Kuzbassi osariik Tehnikaülikool
Kursusetöö
BJD teema
Kloori kui hädaolukorras keemiliselt ohtliku aine iseloomustus
Kemerovo-2009
Sissejuhatus
1. AHOV-i omadused (vastavalt väljastatud ülesandele)
2. Õnnetuse vältimise viisid, kaitse ohtlike kemikaalide eest
3. Ülesanne
4. Keemilise olukorra arvutamine (vastavalt väljastatud ülesandele)
Järeldus
Kirjandus
Sissejuhatus
Kokku tegutseb Venemaal 3300 majandusobjekti, millel on märkimisväärsed ohtlike kemikaalide varud. Üle 35% neist on koorivarusid.
Kloor (lat. Chlorum), Cl - Mendelejevi perioodilise süsteemi VII rühma keemiline element, aatomnumber 17, aatommass 35,453; kuulub halogeenide perekonda.
Kloori kasutatakse ka kloorimiseks mõned oto ryh titaani, nioobiumi, tsirkooniumi jt eesmärgi ja külgetõmbejõuga maagid.
mürgistus kloor on võimalikud keemia-, tselluloosi- ja paberi-, tekstiili- ja farmaatsiatööstuses. Kloor ärritab silmade ja hingamisteede limaskesti. Sekundaarne infektsioon liitub tavaliselt primaarsete põletikuliste muutustega. Äge mürgistus areneb peaaegu kohe. Keskmise ja madala kontsentratsiooni kloori sissehingamisel täheldatakse pigistustunnet ja valu rinnus, kuiva köha, kiiret hingamist, valu silmades, pisaravoolu, leukotsüütide taseme tõusu veres, kehatemperatuuri jne. Bronhopneumoonia, toksiline kopsuturse, depressioon , krambid on võimalikud. Kergetel juhtudel taastub 3-7 päeva. Pikaajaliste tagajärgedena täheldatakse ülemiste hingamisteede katarre, korduvat bronhiiti, pneumoskleroosi; kopsutuberkuloosi võimalik aktiveerumine. Väikese kloori kontsentratsiooni pikaajalisel sissehingamisel sarnane, kuid aeglaselt arendavad vormid haigused. Mürgistuste vältimine, tootmisruumide, seadmete tihendamine, efektiivne ventilatsioon, vajadusel gaasimaski kasutamine. Maksimaalne lubatud kloori kontsentratsioon tootmisruumide õhus on 1 mg/m 3 . Kloori, valgendi ja muude kloori sisaldavate ühendite tootmine viitab tööstustele, kus kahjulikud tingimused töö .
Kloori hankisid ilmselt ka alkeemikud, kuid selle avastamine ja esmane uurimine on lahutamatult seotud kuulsa Rootsi keemiku Carl Wilhelm Scheele nimega. Scheele avas viis keemilised elemendid- baarium ja mangaan (koos Johan Ganiga), molübdeen, volfram, kloor ja teistest keemikutest sõltumatult (ehkki hiljem) - veel kolm: hapnik, vesinik ja lämmastik. Mitte ükski keemik ei suutnud seda saavutust hiljem korrata. Samal ajal oli juba Rootsi Kuningliku Teaduste Akadeemia liikmeks valitud Scheele Köpingis lihtne proviisor, kuigi oleks võinud asuda auväärsemale ja prestiižikamale kohale. Preisi kuningas Frederick II Suur pakkus talle Berliini ülikooli keemiaprofessori kohta. Taolistest ahvatlevatest pakkumistest keeldudes ütles Scheele: "Ma ei saa süüa rohkem, kui vajan, ja sellest, mida ma siin Köpingis teenin, piisab mulle elamiseks."
Arvukalt klooriühendeid teati muidugi ammu enne Scheelet. See element on osa paljudest sooladest, sealhulgas kõige kuulsamast - lauasoolast. 1774. aastal eraldas Scheele vaba kloori, kuumutades musta mineraalpürolusiidi kontsentreeritud vesinikkloriidhappega: MnO 2 + 4HCl ® Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O.
Algul pidasid keemikud kloori mitte elemendiks, vaid tundmatu elemendi murium (ladina keelest muria - soolvesi) keemiliseks ühendiks hapnikuga. Usuti, et vesinikkloriidhape (seda nimetati murihappeks) sisaldab keemiliselt seotud hapnikku. Seda “tunnistuseks” andis eelkõige järgmine fakt: kui kloorilahus jäi valguse kätte, eraldus sellest hapnik ja lahusesse jäi vesinikkloriidhape. Kuid arvukad katsed kloorist hapnikku "ära rebida" ei ole viinud midagi. Niisiis ei õnnestunud kellelgi süsihappegaasi saada kloori kuumutamisel kivisöega (mis kõrgel temperatuuril "võtab ära" paljudelt seda sisaldavatelt ühenditelt hapniku). Humphry Davy, Joseph Louis Gay-Lussaci ja Louis Jacques Tenardi sarnaste katsete tulemusena selgus, et kloor ei sisalda hapnikku ja on lihtne aine. Gay-Lussaci katsed, kes analüüsisid gaaside kvantitatiivset suhet kloori reaktsioonis vesinikuga, viisid samale järeldusele.
1811. aastal pakkus Davy uuele elemendile välja nime "kloriin" – kreeka keelest. "kloros" - kollakasroheline. See on kloori värv. Sama juur on sõnas "klorofüll" (kreeka keelest "chloros" ja "phyllon" - leht). Aasta hiljem "lühendas Gay-Lussac" nime "klooriks". Kuid siiani nimetavad britid (ja ameeriklased) seda elementi "klooriks" (kloor), prantslased aga klooriks (kloor). Ka keemia “seadusandjad” sakslased võtsid lühendatud nimetuse omaks peaaegu kogu 19. sajandiks. (saksa keeles kloor - Chlor). 1811. aastal pakkus saksa füüsik Johann Schweiger välja kloorile nimetuse "halogeen" (kreeka keelest "hals" - sool ja "gennao" - ma sünnitan). Seejärel määrati see termin mitte ainult kloorile, vaid ka kõigile selle analoogidele seitsmendas rühmas - fluor, broom, jood, astatiin.
Huvitav näide vesiniku põlemisest kloori atmosfääris: mõnikord katse ajal ebatavaline kõrvalmõju: On sumin. Kõige sagedamini sumiseb leek siis, kui õhuke vesinikku kandev toru langetatakse klooriga täidetud koonilisse anumasse; sama kehtib ka kerakujuliste kolbide kohta, kuid silindrites leek tavaliselt ei sumiseta. Seda nähtust nimetati "laulvaks leegiks".
Vesilahuses reageerib kloor veega osaliselt ja üsna aeglaselt; 25 °C juures saavutatakse tasakaal: Cl 2 + H 2 O HClO + HCl kahe päeva jooksul. Hüpokloorhape laguneb valguse käes: HClO ® HCl + O. Just aatomihapnikule omistatakse pleegitusefekt (absoluutselt kuival klooril seda võimet ei ole).
Selle ühendites sisalduv kloor võib avaldada kõiki oksüdatsiooniastmeid -1 kuni +7. Hapnikuga moodustab kloor mitmeid oksiide, mis kõik puhtal kujul on ebastabiilsed ja plahvatusohtlikud: Cl 2 O on kollakasoranž gaas, ClO 2 on kollane gaas (temperatuuril alla 9,7 ° C on helepunane vedelik), kloorperkloraat Cl 2 O 4 (ClO –ClO 3, helekollane vedelik), Cl 2 O 6 (O 2 Cl–O–ClO 3, helepunane vedelik), Cl 2 O 7 on värvitu väga plahvatusohtlik vedelik. Ebastabiilsed oksiidid Cl 2 O 3 ja ClO 3 saadi madalatel temperatuuridel. ClO 2 oksiidi toodetakse tööstuslikus mastaabis ja seda kasutatakse kloori asemel paberimassi pleegitamiseks ning joogivee ja heitvee desinfitseerimiseks. Teiste halogeenidega moodustab kloor mitmeid niinimetatud interhalogeenseid ühendeid, näiteks ClF, ClF 3, ClF 5, BrCl, ICl, ICl 3.
