Na zapadu Flandrije nalazi se mali grad. Ipak, njegovo ime je poznato u cijelom svijetu i dugo će ostati u sjećanju čovječanstva kao simbol jednog od najvećih zločina protiv čovječnosti. Ovaj grad je Ypres. Crecy - Ypres - Hirošima - prekretnice na putu pretvaranja rata u džinovsku mašinu za uništavanje.
Početkom 1915. na zapadnoj liniji fronta formirana je takozvana izbočina Ypres. Savezničke anglo-francuske trupe sjeveroistočno od Ypresa uklesale su se u teritoriju koju je okupirala njemačka vojska. Njemačka komanda odlučila je krenuti u protunapad i izravnati liniju fronta. Ujutro 22. aprila, kada je zapuhao ravan sjeveroistok, Nemci su započeli neobičnu pripremu za ofanzivu - izveli su prvi gasni napad u istoriji ratova. Na prednjem sektoru Ypres, istovremeno je otvoreno 6.000 cilindara hlora. Za pet minuta stvorio se ogroman, težak 180 tona, otrovni žutozeleni oblak, koji se polako kretao prema neprijateljskim rovovima.
Ovo niko nije očekivao. Trupe Francuza i Britanaca spremale su se za napad, za artiljerijsko granatiranje, vojnici su se sigurno ukopavali, ali pred razornim oblakom hlora bili su apsolutno nenaoružani. Smrtonosni gas je prodirao u sve pukotine, u sva skloništa. Rezultati prvog hemijski napad(i prvo kršenje Haške konvencije o neupotrebi otrovnih supstanci iz 1907.!) bili su zapanjujući - hlor udario oko 15 hiljada ljudi, a oko 5 hiljada - do smrti. I sve to - kako bi se izravnala linija fronta duga 6 km! Dva mjeseca kasnije, Nijemci su započeli napad hlorom i na istočnom frontu. I dvije godine kasnije, Ypres je povećao svoju slavu. Tokom teške bitke 12. jula 1917. godine, prvi put je na području ovog grada upotrijebljena otrovna tvar, kasnije nazvana iperit. Gorušica je derivat hlora, dihlorodietil sulfida.
Prisjetili smo se ovih historijskih epizoda, povezanih sa jednim malim gradom i jednim hemijskim elementom, kako bismo pokazali koliko opasan element broj 17 može biti u rukama militantnih luđaka. Ovo je najmračnija stranica u istoriji hlora. Ali bilo bi potpuno pogrešno vidjeti u hloru samo otrovnu tvar i sirovinu za proizvodnju drugih otrovnih tvari...
Istorija elementarnog hlora je relativno kratka, datira od 1774. Istorija jedinjenja hlora je stara koliko i svet. Dovoljno je podsjetiti da je natrijum hlorid kuhinjska so. I, po svemu sudeći, još u pretpovijesnim vremenima uočena je sposobnost soli da sačuva meso i ribu.
Najstariji arheološki nalazi - dokazi o upotrebi soli od strane čovjeka datiraju iz otprilike 3-4 milenijuma prije Krista. Ali najstariji opis vađenja kamene soli nalazi se u spisima grčkog istoričara Herodota (V vijek prije nove ere). Herodot opisuje iskopavanje kamene soli u Libiji. U oazi Sinah u centru libijske pustinje nalazio se čuveni hram boga Amon-Ra. Zbog toga je Libija nazvana "Amonijak", a prvo ime kamene soli bilo je "sal ammoniacum". Kasnije, počevši od trinaestog veka. AD, ovo ime je pripisano amonijum hloridu.
Prirodna istorija Plinija Starijeg opisuje metodu odvajanja zlata od prostih metala kalcinacijom solju i glinom. A jedan od prvih opisa pročišćavanja natrijum hlorida nalazi se u spisima velikog arapskog lekara i alhemičara Jabira ibn Hayyana (u evropskom pravopisu - Geber).
Vrlo je vjerovatno da su se alhemičari susreli i sa elementarnim hlorom, budući da u zemljama Istoka već u 9., a u Evropi u 13. vijeku. bila je poznata "kraljevska votka" - mješavina hlorovodonične i azotne kiseline. Knjiga Hortus Medicinae Holanđanina Van Helmonta, objavljena 1668. godine, kaže da kada se amonijum hlorid i azotna kiselina zagreju zajedno, dobija se određeni gas. Na osnovu opisa, ovaj plin je vrlo sličan hloru.
detaljno hlor je prvi opisao švedski hemičar Šele u svojoj raspravi o piroluzitu. Zagrijavanjem minerala piroluzita hlorovodoničnom kiselinom, Scheele je uočio miris karakterističan za aqua regia, sakupio i proučavao žuto-zeleni plin koji je uzrokovao ovaj miris i proučavao njegovu interakciju s određenim tvarima. Scheele je bio prvi koji je otkrio učinak hlora na zlato i cinober (u drugom slučaju nastaje sublimat) i svojstva klora za izbjeljivanje.
Scheele nije smatrao novootkriveni plin jednostavnom tvari i nazvao ga je "deflogistinirana hlorovodonična kiselina". Modernim riječima, Scheele, a nakon njega i drugi naučnici tog vremena, vjerovali su da je novi plin oksid hlorovodonične kiseline.
Nešto kasnije, Bertholet i Lavoisier su predložili da se ovaj plin smatra oksidom nekog novog elementa, murija. Tri i po decenije, hemičari su bezuspješno pokušavali izolovati nepoznati murij.
Pobornik "murijum oksida" isprva je bio i Davy, koji je 1807. električnom strujom razgradio kuhinjsku so u alkalni metal natrijum i žuto-zeleni gas. Međutim, tri godine kasnije, nakon mnogih bezuspješnih pokušaja da dobije muriju, Davy je došao do zaključka da je plin koji je otkrio Scheele jednostavna supstanca, element, i nazvao ga kloričnim plinom ili klorom (od grčkog - žuto-zeleno). I tri godine kasnije, Gay-Lussac je novom elementu dao kraće ime - hlor. Istina, još 1811. godine njemački hemičar Schweiger predložio je drugo ime za hlor - "halogen" (doslovno se prevodi kao sol), ali to ime u početku nije zaživjelo, a kasnije je postalo uobičajeno za čitavu grupu elemenata, koji uključuje hlor.
"Lična karta" hlora
Na pitanje šta je hlor možete dati najmanje desetak odgovora. Prvo, to je halogen; drugo, jedan od najjačih oksidacijskih sredstava; treće, izuzetno otrovan gas; četvrto, najvažniji proizvod glavne hemijske industrije; peto, sirovine za proizvodnju plastike i pesticida, gume i vještačkih vlakana, boja i lijekova; šesto, supstanca kojom se dobijaju titan i silicijum, glicerin i fluoroplast; sedmo, sredstvo za čišćenje pije vodu i izbjeljivanje tkanine...
Ovaj popis bi se mogao nastaviti.
U normalnim uslovima, elementarni hlor je prilično težak žuto-zeleni gas oštrog karakterističnog mirisa. Atomska težina hlora je 35,453, a molekulska težina 70,906, jer je molekul hlora dvoatomski. Jedan litar gasovitog hlora u normalnim uslovima (temperatura 0°C i pritisak 760 mm Hg) teži 3,214 g. Kada se ohladi na temperaturu od -34,05°C, hlor se kondenzuje u žutu tečnost (gustina 1,56 g/cm 3), a na temperaturi od - 101,6 ° C stvrdnjava. At visok krvni pritisak hlor se može pretvoriti u tečnost na višim temperaturama do +144°C. Klor je visoko rastvorljiv u dihloretanu i nekim drugim organskim rastvaračima koji sadrže hlor.
