Kuzbass รัฐ มหาวิทยาลัยเทคนิค
หลักสูตรการทำงาน
หัวเรื่อง BJD
การแสดงคุณลักษณะของคลอรีนเป็นสารอันตรายทางเคมีฉุกเฉิน
Kemerovo-2009
บทนำ
1. ลักษณะของ AHOV (ตามที่ได้รับมอบหมาย)
2. วิธีป้องกันอุบัติเหตุ การป้องกันจากสารเคมีอันตราย
3. งาน
4. การคำนวณสถานการณ์ทางเคมี (ตามงานที่ออก)
บทสรุป
วรรณกรรม
บทนำ
โดยรวมแล้วมีโรงงานทางเศรษฐกิจ 3,300 แห่งในรัสเซียซึ่งมีสารเคมีอันตรายจำนวนมาก มากกว่า 35% ของพวกเขามีคณะนักร้องประสานเสียง
คลอรีน (lat. Chlorum), Cl - องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม VII ของระบบธาตุ Mendeleev, เลขอะตอม 17, มวลอะตอม 35.453; เป็นของครอบครัวฮาโลเจน
คลอรีนยังใช้สำหรับคลอรีน บาง oto ryhแร่ที่มีวัตถุประสงค์และแรงดึงดูดของไททาเนียม ไนโอเบียม เซอร์โคเนียม และอื่นๆ
พิษคลอรีนเป็นไปได้ในอุตสาหกรรมเคมี เยื่อกระดาษและกระดาษ สิ่งทอ อุตสาหกรรมยา คลอรีนระคายเคืองต่อเยื่อเมือกของดวงตาและทางเดินหายใจ การติดเชื้อทุติยภูมิมักจะเข้าร่วมกับการเปลี่ยนแปลงการอักเสบเบื้องต้น พิษเฉียบพลันพัฒนาเกือบจะในทันที เมื่อสูดดมคลอรีนที่มีความเข้มข้นปานกลางและต่ำจะสังเกตอาการแน่นหน้าอกและปวด, ไอแห้ง, หายใจเร็ว, ปวดตา, น้ำตาไหล, เพิ่มระดับของเม็ดเลือดขาวในเลือด, อุณหภูมิของร่างกาย ฯลฯ หลอดลมโป่งพอง, อาการบวมน้ำที่ปอดเป็นพิษ, ภาวะซึมเศร้า ,ชักได้. . ในกรณีที่ไม่รุนแรง การฟื้นตัวจะเกิดขึ้นใน 3-7 วัน เป็นผลระยะยาว, โรคหวัดของระบบทางเดินหายใจส่วนบน, โรคหลอดลมอักเสบกำเริบ, pneumosclerosis; การเปิดใช้งานที่เป็นไปได้ของวัณโรคปอด ด้วยการสูดดมคลอรีนความเข้มข้นเล็กน้อยเป็นเวลานานคล้ายกัน แต่ช้า พัฒนารูปแบบโรคต่างๆ การป้องกันการเป็นพิษ, การปิดผนึกของโรงงานผลิต, อุปกรณ์, การระบายอากาศที่มีประสิทธิภาพ, การใช้หน้ากากป้องกันแก๊สพิษหากจำเป็น ความเข้มข้นสูงสุดของคลอรีนที่อนุญาตในอากาศของการผลิต คือ 1 มก./ม. 3 การผลิตคลอรีน สารฟอกขาว และสารประกอบคลอรีนอื่นๆ หมายถึงอุตสาหกรรมที่มี เงื่อนไขที่เป็นอันตรายแรงงาน .
นักเล่นแร่แปรธาตุอาจได้รับคลอรีนเช่นกัน แต่การค้นพบและการวิจัยครั้งแรกนั้นเชื่อมโยงกับชื่อนักเคมีชาวสวีเดนชื่อ Carl Wilhelm Scheele อย่างแยกไม่ออก Scheele เปิดห้า องค์ประกอบทางเคมี- แบเรียมและแมงกานีส (ร่วมกับโยฮัน กาน) โมลิบดีนัม ทังสเตน คลอรีน และเป็นอิสระจากนักเคมีคนอื่นๆ (แม้ว่าจะมาภายหลัง) - อีกสามคน: ออกซิเจน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน ไม่ใช่นักเคมีคนเดียวที่สามารถทำซ้ำความสำเร็จนี้ได้ในภายหลัง ในเวลาเดียวกัน Scheele ซึ่งได้รับเลือกเป็นสมาชิกของ Royal Swedish Academy of Sciences แล้ว เป็นเภสัชกรธรรมดาในเมือง Köping แม้ว่าเขาจะได้ตำแหน่งที่มีเกียรติและน่าเกรงขามมากกว่าก็ตาม พระเจ้าเฟรเดอริกที่ 2 มหาราชเอง กษัตริย์ปรัสเซียน เสนอตำแหน่งศาสตราจารย์วิชาเคมีที่มหาวิทยาลัยเบอร์ลิน Scheele ปฏิเสธข้อเสนอที่น่าดึงดูดใจเช่นนี้: "ฉันกินไม่ได้มากเกินความจำเป็น และสิ่งที่ฉันหาได้ในเชอปิงก็เพียงพอแล้วสำหรับฉันที่จะมีชีวิตอยู่ต่อไป"