Kloor ja selle positiivse oksüdatsiooniastmega ühendid on tugevad oksüdeerijad. 1822. aastal sai saksa keemik Leopold Gmelin klooriga oksüdeerimisel kollasest veresoolast punast: 2K 4 + Cl 2 ® K 3 + 2KCl. Kloor oksüdeerib kergesti bromiide ja kloriide vaba broomi ja joodi vabanemisega.
Erinevates oksüdatsiooniastmetes kloor moodustab rea happeid: HCl - vesinikkloriid (vesinikkloriid, soolad - kloriidid), HClO - hüpokloor (soolad - hüpokloritid), HClO 2 - kloriid (soolad - kloritid), HClO 3 - kloor (soolad - kloraadid) , HClO 4 - kloor (soolad - perkloraadid). Puhtal kujul on hapnikhapetest stabiilne ainult perkloorhape. Hapnikhapete sooladest praktiline kasutamine on hüpokloritid, naatriumklorit NaClO 2 - kangaste pleegitamiseks, kompaktsete pürotehniliste hapnikuallikate ("hapnikuküünlad") valmistamiseks, kaaliumkloraate (bertoletisool), kaltsiumi ja magneesiumi (kahjuritõrjeks Põllumajandus, pürotehniliste kompositsioonide ja lõhkeainete komponentidena tikkude valmistamisel), perkloraadid - lõhkeainete ja pürotehniliste koostiste komponendid; ammooniumperkloraat on raketi tahkete raketikütuste komponent.
Kloor reageerib paljude orgaaniliste ühenditega. See lisab kiiresti kahe- ja kolmekordse süsinik-süsinik sidemetega küllastumata ühenditele (reaktsioon atsetüleeniga toimub plahvatusega) ja valguses - benseeniks. Teatud tingimustel võib kloor asendada vesinikuaatomeid orgaanilistes ühendites: R–H + Cl 2 ® RCl + HCl. See reaktsioon on orgaanilise keemia ajaloos mänginud olulist rolli. 1840. aastatel avastas prantsuse keemik Jean Baptiste Dumas, et kui kloor reageeris äädikhappega, tekkis reaktsioon.
CH 3 COOH + Cl 2 ® CH 2 ClCOOH + HCl. Kloori liia korral moodustub trikloroäädikhape CCl 3 COOH. Paljud keemikud reageerisid aga Dumas’ tööle umbusklikult. Tõepoolest, Berzeliuse tollal üldtunnustatud teooria kohaselt ei saanud positiivselt laetud vesinikuaatomeid asendada negatiivselt laetud klooriaatomitega. Sellel arvamusel olid tol ajal paljud silmapaistvad keemikud, kelle hulgas olid Friedrich Wöhler, Justus Liebig ja muidugi Berzelius ise.
Dumas’ naeruvääristamiseks edastas Wöhler oma sõbrale Liebigile teatud S. Windleri (saksa keeles Schwindler on aferist) nimel artikli Dumas’ väidetavalt avastatud reaktsiooni uuest edukast rakendusest. Artiklis kirjutas Wöhler ilmse pilkamisega, kuidas mangaanatsetaadis Mn (CH 3 COO) 2 oli võimalik asendada kõik elemendid vastavalt nende valentsile klooriga, mille tulemuseks oli kollane kristalne aine, mis koosneb ainult kloorist. . Veel räägiti, et Inglismaal, asendades järjestikku kõik aatomid orgaanilistes ühendites klooriaatomitega, muudetakse tavalised kangad klooriaatomiteks ja samal ajal säilitavad asjad oma välimus. Joonealune märkus tõi välja, et Londoni poodides kaubeldi vilkalt ainult kloorist koosneva materjaliga, kuna see materjal sobib väga hästi öömütside ja soojade aluspükste jaoks.
Kloori reaktsioon orgaaniliste ühenditega põhjustab paljude orgaaniliste klooriproduktide moodustumist, mille hulgas on laialdaselt kasutatavad lahustid: metüleenkloriid CH 2 Cl 2, kloroform CHCl 3, süsiniktetrakloriid CCl 4, trikloroetüleen CHCl \u003d CCl 2, tetrakloroetüleen C 2 . Niiskuse juuresolekul muudab kloor taimede rohelisi lehti, palju värvaineid. Seda on kasutatud alates 18. sajandist. kangaste pleegitamiseks.
Kloor kui mürgine gaas.
Scheele, kes sai kloori, märkis selle väga ebameeldivat teravat lõhna, hingamisraskusi ja köhimist. Nagu hiljem selgus, tunneb inimene kloorilõhna ka siis, kui ühes liitris õhus on seda gaasi vaid 0,005 mg ja samas mõjub see juba ärritavalt. Hingamisteed, hävitades hingamisteede ja kopsude limaskesta rakud. Kontsentratsiooni 0,012 mg / l on raske taluda; kui kloori kontsentratsioon ületab 0,1 mg / l, muutub see eluohtlikuks: hingamine kiireneb, muutub kramplikuks ja seejärel üha harvemaks ning 5–25 minuti pärast hingamine peatub. Maksimaalne lubatud kontsentratsioon tööstusettevõtete õhus on 0,001 mg / l ja elamupiirkondade õhus - 0,00003 mg / l.
Peterburi akadeemik Toviy Jegorovitš Lovitz, kes kordas 1790. aastal Scheele'i katset, paiskas kogemata õhku märkimisväärse koguse kloori. Pärast selle sissehingamist kaotas ta teadvuse ja kukkus, seejärel kannatas kaheksa päeva piinavat valu rinnus. Õnneks ta paranes. Peaaegu suri, kloorist mürgitatud ja kuulus inglise keemik Davy. Katsed isegi väikese koguse klooriga on ohtlikud, kuna võivad põhjustada tõsiseid kopsukahjustusi. Väidetavalt alustas saksa keemik Egon Wiberg üht oma klooriteemalist loengut sõnadega: „Kloor on mürgine gaas. Kui saan järjekordse meeleavalduse ajal mürgistuse, viige mind välja Värske õhk. Kuid loeng tuleb kahjuks katkestada. Kui lasete õhku palju kloori, muutub see tõeliseks katastroofiks. Seda kogesid Esimese maailmasõja ajal Inglise-Prantsuse väed. 22. aprilli hommikul 1915 otsustas Saksa väejuhatus korraldada sõdade ajaloo esimese gaasirünnaku: kui tuul puhus vaenlase poole, avati lähedal väikesel kuuekilomeetrisel rindel korraga 5730 ballooni klapid. Belgia linn Ypres, millest igaüks sisaldas 30 kg vedelat kloori. 5 minuti jooksul tekkis tohutu kollakasroheline pilv, mis liikus aeglaselt sakslaste kaevikute juurest kaitseliitlaste poole. Inglise ja prantsuse sõdurid olid täiesti kaitsetud. Gaas tungis läbi pragude kõikidesse varjupaikadesse, sealt polnud pääsu: polnud ju gaasimaski veel leiutatud. Selle tagajärjel sai mürgituse 15 000 inimest, kellest 5000 suri. Kuu aega hiljem, 31. mail, kordasid sakslased gaasirünnakut idarindel Vene vägede vastu. See juhtus Poolas Bolimovi linna lähedal. 12 km ees eraldus 12 tuhandest silindrist 264 tonni kloori ja palju mürgisema fosgeeni segu (süsihappekloriid COCl 2). Kuninglik väejuhatus teadis, mis Ypresis juhtus, ja ometi polnud vene sõduritel kaitsevahendeid! Gaasirünnaku tagajärjel moodustasid kaotused 9146 inimest, kellest vaid 108 - vintpüssi ja suurtükiväe tulistamise tagajärjel, ülejäänud said mürgituse. Samal ajal suri peaaegu kohe 1183 inimest.