Element broj 17 je vrlo aktivan - povezuje se direktno sa gotovo svim elementima periodnog sistema. Stoga se u prirodi javlja samo u obliku spojeva. Najčešći minerali koji sadrže hlor, halit NaCl, silvinit KCl NaCl, bišofit MgCl 2 -6H 2 O, karnalit KCl-MgCl 2 -6H 2 O, kainit KCl-MgSO 4 -3H 2 O. Ovo je njihovo prvo "vino" ( ili "zasluga") da je sadržaj hlora u zemljinoj kori 0,20% po težini. Za obojenu metalurgiju vrlo su važni neki relativno rijetki minerali koji sadrže hlor, na primjer, rog srebra AgCl.
U pogledu električne provodljivosti, tečni hlor spada među najjače izolatore: provodi struju skoro milijardu puta lošije od destilovane vode i 1022 puta lošije od srebra.
Brzina zvuka u hloru je oko jedan i po puta manja nego u vazduhu.
I na kraju - o izotopima hlora.
Sada je poznato deset izotopa ovog elementa, ali samo dva se nalaze u prirodi - klor-35 i klor-37. Prvi je oko tri puta veći od drugog.
Preostalih osam izotopa dobijeno je umjetno. Najkraće od njih - 32 Cl ima poluživot od 0,306 sekundi, a najdugovječniji - 36 Cl - 310 hiljada godina.
ELEMENTARNI RAČUN. Kada se hlor dobije elektrolizom rastvora natrijum hlorida, istovremeno se dobijaju vodonik i natrijum hidroksid: 2NaCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH. Naravno, vodik je veoma važan hemijski proizvod, ali postoje jeftiniji i pogodniji načini za proizvodnju ove supstance, kao što je konverzija prirodnog gasa... Ali kaustična soda se dobija skoro isključivo elektrolizom rastvora natrijum hlorida - druge metode čine manje od 10%. Budući da su proizvodnja hlora i NaOH potpuno međusobno povezane (kao što slijedi iz jednačine reakcije, proizvodnja jednog gram-molekula - 71 g klora - je uvijek praćena proizvodnjom dva gram-molekula - 80 g elektrolitičke alkalije), Poznavajući produktivnost radionice (ili postrojenja, ili države) u smislu lužine, lako možete izračunati koliko hlora proizvodi. Svaku tonu NaOH "prati" 890 kg hlora.
OH I LUBRICANT! Koncentrirana sumporna kiselina je praktički jedina tekućina koja ne stupa u interakciju s hlorom. Stoga, za kompresiju i pumpanje hlora, fabrike koriste pumpe u kojima sumporna kiselina igra ulogu radnog fluida i istovremeno maziva.
Pseudonim Friedrich Wöhler. Istražujući interakciju organskih supstanci sa hlorom, francuski hemičar XIX veka. Jean Dumas je napravio nevjerovatno otkriće: hlor je u stanju zamijeniti vodonik u molekulima organskih jedinjenja. Na primjer, kod hloriranja octene kiseline, prvo se jedan vodik metilne grupe zamjenjuje hlorom, a zatim drugi, treći. Ali najupečatljivije je bilo to što se hemijska svojstva hloroctene kiseline nisu mnogo razlikovala od same octene kiseline. Klasa reakcija koju je otkrio Dumas bila je potpuno neobjašnjiva tada dominantnom elektrohemijskom hipotezom i teorijom Berzeliusovih radikala. Berzelius, njegovi učenici i sljedbenici žestoko su osporavali ispravnost Dumasovog djela. U njemačkom časopisu Annalen der Chemie und Pharmacie pojavilo se podrugljivo pismo poznatog njemačkog hemičara Friedricha Wöhlera pod pseudonimom S. C. H. Windier (na njemačkom "Schwindler" znači "lažov", "varalica"). Izvještava da je autor mogao zamijeniti u celulozi (C 6 H 10 O 5) sve atome ugljika, vodika i kisika hlorom, a svojstva celuloze se nisu promijenila. I da sada u Londonu prave tople pojaseve od pamučne vune, koja se sastoji od čistog hlora.
HLOR I VODA. Hlor je vidljivo rastvorljiv u vodi. Na 20°C, 2,3 zapremine hlora se rastvore u jednoj zapremini vode. Vodeni rastvori hlora (hlorna voda) - žuta. Ali tokom vremena, posebno kada se čuvaju na svetlu, postepeno obezbojavaju. To se objašnjava činjenicom da otopljeni hlor djelomično stupa u interakciju s vodom, formiraju se hlorovodonična i hlorovodonična kiselina: Cl 2 + H 2 O → HCl + HOCl. Potonji je nestabilan i postepeno se razlaže na HCl i kisik. Stoga se otopina klora u vodi postepeno pretvara u otopinu klorovodične kiseline.
Ali na niskim temperaturama, hlor i jod formiraju kristalni hidrat neobičnog sastava - Cl 2 * 5 3 / 4 H 2 O. Ovi zelenkasto-žuti kristali (stabilni samo na temperaturama ispod 10 °C) mogu se dobiti propuštanjem hlora kroz ledena voda. Neobična formula se objašnjava strukturom kristalnog hidrata, a određena je prvenstveno strukturom leda. U kristalnoj rešetki leda, molekuli H 2 O mogu biti raspoređeni na takav način da se između njih pojavljuju pravilno raspoređene šupljine. Elementarna kubična ćelija sadrži 46 molekula vode, između kojih se nalazi osam mikroskopskih praznina. U tim prazninama se talože molekuli hlora. Tačnu formulu hlor hidrata stoga treba napisati na sljedeći način: 8Cl 2 * 46H 2 O.
TROVANJE HLOROM. Prisustvo oko 0,0001% hlora u vazduhu iritira mukozne membrane. Stalna izloženost takvoj atmosferi može dovesti do bronhijalne bolesti, oštro narušava apetit i daje zelenkastu nijansu koži. Ako je sadržaj hlora u zraku 0,1%, može doći do akutnog trovanja čiji su prvi znak napadaji jakog kašlja. U slučaju trovanja hlorom neophodan je apsolutni mir; korisno je udisati kiseonik ili amonijak (šmrkanje amonijak), ili parovi alkohola sa etrom. Prema postojećim sanitarnim standardima, sadržaj hlora u vazduhu industrijskih prostorija ne bi trebalo da prelazi 0,001 mg/l, odnosno 0,00003%.
ON SAMO OTROVA. "Svi znaju da su vukovi pohlepni." I taj hlor je otrovan. Međutim, u malim dozama, otrovni hlor ponekad može poslužiti kao protuotrov. Dakle, žrtvama sumporovodika se daje da njuše nestabilno izbjeljivač. Interagovanjem se dva otrova međusobno neutraliziraju.
ANALIZA ZA HLOR. Za određivanje sadržaja hlora, uzorak vazduha se propušta kroz apsorbere sa zakiseljenim rastvorom kalijum jodida. (Hlor istiskuje mahunu, količina potonjeg se lako određuje filtracijom sa rastvorom Na 2 S 2 O 3.) Za određivanje mikrokoličina hlora u vazduhu često se koristi kolorimetrijska metoda, zasnovana na oštroj promeni boja nekih jedinjenja (benzidin, ortotoluidin, metilnarandžasta) tokom njihove oksidacije hlorom. Na primjer, bezbojna zakiseljena otopina benzidina postaje žuta, a neutralna postaje plava. Intenzitet boje je proporcionalan količini hlora.
Razmatrano fizička svojstva hlor: gustina hlora, njegova toplotna provodljivost, specifična toplota i dinamički viskozitet na različitim temperaturama. Fizička svojstva Cl 2 prikazana su u obliku tabela za tečno, čvrsto i gasovito stanje ovog halogena.