แน่นอนว่ารู้จักสารประกอบคลอรีนจำนวนมากมาก่อน Scheele องค์ประกอบนี้เป็นส่วนหนึ่งของเกลือหลายชนิดรวมถึงเกลือแกงที่มีชื่อเสียงที่สุด ในปี ค.ศ. 1774 Scheele แยกคลอรีนอิสระโดยให้ความร้อนแก่แร่ไพโรลูไซต์ด้วยกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น: MnO 2 + 4HCl ® Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O
ในตอนแรก นักเคมีถือว่าคลอรีนไม่ใช่องค์ประกอบ แต่เป็นสารประกอบทางเคมีของธาตุมิวเรียมที่ไม่รู้จัก (จากภาษาละติน muria - น้ำเกลือ) ด้วยออกซิเจน เชื่อกันว่ากรดไฮโดรคลอริก (เรียกว่า muriic) มีออกซิเจนที่จับกับสารเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งนี้ "เป็นพยาน" โดยข้อเท็จจริงต่อไปนี้: เมื่อสารละลายคลอรีนถูกทิ้งไว้ในแสง ออกซิเจนก็ถูกปล่อยออกมา และกรดไฮโดรคลอริกยังคงอยู่ในสารละลาย อย่างไรก็ตาม ความพยายามหลายครั้งในการ "ฉีก" ออกซิเจนออกจากคลอรีนไม่ได้ผล ดังนั้นจึงไม่มีใครได้รับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยให้ความร้อนกับคลอรีนด้วยถ่านหิน (ซึ่งที่อุณหภูมิสูง "เอา" ออกซิเจนจากสารประกอบหลายชนิดที่บรรจุอยู่) จากการทดลองที่คล้ายคลึงกันที่ดำเนินการโดย Humphry Davy, Joseph Louis Gay-Lussac และ Louis Jacques Tenard เป็นที่ชัดเจนว่าคลอรีนไม่มีออกซิเจนและเป็นสารธรรมดา การทดลองของ Gay-Lussac ซึ่งวิเคราะห์อัตราส่วนเชิงปริมาณของก๊าซในปฏิกิริยาของคลอรีนกับไฮโดรเจนได้นำไปสู่ข้อสรุปเดียวกัน
ในปี ค.ศ. 1811 Davy เสนอชื่อ "คลอรีน" สำหรับธาตุใหม่ - จากภาษากรีก "คลอรอส" - เหลืองเขียว นี่คือสีของคลอรีน รากเดียวกันอยู่ในคำว่า "คลอโรฟิลล์" (จากภาษากรีก "คลอรอส" และ "ไฟลลอน" - ใบไม้) อีกหนึ่งปีต่อมา เกย์-ลุสแซก "ย่อ" ชื่อเป็น "คลอรีน" แต่จนถึงปัจจุบัน ชาวอังกฤษ (และชาวอเมริกัน) เรียกธาตุนี้ว่า "คลอรีน" (คลอรีน) ในขณะที่ชาวฝรั่งเศส - คลอรีน (คลอรีน) ชาวเยอรมันซึ่งเป็น "สมาชิกสภานิติบัญญัติ" ด้านเคมี ได้ใช้ชื่อย่อมาเกือบตลอดศตวรรษที่ 19 ด้วย (ในเยอรมัน คลอรีน - คลอร์) ในปี ค.ศ. 1811 Johann Schweiger นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันเสนอชื่อ "ฮาโลเจน" สำหรับคลอรีน (จากภาษากรีก "hals" - เกลือและ "gennao" - ฉันให้กำเนิด) ต่อจากนั้นคำนี้ถูกกำหนดไม่เพียง แต่ให้กับคลอรีนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแอนะล็อกทั้งหมดในกลุ่มที่เจ็ด - ฟลูออรีน, โบรมีน, ไอโอดีน, แอสทาทีน
การสาธิตที่น่าสนใจของการเผาไหม้ไฮโดรเจนในบรรยากาศของคลอรีน: บางครั้งในระหว่างการทดลองมีความผิดปกติ ผลพลอยได้: มีเสียงกระหึ่ม ส่วนใหญ่แล้ว เปลวไฟจะกะพริบเมื่อหลอดบาง ๆ ที่บรรจุไฮโดรเจนถูกหย่อนลงในภาชนะทรงกรวยที่บรรจุคลอรีน เช่นเดียวกับขวดทรงกลม แต่ในกระบอกสูบ เปลวไฟมักจะไม่ส่งเสียงดัง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "เปลวไฟร้องเพลง"