Peagi juhtisid keemikud tähelepanu, kuidas kloori eest põgeneda: hingata tuleb läbi naatriumtiosulfaadi lahuses (seda ainet kasutatakse fotograafias, seda nimetatakse sageli hüposulfiidiks) leotatud marli sideme kaudu. Kloor reageerib väga kiiresti tiosulfaadi lahusega, oksüdeerides selle:
Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O® 2H2SO4 + 2NaCl + 6HCl. Muidugi ei ole väävelhape ka kahjutu aine, kuid selle lahjendatud vesilahus on palju vähem ohtlik kui mürgine kloor. Seetõttu oli tiosulfaadil neil aastatel teine nimi - "antikloor", kuid esimesed tiosulfaadigaasid ei olnud eriti tõhusad.
1916. aastal leiutas vene keemik, tulevane akadeemik Nikolai Dmitrijevitš Zelinski tõeliselt tõhusa gaasimaski, milles mürgiseid aineid säilitas aktiivsöe kiht. Selline väga arenenud pinnaga kivisüsi võiks säilitada palju rohkem kloori kui hüposulfitiga immutatud marli. Õnneks jäid "kloorirünnakud" ajaloos vaid traagiliseks episoodiks. Pärast maailmasõda olid klooril ainult rahumeelsed elukutsed.
Kloori kasutamine.
Igal aastal toodetakse üle maailma tohututes kogustes kloori – kümneid miljoneid tonne. Ainult USA-s 20. sajandi lõpuks. aastas saadi elektrolüüsi teel umbes 12 miljonit tonni kloori (keemiatööstuste seas 10. koht). Selle põhiosa (kuni 50%) kulutatakse orgaaniliste ühendite kloorimiseks - lahustite, sünteetilise kautšuki, polüvinüülkloriidi ja muude plastide, kloropreenkummi, pestitsiidide saamiseks, ravimid, palju muid vajalikke ja kasulikud tooted. Ülejäänu kulub anorgaaniliste kloriidide sünteesiks, tselluloosi- ja paberitööstuses puidumassi pleegitamiseks, vee puhastamiseks. Suhteliselt väikestes kogustes kasutatakse kloori metallurgiatööstuses. Tema abiga saadakse väga puhtaid metalle - titaani, tina, tantaal, nioobium. Vesiniku põletamisel klooris saadakse vesinikkloriid ja sellest vesinikkloriidhape. Kloori kasutatakse ka pleegitusainete (hüpokloritid, valgendi) tootmiseks ja vee desinfitseerimiseks kloorimise teel.
Ilja Leenson
Kloor(kreeka keelest χλωρ?ς - "roheline") - seitsmenda rühma põhialarühma element, D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi kolmas periood, aatomnumbriga 17. Seda tähistab sümbol Cl(lat. Kloor). Reaktiivne mittemetall. Kuulus halogeenide rühma (algselt kasutas saksa keemik Schweiger nimetust "halogeen" kloori kohta [halogeen tõlgitakse sõna otseses mõttes soolaks), kuid see ei juurdunud ja sai hiljem tavaliseks VII rühma jaoks. elemendid, sealhulgas kloor).
Lihtaine kloor (CAS number: 7782-50-5) on tavatingimustes kollakasroheline terava lõhnaga mürgine gaas. Kloori molekul on kaheaatomiline (valem Cl 2).
Kloori avastamise ajalugu
Esimest korda kogus gaasilise veevaba vesinikkloriidi J. Prisley 1772. aastal. (üle vedela elavhõbeda). Kloori hankis esmakordselt 1774. aastal Scheele, kes kirjeldas selle vabanemist pürolusiidi ja vesinikkloriidhappe koosmõjul oma pürolusiidi traktaadis:
4HCl + MnO 2 \u003d Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O
Scheele märkis ära kloori lõhna, mis sarnaneb aqua regia lõhnaga, selle võimet suhelda kulla ja kinaveriga, samuti pleegitavaid omadusi.
Scheele pakkus aga vastavalt tol ajal keemias valitsenud flogistoni teooriale, et kloor on deflogisteeritud vesinikkloriidhape ehk vesinikkloriidhappeoksiid. Berthollet ja Lavoisier väitsid, et kloor on elemendi oksiid muria katsed seda isoleerida jäid aga edutuks kuni Davy tööni, kellel õnnestus lauasool elektrolüüsi abil naatriumiks ja klooriks lagundada.
Levik looduses
Looduses on kaks kloori isotoopi 35 Cl ja 37 Cl. Kloor on maapõues kõige enam leiduv halogeen. Kloor on väga aktiivne - see ühendab otseselt peaaegu kõigi perioodilisuse tabeli elementidega. Seetõttu esineb seda looduses ainult ühendite kujul mineraalide koostises: haliit NaCl, sylvin KCl, silviniit KCl NaCl, biskofiit MgCl 2 6H2O, karnalliit KCl MgCl 2 6H 2 O, kainiit KCl MgSO2 O 4. Suurimad kloorivarud sisalduvad merede ja ookeanide vete soolade koostises (sisaldus merevesi 19 g/l). Kloor moodustab maakoore aatomite koguarvust 0,025%, kloori Clarke'i arv on 0,017% ja inimkeha sisaldab massi järgi 0,25% klooriioone. Inimestel ja loomadel leidub kloori peamiselt rakkudevahelistes vedelikes (sh veres) ja mängudes oluline roll osmootsete protsesside reguleerimisel, samuti närvirakkude tööga seotud protsessides.
Füüsikalised ja füüsikalis-keemilised omadused
Tavatingimustes on kloor kollakasroheline lämmatava lõhnaga gaas. Mõned selle füüsikalised omadused on toodud tabelis.
Mõned kloori füüsikalised omadused
| Kinnisvara |
Tähendus |
|---|---|
| Värv (gaas) | kollane roheline |
| Keemistemperatuur | -34°C |
| Sulamistemperatuur | -100°C |
| Lagunemistemperatuur (dissotsiatsioonid aatomiteks) |
~1400 °C |
| Tihedus (gaas, n.o.s.) | 3,214 g/l |
| Afiinsus aatomi elektroni suhtes | 3,65 eV |
| Esimene ionisatsioonienergia | 12,97 eV |
| Soojusvõimsus (298 K, gaas) | 34,94 (J/mol K) |
| Kriitiline temperatuur | 144 °C |
| kriitiline surve | 76 atm |
| Standardne moodustumise entalpia (298 K, gaas) | 0 (kJ/mol) |
| Standardne moodustumise entroopia (298 K, gaas) | 222,9 (J/mol K) |
| Fusiooni entalpia | 6,406 (kJ/mol) |
| Keev entalpia | 20,41 (kJ/mol) |
| Homolüütilise sideme lõhustumise energia X-X | 243 (kJ/mol) |
| Heterolüütilise sideme lõhustumise energia X-X | 1150 (kJ/mol) |
| Ionisatsioonienergia | 1255 (kJ/mol) |
| Elektronide afiinsusenergia | 349 (kJ/mol) |
| Aatomi raadius | 0,073 (nm) |
| Elektronegatiivsus Paulingu järgi | 3,20 |
| Allred-Rochowi elektronegatiivsus | 2,83 |
| Stabiilsed oksüdatsiooniastmed | -1, 0, +1, +3, (+4), +5, (+6), +7 |
Gaasiline kloor on suhteliselt kergesti veeldatav. Alates rõhust 0,8 MPa (8 atmosfääri) on kloor vedel juba toatemperatuuril. Temperatuurini -34 °C jahutamisel muutub kloor ka normaalsel atmosfäärirõhul vedelaks. Vedel kloor on kollakasroheline vedelik, millel on väga suur söövitav toime (molekulide suure kontsentratsiooni tõttu). Rõhu tõstmisega on võimalik saavutada vedela kloori olemasolu temperatuurini +144 °C (kriitiline temperatuur) kriitilisel rõhul 7,6 MPa.
Temperatuuridel alla –101 °C kristalliseerub vedel kloor ruumirühmaga ortorombseks võreks cmca ja parameetrid a=6,29 Å b=4,50 Å, c=8,21 Å. Alla 100 K muutub kristalse kloori ortorombiline modifikatsioon tetragonaalseks modifikatsiooniks, millel on ruumirühm P4 2 /ncm ja võre parameetrid a=8,56 Å ja c=6,12 Å.
Lahustuvus
Kloori molekuli dissotsiatsiooniaste Cl 2 → 2Cl. 1000 K juures on see 2,07 × 10 −4% ja 2500 K juures 0,909%.
