Na západe Flámska leží malé mestečko. Napriek tomu je jeho meno známe po celom svete a dlho zostane v pamäti ľudstva ako symbol jedného z najväčších zločinov proti ľudskosti. Toto mesto je Ypres. Crecy - Ypres - Hirošima - míľniky na ceste k premene vojny na obrovský stroj ničenia.
Začiatkom roku 1915 sa na západnej frontovej línii vytvorila takzvaná rímsa Ypres. Spojenecké anglo-francúzske jednotky severovýchodne od Ypres sa vklinili do územia okupovaného nemeckou armádou. Nemecké velenie sa rozhodlo podniknúť protiútok a vyrovnať frontovú líniu. Ráno 22. apríla, keď zafúkal rovinatý severovýchod, začali Nemci nezvyčajnú prípravu na ofenzívu – uskutočnili prvý plynový útok v histórii vojen. V prednej časti Ypres bolo súčasne otvorených 6 000 fliaš s chlórom. V priebehu piatich minút sa vytvoril obrovský, 180 ton vážiaci jedovatý žltozelený mrak, ktorý sa pomaly presúval k nepriateľským zákopom.
Toto nikto nečakal. Vojaci Francúzov a Angličanov sa pripravovali na útok, na delostrelecké ostreľovanie sa vojaci bezpečne zakopali, no pred ničivým chlórovým mrakom boli absolútne neozbrojení. Smrtiaci plyn prenikol do všetkých škár, do všetkých úkrytov. Výsledky prvého chemický útok(a prvé porušenie Haagskeho dohovoru z roku 1907 o nepoužívaní jedovatých látok!) boli ohromujúce - chlór zasiahol asi 15 tisíc ľudí a asi 5 tisíc - na smrť. A to všetko - s cieľom vyrovnať frontovú líniu dlhú 6 km! O dva mesiace neskôr podnikli Nemci chlórový útok aj na východnom fronte. A o dva roky neskôr Ypres zvýšil svoju slávu. Počas ťažkej bitky 12. júla 1917 bola v oblasti tohto mesta prvýkrát použitá jedovatá látka, neskôr nazývaná horčičný plyn. Horčica je derivát chlóru, dichlórdietylsulfidu.
Pripomenuli sme si tieto epizódy histórie spojené s jedným mestečkom a jedným chemickým prvkom, aby sme ukázali, aký nebezpečný môže byť prvok č. 17 v rukách militantných šialencov. Toto je najtemnejšia stránka v histórii chlóru. Ale bolo by úplne nesprávne vidieť v chlóre len jedovatú látku a surovinu na výrobu iných jedovatých látok...
História elementárneho chlóru je pomerne krátka, siaha až do roku 1774. História zlúčenín chlóru je stará ako svet. Stačí pripomenúť, že chlorid sodný je kuchynská soľ. A zrejme už v praveku bola zaznamenaná schopnosť soli konzervovať mäso a ryby.
Najstaršie archeologické nálezy – dôkazy používania soli človekom sa datujú približne do 3-4 tisícročia pred naším letopočtom. Najstarší opis ťažby kamennej soli sa však nachádza v spisoch gréckeho historika Herodota (V. storočie pred Kristom). Herodotos opisuje ťažbu kamennej soli v Líbyi. V oáze Sinah v centre líbyjskej púšte bol známy chrám boha Ammon-Ra. Preto sa Líbya nazývala „Amoniak“ a prvý názov kamennej soli bol „sal ammoniacum“. Neskôr, počnúc okolo trinásteho storočia. AD, tento názov bol priradený chloridu amónnemu.
Prírodná história Plínia staršieho opisuje metódu oddeľovania zlata od základných kovov kalcináciou soľou a ílom. A jeden z prvých popisov čistenia chloridu sodného sa nachádza v spisoch veľkého arabského lekára a alchymistu Jabir ibn Hayyan (v európskom pravopise - Geber).
Je veľmi pravdepodobné, že alchymisti sa stretli aj s elementárnym chlórom, keďže v krajinách východu už v 9. a v Európe v 13. storočí. bola známa „kráľovská vodka“ – zmes kyseliny chlorovodíkovej a dusičnej. Kniha Hortus Medicinae od Holanďana Van Helmonta, vydaná v roku 1668, hovorí, že pri spoločnom zahrievaní chloridu amónneho a kyseliny dusičnej sa získa určitý plyn. Na základe popisu je tento plyn veľmi podobný chlóru.
podrobne chlór prvýkrát opísal švédsky chemik Scheele vo svojom pojednaní o pyrolusite. Zahriatím minerálneho pyrolusitu s kyselinou chlorovodíkovou si Scheele všimol pach charakteristický pre aqua regia, zhromaždil a študoval žltozelený plyn, ktorý spôsobil tento zápach, a študoval jeho interakciu s určitými látkami. Scheele ako prvý objavil vplyv chlóru na zlato a rumelku (v druhom prípade vzniká sublimát) a bieliace vlastnosti chlóru.
Scheele nepovažoval novoobjavený plyn za jednoduchú látku a nazval ho „deflogistinovaná kyselina chlorovodíková“. Moderne povedané, Scheele a po ňom ďalší vedci tej doby verili, že novým plynom je oxid kyseliny chlorovodíkovej.
O niečo neskôr Bertholet a Lavoisier navrhli, aby sa tento plyn považoval za oxid nejakého nového prvku, muria. Už tri a pol desaťročia sa chemici neúspešne pokúšajú izolovať neznáme murium.
Zástancom „oxidu murium“ bol najskôr aj Davy, ktorý v roku 1807 rozložil kuchynskú soľ elektrickým prúdom na alkalický kov sodík a žltozelený plyn. O tri roky neskôr, po mnohých neúspešných pokusoch získať muriu, však Davy dospel k záveru, že plyn objavený Scheeleom je jednoduchá látka, prvok a nazval ho plynný chlór alebo chlór (z gréčtiny - žltozelený). A o tri roky neskôr dal Gay-Lussac novému prvku kratší názov – chlór. Je pravda, že v roku 1811 nemecký chemik Schweiger navrhol pre chlór iný názov - „halogén“ (doslova sa prekladá ako soľ), ale tento názov sa najskôr neujal a neskôr sa stal bežným pre celú skupinu prvkov, ktoré obsahuje chlór.
"Osobná karta" chlóru
Na otázku, čo je chlór, môžete dať aspoň tucet odpovedí. Po prvé, je to halogén; po druhé, jedno z najsilnejších oxidačných činidiel; po tretie, extrémne jedovatý plyn; po štvrté, najdôležitejší produkt hlavného chemického priemyslu; po piate, suroviny na výrobu plastov a pesticídov, gumy a umelých vlákien, farbív a liekov; po šieste, látka, pomocou ktorej sa získava titán a kremík, glycerín a fluoroplast; siedmy, čistiaci prostriedok pitná voda a bielenie látok...
Tento zoznam by mohol pokračovať.
Za normálnych podmienok je elementárny chlór pomerne ťažký žltozelený plyn s ostrým charakteristickým zápachom. Atómová hmotnosť chlóru je 35,453 a molekulová hmotnosť je 70,906, pretože molekula chlóru je dvojatómová. Jeden liter plynného chlóru za normálnych podmienok (teplota 0 °C a tlak 760 mm Hg) váži 3,214 g.. Po ochladení na teplotu - 34,05 °C chlór kondenzuje na žltú kvapalinu (hustota 1,56 g / cm 3), a pri teplote - 101,6 °C vytvrdzuje. o vysoký krvný tlak chlór sa môže pri vyšších teplotách až do +144°C premeniť na kvapalinu. Chlór je vysoko rozpustný v dichlóretáne a niektorých ďalších organických rozpúšťadlách obsahujúcich chlór.