ในสารละลายที่เป็นน้ำ คลอรีนบางส่วนและค่อนข้างช้าทำปฏิกิริยากับน้ำ ที่ 25 ° C สมดุล: Cl 2 + H 2 O HClO + HCl ถูกสร้างขึ้นภายในสองวัน กรดไฮโปคลอรัสสลายตัวในที่มีแสง: HClO ® HCl + O เป็นออกซิเจนปรมาณูที่มีผลการฟอกขาว (คลอรีนแห้งอย่างไม่มีความสามารถนี้)
คลอรีนในสารประกอบสามารถแสดงสถานะออกซิเดชันทั้งหมด - ตั้งแต่ -1 ถึง +7 สำหรับออกซิเจน คลอรีนจะก่อตัวเป็นออกไซด์จำนวนหนึ่ง ซึ่งทั้งหมดในรูปแบบบริสุทธิ์นั้นไม่เสถียรและระเบิดได้: Cl 2 O เป็นก๊าซสีเหลืองส้ม ClO 2 เป็นก๊าซสีเหลือง (ต่ำกว่า 9.7 ° C เป็นของเหลวสีแดงสด) คลอรีนเปอร์คลอเรต Cl 2 O 4 (ClO –ClO 3, ของเหลวสีเหลืองอ่อน), Cl 2 O 6 (O 2 Cl–O–ClO 3, ของเหลวสีแดงสด), Cl 2 O 7 เป็นของเหลวระเบิดสูงไม่มีสี ออกไซด์ที่ไม่เสถียร Cl 2 O 3 และ ClO 3 ได้มาที่อุณหภูมิต่ำ ClO 2 ออกไซด์ผลิตขึ้นในระดับอุตสาหกรรมและใช้แทนคลอรีนในการฟอกสีเยื่อกระดาษและการฆ่าเชื้อในน้ำดื่มและน้ำเสีย สำหรับฮาโลเจนอื่นๆ คลอรีนจะสร้างสารประกอบอินเทอร์ฮาโลเจนจำนวนหนึ่ง เช่น ClF, ClF 3 , ClF 5 , BrCl, ICl, ICl 3
คลอรีนและสารประกอบของคลอรีนที่มีสถานะออกซิเดชันเป็นบวกคือตัวออกซิไดซ์ที่แรง ในปี ค.ศ. 1822 นักเคมีชาวเยอรมัน Leopold Gmelin โดยออกซิเดชันกับคลอรีนได้สีแดงจากเกลือเลือดสีเหลือง: 2K 4 + Cl 2 ® K 3 + 2KCl คลอรีนสามารถออกซิไดซ์โบรไมด์และคลอไรด์ได้อย่างง่ายดายด้วยการปล่อยโบรมีนและไอโอดีนอิสระ
คลอรีนในสถานะออกซิเดชันต่างๆ ก่อตัวเป็นกรดหลายชุด: HCl - ไฮโดรคลอริก (ไฮโดรคลอริก เกลือ - คลอไรด์), HClO - ไฮโปคลอรัส (เกลือ - ไฮโปคลอไรท์), HClO 2 - คลอไรด์ (เกลือ - คลอไรท์), HClO 3 - คลอริก (เกลือ - คลอเรต) , HClO 4 - คลอรีน (เกลือ - เปอร์คลอเรต) ในรูปแบบบริสุทธิ์ของกรดออกซิเจน มีเพียงกรดเปอร์คลอริกเท่านั้นที่เสถียร จากเกลือของกรดออกซิเจน การใช้งานจริงมีไฮโปคลอไรต์, โซเดียมคลอไรท์ NaClO 2 - สำหรับผ้าฟอก, สำหรับการผลิตแหล่งออกซิเจนพลุไฟขนาดกะทัดรัด ("เทียนออกซิเจน"), โพแทสเซียมคลอเรต (เกลือเบอร์โทเลต), แคลเซียมและแมกนีเซียม (สำหรับการควบคุมศัตรูพืช เกษตรกรรมในฐานะที่เป็นส่วนประกอบขององค์ประกอบดอกไม้ไฟและวัตถุระเบิดในการผลิตไม้ขีดไฟ) เปอร์คลอเรต - ส่วนประกอบของวัตถุระเบิดและองค์ประกอบดอกไม้ไฟ แอมโมเนียมเปอร์คลอเรตเป็นส่วนประกอบของจรวดแข็ง
คลอรีนทำปฏิกิริยากับสารประกอบอินทรีย์หลายชนิด มันเพิ่มสารประกอบที่ไม่อิ่มตัวอย่างรวดเร็วด้วยพันธะคาร์บอน - คาร์บอนสองเท่าและสาม (ปฏิกิริยากับอะเซทิลีนจะไปกับการระเบิด) และในที่มีแสง - กับเบนซิน ภายใต้เงื่อนไขบางประการ คลอรีนสามารถแทนที่อะตอมของไฮโดรเจนในสารประกอบอินทรีย์: R–H + Cl 2 ® RCl + HCl ปฏิกิริยานี้มีบทบาทสำคัญในประวัติศาสตร์เคมีอินทรีย์ ในยุค 1840 นักเคมีชาวฝรั่งเศสชื่อ Jean Baptiste Dumas ค้นพบว่าเมื่อคลอรีนทำปฏิกิริยากับกรดอะซิติกจะเกิดปฏิกิริยา