Lõhna tajumise lävi õhus on 0,003 (mg/l).
Elektrijuhtivuse poolest kuulub vedel kloor tugevaimate isolaatorite hulka: see juhib voolu peaaegu miljard korda halvemini kui destilleeritud vesi ja 10 22 korda halvemini kui hõbe. Heli kiirus klooris on umbes poolteist korda väiksem kui õhus.
Keemilised omadused
Elektronkihi struktuur
Klooriaatomi valentsitase sisaldab 1 paaritu elektroni: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5, seega on klooriaatomi valents 1 väga stabiilne. Kuna klooriaatomis on d-alataseme hõivamata orbitaal, võib klooriaatomil olla ka teisi valentse. Aatomi ergastatud olekute moodustumise skeem:
Tuntud on ka klooriühendid, milles klooriaatomi valents on formaalselt 4 ja 6, näiteks ClO 2 ja Cl 2 O 6. Need ühendid on aga radikaalid, mis tähendab, et neil on üks paaritu elektron.
Koostoime metallidega
Kloor reageerib otse peaaegu kõigi metallidega (mõnedega ainult niiskuse juuresolekul või kuumutamisel):
Cl 2 + 2Na → 2NaCl 3Cl 2 + 2Sb → 2SbCl 3 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3
Koostoime mittemetallidega
Mittemetallidega (va süsinik, lämmastik, hapnik ja inertgaasid) moodustuvad vastavad kloriidid.
Valguses või kuumutamisel reageerib see radikaalse mehhanismi abil aktiivselt (mõnikord plahvatusega) vesinikuga. Kloori ja vesiniku segud, mis sisaldavad 5,8–88,3% vesinikku, plahvatavad kiiritamisel, moodustades vesinikkloriidi. Väikeses kontsentratsioonis kloori ja vesiniku segu põleb värvitu või kollakasrohelise leegiga. Vesinikkloori leegi maksimaalne temperatuur on 2200 °C.:
Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2
Hapnikuga moodustab kloor oksiide, milles selle oksüdatsiooniaste on +1 kuni +7: Cl 2 O, ClO 2, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7. Neil on terav lõhn, need on termiliselt ja fotokeemiliselt ebastabiilsed ning kalduvad plahvatusohtlikule lagunemisele.
Reageerimisel fluoriga ei moodustu mitte kloriid, vaid fluoriid:
Cl 2 + 3F 2 (nt) → 2ClF 3
Muud omadused
Kloor tõrjub broomi ja joodi nende ühenditest välja vesiniku ja metallidega:
Cl2 + 2HBr → Br2 + 2HCl Cl2 + 2NaI → I2 + 2NaCl
Süsinikmonooksiidiga reageerimisel moodustub fosgeen:
Cl 2 + CO → COCl 2
Vees või leelises lahustatuna kloor dismuteerub, moodustades hüpokloor- (ja kuumutamisel perkloorhapet) ja vesinikkloriidhapet või nende sooli:
Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO 3Cl 2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O
Kuiva kaltsiumhüdroksiidi kloorimisel saadakse valgendi:
Cl 2 + Ca(OH) 2 → CaCl(OCl) + H 2 O
Kloori mõju ammoniaagile võib saada lämmastiktrikloriidi abil:
4NH3 + 3Cl2 → NCl3 + 3NH4Cl
Kloori oksüdeerivad omadused
Kloor on väga tugev oksüdeerija.
Cl 2 + H 2 S → 2HCl + S
Reaktsioonid orgaaniliste ainetega
Küllastunud ühenditega:
CH3-CH3 + Cl2 → C2H5CI + HCl
Kinnitub mitme sidemega küllastumata ühenditele:
CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 → Cl-CH 2 -CH 2 -Cl
Aromaatsed ühendid asendavad vesinikuaatomi katalüsaatorite (näiteks AlCl 3 või FeCl 3) juuresolekul klooriga:
C6H6 + Cl2 → C6H5CI + HCl
Kuidas saada
Tööstuslikud meetodid
Algselt põhines tööstuslik kloori tootmise meetod Scheele meetodil, see tähendab pürolusiidi reaktsioonil vesinikkloriidhappega:
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
1867. aastal töötas Deacon välja meetodi kloori tootmiseks vesinikkloriidi katalüütilise oksüdeerimise teel atmosfäärihapnikuga. Deaconi protsessi kasutatakse praegu kloori eraldamiseks vesinikkloriidist, mis on orgaaniliste ühendite tööstusliku kloorimise kõrvalsaadus.
4HCl + O2 → 2H2O + 2Cl2
Tänapäeval toodetakse kloori tööstuslikus mastaabis koos naatriumhüdroksiidi ja vesinikuga naatriumkloriidi lahuse elektrolüüsi teel:
2NaCl + 2H 2O → H 2 + Cl 2 + 2NaOH Anood: 2Cl - - 2e - → Cl 2 0 Katood: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH -
Kuna vee elektrolüüs toimub paralleelselt naatriumkloriidi elektrolüüsiga, saab koguvõrrandit väljendada järgmiselt:
1,80 NaCl + 0,50 H2O → 1,00 Cl2 + 1,10 NaOH + 0,03 H2
Kloori tootmiseks kasutatakse elektrokeemilise meetodi kolme varianti. Kaks neist on elektrolüüs tahke katoodiga: membraani- ja membraanmeetodid, kolmas on elektrolüüs vedela elavhõbekatoodiga (elavhõbeda tootmismeetod). Elektrokeemiliste tootmismeetodite hulgas on elavhõbeda katoodelektrolüüs lihtsaim ja mugavaim meetod, kuid see meetod põhjustab märkimisväärset keskkonnakahju metallilise elavhõbeda aurustumise ja lekke tõttu.
Tahketoodiga membraanmeetod
Lahtri õõnsus jaotatakse poorse asbesti vaheseina - membraaniga - katood- ja anoodiruumiks, kus asuvad vastavalt raku katood ja anood. Seetõttu nimetatakse sellist elektrolüüsi sageli diafragma elektrolüüsiks ja tootmismeetodiks on diafragma elektrolüüs. Küllastunud anolüüdi (NaCl lahus) voog siseneb pidevalt diafragma raku anoodiruumi. Elektrokeemilise protsessi tulemusena eraldub haliidi lagunemisel anoodil kloor ja vee lagunemisel katoodil vesinik. Sel juhul on katoodilähedane tsoon rikastatud naatriumhüdroksiidiga.
Membraanmeetod tahketoodiga
Membraanmeetod on sisuliselt sarnane membraanimeetodiga, kuid anoodi- ja katoodruumid eraldab katioonvahetuspolümeermembraan. Membraani tootmismeetod on tõhusam kui membraani meetod, kuid seda on raskem kasutada.
Elavhõbeda meetod vedelkatoodiga
Protsess viiakse läbi elektrolüütilises vannis, mis koosneb elektrolüsaatorist, lagundajast ja elavhõbedapumbast, mis on omavahel ühendatud side kaudu. Elektrolüütilises vannis elavhõbedapumba toimel elavhõbe ringleb, läbides elektrolüüsi ja lagundaja. Elektrolüsaatori katood on elavhõbeda vool. Anoodid - grafiit või väike kulumine. Koos elavhõbedaga voolab elektrolüsaatorist pidevalt läbi anolüüdi vool, naatriumkloriidi lahus. Kloriidi elektrokeemilise lagunemise tulemusena tekivad anoodil kloori molekulid ja eralduv naatrium lahustub katoodil elavhõbedas, moodustades amalgaami.
Laboratoorsed meetodid
Laborites kasutatakse kloori saamiseks tavaliselt protsesse, mis põhinevad vesinikkloriidi oksüdeerimisel tugevate oksüdeerivate ainetega (näiteks mangaan(IV)oksiid, kaaliumpermanganaat, kaaliumdikromaat):
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 +8H2OK 2Cr2O7 + 14HCl → 3Cl2 + 2KCl + 2CrCl3 + 7H2O
Kloori ladustamine
Toodetud kloori hoitakse spetsiaalsetes "mahutites" või pumbatakse terassilindritesse kõrgsurve. Surve all oleva vedela klooriga balloonidel on eriline värv - soovärv. Tuleb märkida, et klooriballoonide pikaajalisel kasutamisel koguneb neisse äärmiselt plahvatusohtlik lämmastiktrikloriid ja seetõttu tuleb aeg-ajalt klooriballoone regulaarselt loputada ja lämmastikkloriidist puhastada.