Osnovna fizička svojstva hlora
Hlor je uključen u VII grupu trećeg perioda periodnog sistema elemenata pod brojem 17. Pripada halogenoj podgrupi, ima relativnu atomsku i molekulsku težinu od 35,453 odnosno 70,906. Na temperaturama iznad -30°C, hlor je zelenkasto-žuti gas karakterističnog oštrog, iritantnog mirisa. Lako se ukapljuje pod uobičajenim pritiskom (1,013·10 5 Pa) kada se ohladi na -34°C i formira bistru tečnost boje ćilibara koja se stvrdnjava na -101°C.
Zbog svoje visoke reaktivnosti, slobodni hlor se ne pojavljuje u prirodi, već postoji samo u obliku jedinjenja. Nalazi se uglavnom u mineralu halitu (), također je dio minerala kao što su: silvin (KCl), karnalit (KCl MgCl 2 6H 2 O) i silvinit (KCl NaCl). Sadržaj hlora u zemljinoj kori približava se 0,02% od ukupnog broja atoma u zemljinoj kori, pri čemu se nalazi u obliku dva izotopa 35 Cl i 37 Cl u procentima od 75,77% 35 Cl i 24,23% 37 Cl.
| Nekretnina | Značenje |
|---|---|
| Tačka topljenja, °S | -100,5 |
| Tačka ključanja, °S | -30,04 |
| Kritična temperatura, °C | 144 |
| Kritični pritisak, Pa | 77,1 10 5 |
| Kritična gustina, kg / m 3 | 573 |
| Gustina gasa (na 0°S i 1,013 10 5 Pa), kg/m 3 | 3,214 |
| Gustina zasićene pare (na 0°S i 3,664 10 5 Pa), kg/m 3 | 12,08 |
| Gustina tekućeg hlora (na 0 °C i 3,664 10 5 Pa), kg / m 3 | 1468 |
| Gustina tekućeg hlora (na 15,6 ° C i 6,08 10 5 Pa), kg / m 3 | 1422 |
| Gustina čvrstog hlora (na -102°S), kg/m 3 | 1900 |
| Relativna gustina u vazduhu gasa (na 0°C i 1,013 10 5 Pa) | 2,482 |
| Relativna gustina vazduha zasićene pare (na 0°C i 3,664 10 5 Pa) | 9,337 |
| Relativna gustina tečnog hlora na 0°C (za vodu na 4°C) | 1,468 |
| Specifična zapremina gasa (na 0°S i 1,013 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,3116 |
| Specifična zapremina zasićene pare (na 0°C i 3.664 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,0828 |
| Specifična zapremina tečnog hlora (na 0°C i 3.664 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,00068 |
| Pritisak pare hlora na 0°S, Pa | 3.664 10 5 |
| Dinamički viskozitet gasa na 20°C, 10 -3 Pa s | 0,013 |
| Dinamički viskozitet tečnog hlora na 20°C, 10 -3 Pa s | 0,345 |
| Toplota topljenja čvrstog hlora (na tački topljenja), kJ/kg | 90,3 |
| Toplota isparavanja (na tački ključanja), kJ/kg | 288 |
| Toplota sublimacije (na tački topljenja), kJ/mol | 29,16 |
| Molarni toplotni kapacitet C p gasa (na -73…5727°C), J/(mol K) | 31,7…40,6 |
| Molarni toplotni kapacitet C p tečnog hlora (na -101…-34°C), J/(mol K) | 67,1…65,7 |
| Koeficijent toplotne provodljivosti gasa na 0°C, W/(m K) | 0,008 |
| Koeficijent toplotne provodljivosti tečnog hlora na 30°C, W/(m K) | 0,62 |
| Entalpija gasa, kJ/kg | 1,377 |
| Entalpija zasićene pare, kJ/kg | 1,306 |
| Entalpija tečnog hlora, kJ/kg | 0,879 |
| Indeks loma na 14°C | 1,367 |
| Specifična provodljivost na -70°C, Sm/m | 10 -18 |
| Elektronski afinitet, kJ/mol | 357 |
| Energija jonizacije, kJ/mol | 1260 |
Gustina hlora
U normalnim uslovima, hlor je težak gas sa gustinom približno 2,5 puta većom od . Gustina gasovitog i tečnog hlora u normalnim uslovima (na 0 ° C) je jednako 3,214 i 1468 kg / m 3, respektivno. Kada se tečni ili plinoviti klor zagrijava, njegova gustoća se smanjuje zbog povećanja volumena zbog toplinskog širenja.
Gustina gasovitog hlora
U tabeli je prikazana gustina hlora u gasovitom stanju pri različitim temperaturama (u rasponu od -30 do 140°C) i normalnom atmosferskom pritisku (1,013·10 5 Pa). Gustoća hlora se mijenja s temperaturom - kada se zagrije, smanjuje se. Na primjer, na 20 ° C, gustina hlora je 2,985 kg / m 3, a kada temperatura ovog plina poraste na 100 ° C, vrijednost gustine se smanjuje na vrijednost od 2,328 kg / m 3.
| t, °S | ρ, kg/m 3 | t, °S | ρ, kg/m 3 |
|---|---|---|---|
| -30 | 3,722 | 60 | 2,616 |
| -20 | 3,502 | 70 | 2,538 |
| -10 | 3,347 | 80 | 2,464 |
| 0 | 3,214 | 90 | 2,394 |
| 10 | 3,095 | 100 | 2,328 |
| 20 | 2,985 | 110 | 2,266 |
| 30 | 2,884 | 120 | 2,207 |
| 40 | 2,789 | 130 | 2,15 |
| 50 | 2,7 | 140 | 2,097 |
Sa povećanjem pritiska, gustina hlora se povećava. U donjoj tabeli prikazana je gustina gasovitog hlora u temperaturnom opsegu od -40 do 140°C i pritisku od 26,6·10 5 do 213·10 5 Pa. Sa povećanjem pritiska, gustina hlora u gasovitom stanju raste proporcionalno. Na primjer, povećanje pritiska hlora sa 53,2·10 5 na 106,4·10 5 Pa na temperaturi od 10°C dovodi do dvostrukog povećanja gustine ovog gasa.
| ↓ t, °C | P, kPa → | 26,6 | 53,2 | 79,8 | 101,3 |
|---|---|---|---|---|
| -40 | 0,9819 | 1,996 | — | — |
| -30 | 0,9402 | 1,896 | 2,885 | 3,722 |
| -20 | 0,9024 | 1,815 | 2,743 | 3,502 |
| -10 | 0,8678 | 1,743 | 2,629 | 3,347 |
| 0 | 0,8358 | 1,678 | 2,528 | 3,214 |
| 10 | 0,8061 | 1,618 | 2,435 | 3,095 |
| 20 | 0,7783 | 1,563 | 2,35 | 2,985 |
| 30 | 0,7524 | 1,509 | 2,271 | 2,884 |
| 40 | 0,7282 | 1,46 | 2,197 | 2,789 |
| 50 | 0,7055 | 1,415 | 2,127 | 2,7 |
| 60 | 0,6842 | 1,371 | 2,062 | 2,616 |
| 70 | 0,6641 | 1,331 | 2 | 2,538 |
| 80 | 0,6451 | 1,292 | 1,942 | 2,464 |
| 90 | 0,6272 | 1,256 | 1,888 | 2,394 |
| 100 | 0,6103 | 1,222 | 1,836 | 2,328 |
| 110 | 0,5943 | 1,19 | 1,787 | 2,266 |
| 120 | 0,579 | 1,159 | 1,741 | 2,207 |
| 130 | 0,5646 | 1,13 | 1,697 | 2,15 |
| 140 | 0,5508 | 1,102 | 1,655 | 2,097 |
| ↓ t, °C | P, kPa → | 133 | 160 | 186 | 213 |
|---|---|---|---|---|
| -20 | 4,695 | 5,768 | — | — |
| -10 | 4,446 | 5,389 | 6,366 | 7,389 |
| 0 | 4,255 | 5,138 | 6,036 | 6,954 |
| 10 | 4,092 | 4,933 | 5,783 | 6,645 |
| 20 | 3,945 | 4,751 | 5,565 | 6,385 |
| 30 | 3,809 | 4,585 | 5,367 | 6,154 |
| 40 | 3,682 | 4,431 | 5,184 | 5,942 |
| 50 | 3,563 | 4,287 | 5,014 | 5,745 |
| 60 | 3,452 | 4,151 | 4,855 | 5,561 |
| 70 | 3,347 | 4,025 | 4,705 | 5,388 |
| 80 | 3,248 | 3,905 | 4,564 | 5,225 |
| 90 | 3,156 | 3,793 | 4,432 | 5,073 |
| 100 | 3,068 | 3,687 | 4,307 | 4,929 |
| 110 | 2,985 | 3,587 | 4,189 | 4,793 |
| 120 | 2,907 | 3,492 | 4,078 | 4,665 |
| 130 | 2,832 | 3,397 | 3,972 | 4,543 |
| 140 | 2,761 | 3,319 | 3,87 | 4,426 |
Gustina tečnog hlora
Tečni hlor može postojati u relativno uskom temperaturnom opsegu, čije granice leže od minus 100,5 do plus 144°C (odnosno od tačke topljenja do kritične temperature). Iznad temperature od 144 °C, hlor neće preći u tečno stanje ni pod kojim pritiskom. Gustina tečnog hlora u ovom temperaturnom opsegu varira od 1717 do 573 kg/m 3 .