Prvok číslo 17 je veľmi aktívny – spája sa priamo s takmer všetkými prvkami periodického systému. Preto sa v prírode vyskytuje iba vo forme zlúčenín. Najbežnejšie minerály s obsahom chlóru, halitu NaCl, sylvinitu KCl NaCl, bischofitu MgCl 2 -6H 2 O, karnalitu KCl-MgCl 2 -6H 2 O, kainitu KCl-MgSO 4 -3H 2 O. Ide o ich prvé „víno“ ( alebo "uverenie"), že obsah chlóru v zemskej kôre je 0,20 % hmotnosti. Pre metalurgiu neželezných kovov sú veľmi dôležité niektoré pomerne vzácne minerály s obsahom chlóru, napríklad rohovinové striebro AgCl.
Kvapalný chlór sa z hľadiska elektrickej vodivosti radí medzi najsilnejšie izolanty: vedie prúd takmer miliardkrát horšie ako destilovaná voda a 1022-krát horšie ako striebro.
Rýchlosť zvuku v chlóre je asi jeden a pol krát nižšia ako vo vzduchu.
A nakoniec - o izotopoch chlóru.
Teraz je známych desať izotopov tohto prvku, ale v prírode sa nachádzajú iba dva - chlór-35 a chlór-37. Prvý je asi trikrát viac ako druhý.
Zvyšných osem izotopov bolo získaných umelo. Najkratší z nich - 32 Cl má polčas rozpadu 0,306 sekundy a najdlhší - 36 Cl - 310 tisíc rokov.
ZÁKLADNÝ VÝPOČET. Keď sa chlór získa elektrolýzou roztoku chloridu sodného, súčasne sa získa vodík a hydroxid sodný: 2NaCl + 2H20 \u003d H2 + Cl2 + 2NaOH. Samozrejme, že vodík je veľmi dôležitý chemický produkt, existujú však lacnejšie a pohodlnejšie spôsoby výroby tejto látky, ako je napríklad premena zemného plynu... Ale lúh sodný sa získava takmer výlučne elektrolýzou roztokov chloridu sodného – iné spôsoby predstavujú menej ako 10 %. Keďže výroba chlóru a NaOH sú úplne prepojené (ako vyplýva z reakčnej rovnice, produkcia jednej grammolekuly - 71 g chlóru - je vždy sprevádzaná produkciou dvoch grammolekúl - 80 g elektrolytickej zásady), Ak poznáte produktivitu dielne (alebo závodu alebo štátu) z hľadiska alkálií, môžete ľahko vypočítať, koľko chlóru produkuje. Každú tonu NaOH „sprevádza“ 890 kg chlóru.
OH A lubrikant! Koncentrovaná kyselina sírová je prakticky jediná kvapalina, ktorá neinteraguje s chlórom. Na stláčanie a čerpanie chlóru preto továrne používajú čerpadlá, v ktorých kyselina sírová zohráva úlohu pracovnej tekutiny a zároveň maziva.
Pseudonym Friedricha Wöhlera. Francúzsky chemik 19. storočia skúmal interakciu organických látok s chlórom. Jean Dumas urobil úžasný objav: chlór je schopný nahradiť vodík v molekulách organických zlúčenín. Napríklad pri chlorácii kyseliny octovej sa najskôr jeden vodík metylovej skupiny nahradí chlórom, potom ďalší, tretí. Najvýraznejšie však bolo, že chemické vlastnosti chlóroctových kyselín sa príliš nelíšili od samotnej kyseliny octovej. Trieda reakcií objavených Dumasom bola úplne nevysvetliteľná vtedy dominantnou elektrochemickou hypotézou a teóriou Berzeliusových radikálov. Berzelius, jeho študenti a nasledovníci energicky polemizovali o správnosti Dumasovej práce. V nemeckom časopise Annalen der Chemie und Pharmacie sa objavil posmešný list od slávneho nemeckého chemika Friedricha Wöhlera pod pseudonymom S. C. H. Windier (v nemčine „Schwindler“ znamená „klamár“, „podvodník“). Uvádza, že autor dokázal v celulóze (C 6 H 10 O 5) nahradiť všetky atómy uhlíka, vodíka a kyslíka chlórom a vlastnosti celulózy sa nezmenili. A že teraz v Londýne vyrábajú teplé podpásovky z vaty, pozostávajúcej z čistého chlóru.
CHLÓR A VODA. Chlór je viditeľne rozpustný vo vode. Pri 20 °C sa v jednom objeme vody rozpustí 2,3 objemu chlóru. Vodné roztoky chlóru (chlórová voda) - žlté. Ale časom, najmä pri skladovaní na svetle, sa postupne odfarbujú. Vysvetľuje sa to tým, že rozpustený chlór čiastočne interaguje s vodou, vznikajú kyseliny chlorovodíková a chlórna: Cl 2 + H 2 O → HCl + HOCl. Ten je nestabilný a postupne sa rozkladá na HCl a kyslík. Preto sa roztok chlóru vo vode postupne mení na roztok kyseliny chlorovodíkovej.
Ale pri nízkych teplotách tvorí chlór a jód kryštalický hydrát neobvyklého zloženia - Cl 2 * 5 3 / 4 H 2 O. Tieto zelenožlté kryštály (stabilné len pri teplotách pod 10 °C) možno získať prechodom chlóru cez ľadová voda. Nezvyčajný vzorec sa vysvetľuje štruktúrou kryštalického hydrátu a je určený predovšetkým štruktúrou ľadu. V kryštálovej mriežke ľadu môžu byť molekuly H 2 O usporiadané tak, že medzi nimi vznikajú pravidelne rozmiestnené dutiny. Elementárna kubická bunka obsahuje 46 molekúl vody, medzi ktorými je osem mikroskopických dutín. V týchto dutinách sa usadzujú molekuly chlóru. Presný vzorec hydrátu chlóru by preto mal byť napísaný takto: 8Cl2 * 46H20.
OTRAVA CHLÓROM. Prítomnosť asi 0,0001 % chlóru vo vzduchu dráždi sliznice. Neustále vystavenie takejto atmosfére môže viesť k ochoreniu priedušiek, výrazne zhoršuje chuť do jedla a dodáva pokožke zelenkastý odtieň. Ak je obsah chlóru vo vzduchu 0,1%, môže dôjsť k akútnej otrave, ktorej prvým príznakom sú záchvaty silného kašľa. V prípade otravy chlórom je nevyhnutný absolútny odpočinok; je užitočné vdychovať kyslík alebo čpavok (šnupanie). amoniak), alebo páry alkoholu s éterom. Podľa existujúcich hygienických noriem by obsah chlóru vo vzduchu v priemyselných priestoroch nemal prekročiť 0,001 mg / l, t.j. 0,00003%.
ON LEN OTRAVUJE. "Každý vie, že vlci sú chamtiví." Aj ten chlór je jedovatý. V malých dávkach však niekedy môže ako protijed poslúžiť jedovatý chlór. Obetiam sírovodíka sa teda dáva čuchať nestabilné bielidlo. Interakciou sa oba jedy vzájomne neutralizujú.