CH 3 COOH + Cl 2 ® CH 2 ClCOOH + HCl ด้วยคลอรีนส่วนเกิน กรดไตรคลอโรอะซิติก CCl 3 COOH จะเกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม นักเคมีหลายคนมีปฏิกิริยาต่องานของ Dumas อย่างเหลือเชื่อ ตามทฤษฎีที่ยอมรับกันโดยทั่วไปของ Berzelius อะตอมของไฮโดรเจนที่มีประจุบวกไม่สามารถแทนที่ด้วยอะตอมของคลอรีนที่มีประจุลบได้ ความคิดเห็นนี้ถูกจัดขึ้นโดยนักเคมีที่มีชื่อเสียงหลายคนในเวลานั้น ได้แก่ ฟรีดริช วอห์เลอร์, จัสทุส ลีบิก และแน่นอน แบร์เซลิอุสเอง
เพื่อเป็นการเยาะเย้ย Dumas Wöhlerจึงส่งต่อบทความถึงเพื่อนของเขา Liebig ในนามของ S. Windler (Schwindler เป็นนักต้มตุ๋นในภาษาเยอรมัน) เกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ปฏิกิริยาที่ค้นพบโดย Dumas ที่ประสบความสำเร็จใหม่ ในบทความ Wöhler มีการเยาะเย้ยอย่างเห็นได้ชัดว่าในแมงกานีสอะซิเตท Mn (CH 3 COO) 2 เป็นไปได้ที่จะแทนที่องค์ประกอบทั้งหมดตามความจุของพวกเขาด้วยคลอรีนส่งผลให้สารผลึกสีเหลืองประกอบด้วยคลอรีนเพียงอย่างเดียว . มีการกล่าวเพิ่มเติมว่าในอังกฤษ โดยการแทนที่อะตอมทั้งหมดในสารประกอบอินทรีย์ด้วยอะตอมของคลอรีนอย่างต่อเนื่อง ผ้าธรรมดาๆ จะถูกแปลงเป็นคลอรีน และในขณะเดียวกัน สิ่งต่าง ๆ ก็ยังคงอยู่ รูปร่าง. เชิงอรรถชี้ให้เห็นว่าร้านค้าในลอนดอนซื้อขายกันอย่างกระฉับกระเฉงในวัสดุที่ประกอบด้วยคลอรีนเพียงอย่างเดียว เนื่องจากวัสดุนี้ดีมากสำหรับชุดนอนกลางคืนและกางเกงชั้นในให้ความอบอุ่น
ปฏิกิริยาของคลอรีนกับสารประกอบอินทรีย์นำไปสู่การก่อตัวของผลิตภัณฑ์ออร์กาโนคลอรีนหลายชนิดซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลาย ตัวทำละลาย เมทิลีนคลอไรด์ CH 2 Cl 2, คลอโรฟอร์ม CHCl 3, คาร์บอนเตตระคลอไรด์ CCl 4, ไตรคลอโรเอทิลีน CHCl \u003d CCl 2, tetrachlorethylene C 2 Cl 4 . ในที่ที่มีความชื้นคลอรีนจะทำให้ใบสีเขียวของพืชเปลี่ยนสีได้ ใช้มาตั้งแต่ศตวรรษที่ 18 สำหรับการฟอกสีผ้า
คลอรีนในรูปของก๊าซพิษ
Scheele ผู้ได้รับคลอรีนสังเกตเห็นกลิ่นฉุนอันไม่พึงประสงค์ หายใจลำบากและไอ ตามที่พบในภายหลัง คนๆ หนึ่งได้กลิ่นคลอรีนแม้ว่าอากาศหนึ่งลิตรจะมีก๊าซนี้เพียง 0.005 มก. และในขณะเดียวกันก็มีผลระคายเคืองต่อ แอร์เวย์ส, ทำลายเซลล์ของเยื่อเมือกของระบบทางเดินหายใจและปอด ความเข้มข้น 0.012 มก. / ล. นั้นยากต่อการยอมรับ หากความเข้มข้นของคลอรีนเกิน 0.1 มก. / ล. จะกลายเป็นอันตรายถึงชีวิต: การหายใจเร็วขึ้น ชักกระตุก และหายากขึ้นเรื่อยๆ และหลังจาก 5-25 นาที การหายใจจะหยุดลง ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตในอากาศของผู้ประกอบการอุตสาหกรรมคือ 0.001 มก. / ล. และในอากาศของพื้นที่อยู่อาศัย - 0.00003 มก. / ล.