| t, °S | ρ, kg/m 3 | t, °S | ρ, kg/m 3 |
|---|---|---|---|
| -100 | 1717 | 30 | 1377 |
| -90 | 1694 | 40 | 1344 |
| -80 | 1673 | 50 | 1310 |
| -70 | 1646 | 60 | 1275 |
| -60 | 1622 | 70 | 1240 |
| -50 | 1598 | 80 | 1199 |
| -40 | 1574 | 90 | 1156 |
| -30 | 1550 | 100 | 1109 |
| -20 | 1524 | 110 | 1059 |
| -10 | 1496 | 120 | 998 |
| 0 | 1468 | 130 | 920 |
| 10 | 1438 | 140 | 750 |
| 20 | 1408 | 144 | 573 |
Specifični toplotni kapacitet hlora
Specifični toplotni kapacitet gasovitog hlora C p u kJ / (kg K) u temperaturnom opsegu od 0 do 1200 ° C i normalnom atmosferskom pritisku može se izračunati po formuli:
gdje je T apsolutna temperatura hlora u stepenima Kelvina.
Treba napomenuti da je u normalnim uslovima specifični toplotni kapacitet hlora 471 J/(kg K) i raste pri zagrevanju. Povećanje toplotnog kapaciteta na temperaturama iznad 500°C postaje neznatno, a pri visokim temperaturama specifični toplotni kapacitet hlora ostaje praktično nepromenjen.
U tabeli su prikazani rezultati proračuna specifičnog toplotnog kapaciteta hlora po gornjoj formuli (greška proračuna je oko 1%).
| t, °S | C p , J/(kg K) | t, °S | C p , J/(kg K) |
|---|---|---|---|
| 0 | 471 | 250 | 506 |
| 10 | 474 | 300 | 508 |
| 20 | 477 | 350 | 510 |
| 30 | 480 | 400 | 511 |
| 40 | 482 | 450 | 512 |
| 50 | 485 | 500 | 513 |
| 60 | 487 | 550 | 514 |
| 70 | 488 | 600 | 514 |
| 80 | 490 | 650 | 515 |
| 90 | 492 | 700 | 515 |
| 100 | 493 | 750 | 515 |
| 110 | 494 | 800 | 516 |
| 120 | 496 | 850 | 516 |
| 130 | 497 | 900 | 516 |
| 140 | 498 | 950 | 516 |
| 150 | 499 | 1000 | 517 |
| 200 | 503 | 1100 | 517 |
Na temperaturi blizu apsolutne nule, hlor je u čvrstom stanju i ima mali specifični toplotni kapacitet (19 J/(kg·K)). Kako temperatura čvrstog Cl 2 raste, njegov toplotni kapacitet raste i dostiže 720 J/(kg K) na minus 143°C.
Tečni hlor ima specifični toplotni kapacitet od 918 ... 949 J / (kg K) u opsegu od 0 do -90 stepeni Celzijusa. Prema tabeli, može se vidjeti da je specifična toplina tekućeg klora veća od one plinovitog klora i opada s povećanjem temperature.
Toplotna provodljivost hlora
U tabeli su prikazane vrijednosti koeficijenata toplinske provodljivosti plinovitog klora pri normalnom atmosferskom tlaku u temperaturnom rasponu od -70 do 400°C.
Koeficijent toplotne provodljivosti hlora u normalnim uslovima je 0,0079 W/(m deg), što je 3 puta manje nego pri istoj temperaturi i pritisku. Zagrijavanje hlora dovodi do povećanja njegove toplinske provodljivosti. Dakle, na temperaturi od 100°C, vrijednost ovog fizičkog svojstva hlora raste na 0,0114 W/(m deg).
| t, °S | λ, W/(m stepeni) | t, °S | λ, W/(m stepeni) |
|---|---|---|---|
| -70 | 0,0054 | 50 | 0,0096 |
| -60 | 0,0058 | 60 | 0,01 |
| -50 | 0,0062 | 70 | 0,0104 |
| -40 | 0,0065 | 80 | 0,0107 |
| -30 | 0,0068 | 90 | 0,0111 |
| -20 | 0,0072 | 100 | 0,0114 |
| -10 | 0,0076 | 150 | 0,0133 |
| 0 | 0,0079 | 200 | 0,0149 |
| 10 | 0,0082 | 250 | 0,0165 |
| 20 | 0,0086 | 300 | 0,018 |
| 30 | 0,009 | 350 | 0,0195 |
| 40 | 0,0093 | 400 | 0,0207 |
Viskoznost hlora
Koeficijent dinamičke viskoznosti gasovitog hlora u temperaturnom opsegu od 20...500°C može se približno izračunati po formuli:
gdje je η T koeficijent dinamičke viskoznosti hlora na datoj temperaturi T, K;
η T 0 je koeficijent dinamičke viskoznosti hlora na temperaturi T 0 =273 K (na n.a.);
C je Sutherlandova konstanta (za hlor C=351).
U normalnim uslovima, dinamički viskozitet hlora je 0,0123·10 -3 Pa·s. Kada se zagrije, takvo fizičko svojstvo hlora kao što je viskoznost poprima veće vrijednosti.
Tečni hlor ima red veličine veći viskozitet od gasovitog hlora. Na primjer, na temperaturi od 20°C, dinamički viskozitet tekućeg hlora ima vrijednost od 0,345·10 -3 Pa·s i opada s porastom temperature.
Izvori:
- Barkov S. A. Halogeni i podgrupa mangana. Elementi grupe VII periodnog sistema D. I. Mendeljejeva. Studentska pomoć. M.: Obrazovanje, 1976 - 112 str.
- Tabele fizičkih veličina. Imenik. Ed. akad. I. K. Kikoina. Moskva: Atomizdat, 1976 - 1008 str.
- Yakimenko L. M., Pasmanik M. I. Referentna knjiga o proizvodnji hlora, kaustične sode i osnovnih proizvoda hlora. Ed. 2., trans. itd. M.: Hemija, 1976 - 440 str.