ANALÝZA CHLÓRU. Na stanovenie obsahu chlóru prechádza vzorka vzduchu cez absorbéry s okysleným roztokom jodidu draselného. (Chlór vytláča lusk, jeho množstvo sa dá ľahko určiť filtráciou roztokom Na 2 S 2 O 3.) Na stanovenie mikromnožstiev chlóru vo vzduchu sa často používa kolorimetrická metóda, založená na prudkej zmene sfarbenie niektorých zlúčenín (benzidín, ortotoluidín, metyloranž) pri ich oxidácii chlórom . Napríklad bezfarebný okyslený roztok benzidínu sa zmení na žltý a neutrálny na modrý. Intenzita farby je úmerná množstvu chlóru.
Uvážené fyzikálne vlastnosti chlór: hustota chlóru, jeho tepelná vodivosť, špecifické teplo a dynamická viskozita pri rôznych teplotách. Fyzikálne vlastnosti Cl2 sú uvedené vo forme tabuliek pre kvapalné, pevné a plynné skupenstvo tohto halogénu.
Základné fyzikálne vlastnosti chlóru
Chlór je zaradený do skupiny VII tretej periódy periodickej sústavy prvkov pod číslom 17. Patrí do halogénovej podskupiny, má relatívnu atómovú a molekulovú hmotnosť 35,453 a 70,906. Pri teplotách nad -30°C je chlór zelenožltý plyn s charakteristickým štipľavým, dráždivým zápachom. Pri bežnom tlaku (1,013·10 5 Pa) pri ochladení na -34 °C ľahko skvapalňuje a vytvára číru jantárovú kvapalinu, ktorá tuhne pri -101 °C.
Voľný chlór sa pre svoju vysokú reaktivitu nevyskytuje v prírode, ale existuje len vo forme zlúčenín. Nachádza sa najmä v mineráli halite (), je súčasťou aj takých minerálov ako: sylvín (KCl), karnallit (KCl MgCl 2 6H 2 O) a sylvinit (KCl NaCl). Obsah chlóru v zemskej kôre sa blíži k 0,02 % z celkového počtu atómov v zemskej kôre, kde je vo forme dvoch izotopov 35 Cl a 37 Cl v percentách 75,77 % 35 Cl a 24,23 % 37 Cl.
| Nehnuteľnosť | Význam |
|---|---|
| Teplota topenia, °С | -100,5 |
| Bod varu, °С | -30,04 |
| Kritická teplota, °C | 144 |
| Kritický tlak, Pa | 77,1 10 5 |
| Kritická hustota, kg/m3 | 573 |
| Hustota plynu (pri 0°С a 1,013 10 5 Pa), kg/m 3 | 3,214 |
| Hustota nasýtenej pary (pri 0°С a 3,664 10 5 Pa), kg/m 3 | 12,08 |
| Hustota kvapalného chlóru (pri 0 ° C a 3,664 10 5 Pa), kg / m 3 | 1468 |
| Hustota kvapalného chlóru (pri 15,6 ° C a 6,08 10 5 Pa), kg / m 3 | 1422 |
| Hustota pevného chlóru (pri -102°С), kg/m3 | 1900 |
| Relatívna hustota plynu vo vzduchu (pri 0 °C a 1,013 10 5 Pa) | 2,482 |
| Relatívna hustota vzduchu nasýtenej pary (pri 0 °C a 3,664 10 5 Pa) | 9,337 |
| Relatívna hustota kvapalného chlóru pri 0°С (pre vodu pri 4°С) | 1,468 |
| Špecifický objem plynu (pri 0°С a 1,013 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,3116 |
| Špecifický objem nasýtenej pary (pri 0°C a 3,664 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,0828 |
| Špecifický objem kvapalného chlóru (pri 0 °C a 3,664 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,00068 |
| Tlak pár chlóru pri 0°С, Pa | 3,664 10 5 |
| Dynamická viskozita plynu pri 20°C, 10 -3 Pa s | 0,013 |
| Dynamická viskozita kvapalného chlóru pri 20°C, 10 -3 Pa s | 0,345 |
| Teplo topenia pevného chlóru (pri teplote topenia), kJ/kg | 90,3 |
| Výparné teplo (pri bode varu), kJ/kg | 288 |
| Sublimačné teplo (pri teplote topenia), kJ/mol | 29,16 |
| Molárna tepelná kapacita C p plynu (pri -73…5727°C), J/(mol K) | 31,7…40,6 |
| Molová tepelná kapacita Cp kvapalného chlóru (pri -101…-34°C), J/(mol K) | 67,1…65,7 |
| Súčiniteľ tepelnej vodivosti plynu pri 0°C, W/(m K) | 0,008 |
| Súčiniteľ tepelnej vodivosti kvapalného chlóru pri 30°C, W/(m K) | 0,62 |
| Entalpia plynu, kJ/kg | 1,377 |
| Entalpia nasýtenej pary, kJ/kg | 1,306 |
| Entalpia kvapalného chlóru, kJ/kg | 0,879 |
| Index lomu pri 14°C | 1,367 |
| Špecifická vodivosť pri -70°C, Sm/m | 10 -18 |
| Elektrónová afinita, kJ/mol | 357 |
| Ionizačná energia, kJ/mol | 1260 |
Hustota chlóru
Za normálnych podmienok je chlór ťažký plyn s hustotou približne 2,5-krát vyššou ako . Hustota plynného a kvapalného chlóru za normálnych podmienok (pri 0 ° C) sa rovná 3,214 a 1468 kg / m 3, v tomto poradí. Pri zahrievaní kvapalného alebo plynného chlóru sa jeho hustota znižuje v dôsledku zväčšenia objemu v dôsledku tepelnej rozťažnosti.
Hustota plynného chlóru
V tabuľke je uvedená hustota chlóru v plynnom stave pri rôznych teplotách (v rozmedzí od -30 do 140°C) a normálnom atmosférickom tlaku (1,013·10 5 Pa). Hustota chlóru sa mení s teplotou – pri zahrievaní klesá. Napríklad, pri 20 ° C je hustota chlóru 2,985 kg / m3 a keď teplota tohto plynu stúpne na 100 ° C, hodnota hustoty sa zníži na hodnotu 2,328 kg / m3.
| t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | 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 |
So zvyšujúcim sa tlakom sa zvyšuje hustota chlóru. Nižšie uvedené tabuľky uvádzajú hustotu plynného chlóru v teplotnom rozsahu od -40 do 140°C a tlaku od 26,6·105 do 213·105 Pa. So zvyšujúcim sa tlakom úmerne rastie hustota chlóru v plynnom skupenstve. Napríklad zvýšenie tlaku chlóru z 53,2·105 na 106,4·105 Pa pri teplote 10 °C vedie k dvojnásobnému zvýšeniu hustoty tohto plynu.
| ↓ 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 |
Hustota kvapalného chlóru
Kvapalný chlór môže existovať v relatívne úzkom teplotnom rozsahu, ktorého hranice ležia od mínus 100,5 do plus 144 °C (to znamená od bodu topenia po kritickú teplotu). Pri teplote vyššej ako 144 °C neprejde chlór pri žiadnom tlaku do kvapalného stavu. Hustota kvapalného chlóru v tomto teplotnom rozsahu kolíše od 1717 do 573 kg/m3.
| t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | 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 |
Špecifická tepelná kapacita chlóru
Mernú tepelnú kapacitu plynného chlóru C p v kJ / (kg K) v teplotnom rozsahu od 0 do 1200 ° C a normálnom atmosférickom tlaku možno vypočítať podľa vzorca:
kde T je absolútna teplota chlóru v stupňoch Kelvina.