นักวิชาการของปีเตอร์สเบิร์ก Toviy Yegorovich Lovitz ทำซ้ำการทดลองของ Scheele ในปี ค.ศ. 1790 ปล่อยคลอรีนจำนวนมากไปในอากาศโดยไม่ได้ตั้งใจ หลังจากสูดดมเข้าไป เขาก็หมดสติและล้มลง จากนั้นเป็นเวลาแปดวันเขาได้รับความทุกข์ทรมานจากอาการเจ็บหน้าอกอย่างรุนแรง โชคดีที่เขาฟื้น เกือบตายเพราะถูกคลอรีนเป็นพิษ และ Davy นักเคมีชื่อดังชาวอังกฤษ การทดลองกับคลอรีนแม้เพียงเล็กน้อยก็เป็นอันตราย เนื่องจากอาจทำให้ปอดเสียหายอย่างรุนแรงได้ ว่ากันว่านักเคมีชาวเยอรมันชื่อ Egon Wiberg ได้เริ่มบรรยายเรื่องคลอรีนครั้งหนึ่งด้วยคำว่า “คลอรีนเป็นก๊าซพิษ หากฉันโดนวางยาพิษในระหว่างการสาธิตอีก โปรดพาฉันออกไปที่ อากาศบริสุทธิ์. แต่น่าเสียดายที่การบรรยายจะต้องถูกขัดจังหวะ หากคุณปล่อยคลอรีนออกสู่อากาศเป็นจำนวนมาก จะกลายเป็นหายนะที่แท้จริง นี่เป็นประสบการณ์ในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่งโดยกองทหารแองโกล - ฝรั่งเศส ในเช้าวันที่ 22 เมษายน พ.ศ. 2458 กองบัญชาการของเยอรมันตัดสินใจโจมตีด้วยแก๊สครั้งแรกในประวัติศาสตร์สงคราม: เมื่อลมพัดเข้าหาศัตรู วาล์วของกระบอกสูบ 5730 กระบอกก็ถูกเปิดออกพร้อมกันที่ด้านหน้าหกกิโลเมตรเล็กๆ เมือง Ypres ของเบลเยียม แต่ละแห่งมีคลอรีนเหลว 30 กิโลกรัม ภายใน 5 นาที เมฆสีเหลืองสีเขียวขนาดใหญ่ก่อตัวขึ้น ซึ่งค่อยๆ เคลื่อนตัวออกจากสนามเพลาะของเยอรมันไปยังพันธมิตร ทหารอังกฤษและฝรั่งเศสไม่มีที่พึ่งอย่างสมบูรณ์ แก๊สทะลุผ่านรอยแตกเข้าไปในที่พักพิงทั้งหมด ไม่มีทางหนีจากมันได้ เพราะหน้ากากกันแก๊สก็ยังไม่ได้ถูกประดิษฐ์ขึ้น ส่งผลให้ประชาชน 15,000 คนถูกวางยาพิษ โดย 5,000 คนเสียชีวิต หนึ่งเดือนต่อมา ในวันที่ 31 พฤษภาคม ชาวเยอรมันได้โจมตีซ้ำแล้วซ้ำอีกที่แนวรบด้านตะวันออกของกองทัพรัสเซีย เรื่องนี้เกิดขึ้นในโปแลนด์ใกล้กับเมืองโบลิมอฟ ที่ด้านหน้าระยะทาง 12 กม. คลอรีนจำนวน 264 ตันที่มีฟอสจีนเป็นพิษ (กรดคาร์บอนิกคลอไรด์ COCl 2) ถูกปล่อยออกมาจากกระบอกสูบ 12,000 ตัน ราชบัญชารู้ว่าเกิดอะไรขึ้นที่อีแปรส์ แต่ทหารรัสเซียก็ไม่มีวิธีป้องกัน! อันเป็นผลมาจากการโจมตีด้วยแก๊ส ความสูญเสียมีจำนวน 9146 คน ซึ่งมีเพียง 108 ราย ซึ่งเป็นผลมาจากการยิงปืนไรเฟิลและปืนใหญ่ ส่วนที่เหลือถูกวางยาพิษ ในเวลาเดียวกัน 1183 คนเสียชีวิตเกือบจะในทันที
ในไม่ช้านักเคมีก็ชี้ให้เห็นถึงวิธีการหลบหนีจากคลอรีน: คุณต้องหายใจผ่านผ้าพันแผลผ้ากอซที่แช่ในสารละลายโซเดียมไธโอซัลเฟต (สารนี้ใช้ในการถ่ายภาพมักเรียกว่าไฮโปซัลไฟต์) คลอรีนทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วด้วยสารละลายไทโอซัลเฟต ออกซิไดซ์:
นา 2 S 2 O 3 + 4Cl 2 + 5H 2 O ® 2H 2 SO 4 + 2NaCl + 6HCl แน่นอนว่ากรดซัลฟิวริกก็ไม่ใช่สารที่ไม่เป็นอันตรายเช่นกัน แต่สารละลายในน้ำเจือจางนั้นมีอันตรายน้อยกว่าคลอรีนที่เป็นพิษมาก ดังนั้นไธโอซัลเฟตในปีเหล่านั้นจึงมีชื่ออื่น - "แอนติคลอร์" แต่หน้ากากป้องกันแก๊สพิษไธโอซัลเฟตรุ่นแรกไม่ได้ผลมากนัก
ในปี 1916 นักเคมีชาวรัสเซีย นักวิชาการในอนาคต Nikolai Dmitrievich Zelinsky ได้คิดค้นหน้ากากป้องกันแก๊สพิษที่มีประสิทธิภาพจริงๆ ซึ่งสารพิษถูกกักเก็บไว้โดยชั้นของถ่านกัมมันต์ ถ่านหินที่มีพื้นผิวที่พัฒนาอย่างมากดังกล่าวสามารถกักเก็บคลอรีนได้มากกว่าผ้าก๊อซที่ชุบด้วยไฮโปซัลไฟต์ โชคดีที่ "การโจมตีด้วยคลอรีน" ยังคงเป็นเพียงเหตุการณ์ที่น่าสลดใจในประวัติศาสตร์ หลังสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง คลอรีนมีอาชีพที่สงบสุขเท่านั้น