Kloori kvaliteedistandardid
Vastavalt standardile GOST 6718-93 “Vedel kloor. Tehnilised andmed” toodetakse järgmisi kloori klasse
Rakendus
Kloori kasutatakse paljudes tööstusharudes, teaduses ja kodumaistes vajadustes:
- Polüvinüülkloriidi tootmisel kasutatakse plastikühendeid, sünteetilist kummi, millest valmistatakse: juhtmete isolatsioon, aknaprofiilid, pakkematerjalid, rõivad ja jalatsid, linoleum ja grammofoniplaadid, lakid, seadmed ja vahtplastid, mänguasjad, pillidetailid, ehitusmaterjalid. Polüvinüülkloriidi toodetakse vinüülkloriidi polümeriseerimisel, mida tänapäeval saadakse kõige sagedamini etüleenist kloori tasakaalustatud meetodil vaheühendina 1,2-dikloroetaan.
- Kloori pleegitusomadused on tuntud juba iidsetest aegadest, kuigi “pleegitab” mitte kloor ise, vaid aatomhapnik, mis tekib hüpokloorhappe lagunemisel: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O .. Seda kangaste, paberi, kartongi pleegitamise meetodit on kasutatud sajandeid.
- Kloororgaaniliste insektitsiidide tootmine – ained, mis tapavad põllukultuuridele kahjulikke putukaid, kuid on taimedele ohutud. Märkimisväärne osa toodetud kloorist kulub taimekaitsevahendite hankimisele. Üks tähtsamaid insektitsiide on heksaklorotsükloheksaan (sageli nimetatakse seda ka heksakloraaniks). Seda ainet sünteesis esmakordselt 1825. aastal Faraday, kuid praktilise rakenduse leidis see alles enam kui 100 aasta pärast – kahekümnenda sajandi 30ndatel.
- Seda kasutati keemilise sõjaainena, samuti muude keemiliste sõjavahendite tootmiseks: sinepigaas, fosgeen.
- Vee desinfitseerimiseks - "kloorimine". Kõige tavalisem joogivee desinfitseerimise meetod; põhineb vaba kloori ja selle ühendite võimel pärssida redoksprotsesse katalüüsivate mikroorganismide ensüümsüsteeme. Joogivee desinfitseerimiseks kasutatakse kloori, kloordioksiidi, kloramiini ja valgendit. SanPiN 2.1.4.1074-01 kehtestab järgmised piirid (koridor) tsentraliseeritud veevarustuse joogivees oleva vaba kloori jääksisalduse jaoks 0,3–0,5 mg / l. Mitmed Venemaa teadlased ja isegi poliitikud kritiseerivad kraanivee kloorimise kontseptsiooni, kuid nad ei suuda pakkuda alternatiivi klooriühendite desinfitseerivale järelmõjule. Materjalid, millest veetorud on valmistatud, interakteeruvad erinevalt klooritud kraaniveega. Kraanivees sisalduv vaba kloor vähendab oluliselt polüolefiinipõhiste torustike kasutusiga: polüetüleentorud erinevat tüüpi, sealhulgas ristseotud polüetüleen, suurem tuntud kui PEX (PEX, PE-X). USA-s olid nad sunnitud klooritud veega veevarustussüsteemides kasutatavate polümeersetest materjalidest torujuhtmete vastuvõtmiseks vastu võtma 3 standardit: ASTM F2023 ristseotud polüetüleenist (PEX) ja kuumast klooritud veest valmistatud torude jaoks, ASTM F2263 kõigi polüetüleentorude ja klooritud vee jaoks ning ASTM F2330 mitmekihiliste (metallpolümeer) torude ja kuuma klooritud vee jaoks. Vastupidavuse osas klooriveega suhtlemisel positiivseid tulemusi demonstreerida vasest veetorusid.
- Toiduainetööstuses registreeritud kui toidu lisaaine E925.
- IN keemiline tootmine vesinikkloriidhape, valgendi, bertoleti sool, metallkloriidid, mürgid, ravimid, väetised.
- Metallurgias puhaste metallide tootmiseks: titaan, tina, tantaal, nioobium.
- Päikese neutriinode indikaatorina kloori-argooni detektorites.
Paljud arenenud riigid püüavad piirata kloori kasutamist kodus, sealhulgas seetõttu, et kloori sisaldava prügi põletamisel tekib märkimisväärne kogus dioksiine.
Bioloogiline roll
Kloor on üks olulisemaid biogeenseid elemente ja on osa kõigist elusorganismidest.
Loomadel ja inimestel osalevad kloriidioonid osmootse tasakaalu säilitamisel, kloriidioonil on optimaalne raadius rakumembraani läbimiseks. See seletab tema ühist osalemist naatriumi- ja kaaliumiioonidega pideva osmootse rõhu loomisel ja vee-soola ainevahetuse reguleerimisel. GABA (neurotransmitter) mõjul avaldavad kloriidioonid neuroneid pärssivat toimet, vähendades aktsioonipotentsiaali. Klooriioonid loovad maos soodsa keskkonna maomahla proteolüütiliste ensüümide toimimiseks. Kloorikanalid esinevad paljudes rakutüüpides, mitokondriaalsetes membraanides ja skeletilihastes. Need kanalid täidavad olulisi funktsioone vedeliku mahu reguleerimisel, transepiteliaalsete ioonide transpordil ja membraanipotentsiaalide stabiliseerimisel ning on seotud raku pH säilitamisega. Kloor koguneb vistseraalsesse kudedesse, nahasse ja skeletilihastesse. Kloor imendub peamiselt jämesooles. Kloori imendumine ja eritumine on tihedalt seotud naatriumioonide ja vesinikkarbonaatidega, vähemal määral mineralokortikoididega ja Na + /K + -ATP-aasi aktiivsusega. Rakud koguvad 10-15% kogu kloorist, sellest kogusest 1/3 kuni 1/2 - erütrotsüütides. Umbes 85% kloorist asub rakuvälises ruumis. Kloor eritub organismist peamiselt uriiniga (90-95%), väljaheitega (4-8%) ja naha kaudu (kuni 2%). Kloori eritumine on seotud naatriumi- ja kaaliumiioonidega ning vastastikku HCO 3 -ga (happe-aluse tasakaal).
Inimene tarbib 5-10 g NaCl päevas. Inimese minimaalne vajadus kloori järele on umbes 800 mg päevas. Beebi saab nõutav summa kloori emapiima kaudu, mis sisaldab kloori 11 mmol/l. NaCl on vajalik soolhappe tootmiseks maos, mis soodustab seedimist ja patogeensete bakterite hävimist. Praegu ei ole kloori osa teatud haiguste esinemisel inimestel hästi mõistetav, seda peamiselt uuringute vähese arvu tõttu. Piisab, kui öelda, et isegi soovitusi kloori päevase tarbimise kohta pole välja töötatud. Inimese lihaskoes on 0,20-0,52% kloori, luus - 0,09%; veres - 2,89 g / l. Keskmise inimese (kehakaal 70 kg) kehas 95 g kloori. Iga päev koos toiduga saab inimene 3-6 g kloori, mis üleliigselt katab selle elemendi vajaduse.
Klooriioonid on taimede jaoks elutähtsad. Kloor osaleb taimedes energia metabolismis, aktiveerides oksüdatiivset fosforüülimist. See on vajalik hapniku moodustumiseks eraldatud kloroplastide fotosünteesi protsessis, stimuleerib fotosünteesi abiprotsesse, peamiselt neid, mis on seotud energia kogunemisega. Kloor avaldab positiivset mõju hapniku-, kaaliumi-, kaltsiumi- ja magneesiumiühendite imendumisele juurtes. Kloriidioonide liigkontsentratsioonil taimedes võib olla ka negatiivne külg, näiteks klorofülli sisalduse vähenemine, fotosünteesi aktiivsuse vähenemine, taimede kasvu ja arengu pidurdamine.