Treba poznamenať, že za normálnych podmienok je merná tepelná kapacita chlóru 471 J/(kg K) a pri zahrievaní sa zvyšuje. Zvýšenie tepelnej kapacity pri teplotách nad 500°C sa stáva nevýznamným a pri vysokých teplotách zostáva merná tepelná kapacita chlóru prakticky nezmenená.
V tabuľke sú uvedené výsledky výpočtu mernej tepelnej kapacity chlóru pomocou vyššie uvedeného vzorca (chyba výpočtu je asi 1%).
| t, °С | Cp, J/(kg K) | t, °С | Cp, 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 |
Pri teplote blízkej absolútnej nule je chlór v pevnom skupenstve a má nízku mernú tepelnú kapacitu (19 J/(kg·K)). So zvyšovaním teploty tuhého Cl 2 sa jeho tepelná kapacita zvyšuje a dosahuje 720 J/(kg K) pri mínus 143°C.
Kvapalný chlór má špecifickú tepelnú kapacitu 918 ... 949 J / (kg K) v rozsahu od 0 do -90 stupňov Celzia. Podľa tabuľky je vidieť, že špecifické teplo kvapalného chlóru je vyššie ako u plynného chlóru a so zvyšujúcou sa teplotou klesá.
Tepelná vodivosť chlóru
V tabuľke sú uvedené hodnoty koeficientov tepelnej vodivosti plynného chlóru pri normálnom atmosférickom tlaku v rozsahu teplôt od -70 do 400°C.
Súčiniteľ tepelnej vodivosti chlóru za normálnych podmienok je 0,0079 W / (m deg), čo je 3-krát menej ako pri rovnakej teplote a tlaku. Zahrievanie chlóru vedie k zvýšeniu jeho tepelnej vodivosti. Pri teplote 100°C sa teda hodnota tejto fyzikálnej vlastnosti chlóru zvýši na 0,0114 W/(m deg).
| t, °С | λ, W/(m°) | t, °С | λ, W/(m°) |
|---|---|---|---|
| -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 |
Viskozita chlóru
Koeficient dynamickej viskozity plynného chlóru v teplotnom rozsahu 20...500°C možno približne vypočítať podľa vzorca:
kde η T je koeficient dynamickej viskozity chlóru pri danej teplote T, K;
η T 0 je koeficient dynamickej viskozity chlóru pri teplote T 0 =273 K (v n.a.);
C je Sutherlandova konštanta (pre chlór C=351).
Za normálnych podmienok je dynamická viskozita chlóru 0,0123·10 -3 Pa·s. Pri zahrievaní nadobúda fyzikálna vlastnosť chlóru vyššie hodnoty, ako je viskozita.
Kvapalný chlór má rádovo vyššiu viskozitu ako plynný chlór. Napríklad pri teplote 20°C má dynamická viskozita kvapalného chlóru hodnotu 0,345·10 -3 Pa·s a so zvyšujúcou sa teplotou klesá.
Zdroje:
- Barkov S. A. Halogény a podskupina mangánu. Prvky skupiny VII periodického systému D. I. Mendelejeva. Študentská pomôcka. M .: Školstvo, 1976 - 112 s.
- Tabuľky fyzikálnych veličín. Adresár. Ed. akad. I. K. Kikoina. Moskva: Atomizdat, 1976 - 1008 s.
- Yakimenko L. M., Pasmanik M. I. Referenčná kniha o výrobe chlóru, hydroxidu sodného a základných chlórových produktov. Ed. 2., prekl. atď. M.: Chémia, 1976 - 440 s.
Chlór(lat. Chlorum), Cl, chemický prvok skupiny VII Mendelejevovej periodickej sústavy, atómové číslo 17, atómová hmotnosť 35,453; patrí do skupiny halogénov. Za normálnych podmienok (0°C, 0,1 MN/m 2 alebo 1 kgf/cm 2) žltozelený plyn s ostrým dráždivým zápachom. Prírodný chlór pozostáva z dvoch stabilných izotopov: 35 Cl (75,77 %) a 37 Cl (24,23 %). Umelo získané rádioaktívne izotopy s hmotnostnými číslami 31-47, najmä: 32, 33, 34, 36, 38, 39, 40 s polčasmi rozpadu (T 1/2), respektíve 0,31; 2,5; 1,56 s; 3,1 10 5 rokov; 37,3, 55,5 a 1,4 min. Ako indikátory sa používajú 36 Cl a 38 Cl.
Odkaz na históriu. Chlór prvýkrát získal v roku 1774 K. Scheele interakciou kyseliny chlorovodíkovej s pyroluzitom MnO 2 . Avšak až v roku 1810 G. Davy zistil, že chlór je prvok a pomenoval ho chlór (z gréckeho chloros - žltozelený). V roku 1813 J. L. Gay-Lussac navrhol pre tento prvok názov Chlór.
Distribúcia chlóru v prírode. Chlór sa v prírode vyskytuje iba vo forme zlúčenín. Priemerný obsah chlóru v zemskej kôre (clarke) je 1,7·10 -2 % hm., v kyslých vyvrelých horninách - granitoch a iných 2,4·10 -2, v zásaditých a ultrabázických 5·10 -3. Migrácia vody hrá hlavnú úlohu v histórii chlóru v zemskej kôre. Vo forme Cl iónu - nachádza sa vo Svetovom oceáne (1,93%), podzemných soľankách a slaných jazerách. Počet vlastných minerálov (hlavne prírodných chloridov) je 97, pričom hlavným je halit NaCl (Kamenná soľ). Známe sú aj veľké ložiská chloridov draselných a horečnatých a zmesné chloridy: sylvín KCl, sylvinit (Na,K)Cl, karnalit KCl MgCl 2 6H 2 O, kainit KCl MgSO 4 3H 2 O, bischofit MgCl 2 6H 2 O V histórii Zeme mal veľký význam prísun HCl obsiahnutý v sopečných plynoch do vrchných častí zemskej kôry.
Fyzikálne vlastnosti chlóru. Chlór má tbp -34,05°C, tpl -101°C. Hustota plynného chlóru za normálnych podmienok je 3,214 g/l; nasýtená para pri 0°C 12,21 g/l; kvapalný chlór s teplotou varu 1,557 g/cm3; pevný chlór pri -102 °C 1,9 g/cm3. Tlak nasýtených pár chlóru pri 0 °C 0,369; pri 25 °C 0,772; pri 100 °C 3,814 MN/m2, respektíve 3,69; 7,72; 38,14 kgf / cm2. Teplo topenia 90,3 kJ/kg (21,5 cal/g); výparné teplo 288 kJ/kg (68,8 cal/g); tepelná kapacita plynu pri konštantnom tlaku 0,48 kJ/(kg K) . Kritické konštanty chlóru: teplota 144°C, tlak 7,72 MN/m2 (77,2 kgf/cm2), hustota 573 g/l, špecifický objem 1,745·10-3 l/g. Rozpustnosť (v g / l) Chlór pri parciálnom tlaku 0,1 MN / m2 alebo 1 kgf / cm2 vo vode 14,8 (0 ° C), 5,8 (30 ° C), 2,8 ( 70 ° C); v roztoku 300 g/l NaCl 1,42 (30 °C), 0,64 (70 °C). Pod 9,6 °C vo vodných roztokoch vznikajú hydráty chlóru rôzneho zloženia Cl2 · nH20 (kde n = 6-8); Sú to žlté kryštály kubickej syngónie, ktoré sa pri zvýšení teploty rozkladajú na chlór a vodu. Chlór sa dobre rozpúšťa v TiCl 4, SiCl 4, SnCl 4 a niektorých organických rozpúšťadlách (najmä v hexáne C 6 H 14 a tetrachlórmetáne CCl 4). Molekula chlóru je dvojatómová (Cl 2). Stupeň tepelnej disociácie Cl2 + 243 kJ \u003d 2Cl pri 1000 K je 2,07 10 -4%, pri 2500 K 0,909%.