การใช้คลอรีน
มีการผลิตคลอรีนจำนวนมาก - หลายสิบล้านตัน - ผลิตขึ้นทุกปีทั่วโลก เฉพาะในสหรัฐอเมริกาภายในสิ้นศตวรรษที่ 20 ในแต่ละปี คลอรีนได้ประมาณ 12 ล้านตันโดยอิเล็กโทรไลซิส (อันดับที่ 10 ในอุตสาหกรรมเคมี) ปริมาณมาก (มากถึง 50%) ถูกใช้ไปกับคลอรีนของสารประกอบอินทรีย์ - เพื่อให้ได้ตัวทำละลาย, ยางสังเคราะห์, โพลีไวนิลคลอไรด์และพลาสติกอื่น ๆ , ยางคลอโรพรีน, ยาฆ่าแมลง, ยา, อื่นๆ ที่จำเป็น และ สินค้าที่มีประโยชน์. ส่วนที่เหลือจะใช้สำหรับการสังเคราะห์คลอไรด์อนินทรีย์ในอุตสาหกรรมเยื่อกระดาษและกระดาษสำหรับการฟอกเยื่อไม้สำหรับการทำน้ำให้บริสุทธิ์ คลอรีนถูกใช้ในอุตสาหกรรมโลหะในปริมาณที่ค่อนข้างน้อย ด้วยความช่วยเหลือของมันทำให้ได้โลหะที่บริสุทธิ์มาก - ไททาเนียม, ดีบุก, แทนทาลัม, ไนโอเบียม โดยการเผาไหม้ไฮโดรเจนในคลอรีนจะได้ไฮโดรเจนคลอไรด์และกรดไฮโดรคลอริกจากมัน คลอรีนยังใช้ในการผลิตสารฟอกขาว (ไฮโปคลอไรท์ สารฟอกขาว) และการฆ่าเชื้อในน้ำด้วยคลอรีน
อิลยา ลีนสัน
คลอรีน(จากภาษากรีกχλωρ?ς - "สีเขียว") - องค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่เจ็ดซึ่งเป็นช่วงที่สามของระบบธาตุเคมีของ D. I. Mendeleev ด้วยเลขอะตอม 17 มันถูกระบุด้วยสัญลักษณ์ Cl(ลาดพร้าว คลอรัม). อโลหะที่ทำปฏิกิริยา มันเป็นของกลุ่มฮาโลเจน (เดิมชื่อ "ฮาโลเจน" ถูกใช้โดยนักเคมีชาวเยอรมันชไวเกอร์สำหรับคลอรีน [ตามตัวอักษร "ฮาโลเจน" แปลว่าเกลือ) แต่มันไม่ได้หยั่งรากและต่อมาก็กลายเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับ VII หมู่ธาตุ ซึ่งรวมถึงคลอรีน)
สารคลอรีนอย่างง่าย (หมายเลข CAS: 7782-50-5) ภายใต้สภาวะปกติคือก๊าซพิษสีเหลืองแกมเขียวมีกลิ่นฉุน โมเลกุลของคลอรีนเป็นไดอะตอมมิก (สูตร Cl 2)
ประวัติการค้นพบคลอรีน
เป็นครั้งแรกที่ J. Prisley รวบรวมแก๊สแอนไฮดรัสไฮโดรเจนคลอไรด์ในปี พ.ศ. 2315 (มากกว่าปรอทเหลว) คลอรีนได้รับครั้งแรกในปี พ.ศ. 2317 โดย Scheele ซึ่งบรรยายถึงการปลดปล่อยคลอรีนระหว่างปฏิกิริยาของไพโรลูไซต์กับกรดไฮโดรคลอริกในบทความเรื่อง pyrolusite:
4HCl + MnO 2 \u003d Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O
Scheele สังเกตเห็นกลิ่นของคลอรีนซึ่งคล้ายกับกลิ่นของ aqua regia ความสามารถในการโต้ตอบกับทองคำและชาดรวมถึงคุณสมบัติในการฟอกสี
อย่างไรก็ตาม Scheele ตามทฤษฎี phlogiston ที่มีอยู่ทั่วไปในวิชาเคมีในขณะนั้น เสนอว่าคลอรีนเป็นกรดไฮโดรคลอริกที่ลดการอักเสบ นั่นคือ กรดไฮโดรคลอริกออกไซด์ Berthollet และ Lavoisier แนะนำว่าคลอรีนเป็นออกไซด์ของธาตุ มูเรียอย่างไรก็ตาม ความพยายามที่จะแยกมันออกจากกันยังคงไม่ประสบความสำเร็จจนกระทั่งงานของ Davy ที่สามารถย่อยสลายเกลือแกงให้เป็นโซเดียมและคลอรีนโดยอิเล็กโทรลิซิส
การแพร่กระจายในธรรมชาติ