Hlor(lat. Chlorum), Cl, hemijski element VII grupe Mendeljejevskog periodnog sistema, atomski broj 17, atomska masa 35.453; pripada porodici halogena. U normalnim uslovima (0°C, 0,1 MN/m 2 ili 1 kgf/cm 2) žuto-zeleni gas sa oštrim iritirajućim mirisom. Prirodni hlor se sastoji od dva stabilna izotopa: 35 Cl (75,77%) i 37 Cl (24,23%). Vještački dobijeni radioaktivni izotopi sa masenim brojevima 31-47, posebno: 32, 33, 34, 36, 38, 39, 40 sa vremenom poluraspada (T ½) 0,31; 2.5; 1,56 sec; 3.1 10 5 godina; 37,3, 55,5 i 1,4 min. 36 Cl i 38 Cl se koriste kao tragači.
Istorijat. Klor je 1774. godine prvi put dobio K. Scheele interakcijom hlorovodonične kiseline sa piroluzit MnO 2 . Međutim, tek 1810. G. Davy je ustanovio da je hlor element i nazvao ga hlor (od grčkog chloros - žuto-zeleno). Godine 1813, J. L. Gay-Lussac predložio je naziv hlor za ovaj element.
Rasprostranjenost hlora u prirodi. Klor se u prirodi javlja samo u obliku jedinjenja. Prosječan sadržaj hlora u zemljinoj kori (klarka) iznosi 1,7·10 -2% mase, u kiselim magmatskim stijenama - granitima i ostalim 2,4·10 -2, u bazičnim i ultrabaznim 5·10 -3. Migracija vode igra glavnu ulogu u istoriji hlora u zemljinoj kori. U obliku Cl jona - nalazi se u Svjetskom okeanu (1,93%), podzemnim slanicima i slanim jezerima. Broj sopstvenih minerala (uglavnom prirodnih hlorida) je 97, od kojih je glavni halit NaCl (kamena so). Poznata su i velika nalazišta kalijum i magnezijum hlorida i mešanih hlorida: silvin KCl, silvinit (Na,K)Cl, karnalit KCl MgCl 2 6H 2 O, kainit KCl MgSO 4 3H 2 O, bišofit MgCl 2 O u istoriji 6H Zemlje, snabdijevanje gornjih dijelova zemljine kore HCl sadržanim u vulkanskim plinovima bilo je od velike važnosti.
Fizička svojstva hlora. Klor ima t bp -34,05°C, t pl -101°C. Gustina gasovitog hlora u normalnim uslovima je 3,214 g/l; zasićena para na 0°C 12,21 g/l; tečni hlor na tački ključanja od 1,557 g/cm 3 ; čvrsti hlor na -102°C 1,9 g/cm 3 . Pritisak zasićene pare hlora na 0°C 0,369; na 25°C 0,772; na 100°C 3,814 MN/m 2 odnosno 3,69; 7,72; 38,14 kgf / cm 2. Toplota fuzije 90,3 kJ/kg (21,5 cal/g); toplota isparavanja 288 kJ/kg (68,8 cal/g); toplotni kapacitet gasa pri konstantnom pritisku 0,48 kJ/(kg K) . Kritične konstante hlora: temperatura 144°C, pritisak 7,72 MN/m2 (77,2 kgf/cm2), gustina 573 g/l, specifična zapremina 1,745·10 -3 l/g. Rastvorljivost (u g/l) Hlor pri parcijalnom pritisku od 0,1 MN/m 2, ili 1 kgf/cm 2, u vodi 14,8 (0°C), 5,8 (30°C), 2,8 (70°C); u rastvoru od 300 g/l NaCl 1,42 (30°C), 0,64 (70°C). Ispod 9,6°C u vodenim rastvorima nastaju hlor hidrati promenljivog sastava Cl 2 ·nH 2 O (gde je n = 6-8); To su žuti kristali kubične singonije, koji se raspadaju kada temperatura poraste na hlor i vodu. Hlor se dobro otapa u TiCl 4 , SiCl 4 , SnCl 4 i nekim organskim rastvaračima (posebno u heksanu C 6 H 14 i ugljen-tetrahloridu CCl 4). Molekul hlora je dvoatomski (Cl 2). Stepen termičke disocijacije Cl 2 + 243 kJ \u003d 2Cl na 1000 K je 2,07 10 -4%, na 2500 K 0,909%.
Hemijska svojstva hlora. Eksterna elektronska konfiguracija atoma Cl 3s 2 Zr 5 . U skladu s tim, hlor u jedinjenjima pokazuje oksidaciona stanja -1, +1, +3, +4, +5, +6 i +7. Kovalentni radijus atoma je 0,99Å, jonski radijus Cl je 1,82Å, elektronski afinitet atoma hlora je 3,65 eV, a energija jonizacije je 12,97 eV.
Hemijski je klor vrlo aktivan, direktno se spaja sa gotovo svim metalima (s nekim samo u prisustvu vlage ili kada se zagrije) i s nemetalima (osim ugljika, dušika, kisika, inertnih plinova), formirajući odgovarajuće kloride, reaguje sa mnogim jedinjenjima, zamjenjuje vodonik u zasićenim ugljovodonicima i spaja nezasićena jedinjenja. Klor istiskuje brom i jod iz njihovih jedinjenja sa vodonikom i metalima; iz jedinjenja hlora sa ovim elementima istiskuje ga fluor. Alkalni metali u prisustvu tragova vlage interaguju sa hlorom uz paljenje, većina metala reaguje sa suvim hlorom samo kada se zagreje. Čelik je, kao i neki metali, stabilan u atmosferi suhog hlora na niskim temperaturama, pa se koristi za proizvodnju opreme i skladišta suvog hlora. Fosfor se pali u atmosferi hlora, formirajući RCl 3 , a nakon daljeg hlorisanja - RCl 5 ; sumpor sa hlorom, kada se zagreva, daje S 2 Cl 2, SCl 2 i druge S n Cl m. Arsen, antimon, bizmut, stroncijum, telur snažno deluju sa hlorom. Smjesa hlora i vodonika gori bezbojnim ili žuto-zelenim plamenom da nastane hlorovodonik (ovo je lančana reakcija).
Maksimalna temperatura plamena vodonik-hlor je 2200°C. Eksplozivne su mješavine hlora i vodonika koje sadrže od 5,8 do 88,5% H 2 .
Hlor sa kiseonikom stvara okside: Cl 2 O, ClO 2, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7, Cl 2 O 8, kao i hipohlorite (soli hipohlorne kiseline), hlorite, hlorate i perhlorate. Sva kiseonikova jedinjenja hlora formiraju eksplozivne mešavine sa supstancama koje se lako oksidiraju. Oksidi hlora su nestabilni i mogu spontano eksplodirati, hipohlorit se sporo raspada tokom skladištenja, hlorati i perhlorati mogu eksplodirati pod uticajem inicijatora.
Klor u vodi se hidrolizira, tvoreći hipoklornu i hlorovodoničnu kiselinu: Cl 2 + H 2 O \u003d HClO + HCl. Prilikom hloriranja vodenih otopina alkalija na hladnom nastaju hipokloriti i kloridi: 2NaOH + Cl 2 \u003d NaClO + NaCl + H 2 O, a pri zagrijavanju - klorati. Hloriranjem suvog kalcijum hidroksida dobija se izbeljivač.
Kada amonijak reaguje sa hlorom, nastaje dušikov triklorid. U hloriranju organskih jedinjenja, hlor ili zamjenjuje vodonik ili se dodaje preko višestrukih veza, formirajući različita organska jedinjenja koja sadrže hlor.
Klor stvara interhalogene spojeve sa drugim halogenima. Fluoridi ClF, ClF 3 , ClF 3 su vrlo reaktivni; na primjer, u atmosferi ClF 3 staklena vuna se spontano zapali. Poznata su jedinjenja hlora sa kiseonikom i fluorom - Hlor oksifluoridi: ClO 3 F, ClO 2 F 3 , ClOF, ClOF 3 i fluor perhlorat FClO 4 .