Kuid on taimi, mis evolutsiooni käigus kas kohandusid mulla soolsusega või hõivasid ruumivõitluses tühjad sooalad, kus konkurents puudub. Soolases pinnases kasvavaid taimi nimetatakse halofüütideks, nad koguvad kasvuperioodil kloriide ja vabanevad seejärel lehtede langemise kaudu liigsest või vabastavad kloriidi lehtede ja okste pinnale ning saavad kahekordse kasu, varjutades pinda päikesevalguse eest.
Mikroorganismidest on tuntud ka halofiilid – halobakterid –, kes elavad väga soolases vees või pinnases.
Töö omadused ja ettevaatusabinõud
Kloor on mürgine lämmatav gaas, mis kopsudesse sattudes põhjustab kopsukoe põletusi, lämbumist. Sellel on hingamisteid ärritav toime kontsentratsioonil õhus umbes 0,006 mg / l (st kaks korda suurem kloori lõhna lävi). Kloor oli üks esimesi keemilisi mürke, mida Saksamaa esimesel ajal kasutas maailmasõda. Klooriga töötamisel tuleb kasutada kaitseriietust, gaasimaske ja kindaid. peal lühikest aega Hingamisorganite kaitsmiseks kloori sissepääsu eest võite kasutada naatriumsulfiti Na 2 SO 3 või naatriumtiosulfaadi Na 2 S 2 O 3 lahuses niisutatud kaltsu sidet.
Kloori MPC atmosfääriõhus on järgmine: keskmine ööpäevane - 0,03 mg/m³; maksimaalne ühekordne - 0,1 mg / m³; tööstusettevõtte tööruumides - 1 mg / m³.
MÄÄRATLUS
Kloor- perioodilise tabeli seitsmeteistkümnes element. Nimetus - Cl ladinakeelsest sõnast "chlorum". Asub kolmandas perioodis, VIIA rühm. Viitab mittemetallidele. Tuumalaeng on 17.
Kõige olulisem looduslik klooriühend on naatriumkloriid (keedusool) NaCl. Naatriumkloriidi põhimass leidub merede ja ookeanide vees. Paljude järvede veed sisaldavad ka märkimisväärses koguses NaCl. Seda leidub ka tahkel kujul, moodustades paiguti maakoores pakse kihte nn kivisoola. Looduses on levinud ka teised klooriühendid, näiteks kaaliumkloriid mineraalide karnalliit KCl × MgCl 2 × 6H 2 O ja silviit KCl kujul.
Tavatingimustes on kloor kollakasroheline gaas (joonis 1), mis lahustub vees hästi. Jahtumisel eralduvad vesilahustest kristalsed hüdraadid, mis on ligikaudse koostisega klaraadid Cl 2 × 6H 2 O ja Cl 2 × 8H 2 O.
Riis. 1. Kloor vedelas olekus. Välimus.
Kloori aatom- ja molekulmass
Elemendi suhteline aatommass on antud elemendi aatomi massi ja 1/12 süsinikuaatomi massi suhe. Suhteline aatommass on mõõtmeteta ja seda tähistatakse tähega A r (indeks “r” on ingliskeelse sõna relatiivne algustäht, mis tõlkes tähendab “suhteline”). Aatomi kloori suhteline aatommass on 35,457 amu.
Molekulide massid, nagu ka aatomite massid, väljendatakse aatommassi ühikutes. Aine molekulmass on molekuli mass, mida väljendatakse aatommassi ühikutes. Aine suhteline molekulmass on antud aine molekuli massi ja 1/12 süsinikuaatomi massi suhe, mille mass on 12 amu. On teada, et kloori molekul on kaheaatomiline - Cl 2 . Kloori molekuli suhteline molekulmass on võrdne:
Mr (Cl 2) = 35,457 × 2 ≈ 71.
Kloori isotoobid
On teada, et looduses võib kloor esineda kahe stabiilse isotoobi kujul: 35 Cl (75,78%) ja 37 Cl (24,22%). Nende massinumbrid on vastavalt 35 ja 37. Kloori isotoobi 35 Cl aatomi tuum sisaldab seitseteist prootonit ja kaheksateist neutronit ning isotoop 37 Cl sisaldab sama palju prootoneid ja kakskümmend neutronit.
Kloori tehisisotoope on massiarvuga 35–43, millest kõige stabiilsem on 36 Cl, mille poolestusaeg on 301 tuhat aastat.
Klooriioonid
Kloori aatomi välisenergia tasemel on seitse valentselektroni:
1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 5 .
Keemilise vastasmõju tulemusena võib kloor kaotada oma valentselektronid, s.t. olla nende doonor, ja muutuda positiivselt laetud ioonideks või võtta vastu elektrone mõnelt teiselt aatomilt, s.t. olla nende aktseptor ja muutuda negatiivselt laetud ioonideks:
Cl 0-7e → Cl 7+;
Cl 0-5e → Cl 5+;
Cl0-4e → Cl4+;
Cl0-3e → Cl3+;
Cl 0-2e → Cl 2+;
Cl 0-1e → Cl 1+;
Cl 0 +1e → Cl 1-.
Kloori molekul ja aatom
Kloori molekul koosneb kahest aatomist – Cl 2 . Siin on mõned omadused, mis iseloomustavad kloori aatomit ja molekuli:
Näited probleemide lahendamisest
NÄIDE 1
| Ülesanne | Millise koguse kloori tuleks võtta, et reageerida 10 liitri vesinikuga? Gaasid on samadel tingimustel. |
| Lahendus | Kirjutame kloori ja vesiniku vastasmõju reaktsioonivõrrandi: Cl2 + H2 \u003d 2HCl. Arvutage reageerinud vesiniku kogus: n (H2) = V (H2) / Vm; n (H 2) \u003d 10 / 22,4 \u003d 0,45 mol. Võrrandi kohaselt n (H 2) \u003d n (Cl 2) \u003d 0,45 mol. Seejärel on vesinikuga interaktsioonireaktsiooni sattunud kloori maht: |
(Paulingu järgi)
/cm³
Kloor (χλωρός - roheline) - seitsmenda rühma peamise alarühma element, D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi kolmas periood aatomnumbriga 17. Seda tähistatakse sümboliga Cl (lat. Chlorum). Reaktiivne mittemetall. See kuulub halogeenide rühma (algselt kasutas saksa keemik Schweiger nimetust "halogeen" kloori kohta [halogeen tõlgitakse sõna otseses mõttes soolaks), kuid see ei juurdunud ja sai hiljem VII. elementide rühm, kuhu kuulub ka kloor).
Lihtaine kloor (CAS number: 7782-50-5) on tavatingimustes kollakasroheline terava lõhnaga mürgine gaas. Kloori molekul on kaheaatomiline (valem Cl2).
Kloori aatomi diagramm
Kloori hankis esmakordselt 1772. aastal Scheele, kes kirjeldas selle vabanemist pürolusiidi ja vesinikkloriidhappe koosmõjul oma pürolusiidi traktaadis:
4HCl + MnO 2 \u003d Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O
Scheele märkis ära kloori lõhna, mis sarnaneb aqua regia lõhnaga, selle võimet suhelda kulla ja kinaveriga, samuti pleegitavaid omadusi.
Scheele pakkus aga vastavalt tol ajal keemias valitsenud flogistoni teooriale, et kloor on deflogisteeritud vesinikkloriidhape ehk vesinikkloriidhappeoksiid. Berthollet ja Lavoisier väitsid, et kloor on elemendi murium oksiid, kuid katsed seda isoleerida jäid edutuks kuni Davy tööni, kellel õnnestus elektrolüüsi teel lagundada lauasool naatriumiks ja klooriks.
Levik looduses
Looduses on kaks kloori isotoopi 35 Cl ja 37 Cl. Kloor on maapõues kõige enam leiduv halogeen. Kloor on väga aktiivne - see ühendab otseselt peaaegu kõigi perioodilisuse tabeli elementidega. Seetõttu esineb seda looduses ainult ühendite kujul mineraalide koostises: haliit NaCl, sylvin KCl, silviniit KCl NaCl, biskofiit MgCl 2 6H2O, karnalliit KCl MgCl 2 6H 2 O, kainiit KCl MgSO2 O 4. Suurimad kloorivarud sisalduvad merede ja ookeanide vete soolades.