Chemické vlastnosti chlóru. Vonkajšia elektronická konfigurácia atómu Cl 3s 2 Зр 5 . V súlade s tým má chlór v zlúčeninách oxidačné stavy -1, +1, +3, +4, +5, +6 a +7. Kovalentný polomer atómu je 0,99 Á, iónový polomer Cl je 1,82 Á, elektrónová afinita atómu chlóru je 3,65 eV a ionizačná energia je 12,97 eV.
Chemicky je chlór veľmi aktívny, spája sa priamo s takmer všetkými kovmi (s niektorými len za prítomnosti vlhkosti alebo pri zahriatí) a s nekovmi (okrem uhlíka, dusíka, kyslíka, inertných plynov), pričom vytvára zodpovedajúce chloridy, reaguje s mnohými zlúčeninami, nahrádza vodík v nasýtených uhľovodíkoch a spája nenasýtené zlúčeniny. Chlór vytláča bróm a jód z ich zlúčenín vodíkom a kovmi; zo zlúčenín chlóru s týmito prvkami sa vytláča fluórom. Alkalické kovy v prítomnosti stôp vlhkosti interagujú s chlórom vznietením, väčšina kovov reaguje so suchým chlórom iba pri zahrievaní. Oceľ, ako aj niektoré kovy, sú stabilné v atmosfére suchého chlóru pri nízkych teplotách, preto sa používajú na výrobu zariadení a skladovacích priestorov na suchý chlór. Fosfor sa vznieti v atmosfére chlóru za vzniku РCl 3 a pri ďalšej chlorácii - РCl 5; síra s chlórom pri zahriatí dáva S 2 Cl 2, SCl 2 a iné S n Cl m. Arzén, antimón, bizmut, stroncium, telúr intenzívne interagujú s chlórom. Zmes chlóru a vodíka horí bezfarebným alebo žltozeleným plameňom za vzniku chlorovodíka (ide o reťazovú reakciu).
Maximálna teplota vodíkovo-chlórového plameňa je 2200°C. Zmesi chlóru s vodíkom s obsahom 5,8 až 88,5 % H2 sú výbušné.
Chlór tvorí s kyslíkom oxidy: Cl 2 O, ClO 2, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7, Cl 2 O 8, ako aj chlórnany (soli kyseliny chlórnej), chloritany, chlorečnany a chloristany. Všetky kyslíkaté zlúčeniny chlóru tvoria výbušné zmesi s ľahko oxidovateľnými látkami. Oxidy chlóru sú nestabilné a môžu samovoľne explodovať, chlórnany sa pri skladovaní pomaly rozkladajú, chlorečnany a chloristany môžu explodovať pod vplyvom iniciátorov.
Chlór vo vode sa hydrolyzuje za vzniku kyseliny chlórnej a chlorovodíkovej: Cl 2 + H 2 O \u003d HClO + HCl. Pri chlórovaní vodných roztokov alkálií za studena sa vytvárajú chlórnany a chloridy: 2NaOH + Cl2 \u003d NaClO + NaCl + H20 a pri zahrievaní - chlorečnany. Chloráciou suchého hydroxidu vápenatého sa získa bielidlo.
Keď amoniak reaguje s chlórom, vzniká chlorid dusitý. Pri chlorácii organických zlúčenín chlór buď nahrádza vodík, alebo sa pridáva cez násobné väzby, čím vznikajú rôzne organické zlúčeniny obsahujúce chlór.
Chlór tvorí interhalogénové zlúčeniny s inými halogénmi. Fluoridy ClF, ClF 3, ClF 3 sú veľmi reaktívne; napríklad v atmosfére ClF 3 sa sklená vata spontánne vznieti. Známe sú zlúčeniny chlóru s kyslíkom a fluórom - Oxyfluoridy chlóru: ClO 3 F, ClO 2 F 3, ClOF, ClOF 3 a chloristan fluóru FClO 4.
Získanie chlóru. Chlór sa začal v priemysle vyrábať v roku 1785 interakciou kyseliny chlorovodíkovej s oxidom mangánu (II) alebo pyroluzitom. V roku 1867 anglický chemik G. Deacon vyvinul spôsob výroby chlóru oxidáciou HCl vzdušným kyslíkom v prítomnosti katalyzátora. Od konca 19. do začiatku 20. storočia sa chlór vyrába elektrolýzou vodných roztokov chloridov alkalických kovov. Tieto metódy produkujú 90-95% chlóru na svete. Malé množstvá chlóru sa získavajú náhodne pri výrobe horčíka, vápnika, sodíka a lítia elektrolýzou roztavených chloridov. Používajú sa dva hlavné spôsoby elektrolýzy vodných roztokov NaCl: 1) v elektrolyzéroch s pevnou katódou a poréznou filtračnou membránou; 2) v elektrolyzéroch s ortuťovou katódou. Podľa oboch metód sa plynný chlór uvoľňuje na grafitovej alebo oxidovej titán-ruténiovej anóde. Podľa prvého spôsobu sa na katóde uvoľňuje vodík a vzniká roztok NaOH a NaCl, z ktorého sa následným spracovaním izoluje komerčný hydroxid sodný. Podľa druhého spôsobu vzniká na katóde, keď sa rozkladá, sodíkový amalgám čistá voda v oddelenej aparatúre sa získa roztok NaOH, vodík a čistá ortuť, ktorá opäť ide do výroby. Obe metódy poskytujú 1,125 tony NaOH na 1 tonu chlóru.
Membránová elektrolýza vyžaduje menšie kapitálové investície na výrobu chlóru a produkuje lacnejší NaOH. Metóda ortuťovej katódy produkuje veľmi čistý NaOH, ale strata ortuti znečisťuje životné prostredie.
Použitie chlóru. Jedným z dôležitých odvetví chemického priemyslu je chlórový priemysel. Hlavné množstvá chlóru sa spracúvajú v mieste jeho výroby na zlúčeniny s obsahom chlóru. Chlór sa skladuje a prepravuje v kvapalnej forme vo fľašiach, sudoch, železničných cisternách alebo v špeciálne vybavených nádobách. Pre priemyselné krajiny je typická nasledovná približná spotreba chlóru: na výrobu organických zlúčenín s obsahom chlóru - 60-75%; anorganické zlúčeniny obsahujúce chlór, -10-20%; na bielenie buničiny a tkanín - 5-15%; pre sanitárne potreby a chlórovanie vody - 2-6% z celkového výkonu.