Dobivanje hlora. Klor je počeo da se proizvodi u industriji 1785. godine interakcijom hlorovodonične kiseline sa mangan (II) oksidom ili piroluzitom. Godine 1867. engleski hemičar G. Deacon razvio je metodu za proizvodnju hlora oksidacijom HCl atmosferskim kiseonikom u prisustvu katalizatora. Od kraja 19. - početka 20. vijeka, hlor se proizvodi elektrolizom vodenih rastvora hlorida alkalnih metala. Ove metode proizvode 90-95% hlora u svijetu. Male količine hlora dobijaju se slučajno u proizvodnji magnezijuma, kalcijuma, natrijuma i litijuma elektrolizom rastopljenih hlorida. Koriste se dve glavne metode elektrolize vodenih rastvora NaCl: 1) u elektrolizerima sa čvrstom katodom i poroznom filter dijafragmom; 2) u elektrolizerima sa živinom katodom. Prema obje metode, plinoviti hlor se oslobađa na grafitnoj ili oksidnoj titan-rutenijum anodi. Prema prvoj metodi, na katodi se oslobađa vodik i nastaje otopina NaOH i NaCl iz koje se naknadnom obradom izoluje komercijalna kaustična soda. Prema drugoj metodi, na katodi nastaje natrijum amalgam koji se raspada čista voda u posebnom aparatu se dobija rastvor NaOH, vodik i čista živa, koja ponovo ide u proizvodnju. Obje metode daju 1,125 tona NaOH na 1 tonu hlora.
Dijafragmska elektroliza zahtijeva manje kapitalnih ulaganja za proizvodnju hlora i proizvodi jeftiniji NaOH. Metoda živine katode proizvodi vrlo čist NaOH, ali gubitak žive zagađuje okoliš.
Upotreba hlora. Jedna od važnih grana hemijske industrije je industrija hlora. Glavne količine hlora se prerađuju na mestu proizvodnje u jedinjenja koja sadrže hlor. Hlor se skladišti i transportuje u tečnom obliku u bocama, bačvama, železničkim cisternama ili u posebno opremljenim posudama. Za industrijske zemlje tipična je sljedeća približna potrošnja hlora: za proizvodnju organskih jedinjenja koja sadrže hlor - 60-75%; anorganska jedinjenja koja sadrže hlor, -10-20%; za izbjeljivanje pulpe i tkanina - 5-15%; za sanitarne potrebe i hlorisanje vode - 2-6% ukupne proizvodnje.
Klor se koristi i za hlorisanje nekih ruda u cilju ekstrakcije titana, niobija, cirkonija i drugih.
Hlor u telu Klor je jedan od biogenih elemenata, stalna komponenta biljnih i životinjskih tkiva. Sadržaj hlora u biljkama (puno hlora u halofitima) - od hiljaditih delova procenta do celog procenta, kod životinja - desetih i stotih procenta. Dnevne potrebe odrasle osobe za hlorom (2-4 g) pokrivene su prehrambenim proizvodima. Uz hranu, hlor se obično isporučuje u višku u obliku natrijum hlorida i kalijum hlorida. Hljeb, meso i mliječni proizvodi posebno su bogati hlorom. Kod životinja, hlor je glavna osmotski aktivna tvar u krvnoj plazmi, limfi, likvoru i nekim tkivima. Igra ulogu u metabolizmu vode i soli, doprinoseći zadržavanju vode u tkivima. Regulacija acido-bazne ravnoteže u tkivima provodi se zajedno sa drugim procesima promjenom raspodjele klora između krvi i drugih tkiva. Klor je uključen u energetski metabolizam u biljkama, aktivirajući i oksidativnu fosforilaciju i fotofosforilaciju. Klor ima pozitivan učinak na apsorpciju kisika korijenjem. Hlor je neophodan za proizvodnju kiseonika tokom fotosinteze izolovanim hloroplastima. Klor nije uključen u većinu hranljivih podloga za veštački uzgoj biljaka. Moguće je da su vrlo niske koncentracije hlora dovoljne za razvoj biljaka.
Trovanje hlorom moguće je u hemijskoj, celulozno-papirnoj, tekstilnoj, farmaceutskoj industriji i dr. Hlor iritira sluzokožu očiju i respiratornog trakta. Sekundarna infekcija se obično pridružuje primarnim upalnim promjenama. Akutno trovanje se razvija gotovo odmah. Udisanje srednje i niske koncentracije hlora izaziva stezanje i bol u grudima, suv kašalj, ubrzano disanje, bol u očima, suzenje, povišen nivo leukocita u krvi, telesnu temperaturu itd. Moguća bronhopneumonija, toksični plućni edem, depresija , konvulzije . U lakšim slučajevima oporavak nastupa za 3-7 dana. Kao dugoročne posljedice uočavaju se katari gornjih dišnih puteva, rekurentni bronhitis, pneumoskleroza i dr. moguća aktivacija plućne tuberkuloze. Uz produženo udisanje malih koncentracija hlora, slično, ali polako razvijajući forme bolesti. Prevencija trovanja: zaptivanje proizvodnih pogona, opreme, efikasna ventilacija, po potrebi upotreba gas maske. Proizvodnja hlora, izbjeljivača i drugih spojeva koji sadrže hlor odnosi se na proizvodnju s štetnim uslovima rad.
U prirodi se hlor javlja u gasovitom stanju i to samo u obliku jedinjenja sa drugim gasovima. U uslovima bliskim normalnim, to je zelenkast, otrovan, kaustičan gas. Ima veću težinu od vazduha. Ima slatkast miris. Molekul hlora sadrži dva atoma. Ne gori u mirovanju, ali na visokim temperaturama stupa u interakciju s vodonikom, nakon čega je moguća eksplozija. Kao rezultat, oslobađa se plin fosgen. Veoma otrovno. Dakle, čak i pri niskoj koncentraciji u zraku (0,001 mg po 1 dm 3) može uzrokovati smrt. hlor kaže da je teži od vazduha, stoga će uvek biti blizu poda u obliku žućkasto-zelene izmaglice.
Istorijske činjenice
Po prvi put u praksi, ovu supstancu je dobio K. Schelee 1774. kombinovanjem hlorovodonične kiseline i piroluzita. Međutim, tek 1810. P. Davy je uspio okarakterizirati hlor i ustanoviti da je to poseban hemijski element.
Vrijedi napomenuti da je 1772. godine uspio dobiti klorovodik - spoj klora sa vodonikom, ali hemičar nije mogao razdvojiti ova dva elementa.
Hemijska karakterizacija hlora
Hlor je hemijski element glavne podgrupe grupe VII periodnog sistema. Nalazi se u trećem periodu i ima atomski broj 17 (17 protona u atomskom jezgru). Reaktivni nemetal. Označava se slovima Cl.
To je tipičan predstavnik gasova koji nemaju boju, ali imaju oštar oštar miris. Obično toksično. Svi halogeni su visoko rastvorljivi u vodi. U kontaktu sa vlažnim vazduhom počinju da se dime.
Eksterna elektronska konfiguracija Cl atoma je 3s23p5. Stoga, u jedinjenjima, hemijski element pokazuje nivoe oksidacije od -1, +1, +3, +4, +5, +6 i +7. Kovalentni radijus atoma je 0,96 Å, jonski radijus Cl je 1,83 Å, afinitet atoma prema elektronu je 3,65 eV, nivo jonizacije je 12,87 eV.
Kao što je gore navedeno, klor je prilično aktivan nemetal, koji vam omogućava stvaranje spojeva s gotovo bilo kojim metalom (u nekim slučajevima, zagrijavanjem ili upotrebom vlage, dok istiskuje brom) i nemetala. U obliku praha, reaguje sa metalima samo pod uticajem visokih temperatura.
Maksimalna temperatura sagorevanja je 2250 °C. Sa kiseonikom može formirati okside, hipohlorite, hlorite i hlorate. Sva jedinjenja koja sadrže kiseonik postaju eksplozivna kada su u interakciji sa oksidirajućim supstancama. Vrijedi napomenuti da mogu eksplodirati nasumično, dok hlorati eksplodiraju samo kada su izloženi bilo kojem inicijatoru.