Kloor moodustab 0,025% maakoore aatomite koguarvust, kloori Clarke'i arv on 0,19% ja inimkeha sisaldab massi järgi 0,25% klooriioone. Inimestel ja loomadel leidub kloori peamiselt rakkudevahelistes vedelikes (sh veres) ning sellel on oluline roll osmootsete protsesside reguleerimisel, aga ka närvirakkude talitlusega seotud protsessides.
Isotoopne koostis
Looduses on 2 stabiilset kloori isotoopi: massiarvuga 35 ja 37. Nende sisaldus on vastavalt 75,78% ja 24,22%.
| Isotoop | Suhteline mass, a.m.u. | Pool elu | Lagunemise tüüp | tuuma spin |
|---|---|---|---|---|
| 35Cl | 34.968852721 | stabiilne | — | 3/2 |
| 36Cl | 35.9683069 | 301 000 aastat | β-lagunemine 36 Ar | 0 |
| 37Cl | 36.96590262 | stabiilne | — | 3/2 |
| 38Cl | 37.9680106 | 37,2 minutit | β-lagunemine 38 Ar | 2 |
| 39Cl | 38.968009 | 55,6 minutit | β-lagunemine 39 Ar | 3/2 |
| 40Cl | 39.97042 | 1,38 minutit | β-lagunemine 40 Ar | 2 |
| 41Cl | 40.9707 | 34 c | β-lagunemine 41 Ar | |
| 42Cl | 41.9732 | 46,8 s | β-lagunemine 42 Ar | |
| 43Cl | 42.9742 | 3,3 s | β-lagunemine 43 Ar |
Füüsikalised ja füüsikalis-keemilised omadused
Tavatingimustes on kloor kollakasroheline lämmatava lõhnaga gaas. Mõned selle füüsikalised omadused on toodud tabelis.
Mõned kloori füüsikalised omadused
| Kinnisvara | Tähendus |
|---|---|
| Keemistemperatuur | -34°C |
| Sulamistemperatuur | -101 °C |
| Lagunemistemperatuur (dissotsiatsioonid aatomiteks) |
~1400°С |
| Tihedus (gaas, n.o.s.) | 3,214 g/l |
| Afiinsus aatomi elektroni suhtes | 3,65 eV |
| Esimene ionisatsioonienergia | 12,97 eV |
| Soojusvõimsus (298 K, gaas) | 34,94 (J/mol K) |
| Kriitiline temperatuur | 144 °C |
| kriitiline surve | 76 atm |
| Standardne moodustumise entalpia (298 K, gaas) | 0 (kJ/mol) |
| Standardne moodustumise entroopia (298 K, gaas) | 222,9 (J/mol K) |
| Fusiooni entalpia | 6,406 (kJ/mol) |
| Keev entalpia | 20,41 (kJ/mol) |
Jahtudes muutub kloor umbes 239 K temperatuuril vedelikuks ja seejärel kristalliseerub temperatuuril alla 113 K ruumirühmaga ortorombseks võreks. cmca ja parameetrid a=6,29 b=4,50, c=8,21. Alla 100 K muutub kristalse kloori ortorombiline modifikatsioon tetragonaalseks modifikatsiooniks, millel on ruumirühm P4 2 /ncm ja võre parameetrid a=8,56 ja c=6,12 .
Lahustuvus
| Lahusti | Lahustuvus g/100 g |
|---|---|
| Benseen | Lahustuv |
| Vesi (0 °C) | 1,48 |
| Vesi (20°C) | 0,96 |
| Vesi (25°C) | 0,65 |
| Vesi (40°C) | 0,46 |
| Vesi (60°C) | 0,38 |
| Vesi (80°C) | 0,22 |
| Süsiniktetrakloriid (0 °C) | 31,4 |
| Süsiniktetrakloriid (19 °C) | 17,61 |
| Süsiniktetrakloriid (40 °C) | 11 |
| Kloroform | Väga hästi lahustuv |
| TiCl 4, SiCl 4, SnCl 4 | Lahustuv |
Valguses või kuumutamisel reageerib see radikaalse mehhanismi abil aktiivselt (mõnikord plahvatusega) vesinikuga. Kloori ja vesiniku segud, mis sisaldavad 5,8–88,3% vesinikku, plahvatavad kiiritamisel vesinikkloriidi moodustumisega. Väikeses kontsentratsioonis kloori ja vesiniku segu põleb värvitu või kollakasrohelise leegiga. Vesinikkloori leegi maksimaalne temperatuur on 2200 °C.:
Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2 Cl 2 + 3F 2 (näit.) → 2ClF 3
Muud omadused
Cl 2 + CO → COCl 2Vees või leelises lahustatuna kloor dismuteerub, moodustades hüpokloorseid (ja kuumutamisel perkloorhappeid) ja vesinikkloriidhappeid või nende sooli:
Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO 3Cl 2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O Cl 2 + Ca(OH) 2 → CaCl(OCl) + H 2 O 4NH 3 + 3Cl 2 → NCl 3 + 3NH 4Cl
Kloori oksüdeerivad omadused
Cl 2 + H 2 S → 2HCl + SReaktsioonid orgaaniliste ainetega
CH 3 -CH 3 + Cl 2 → C 2 H 6-x Cl x + HClKinnitub mitme sidemega küllastumata ühenditele:
CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 → Cl-CH 2 -CH 2 -Cl
Aromaatsed ühendid asendavad vesinikuaatomi katalüsaatorite (näiteks AlCl 3 või FeCl 3) juuresolekul klooriga:
C6H6 + Cl2 → C6H5CI + HCl
Kloori meetodid kloori tootmiseks
Tööstuslikud meetodid
Algselt põhines tööstuslik kloori tootmise meetod Scheele meetodil, see tähendab pürolusiidi reaktsioonil vesinikkloriidhappega:
MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O 2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOH anood: 2Cl - - 2e - → Cl 2 0 Katood: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH-
Kuna vee elektrolüüs toimub paralleelselt naatriumkloriidi elektrolüüsiga, saab koguvõrrandit väljendada järgmiselt:
1,80 NaCl + 0,50 H2O → 1,00 Cl2 + 1,10 NaOH + 0,03 H2
Kloori tootmiseks kasutatakse elektrokeemilise meetodi kolme varianti. Kaks neist on elektrolüüs tahke katoodiga: membraani- ja membraanmeetodid, kolmas on elektrolüüs vedelkatoodiga (elavhõbeda tootmismeetod). Elektrokeemiliste tootmismeetodite hulgas on elavhõbeda katoodelektrolüüs lihtsaim ja mugavaim meetod, kuid see meetod põhjustab märkimisväärset keskkonnakahju metallilise elavhõbeda aurustumise ja lekke tõttu.
Tahketoodiga membraanmeetod
Lahtri õõnsus jaotatakse poorse asbesti vaheseina - membraaniga - katood- ja anoodiruumiks, kus asuvad vastavalt raku katood ja anood. Seetõttu nimetatakse sellist elektrolüüsi sageli diafragma elektrolüüsiks ja tootmismeetodiks on diafragma elektrolüüs. Küllastunud anolüüdi (NaCl lahus) voog siseneb pidevalt diafragma raku anoodiruumi. Elektrokeemilise protsessi tulemusena eraldub haliidi lagunemisel anoodil kloor ja vee lagunemisel katoodil vesinik. Sel juhul on katoodilähedane tsoon rikastatud naatriumhüdroksiidiga.
Membraanmeetod tahketoodiga
Membraanmeetod on sisuliselt sarnane membraanimeetodiga, kuid anoodi- ja katoodruumid eraldab katioonvahetuspolümeermembraan. Membraani tootmismeetod on tõhusam kui membraani meetod, kuid seda on raskem kasutada.