Chlór sa používa aj na chloráciu niektorých rúd za účelom extrakcie titánu, nióbu, zirkónu a iných.
Chlór v tele Chlór je jedným z biogénnych prvkov, stála zložka rastlinných a živočíšnych tkanív. Obsah chlóru v rastlinách (veľa chlóru v halofytoch) - od tisícin percent po celé percentá, u zvierat - desatiny a stotiny percenta. Denná potreba chlóru (2-4 g) dospelého človeka je pokrytá potravinami. S jedlom sa chlór zvyčajne dodáva v nadbytku vo forme chloridu sodného a chloridu draselného. Chlieb, mäso a mliečne výrobky sú obzvlášť bohaté na chlór. U zvierat je chlór hlavnou osmoticky aktívnou látkou v krvnej plazme, lymfe, cerebrospinálnej tekutine a niektorých tkanivách. Hrá úlohu v metabolizme voda-soľ, prispieva k zadržiavaniu vody v tkanivách. Regulácia acidobázickej rovnováhy v tkanivách sa uskutočňuje spolu s ďalšími procesmi zmenou distribúcie chlóru medzi krvou a inými tkanivami. Chlór sa podieľa na energetickom metabolizme v rastlinách, pričom aktivuje oxidačnú fosforyláciu aj fotofosforyláciu. Chlór má pozitívny vplyv na vstrebávanie kyslíka koreňmi. Chlór je nevyhnutný na tvorbu kyslíka počas fotosyntézy izolovanými chloroplastmi. Väčšina živných médií na umelé pestovanie rastlín neobsahuje chlór. Je možné, že veľmi nízke koncentrácie chlóru stačia na vývoj rastlín.
Otrava chlórom je možná v chemickom, celulózo-papierenskom, textilnom, farmaceutickom priemysle a iných. Chlór dráždi sliznice očí a dýchacích ciest. K primárnym zápalovým zmenám sa zvyčajne pripája sekundárna infekcia. Akútna otrava sa vyvinie takmer okamžite. Vdychovanie stredných a nízkych koncentrácií chlóru spôsobuje zvieranie a bolesť na hrudníku, suchý kašeľ, zrýchlené dýchanie, bolesti očí, slzenie, zvýšené hladiny leukocytov v krvi, telesnú teplotu atď. Možná bronchopneumónia, toxický pľúcny edém, depresia , kŕče . V miernych prípadoch dochádza k zotaveniu za 3-7 dní. Ako dlhodobé následky sa pozorujú katary horných dýchacích ciest, recidivujúca bronchitída, pneumoskleróza a ďalšie; možná aktivácia pľúcnej tuberkulózy. Pri dlhšom vdychovaní malých koncentrácií chlóru podobne, ale pomaly rozvíjanie foriem choroby. Prevencia otravy: utesnenie výrobných zariadení, zariadení, účinné vetranie, v prípade potreby použitie plynovej masky. Výroba chlóru, bielidiel a iných zlúčenín obsahujúcich chlór sa týka výroby s škodlivé podmienky pôrod.
V prírode sa chlór vyskytuje v plynnom stave a len vo forme zlúčenín s inými plynmi. Za podmienok blízkych normálu je to zelenkastý, jedovatý, žieravý plyn. Má väčšiu váhu ako vzduch. Má sladkú vôňu. Molekula chlóru obsahuje dva atómy. V pokoji nehorí, ale pri vysokých teplotách interaguje s vodíkom, po ktorom je možný výbuch. V dôsledku toho sa uvoľňuje plynný fosgén. Veľmi jedovatý. Takže aj pri nízkej koncentrácii vo vzduchu (0,001 mg na 1 dm 3) môže spôsobiť smrť. chlór hovorí, že je ťažší ako vzduch, preto bude vždy pri podlahe vo forme žltozeleného oparu.
Historické fakty
Prvýkrát v praxi túto látku získal K. Schelee v roku 1774 spojením kyseliny chlorovodíkovej a pyrolusitu. Až v roku 1810 však P. Davy dokázal charakterizovať chlór a zistiť, že ide o samostatný chemický prvok.
Stojí za zmienku, že v roku 1772 sa mu podarilo získať chlorovodík - zlúčeninu chlóru s vodíkom, ale chemik nedokázal oddeliť tieto dva prvky.
Chemická charakterizácia chlóru
Chlór je chemický prvok hlavnej podskupiny skupiny VII periodickej tabuľky. Je v tretej perióde a má atómové číslo 17 (17 protónov v atómovom jadre). Reaktívny nekov. Označuje sa písmenami Cl.
Je typickým predstaviteľom plynov, ktoré nemajú farbu, ale majú ostrý štipľavý zápach. Zvyčajne toxické. Všetky halogény sú vysoko rozpustné vo vode. Pri kontakte s vlhkým vzduchom začnú fajčiť.
Vonkajšia elektronická konfigurácia atómu Cl je 3s23p5. Preto v zlúčeninách chemický prvok vykazuje úrovne oxidácie -1, +1, +3, +4, +5, +6 a +7. Kovalentný polomer atómu je 0,96 Å, iónový polomer Cl je 1,83 Å, afinita atómu k elektrónu je 3,65 eV, úroveň ionizácie je 12,87 eV.
Ako je uvedené vyššie, chlór je pomerne aktívny nekov, ktorý vám umožňuje vytvárať zlúčeniny s takmer akýmkoľvek kovom (v niektorých prípadoch zahrievaním alebo použitím vlhkosti pri vytláčaní brómu) a nekovmi. V práškovej forme reaguje s kovmi len pod vplyvom vysokých teplôt.
Maximálna teplota spaľovania je 2250 °C. S kyslíkom môže vytvárať oxidy, chlórnany, chloritany a chlorečnany. Všetky zlúčeniny obsahujúce kyslík sa pri interakcii s oxidačnými látkami stávajú výbušnými. Stojí za zmienku, že môžu explodovať náhodne, zatiaľ čo chlorečnany explodujú iba vtedy, keď sú vystavené akýmkoľvek iniciátorom.
Charakteristika chlóru podľa polohy v periodickom systéme:
Jednoduchá látka;
. prvok sedemnástej skupiny periodickej tabuľky;
. tretia tretina tretieho radu;
. siedma skupina hlavnej podskupiny;
. atómové číslo 17;
. označené symbolom Cl;
. reaktívny nekov;
. je v halogénovej skupine;
. za podmienok blízkych normálu je to žltozelený jedovatý plyn s prenikavým zápachom;
. molekula chlóru má 2 atómy (vzorec Cl 2).
Fyzikálne vlastnosti chlóru:
Teplota varu: -34,04 °C;
. teplota topenia: -101,5 °C;
. hustota v plynnom stave - 3,214 g / l;
. hustota kvapalného chlóru (počas varu) - 1,537 g / cm3;
. hustota pevného chlóru - 1,9 g/cm3;
. špecifický objem - 1,745 x 10 -3 l / g.
Chlór: charakteristiky teplotných zmien
V plynnom stave má tendenciu ľahko skvapalniť. Pri tlaku 8 atmosfér a teplote 20 °C vyzerá ako zelenožltá kvapalina. Má veľmi vysoké korózne vlastnosti. Ako ukazuje prax, tento chemický prvok môže udržiavať kvapalný stav až do kritickej teploty (143 ° C) pri zvýšení tlaku.
