger dårligere enn destillert vann, og 10 22 ganger dårligere enn sølv. Lydhastigheten i klor er omtrent halvannen ganger mindre enn i luft.

Kjemiske egenskaper

Strukturen til elektronskallet

Valensnivået til kloratomet inneholder 1 uparet elektron: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5, så valensen til 1 for kloratomet er veldig stabil. På grunn av tilstedeværelsen av en ubesatt orbital av d-subnivået i kloratomet, kan kloratomet også vise andre valenser. Skjema for dannelsen av eksiterte tilstander av atomet:

Det er også kjent klorforbindelser hvor kloratomet formelt har valens 4 og 6, slik som ClO 2 og Cl 2 O 6 . Imidlertid er disse forbindelsene radikaler, noe som betyr at de har ett uparet elektron.

Interaksjon med metaller

Klor reagerer direkte med nesten alle metaller (med noen bare i nærvær av fuktighet eller ved oppvarming):

Cl 2 + 2Na → 2NaCl 3Cl 2 + 2Sb → 2SbCl 3 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3

Interaksjon med ikke-metaller

Med ikke-metaller (unntatt karbon, nitrogen, oksygen og inerte gasser), danner de tilsvarende kloridene.

I lys eller ved oppvarming reagerer den aktivt (noen ganger med en eksplosjon) med hydrogen ved hjelp av en radikal mekanisme. Blandinger av klor med hydrogen, som inneholder fra 5,8 til 88,3 % hydrogen, eksploderer ved bestråling med dannelse av hydrogenklorid. En blanding av klor og hydrogen i små konsentrasjoner brenner med en fargeløs eller gulgrønn flamme. Maksimal temperatur på hydrogen-klorflammen er 2200 °C.:

Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2

Med oksygen danner klor oksider der det har en oksidasjonstilstand fra +1 til +7: Cl 2 O, ClO 2, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7. De har en skarp lukt, er termisk og fotokjemisk ustabile, og utsatt for eksplosiv nedbrytning.

Ved reaksjon med fluor dannes det ikke klorid, men fluor:

Cl 2 + 3F 2 (eks.) → 2ClF 3

Andre eiendommer

Klor fortrenger brom og jod fra deres forbindelser med hydrogen og metaller:

Cl 2 + 2HBr → Br 2 + 2HCl Cl 2 + 2NaI → I 2 + 2NaCl

Når det reageres med karbonmonoksid, dannes fosgen:

Cl 2 + CO → COCl 2

Når det er oppløst i vann eller alkalier, dismuterer klor og danner hypoklorholdige (og ved oppvarming, perklorsyre) og saltsyrer, eller deres salter:

Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO 3Cl 2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O

Ved klorering av tørt kalsiumhydroksid oppnås blekemiddel:

Cl 2 + Ca(OH) 2 → CaCl(OCl) + H 2 O

Virkningen av klor på ammoniakk kan oppnås nitrogentriklorid:

4NH3 + 3Cl2 → NCl3 + 3NH4Cl

Oksiderende egenskaper av klor

Klor er et veldig sterkt oksidasjonsmiddel.

Cl2 + H2S → 2HCl + S

Reaksjoner med organiske stoffer

Med mettede forbindelser:

CH3-CH3 + Cl2 → C2H5Cl + HCl

Festes til umettede forbindelser med flere bindinger:

CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 → Cl-CH 2 -CH 2 -Cl

Aromatiske forbindelser erstatter et hydrogenatom med klor i nærvær av katalysatorer (for eksempel AlCl 3 eller FeCl 3):

C6H6 + Cl2 → C6H5Cl + HCl

Hvordan få

Industrielle metoder

Opprinnelig var den industrielle metoden for å produsere klor basert på Scheele-metoden, det vil si reaksjonen av pyrolusitt med saltsyre:

MnO 2 + 4 HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

I 1867 utviklet Deacon en metode for å produsere klor ved katalytisk oksidasjon av hydrogenklorid med atmosfærisk oksygen. Deacon-prosessen brukes for tiden til å gjenvinne klor fra hydrogenklorid, et biprodukt av industriell klorering av organiske forbindelser.