Karakteristike hlora po položaju u periodnom sistemu:
Jednostavna supstanca;
. element sedamnaeste grupe periodnog sistema;
. treći period trećeg reda;
. sedma grupa glavne podgrupe;
. atomski broj 17;
. označeno simbolom Cl;
. reaktivni nemetalni;
. je u halogenoj grupi;
. u uslovima bliskim normalnim, to je žućkasto-zeleni otrovni gas oštrog mirisa;
. molekul hlora ima 2 atoma (formula Cl 2).
Fizička svojstva hlora:
Tačka ključanja: -34,04 °C;
. tačka topljenja: -101,5 °C;
. gustina u gasovitom stanju - 3,214 g/l;
. gustina tečnog hlora (tokom perioda ključanja) - 1,537 g / cm 3;
. gustina čvrstog hlora - 1,9 g/cm 3 ;
. specifična zapremina - 1.745 x 10 -3 l / g.
Klor: karakteristike temperaturnih promjena
U gasovitom stanju, lako se taloži. Pri pritisku od 8 atmosfera i temperaturi od 20 ° C izgleda kao zelenkasto-žuta tekućina. Ima vrlo visoka svojstva korozije. Kao što pokazuje praksa, ovaj hemijski element može održavati tečno stanje do kritične temperature (143 ° C), podložan povećanju pritiska.
Ako se ohladi na temperaturu od -32°C, preći će u tečnost, bez obzira na atmosferski pritisak. Daljnjim smanjenjem temperature dolazi do kristalizacije (na -101 ° C).
Hlor u prirodi
Zemljina kora sadrži samo 0,017% hlora. Najveći deo je u vulkanskim gasovima. Kao što je gore navedeno, tvar ima visoku kemijsku aktivnost, zbog čega se javlja u prirodi u spojevima s drugim elementima. Međutim, mnogi minerali sadrže klor. Karakteristika elementa omogućava stvaranje oko stotinu različitih minerala. U pravilu su to metalni hloridi.
Takođe, velika količina je u okeanima - skoro 2%. To je zbog činjenice da se hloridi vrlo aktivno otapaju i prenose rijekama i morima. Moguć je i obrnuti proces. Hlor se vraća na obalu, a onda ga vetar nosi okolo. Zbog toga se njegova najveća koncentracija uočava u obalnim područjima. U sušnim područjima planete, plin koji razmatramo nastaje isparavanjem vode, uslijed čega se pojavljuju slane močvare. Godišnje se u svijetu iskopa oko 100 miliona tona ove supstance. Što, međutim, nije iznenađujuće, jer ima mnogo naslaga koje sadrže hlor. Njegove karakteristike, međutim, u velikoj mjeri zavise od geografskog položaja.
Metode za dobijanje hlora
Danas postoji niz metoda za dobijanje hlora, od kojih su sledeće najčešće:
1. Otvor blende. Najjednostavniji je i najjeftiniji. Rastvor soli u dijafragmskoj elektrolizi ulazi u anodni prostor. Dalje, čelična katodna mreža teče u dijafragmu. Sadrži malu količinu polimernih vlakana. Važna karakteristika ovog uređaja je protivtok. Usmjeren je od anode do katodnog prostora, što omogućava odvojeno dobijanje hlora i lužine.
2. Membrana. Energetski najefikasniji, ali težak za implementaciju u organizaciji. Slično dijafragmi. Razlika je u tome što su anodni i katodni prostori potpuno odvojeni membranom. Dakle, izlaz su dva odvojena toka.
Treba napomenuti da su karakteristike kem. element (hlor) dobijen ovim metodama bit će drugačiji. „Čistijom“ se smatra membranska metoda.
3. Merkurova metoda sa tečnom katodom. U poređenju sa drugim tehnologijama, ova opcija vam omogućava da dobijete najčistiji hlor.
Osnovna shema instalacije sastoji se od elektrolizera i međusobno povezanih pumpi i razlagača amalgama. Živa koju pumpa pumpa zajedno sa rastvorom kuhinjske soli služi kao katoda, a ugljenične ili grafitne elektrode služe kao anoda. Princip rada instalacije je sljedeći: iz elektrolita se oslobađa hlor koji se zajedno sa anolitom uklanja iz elektrolizera. Iz potonjeg se uklanjaju nečistoće i ostaci hlora, zasićeni halitom i ponovo vraćaju na elektrolizu.
Zahtjevi industrijske sigurnosti i nerentabilnost proizvodnje doveli su do zamjene tekuće katode čvrstom.
Upotreba hlora u industrijske svrhe
Svojstva hlora omogućavaju mu aktivnu upotrebu u industriji. Uz pomoć ovoga hemijski element primaju razne (vinil hlorid, hlor-gumu itd.), lijekovi, dezinficijensi. Ali najveća niša koju zauzima industrija je proizvodnja hlorovodonične kiseline i vapna.
Metode za prečišćavanje vode za piće se široko koriste. Danas se pokušavaju odmaknuti od ove metode, zamjenjujući je ozoniranjem, jer tvar koju razmatramo negativno utječe na ljudsko tijelo, osim toga, klorirana voda uništava cjevovode. To je zbog činjenice da u slobodnom stanju Cl negativno utječe na cijevi napravljene od poliolefina. Međutim, većina zemalja preferira metodu hloriranja.
Klor se takođe koristi u metalurgiji. Uz njegovu pomoć dobiva se niz rijetkih metala (niobijum, tantal, titanijum). U hemijskoj industriji, različita organoklorna jedinjenja aktivno se koriste za suzbijanje korova i za druge poljoprivredne svrhe, element se koristi i kao izbeljivač.
Zbog svoje hemijske strukture, hlor uništava većinu organskih i neorganskih boja. To se postiže potpunim obezbojenjem. Takav rezultat je moguć samo ako je prisutna voda, jer dolazi do procesa izbjeljivanja zbog kojeg nastaje nakon razgradnje hlora: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Ova metoda je korištena nekoliko puta. stoljećima, a popularan je i danas.
Upotreba ove supstance za proizvodnju organoklornih insekticida je veoma popularna. Ovi poljoprivredni preparati ubijaju štetne organizme, ostavljajući biljke netaknutim. Značajan dio cjelokupnog proizvedenog hlora na planeti ide za poljoprivredne potrebe.
Također se koristi u proizvodnji plastičnih smjesa i gume. Uz njihovu pomoć izrađuju se izolacija žice, kancelarijski materijal, oprema, školjke. kućanskih aparata itd. Postoji mišljenje da je kaučuk dobijen na ovaj način štetan za ljude, ali to nije potvrđeno u nauci.
Vrijedi napomenuti da se hlor (karakteristike supstance smo ranije detaljno razotkrili) i njegovi derivati, kao što su iperit i fosgen, takođe koriste u vojne svrhe za dobijanje hemijskih ratnih agenasa.
Klor kao svijetli predstavnik nemetala
Nemetali su jednostavne tvari koje uključuju plinove i tekućine. U većini slučajeva provode električnu struju lošije od metala i imaju značajne razlike u fizičkim i mehaničkim karakteristikama. Uz pomoć visokog nivoa jonizacije, oni su u stanju da formiraju kovalentna hemijska jedinjenja. U nastavku će biti data karakteristika nemetala na primjeru hlora.