Ak sa ochladí na teplotu -32 ° C, zmení sa na kvapalinu bez ohľadu na atmosférický tlak. S ďalším poklesom teploty nastáva kryštalizácia (pri -101 ° C).
Chlór v prírode
Zemská kôra obsahuje iba 0,017% chlóru. Väčšina je v sopečných plynoch. Ako je uvedené vyššie, látka má vysokú chemickú aktivitu, v dôsledku čoho sa v prírode vyskytuje v zlúčeninách s inými prvkami. Mnohé minerály však obsahujú chlór. Charakteristika prvku umožňuje vznik asi stovky rôznych minerálov. Spravidla ide o chloridy kovov.
Veľké množstvo sa ho nachádza aj v oceánoch – takmer 2 %. Je to spôsobené tým, že chloridy sa veľmi aktívne rozpúšťajú a prenášajú riekami a moriami. Je možný aj opačný proces. Chlór sa vyplaví späť na breh a vietor ho potom roznáša. Preto sa jeho najvyššia koncentrácia pozoruje v pobrežných zónach. V suchých oblastiach planéty plyn, o ktorom uvažujeme, vzniká odparovaním vody, v dôsledku čoho vznikajú slané močiare. Ročne sa na svete vyťaží asi 100 miliónov ton tejto látky. Čo však nie je prekvapujúce, pretože existuje veľa ložísk obsahujúcich chlór. Jeho vlastnosti však do značnej miery závisia od jeho geografickej polohy.
Spôsoby získavania chlóru
Dnes existuje množstvo spôsobov získavania chlóru, z ktorých najbežnejšie sú:
1. Clona. Je to najjednoduchšie a najmenej nákladné. Soľný roztok v membránovej elektrolýze vstupuje do anódového priestoru. Ďalej oceľová katódová mriežka prúdi do membrány. Obsahuje malé množstvo polymérových vlákien. Dôležitou vlastnosťou tohto zariadenia je protiprúd. Smeruje z anódy do katódového priestoru, čo umožňuje oddelene získavať chlór a lúh.
2. Membrána. Energeticky najefektívnejší, ale ťažko realizovateľný v organizácii. Podobne ako bránica. Rozdiel je v tom, že anódový a katódový priestor sú úplne oddelené membránou. Výstupom sú teda dva samostatné prúdy.
Treba poznamenať, že vlastnosti chem. prvok (chlór) získaný týmito metódami bude iný. Za viac "čistú" sa považuje membránová metóda.
3. Ortuťová metóda s kvapalnou katódou. V porovnaní s inými technológiami vám táto možnosť umožňuje získať najčistejší chlór.
Základnú schému inštalácie tvorí elektrolyzér a vzájomne prepojené čerpadlo a rozkladač amalgámu. Ortuť čerpaná čerpadlom spolu s roztokom kuchynskej soli slúži ako katóda a uhlíkové alebo grafitové elektródy slúžia ako anóda. Princíp fungovania zariadenia je nasledovný: z elektrolytu sa uvoľňuje chlór, ktorý sa z elektrolyzéra odstraňuje spolu s anolytom. Nečistoty a zvyšky chlóru sa z neho odstránia, nasýtia sa halitom a opäť sa vrátia do elektrolýzy.
Požiadavky priemyselnej bezpečnosti a nerentabilnosť výroby viedli k výmene kvapalnej katódy za pevnú.
Použitie chlóru na priemyselné účely
Vlastnosti chlóru umožňujú jeho aktívne využitie v priemysle. S pomocou tohto chemický prvok prijímať rôzne (vinylchlorid, chlórkaučuk atď.), lieky, dezinfekčné prostriedky. Najväčšou medzerou v tomto odvetví je však výroba kyseliny chlorovodíkovej a vápna.
Metódy čistenia pitnej vody sú široko používané. Dnes sa snažia od tejto metódy upustiť a nahradiť ju ozonizáciou, pretože látka, o ktorej uvažujeme, negatívne ovplyvňuje ľudské telo, okrem toho chlórovaná voda ničí potrubia. Je to spôsobené tým, že Cl vo voľnom stave nepriaznivo ovplyvňuje rúry vyrobené z polyolefínov. Väčšina krajín však uprednostňuje metódu chlórovania.
Chlór sa používa aj v metalurgii. S jeho pomocou sa získava množstvo vzácnych kovov (niób, tantal, titán). V chemickom priemysle sa rôzne organochlórové zlúčeniny aktívne používajú na ničenie buriny a na iné poľnohospodárske účely sa prvok používa aj ako bielidlo.
Vďaka svojej chemickej štruktúre ničí chlór väčšinu organických a anorganických farbív. To sa dosiahne ich úplným odfarbením. Takýto výsledok je možný len vtedy, ak je prítomná voda, pretože dochádza k procesu bielenia, vďaka ktorému vzniká po rozklade chlóru: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Táto metóda bola použitá pár storočia a je populárny dodnes.
Veľmi obľúbené je použitie tejto látky na výrobu organochlórových insekticídov. Tieto poľnohospodárske prípravky zabíjajú škodlivé organizmy a zanechávajú rastliny nedotknuté. Významná časť všetkého chlóru vyprodukovaného na planéte ide na poľnohospodárske potreby.
Používa sa aj pri výrobe plastových zmesí a gumy. S ich pomocou sa vyrába izolácia drôtov, písacie potreby, vybavenie, škrupiny. domáce prístroje atď. Existuje názor, že takto získané kaučuky sú pre človeka škodlivé, ale veda to nepotvrdila.
Stojí za zmienku, že chlór (charakteristiky látky sme podrobne zverejnili už skôr) a jeho deriváty, ako je horčičný plyn a fosgén, sa tiež používajú na vojenské účely na získanie chemických bojových látok.
Chlór ako jasný predstaviteľ nekovov
Nekovy sú jednoduché látky, ktoré zahŕňajú plyny a kvapaliny. Vo väčšine prípadov vedú elektrický prúd horšie ako kovy a majú výrazné rozdiely vo fyzikálnych a mechanických vlastnostiach. Pomocou vysokej úrovne ionizácie sú schopné vytvárať kovalentné chemické zlúčeniny. Nižšie bude uvedená charakteristika nekovu na príklade chlóru.
Ako bolo uvedené vyššie, tento chemický prvok je plyn. Za normálnych podmienok úplne postráda vlastnosti podobné tým, ktoré majú kovy. Bez vonkajšej pomoci nemôže interagovať s kyslíkom, dusíkom, uhlíkom atď. Svoje oxidačné vlastnosti prejavuje vo väzbách s jednoduchými látkami a niektorými zložitými. Vzťahuje sa na halogény, čo sa jasne odráža v jeho chemických vlastnostiach. V zlúčeninách s inými zástupcami halogénov (bróm, astatín, jód) ich vytesňuje. V plynnom stave sa chlór (jeho charakteristika je toho priamym potvrdením) dobre rozpúšťa. Je to výborný dezinfekčný prostriedok. Zabíja iba živé organizmy, vďaka čomu je v nich nenahraditeľný poľnohospodárstvo a medicíne.
Použite ako jed
Charakteristiky atómu chlóru umožňujú jeho použitie ako jedovatého činidla. Prvýkrát plyn použilo Nemecko 22. apríla 1915 počas prvej svetovej vojny, v dôsledku ktorej zomrelo asi 15 tisíc ľudí. Momentálne to neplatí.