4HCl + O2 → 2H20 + 2Cl2

I dag produseres klor i industriell skala sammen med natriumhydroksid og hydrogen ved elektrolyse av en natriumkloridløsning:

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOH Anode: 2Cl - - 2e - → Cl 2 0 Katode: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH -

Siden elektrolysen av vann foregår parallelt med elektrolysen av natriumklorid, da oppsummerende ligning kan uttrykkes som følger:

1,80 NaCl + 0,50 H2O → 1,00 Cl2 + 1,10 NaOH + 0,03 H2

Det brukes tre varianter av den elektrokjemiske metoden for å produsere klor. To av dem er elektrolyse med en fast katode: diafragma og membranmetoder, den tredje er elektrolyse med en flytende kvikksølvkatode (kvikksølvproduksjonsmetode). På rad elektrokjemiske metoder produksjon, den enkleste og mest praktiske måten er elektrolyse med en kvikksølvkatode, men denne metoden forårsaker betydelig skade miljø som følge av fordampning og lekkasje av metallisk kvikksølv.

Diafragmametode med solid katode

Cellens hulrom er delt av en porøs asbest-skillevegg - diafragma - inn i katode- og anoderommet, hvor katoden og anoden til cellen er plassert. Derfor kalles en slik elektrolysator ofte diafragmaelektrolyse, og produksjonsmetoden er diafragmaelektrolyse. En strøm av mettet anolytt ( NaCl-løsning). Som et resultat av den elektrokjemiske prosessen frigjøres klor ved anoden på grunn av nedbrytning av halitt, og hydrogen frigjøres ved katoden på grunn av nedbryting av vann. I dette tilfellet er nær-katode-sonen anriket med natriumhydroksid.

Membranmetode med solid katode

Membran metode faktisk ligner den på membranen, men anode- og katoderommene er atskilt av en kationbytterpolymermembran. Membranproduksjonsmetoden er mer effektiv enn diafragmametoden, men den er vanskeligere å bruke.

Kvikksølvmetode med flytende katode

Prosessen utføres i et elektrolysebad, som består av en elektrolysator, en nedbryter og en kvikksølvpumpe, forbundet med kommunikasjon. I elektrolysebadet, under påvirkning av en kvikksølvpumpe, sirkulerer kvikksølv og passerer gjennom elektrolysatoren og nedbryteren. Katoden til elektrolysatoren er en strøm av kvikksølv. Anoder - grafitt eller liten slitasje. Sammen med kvikksølv strømmer en strøm av anolytt, en løsning av natriumklorid, kontinuerlig gjennom elektrolysatoren. Som et resultat av den elektrokjemiske nedbrytningen av klorid dannes klormolekyler ved anoden, og det frigjorte natriumet oppløses i kvikksølv ved katoden og danner et amalgam.

Laboratoriemetoder

I laboratorier, for å oppnå klor, brukes vanligvis prosesser basert på oksidasjon av hydrogenklorid med sterke oksidasjonsmidler (for eksempel mangan (IV) oksid, kaliumpermanganat, kaliumdikromat):

2KMnO 4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 +8H 2 O K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O

Klorlagring

Produsert klor lagres i spesielle "tanker" eller pumpes inn i stålsylindere høytrykk. Sylindre med flytende klor under trykk har en spesiell farge - sumpfarge. Det skal bemerkes at ved langvarig bruk av klorsylindere akkumuleres ekstremt eksplosivt nitrogentriklorid i dem, og derfor må klorsylindere fra tid til annen rutinemessig spyles og renses for nitrogenklorid.