Elavhõbeda meetod vedelkatoodiga
Protsess viiakse läbi elektrolüütilises vannis, mis koosneb elektrolüsaatorist, lagundajast ja elavhõbedapumbast, mis on omavahel ühendatud side kaudu. Elektrolüütilises vannis elavhõbedapumba toimel elavhõbe ringleb, läbides elektrolüüsi ja lagundaja. Raku katood on elavhõbeda vool. Anoodid - grafiit või väike kulumine. Koos elavhõbedaga voolab elektrolüsaatorist pidevalt läbi anolüüdi vool, naatriumkloriidi lahus. Kloriidi elektrokeemilise lagunemise tulemusena tekivad anoodil kloori molekulid ja eralduv naatrium lahustub katoodil elavhõbedas, moodustades amalgaami.
Laboratoorsed meetodid
Laborites kasutatakse kloori saamiseks tavaliselt protsesse, mis põhinevad vesinikkloriidi oksüdeerimisel tugevate oksüdeerivate ainetega (näiteks mangaan(IV)oksiid, kaaliumpermanganaat, kaaliumdikromaat):
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 +8H 2O K 2Cr 2O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O
Kloori ladustamine
Toodetud kloor ladustatakse spetsiaalsetes "paakides" või pumbatakse kõrgsurvega terassilindritesse. Surve all oleva vedela klooriga balloonidel on eriline värv - soovärv. Tuleb märkida, et klooriballoonide pikaajalisel kasutamisel koguneb neisse äärmiselt plahvatusohtlik lämmastiktrikloriid ja seetõttu tuleb aeg-ajalt klooriballoone regulaarselt loputada ja lämmastikkloriidist puhastada.
Kloori kvaliteedistandardid
Vastavalt standardile GOST 6718-93 “Vedel kloor. Tehnilised andmed” toodetakse järgmisi kloori klasse
Rakendus
Kloori kasutatakse paljudes tööstusharudes, teaduses ja kodumaistes vajadustes:
- Polüvinüülkloriidi tootmisel kasutatakse plastikühendeid, sünteetilist kummi, millest valmistatakse: juhtmete isolatsiooni, aknaprofiile, pakkematerjale, riideid ja jalanõusid, linoleumi- ja grammofoniplaate, lakke, seadmeid ja penoplasti, mänguasju, instrumentide detaile, ehitusmaterjalid. Polüvinüülkloriidi toodetakse vinüülkloriidi polümeriseerimisel, mida tänapäeval saadakse kõige sagedamini etüleenist kloori tasakaalustatud meetodil vaheühendina 1,2-dikloroetaan.
- Kloori pleegitusomadused on tuntud juba iidsetest aegadest, kuigi “pleegitab” mitte kloor ise, vaid aatomhapnik, mis tekib hüpokloorhappe lagunemisel: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O .. Seda kangaste, paberi, kartongi pleegitamise meetodit on kasutatud sajandeid.
- Kloororgaaniliste insektitsiidide tootmine – ained, mis tapavad põllukultuuridele kahjulikke putukaid, kuid on taimedele ohutud. Märkimisväärne osa toodetud kloorist kulub taimekaitsevahendite hankimisele. Üks tähtsamaid insektitsiide on heksaklorotsükloheksaan (sageli nimetatakse seda ka heksakloraaniks). Seda ainet sünteesis esmakordselt 1825. aastal Faraday, kuid praktilise rakenduse leidis see alles enam kui 100 aasta pärast – meie sajandi 30ndatel.
- Seda kasutati keemilise sõjaainena, samuti muude keemiliste sõjavahendite tootmiseks: sinepigaas, fosgeen.
- Vee desinfitseerimiseks - "kloorimine". Kõige tavalisem joogivee desinfitseerimise meetod; põhineb vaba kloori ja selle ühendite võimel pärssida redoksprotsesse katalüüsivate mikroorganismide ensüümsüsteeme. Joogivee desinfitseerimiseks kasutatakse kloori, kloordioksiidi, kloramiini ja valgendit. SanPiN 2.1.4.1074-01 kehtestab järgmised piirid (koridor) tsentraliseeritud veevarustuse joogivees oleva vaba kloori jääksisalduse jaoks 0,3–0,5 mg / l. Mitmed Venemaa teadlased ja isegi poliitikud kritiseerivad kraanivee kloorimise kontseptsiooni, kuid nad ei suuda pakkuda alternatiivi klooriühendite desinfitseerivale järelmõjule. Materjalid, millest veetorud on valmistatud, interakteeruvad erinevalt klooritud kraaniveega. Kraanivees sisalduv vaba kloor lühendab oluliselt polüolefiinidel põhinevate torustike eluiga: erinevat tüüpi polüetüleentorud, sealhulgas ristseotud polüetüleen, rohkem tuntud kui PEX (PEX, PE-X). USA-s sunniti klooritud veega veevarustussüsteemides kasutatavate polümeersetest materjalidest torustike vastuvõtmiseks vastu võtma 3 standardit: ASTM F2023 torude, membraanide ja skeletilihaste jaoks. Need kanalid täidavad olulisi funktsioone vedeliku mahu reguleerimisel, transepiteliaalsete ioonide transpordil ja membraanipotentsiaalide stabiliseerimisel ning on seotud raku pH säilitamisega. Kloor koguneb vistseraalsesse kudedesse, nahasse ja skeletilihastesse. Kloor imendub peamiselt jämesooles. Kloori imendumine ja eritumine on tihedalt seotud naatriumioonide ja vesinikkarbonaatidega, vähemal määral mineralokortikoididega ja Na + /K + -ATP-aasi aktiivsusega. Rakud koguvad 10-15% kogu kloorist, sellest kogusest 1/3 kuni 1/2 - erütrotsüütides. Umbes 85% kloorist asub rakuvälises ruumis. Kloor eritub organismist peamiselt uriiniga (90-95%), väljaheitega (4-8%) ja naha kaudu (kuni 2%). Kloori eritumine on seotud naatriumi- ja kaaliumiioonidega ning vastastikku HCO 3 -ga (happe-aluse tasakaal).
Inimene tarbib 5-10 g NaCl päevas. Inimese minimaalne vajadus kloori järele on umbes 800 mg päevas. Imik saab vajaliku koguse kloori emapiima kaudu, mis sisaldab 11 mmol/l kloori. NaCl on vajalik soolhappe tootmiseks maos, mis soodustab seedimist ja patogeensete bakterite hävimist. Praegu ei ole kloori osa teatud haiguste esinemisel inimestel hästi mõistetav, seda peamiselt uuringute vähese arvu tõttu. Piisab, kui öelda, et isegi soovitusi kloori päevase tarbimise kohta pole välja töötatud. Inimese lihaskoes on 0,20-0,52% kloori, luus - 0,09%; veres - 2,89 g / l. Keskmise inimese (kehakaal 70 kg) kehas 95 g kloori. Iga päev koos toiduga saab inimene 3-6 g kloori, mis üleliigselt katab selle elemendi vajaduse.
Klooriioonid on taimede jaoks elutähtsad. Kloor osaleb taimedes energia metabolismis, aktiveerides oksüdatiivset fosforüülimist. See on vajalik hapniku moodustumiseks eraldatud kloroplastide fotosünteesi protsessis, stimuleerib fotosünteesi abiprotsesse, peamiselt neid, mis on seotud energia kogunemisega. Kloor avaldab positiivset mõju hapniku-, kaaliumi-, kaltsiumi- ja magneesiumiühendite imendumisele juurtes. Klooriioonide liigsel kontsentratsioonil taimedes võib olla ka negatiivne külg, näiteks vähendada klorofülli sisaldust, vähendada fotosünteesi aktiivsust, pidurdada Baskunchaki klooritaimede kasvu ja arengut). Kloor oli üks esimesi keemilisi mürke, mida kasutati
– Analüütiliste laboriseadmete, labori- ja tööstuselektroodide abil, eelkõige: referentselektroodid ESr-10101, mis analüüsivad Cl- ja K+ sisaldust.
Klooripäringud, meid leitakse kloorisoovide järgi
Koostoime, mürgistus, vesi, reaktsioonid ja kloori saamine
- oksiid
- lahendus
- happed
- ühendused
- omadused
- määratlus
- dioksiidi
- valem
- kaal
- aktiivne
- vedel
- aine
- rakendus
- tegevust
- oksüdatsiooni olek
- hüdroksiid