Dajme si stručný popis chemický prvok ako dusivý prostriedok. Ovplyvňuje ľudský organizmus udusením. Najprv dráždi horné dýchacie cesty a sliznice očí. Silný kašeľ začína záchvatmi udusenia. Ďalej, prenikajúc do pľúc, plyn koroduje pľúcne tkanivo, čo vedie k edému. Dôležité! Chlór je rýchlo pôsobiaca látka.
V závislosti od koncentrácie vo vzduchu sú príznaky rôzne. Pri nízkom obsahu u človeka sa pozoruje sčervenanie sliznice očí, mierna dýchavičnosť. Obsah v atmosfére 1,5-2 g / m 3 spôsobuje ťažkosť a ostré pocity v hrudníku, ostrú bolesť v hornej časti dýchacieho traktu. Tento stav môže byť tiež sprevádzaný silným slzením. Po 10-15 minútach pobytu v miestnosti s takouto koncentráciou chlóru nastáva ťažké popálenie pľúc a smrť. Pri hustejších koncentráciách je smrť možná do minúty od paralýzy horných dýchacích ciest.
Chlór v živote organizmov a rastlín
Chlór sa nachádza takmer vo všetkých živých organizmoch. Zvláštnosťou je, že nie je prítomný vo svojej čistej forme, ale vo forme zlúčenín.
V organizmoch zvierat a ľudí zachovávajú chloridové ióny osmotickú rovnosť. Je to spôsobené tým, že majú najvhodnejší polomer na prienik do membránových buniek. Spolu s iónmi draslíka reguluje Cl rovnováhu voda-soľ. V čreve vytvárajú chloridové ióny priaznivé prostredie pre pôsobenie proteolytických enzýmov žalúdočnej šťavy. Chlórové kanály sa nachádzajú v mnohých bunkách nášho tela. Prostredníctvom nich dochádza k výmene medzibunkovej tekutiny a udržiava sa pH bunky. Asi 85 % celkového objemu tohto prvku v tele sa nachádza v medzibunkovom priestore. Z tela sa vylučuje cez močovú rúru. Vyrobené ženské telo počas dojčenia.
V tomto štádiu vývoja je ťažké jednoznačne povedať, ktoré choroby vyvoláva chlór a jeho zlúčeniny. Dôvodom je nedostatok výskumu v tejto oblasti.
Ióny chlóru sú prítomné aj v rastlinných bunkách. Aktívne sa podieľa na výmene energie. Bez tohto prvku je proces fotosyntézy nemožný. S jeho pomocou korene aktívne absorbujú potrebné látky. Ale vysoká koncentrácia chlóru v rastlinách môže mať škodlivý účinok (spomaliť proces fotosyntézy, zastaviť vývoj a rast).
Existujú však takí predstavitelia flóry, ktorí sa s týmto prvkom dokázali "spriateliť" alebo aspoň vychádzať. Charakteristika nekovu (chlór) obsahuje takú položku, ako je schopnosť látky oxidovať pôdy. V procese evolúcie vyššie uvedené rastliny, nazývané halofyty, obsadili prázdne slané močiare, ktoré boli prázdne kvôli nadbytku tohto prvku. Absorbujú chloridové ióny a potom sa ich zbavujú pomocou pádu listov.
Preprava a skladovanie chlóru
Existuje niekoľko spôsobov, ako premiestňovať a skladovať chlór. Charakteristika prvku predpokladá potrebu špeciálnych valcov s vysoký tlak. Takéto nádoby majú identifikačné označenie – zvislú zelenú čiaru. Nádrže sa musia každý mesiac dôkladne opláchnuť. Pri dlhšom skladovaní chlóru tvoria veľmi výbušnú zrazeninu – chlorid dusitý. Pri nedodržaní všetkých bezpečnostných pravidiel je možné samovznietenie a výbuch.
Štúdium chlóru
Budúci chemici by mali poznať vlastnosti chlóru. Žiaci 9. ročníka môžu podľa plánu dokonca robiť laboratórne pokusy s touto látkou na základe základných vedomostí z odboru. Prirodzene, učiteľ je povinný vykonať bezpečnostnú inštruktáž.
Poradie práce je nasledovné: musíte si vziať banku s chlórom a naliať do nej malé kovové hobliny. Počas letu budú triesky vzplanúť jasnými jasnými iskrami a súčasne sa vytvorí ľahký biely dym SbCl 3. Keď sa alobal ponorí do nádoby s chlórom, tiež sa samovoľne vznieti a ohnivé snehové vločky budú pomaly padať na dno banky. Počas tejto reakcie vzniká dymová kvapalina SnCl4. Keď sa do nádoby vložia železné hobliny, vytvoria sa červené „kvapky“ a objaví sa červený dym FeCl 3 .
Ako aj praktická práca teória sa opakuje. Najmä taká otázka, ako je charakterizácia chlóru podľa polohy v periodickom systéme (popísané na začiatku článku).
V dôsledku experimentov sa ukázalo, že prvok aktívne reaguje na organické zlúčeniny. Ak vložíte vatu nasiaknutú terpentínom do nádoby s chlórom, okamžite sa zapáli a sadze prudko padnú z banky. Sodík účinne tleje žltkastým plameňom a na stenách chemického riadu sa objavujú kryštály soli. Študentov bude zaujímať, že ešte mladý chemik N. N. Semenov (neskorší nositeľ Nobelovej ceny) po vykonaní takéhoto experimentu zbieral soľ zo stien banky a posypal ňou chlieb a zjedol ju. Chémia sa ukázala ako správna a vedca nesklamala. V dôsledku experimentu, ktorý vykonal chemik, sa skutočne ukázala obyčajná stolová soľ!
Prvok VII podskupiny periodickej tabuľky D.I. Mendelejeva. Na vonkajšej úrovni - 7 elektrónov, preto pri interakcii s redukčnými činidlami vykazuje chlór svoje oxidačné vlastnosti a priťahuje elektrón kovu k sebe.
Fyzikálne vlastnosti chlóru.
Chlór je žltý plyn. Má štipľavý zápach.
Chemické vlastnosti chlóru.
zadarmo chlór veľmi aktívny. Reaguje so všetkými jednoduchými látkami okrem kyslíka, dusíka a vzácnych plynov:
Si + 2 Cl 2 = SiCl 4 + Q.
Pri interakcii s vodíkom pri izbovej teplote prakticky nedochádza k žiadnej reakcii, no akonáhle osvetlenie pôsobí ako vonkajší vplyv, dochádza k reťazovej reakcii, ktorá našla svoje uplatnenie v organickej chémii.
Pri zahrievaní je chlór schopný vytesniť jód alebo bróm z ich kyselín:
Cl 2 + 2 HBr = 2 HCl + Br 2 .
Chlór reaguje s vodou a čiastočne sa v nej rozpúšťa. Táto zmes sa nazýva chlórová voda.
Reaguje s alkáliami:
Cl2 + 2NaOH \u003d NaCl + NaClO + H20 (chladný),
Cl2 + 6KOH = 5KCl + KCl03 + 3 H20 (teplo).
Získanie chlóru.
1. Elektrolýza taveniny chloridu sodného, ktorá prebieha podľa nasledujúcej schémy:
2. Laboratórna metóda získavania chlóru:
Mn02 + 4 HCl \u003d MnCl2 + Cl2 + 2 H20.