Kvalitetsstandarder for klor

I følge GOST 6718-93 "Flytende klor. Spesifikasjoner» produseres følgende klorkvaliteter

applikasjon

Klor brukes i mange industrier, vitenskap og innenlandske behov:

• Ved produksjon av polyvinylklorid, plastforbindelser, syntetisk gummi, som brukes til å lage: isolasjon for ledninger, vindusprofiler, emballasjematerialer, klær og fottøy, linoleums- og grammofonplater, lakk, utstyr og skumplast, leker, instrumentdeler, Bygningsmaterialer. Polyvinylklorid produseres ved å polymerisere vinylklorid, som i dag oftest oppnås fra etylen i en klorbalansert metode gjennom et mellomprodukt 1,2-dikloretan.
• Blekeegenskapene til klor har vært kjent siden antikken, selv om det ikke er klor i seg selv som "bleker", men atomært oksygen, som dannes under nedbrytning av hypoklorsyre: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O .. Denne metoden for å bleke tekstiler, papir, papp har blitt brukt i århundrer.
• Produksjon av klororganiske insektmidler - stoffer som dreper insekter som er skadelige for avlinger, men som er trygge for planter. En betydelig del av det produserte kloret brukes på å skaffe plantevernmidler. Et av de viktigste insektmidlene er heksaklorcykloheksan (ofte referert til som heksakloran). Dette stoffet ble først syntetisert tilbake i 1825 av Faraday, men praktisk bruk funnet først etter mer enn 100 år - på 30-tallet av det tjuende århundre.
• Det ble brukt som et kjemisk krigføringsmiddel, så vel som for produksjon av andre kjemiske krigføringsmidler: sennepsgass, fosgen.
• For vanndesinfeksjon - "klorering". Den vanligste metoden for desinfisering av drikkevann; er basert på evnen til fritt klor og dets forbindelser til å hemme enzymsystemene til mikroorganismer som katalyserer redoksprosesser. Til desinfeksjon av drikkevann brukes klor, klordioksid, kloramin og blekemiddel. SanPiN 2.1.4.1074-01 fastsetter følgende grenser (korridor) for det tillatte innholdet av fritt restklor i drikker vann sentralisert vannforsyning 0,3 - 0,5 mg / l. En rekke forskere og til og med politikere i Russland kritiserer selve konseptet med klorering av springvann, men de kan ikke tilby et alternativ til den desinfiserende ettervirkningen av klorforbindelser. Materialene som vannrør er laget av samhandler med klorert vann på forskjellige måter. springvann. Fri klor i springvann reduserer levetiden til polyolefinbaserte rørledninger betydelig: polyetylenrør annen type, inkludert tverrbundet polyetylen, den større kjent som PEX (PEX, PE-X). I USA, for å kontrollere opptak av rørledninger laget av polymermaterialer for bruk i vannforsyningssystemer med klorert vann, ble de tvunget til å ta i bruk 3 standarder: ASTM F2023 for rør laget av tverrbundet polyetylen (PEX) og varmt klorert vann, ASTM F2263 for alle polyetylenrør og klorvann og ASTM F2330 for flerlags (metallpolymer) rør og varmt klorvann. Når det gjelder holdbarhet ved interaksjon med klorert vann, viser kobbervannrør positive resultater.
• Registrert i næringsmiddelindustrien som tilsetningsstoff E925.
• I kjemisk produksjon av saltsyre, blekemiddel, bertholletsalt, metallklorider, giftstoffer, medisiner, gjødsel.
• I metallurgi for produksjon av rene metaller: titan, tinn, tantal, niob.
• Som en indikator på solnøytrinoer i klor-argon-detektorer.

Mange utviklede land prøver å begrense bruken av klor i hjemmet, blant annet fordi brenning av klorholdig søppel produserer en betydelig mengde dioksiner.

Biologisk rolle

Klor er et av de viktigste biogene elementene og er en del av alle levende organismer.