ในธรรมชาติมีไอโซโทปคลอรีน 35 Cl และ 37 Cl อยู่ 2 ไอโซโทป คลอรีนเป็นฮาโลเจนที่มีมากที่สุดในเปลือกโลก คลอรีนมีฤทธิ์มาก - รวมเข้ากับองค์ประกอบเกือบทั้งหมดของตารางธาตุโดยตรง ดังนั้นในธรรมชาติจึงเกิดขึ้นเฉพาะในรูปแบบของสารประกอบในองค์ประกอบของแร่ธาตุ: halite NaCl, sylvin KCl, sylvinite KCl NaCl, bischofite MgCl 2 6H2O, carnallite KCl MgCl 2 6H 2 O, kainite KCl MgSO 4 3H 2 O ปริมาณคลอรีนสำรองที่ใหญ่ที่สุดมีอยู่ในองค์ประกอบของเกลือในน่านน้ำของทะเลและมหาสมุทร (เนื้อหาใน น้ำทะเล 19 กรัม/ลิตร) คลอรีนคิดเป็น 0.025% ของจำนวนอะตอมทั้งหมดในเปลือกโลก จำนวนคลอรีนของคลาร์กคือ 0.017% และร่างกายมนุษย์มีคลอรีนไอออน 0.25% โดยมวล ในมนุษย์และสัตว์ คลอรีนพบได้มากในของเหลวระหว่างเซลล์ (รวมถึงเลือด) และการเล่น บทบาทสำคัญในการควบคุมกระบวนการออสโมติกตลอดจนในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของเซลล์ประสาท
คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีกายภาพ
ภายใต้สภาวะปกติ คลอรีนจะเป็นก๊าซสีเหลืองแกมเขียวที่มีกลิ่นที่ทำให้หายใจไม่ออก คุณสมบัติทางกายภาพบางอย่างแสดงไว้ในตาราง
คุณสมบัติทางกายภาพบางประการของคลอรีน
| คุณสมบัติ |
ความหมาย |
|---|---|
| สี (แก๊ส) | เหลืองเขียว |
| อุณหภูมิเดือด | -34°C |
| อุณหภูมิหลอมเหลว | -100 °C |
| อุณหภูมิการสลายตัว (การแยกตัวออกเป็นอะตอม) |
~1400 °C |
| ความหนาแน่น (แก๊ส, n.o.s.) | 3.214 ก./ลิตร |
| ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนของอะตอม | 3.65 eV |
| พลังงานไอออไนซ์แรก | 12.97 eV |
| ความจุความร้อน (298 K, แก๊ส) | 34.94 (เจ/โมล K) |
| อุณหภูมิวิกฤต | 144°C |
| แรงกดดันที่สำคัญ | 76 atm |
| เอนทาลปีมาตรฐานของการก่อตัว (298 K, แก๊ส) | 0 (กิโลจูลต่อโมล) |
| เอนโทรปีมาตรฐานของการก่อตัว (298 K, แก๊ส) | 222.9 (เจ/โมล K) |
| เอนทัลปีของการหลอมรวม | 6.406 (กิโลจูล/โมล) |
| เอนทาลปีเดือด | 20.41 (กิโลจูล/โมล) |
| พลังงานของความแตกแยกพันธะโฮโมไลติกX-X | 243 (กิโลจูล/โมล) |
| พลังงานของความแตกแยกพันธะเฮเทอโรไลติก X-X | 1150 (กิโลจูลต่อโมล) |
| พลังงานไอออไนซ์ | 1255 (กิโลจูล/โมล) |
| พลังงานความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน | 349 (กิโลจูล/โมล) |
| รัศมีอะตอม | 0.073 (นาโนเมตร) |
| อิเล็กโตรเนกาติวิตีตาม Pauling | 3,20 |
| อิเลคโตรเนกาติวีตี้ Allred-Rochow | 2,83 |
| สถานะออกซิเดชันที่เสถียร | -1, 0, +1, +3, (+4), +5, (+6), +7 |
คลอรีนที่เป็นก๊าซค่อนข้างง่ายที่จะทำให้เป็นของเหลว เริ่มต้นจากความดัน 0.8 MPa (8 บรรยากาศ) คลอรีนจะเป็นของเหลวอยู่แล้วที่อุณหภูมิห้อง เมื่อเย็นลงที่อุณหภูมิ -34 ° C คลอรีนก็จะกลายเป็นของเหลวที่ความดันบรรยากาศปกติ คลอรีนเหลวเป็นของเหลวสีเขียวแกมเหลืองที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงมาก (เนื่องจากโมเลกุลมีความเข้มข้นสูง) การเพิ่มความดันทำให้สามารถมีคลอรีนเหลวได้ถึงอุณหภูมิ +144 ° C (อุณหภูมิวิกฤต) ที่ความดันวิกฤต 7.6 MPa
ที่อุณหภูมิต่ำกว่า −101 °C คลอรีนเหลวจะตกผลึกเป็นโครงตาข่ายออร์ธอร์ฮอมบิกที่มีกลุ่มอวกาศ cmcaและพารามิเตอร์ a=6.29 Å b=4.50 Å, c=8.21 Å ต่ำกว่า 100 K การดัดแปลง orthorhombic ของผลึกคลอรีนเปลี่ยนเป็นการดัดแปลงแบบเตตระกอนที่มีกลุ่มอวกาศ P4 2 /ncmและพารามิเตอร์แลตทิซ a=8.56 Å และ c=6.12 Å
ความสามารถในการละลาย
ระดับความแตกตัวของโมเลกุลคลอรีน Cl 2 → 2Cl ที่ 1,000 K เท่ากับ 2.07×10 −4% และที่ 2500 K เท่ากับ 0.909%
เกณฑ์การรับรู้กลิ่นในอากาศคือ 0.003 (มก./ล.)