Kao što je gore pomenuto, ovaj hemijski element je gas. U normalnim uslovima, potpuno mu nedostaju svojstva slična metalima. Bez vanjske pomoći ne može stupiti u interakciju s kisikom, dušikom, ugljikom itd. Svoja oksidacijska svojstva ispoljava u vezama s jednostavnim i nekim složenim tvarima. Odnosi se na halogene, što se jasno odražava na njegove hemijske karakteristike. U spojevima s drugim predstavnicima halogena (brom, astatin, jod), istiskuje ih. U plinovitom stanju, klor (njegova karakteristika je direktna potvrda toga) se dobro otapa. Odlično je sredstvo za dezinfekciju. Ubija samo žive organizme, što ga čini nezamjenjivim poljoprivreda i medicina.
Koristiti kao otrov
Karakteristike atoma hlora omogućavaju mu da se koristi kao otrovno sredstvo. Prvi put gas je Nemačka upotrebila 22. aprila 1915. godine, tokom Prvog svetskog rata, usled čega je stradalo oko 15 hiljada ljudi. Trenutno se ne primjenjuje.
Hajde da damo kratak opis hemijski element kao sredstvo za gušenje. Utječe na ljudsko tijelo putem gušenja. Prvo, iritira gornje disajne puteve i sluzokožu očiju. Jak kašalj počinje napadima gušenja. Nadalje, prodirući u pluća, plin korodira plućno tkivo, što dovodi do edema. Bitan! Hlor je supstanca koja brzo deluje.
Ovisno o koncentraciji u zraku, simptomi su različiti. S niskim sadržajem kod osobe, uočava se crvenilo sluznice očiju, lagana otežano disanje. Sadržaj u atmosferi od 1,5-2 g/m 3 uzrokuje težinu i oštre osjećaje u grudima, oštar bol u gornjem dijelu respiratornog trakta. Takođe, stanje može biti praćeno jakim suzenjem. Nakon 10-15 minuta boravka u prostoriji sa takvom koncentracijom hlora dolazi do teške opekotine pluća i smrti. U gušćim koncentracijama smrt je moguća u roku od jedne minute od paralize gornjih disajnih puteva.
Klor u životu organizama i biljaka
Klor se nalazi u gotovo svim živim organizmima. Posebnost je u tome što nije prisutan u svom čistom obliku, već u obliku spojeva.
U organizmima životinja i ljudi, joni klorida održavaju osmotsku jednakost. To je zbog činjenice da imaju najpogodniji radijus za prodiranje u membranske ćelije. Zajedno sa jonima kalijuma, Cl reguliše ravnotežu vode i soli. U crijevima hloridni joni stvaraju povoljno okruženje za djelovanje proteolitičkih enzima želučanog soka. Kanali za hlor su obezbeđeni u mnogim ćelijama našeg tela. Preko njih dolazi do razmene međustanične tečnosti i održava se pH ćelije. Oko 85% ukupnog volumena ovog elementa u tijelu nalazi se u međućelijskom prostoru. Izlučuje se iz organizma putem uretre. Proizvedeno žensko tijelo tokom dojenja.
U ovoj fazi razvoja teško je nedvosmisleno reći koje bolesti izaziva hlor i njegova jedinjenja. To je zbog nedostatka istraživanja u ovoj oblasti.
Joni hlora su takođe prisutni u biljnim ćelijama. Aktivno učestvuje u razmeni energije. Bez ovog elementa proces fotosinteze je nemoguć. Uz njegovu pomoć, korijenje aktivno apsorbira potrebne tvari. Ali visoka koncentracija hlora u biljkama može imati štetan učinak (usporiti proces fotosinteze, zaustaviti razvoj i rast).
Međutim, postoje takvi predstavnici flore koji su se mogli "sprijateljiti" ili barem slagati s ovim elementom. Karakteristika nemetala (hlor) sadrži takvu stavku kao što je sposobnost tvari da oksidira tlo. U procesu evolucije, gore spomenute biljke, nazvane halofiti, zauzimale su prazne slane močvare, koje su bile prazne zbog prevelike količine ovog elementa. Oni apsorbiraju ione klorida, a zatim ih se riješe uz pomoć opadanja listova.
Transport i skladištenje hlora
Postoji nekoliko načina premještanja i skladištenja hlora. Karakteristika elementa implicira potrebu za posebnim cilindrima sa visokog pritiska. Takvi kontejneri imaju identifikacijsku oznaku - okomitu zelenu liniju. Cilindri se moraju temeljito ispirati mjesečno. Uz dugotrajno skladištenje hlora, formiraju vrlo eksplozivan talog - dušikov triklorid. Ako se ne poštuju sva sigurnosna pravila, moguće je spontano paljenje i eksplozija.
Proučavanje hlora
Budući hemičari bi trebali znati karakteristike hlora. Prema planu, učenici 9. razreda mogu čak i da rade laboratorijske eksperimente sa ovom supstancom na osnovu osnovnog znanja iz ove discipline. Naravno, nastavnik je obavezan da sprovede bezbednosni brifing.
Redoslijed rada je sljedeći: trebate uzeti tikvicu s hlorom i u nju sipati sitne metalne strugotine. U letu, čipovi će se rasplamsati jarkim jarkim iskrama, a istovremeno će se formirati lagani bijeli dim SbCl 3. Kada se limena folija uroni u posudu sa hlorom, ona će se takođe spontano zapaliti, a vatrene pahulje će polako padati na dno tikvice. Tokom ove reakcije nastaje zadimljena tečnost, SnCl 4 . Kada se gvozdena strugotina stavi u posudu, formiraju se crvene „kapi“ i pojaviće se crveni dim FeCl 3.
Kao i praktičan rad teorija se ponavlja. Konkretno, takvo pitanje kao što je karakterizacija hlora po položaju u periodičnom sistemu (opisano na početku članka).
Kao rezultat eksperimenata, pokazalo se da element aktivno reagira na organske spojeve. Ako stavite vatu natopljenu terpentinom u teglu s hlorom, ona će se momentalno zapaliti, a čađ će naglo pasti iz tikvice. Natrijum efikasno tinja žućkastim plamenom, a kristali soli se pojavljuju na zidovima hemijskih posuda. Studente će zanimati da je, još kao mladi hemičar, N. N. Semenov (kasniji dobitnik Nobelove nagrade), nakon sprovođenja takvog eksperimenta, skupljao sol sa stijenki boce i, posipajući njome kruh, jeo je. Pokazalo se da je hemija bila u pravu i nije iznevjerila naučnika. Kao rezultat eksperimenta koji je proveo kemičar, zaista je ispala obična kuhinjska sol!
Element VII podgrupe periodnog sistema D. I. Mendeljejeva. Na vanjskom nivou - 7 elektrona, dakle, pri interakciji s redukcijskim agensima, hlor pokazuje svoja oksidaciona svojstva, privlačeći metalni elektron na sebe.
Fizička svojstva hlora.
Hlor je žuti gas. Ima oštar miris.
Hemijska svojstva hlora.
Besplatno hlor veoma aktivan. Reagira sa svim jednostavnim tvarima osim kisika, dušika i plemenitih plinova:
Si + 2 Cl 2 = SiCl 4 + Q.
Pri interakciji s vodonikom na sobnoj temperaturi reakcija praktički nema, ali čim osvjetljenje djeluje kao vanjski utjecaj, dolazi do lančane reakcije koja je našla svoju primjenu u organskoj hemiji.
Kada se zagrije, hlor može istisnuti jod ili brom iz njihovih kiselina:
Cl 2 + 2 HBr = 2 HCl + Br 2 .
Hlor reaguje sa vodom, delimično se otapajući u njoj. Ova mješavina se zove hlorna voda.
Reaguje sa alkalijama:
Cl 2 + 2NaOH \u003d NaCl + NaClO + H 2 O (hladno),
Cl 2 + 6KOH = 5KCl + KClO 3 + 3 H 2 O (toplota).
Dobijanje hlora.
1. Elektroliza taline natrijum hlorida, koja se odvija prema sljedećoj shemi:
2. Laboratorijska metoda za dobijanje hlora:
MnO 2 + 4HCl \u003d MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O.