Hos dyr og mennesker er kloridioner involvert i å opprettholde osmotisk balanse, kloridionet har en optimal radius for penetrering gjennom cellemembranen. Det er dette som forklarer hans felles deltakelse med natrium- og kaliumioner for å skape en konstant osmotisk trykk og regulering av vann-saltmetabolismen. Under påvirkning av GABA (en nevrotransmitter) har kloridioner en hemmende effekt på nevronene ved å redusere aksjonspotensialet. I magen lager kloridioner gunstig miljø for handling proteolytiske enzymer magesaft. Klorkanaler er tilstede i mange celletyper, mitokondriemembraner og skjelettmuskulatur. Disse kanalene utfører viktige funksjoner i regulering av væskevolum, transepitelionetransport og stabilisering av membranpotensialer, og er involvert i å opprettholde celle-pH. Klor akkumuleres i visceralt vev, hud og skjelettmuskulatur. Klor absorberes hovedsakelig i tykktarmen. Absorpsjonen og utskillelsen av klor er nært knyttet til natriumioner og bikarbonater, i mindre grad med mineralokortikoider og aktiviteten til Na + /K + - ATP-ase. Cellene akkumulerer 10-15% av alt klor, av denne mengden, fra 1/3 til 1/2 - i erytrocytter. Omtrent 85 % av klor er i det ekstracellulære rommet. Klor skilles ut fra kroppen hovedsakelig med urin (90-95%), avføring (4-8%) og gjennom huden (opptil 2%). Utskillelse av klor er assosiert med natrium- og kaliumioner, og gjensidig med HCO 3 - (syre-base-balanse).

En person bruker 5-10 g NaCl per dag. Menneskets minste behov for klor er omtrent 800 mg per dag. Baby får nødvendig beløp klor gjennom morsmelk, som inneholder 11 mmol/l klor. NaCl er nødvendig for produksjon av saltsyre i magen, som fremmer fordøyelsen og ødeleggelsen av patogene bakterier. Foreløpig er klors rolle i forekomsten av visse sykdommer hos mennesker ikke godt forstått, hovedsakelig på grunn av det lille antallet studier. Det er nok å si at selv anbefalinger om daglig inntak av klor ikke er utviklet. Menneskelig muskelvev inneholder 0,20-0,52% klor, bein - 0,09%; i blodet - 2,89 g / l. I kroppen til en gjennomsnittlig person (kroppsvekt 70 kg) 95 g klor. Hver dag med mat får en person 3-6 g klor, som i overkant dekker behovet for dette elementet.

Klorioner er livsviktige for planter. Klor er involvert i energimetabolismen i planter ved å aktivere oksidativ fosforylering. Det er nødvendig for dannelsen av oksygen i prosessen med fotosyntese av isolerte kloroplaster, stimulerer hjelpeprosesser for fotosyntese, først og fremst de som er forbundet med akkumulering av energi. Klor har en positiv effekt på absorpsjonen av oksygen, kalium, kalsium og magnesiumforbindelser av røttene. For høy konsentrasjon av klorioner i planter kan ha og negativ side, for eksempel redusere innholdet av klorofyll, redusere aktiviteten til fotosyntese, forsinke vekst og utvikling av planter.

Men det er planter som i utviklingsprosessen enten har tilpasset seg jordsaltholdighet, eller som i kampen om plassen okkuperte tomme saltmyrer der det ikke er konkurranse. Planter som vokser i saltholdig jord kalles halofytter, de akkumulerer klorid i løpet av vekstsesongen og blir deretter kvitt overskuddet gjennom bladfall eller frigjør klorid på overflaten av blader og greiner og får den doble fordelen av å skygge overflaten fra sollys.

Blant mikroorganismer er også halofiler kjent - halobakterier - som lever i svært saltholdige vann eller jordsmonn.

Funksjoner ved drift og forholdsregler

Klor er en giftig kvelende gass som, hvis den kommer inn i lungene, forårsaker brannskader i lungevevet, kvelning. Det har en irriterende effekt på luftveiene ved en konsentrasjon i luften på ca. 0,006 mg/l (dvs. to ganger klorluktterskelen). Klor var en av de første kjemiske giftene som ble brukt av Tyskland i den første verdenskrig. Ved arbeid med klor bør det brukes verneklær, gassmasker og hansker. I en kort periode er det mulig å beskytte åndedrettsorganene mot inntrengning av klor med en fillebandasje fuktet med en løsning av natriumsulfitt Na 2 SO 3 eller natriumtiosulfat Na 2 S 2 O 3.

MPC av klor i atmosfærisk luft følgende: gjennomsnittlig daglig - 0,03 mg / m³; maksimalt én gang - 0,1 mg / m³; i arbeidsområder industribedrift— 1 mg/m³.