ในแง่ของการนำไฟฟ้า คลอรีนเหลวจัดอยู่ในกลุ่มฉนวนที่แข็งแรงที่สุด โดยนำกระแสไฟฟ้าได้แย่กว่าน้ำกลั่นเกือบพันล้านเท่า และแย่กว่าเงิน 10 22 เท่า ความเร็วของเสียงในคลอรีนนั้นน้อยกว่าในอากาศประมาณหนึ่งเท่าครึ่ง
คุณสมบัติทางเคมี
โครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอน
ระดับความจุของอะตอมคลอรีนประกอบด้วยอิเล็กตรอน 1 ตัวที่ไม่มีการจับคู่: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ดังนั้นความจุของ 1 สำหรับอะตอมของคลอรีนจึงเสถียรมาก เนื่องจากการมีอยู่ของวงโคจรที่ว่างของ d-sublevel ในอะตอมของคลอรีน อะตอมของคลอรีนจึงสามารถแสดงความจุอื่นๆ ได้ แบบแผนของการก่อตัวของสถานะตื่นเต้นของอะตอม:
สารประกอบคลอรีนยังเป็นที่รู้จักกันในนามซึ่งอะตอมของคลอรีนแสดงค่าวาเลนซี 4 และ 6 อย่างเป็นทางการ เช่น ClO 2 และ Cl 2 O 6 อย่างไรก็ตาม สารประกอบเหล่านี้เป็นอนุมูล ซึ่งหมายความว่ามีอิเล็กตรอนที่ไม่คู่กันหนึ่งตัว
ปฏิกิริยากับโลหะ
คลอรีนทำปฏิกิริยาโดยตรงกับโลหะเกือบทั้งหมด (มีบางชนิดเมื่อมีความชื้นหรือเมื่อถูกความร้อนเท่านั้น):
Cl 2 + 2Na → 2NaCl 3Cl 2 + 2Sb → 2SbCl 3 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3
ปฏิกิริยากับอโลหะ
ด้วยอโลหะ (ยกเว้นคาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน และก๊าซเฉื่อย) จะเกิดคลอไรด์ที่สอดคล้องกัน
ในแสงหรือเมื่อถูกความร้อน มันจะทำปฏิกิริยาอย่างแข็งขัน (บางครั้งด้วยการระเบิด) กับไฮโดรเจนโดยกลไกที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ของผสมของคลอรีนกับไฮโดรเจน ซึ่งมีไฮโดรเจนตั้งแต่ 5.8 ถึง 88.3% จะระเบิดเมื่อมีการฉายรังสีด้วยการก่อตัวของไฮโดรเจนคลอไรด์ ส่วนผสมของคลอรีนและไฮโดรเจนในระดับความเข้มข้นเล็กน้อยจะเผาไหม้ด้วยเปลวไฟที่ไม่มีสีหรือสีเหลืองแกมเขียว อุณหภูมิสูงสุดของเปลวไฟไฮโดรเจน-คลอรีนคือ 2200 °C:
Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2
ด้วยออกซิเจน คลอรีนจะสร้างออกไซด์ซึ่งมีสถานะออกซิเดชันตั้งแต่ +1 ถึง +7: Cl 2 O, ClO 2, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7 พวกมันมีกลิ่นฉุน มีความไม่เสถียรทางความร้อนและทางเคมีด้วยแสง และมีแนวโน้มที่จะเกิดการสลายตัวที่ระเบิดได้
เมื่อทำปฏิกิริยากับฟลูออรีนจะไม่เกิดคลอไรด์ แต่เป็นฟลูออไรด์:
Cl 2 + 3F 2 (เช่น) → 2ClF 3
คุณสมบัติอื่นๆ
คลอรีนจะแทนที่โบรมีนและไอโอดีนจากสารประกอบของพวกมันด้วยไฮโดรเจนและโลหะ:
Cl 2 + 2HBr → Br 2 + 2HCl Cl 2 + 2NaI → I 2 + 2NaCl
เมื่อทำปฏิกิริยากับคาร์บอนมอนอกไซด์จะเกิดฟอสจีน:
Cl 2 + CO → COCl 2
เมื่อละลายในน้ำหรือด่าง คลอรีนจะสลายตัว ก่อตัวเป็นไฮโปคลอรัส (และเมื่อถูกความร้อน เปอร์คลอริก) และกรดไฮโดรคลอริก หรือเกลือของคลอรีนเหล่านี้:
Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO 3Cl 2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O
โดยคลอรีนของแคลเซียมไฮดรอกไซด์แห้งจะได้สารฟอกขาว:
Cl 2 + Ca(OH) 2 → CaCl(OCl) + H 2 O
การกระทำของคลอรีนต่อแอมโมเนียสามารถรับไนโตรเจนไตรคลอไรด์ได้:
4NH 3 + 3Cl 2 → NCl 3 + 3NH 4 Cl
คุณสมบัติการออกซิไดซ์ของคลอรีน
คลอรีนเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงมาก
Cl 2 + H 2 S → 2HCl + S
ปฏิกิริยากับสารอินทรีย์
ด้วยสารประกอบอิ่มตัว:
CH 3 -CH 3 + Cl 2 → C 2 H 5 Cl + HCl
ยึดติดกับสารประกอบไม่อิ่มตัวหลายพันธะ:
CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 → Cl-CH 2 -CH 2 -Cl
สารประกอบอะโรมาติกแทนที่อะตอมไฮโดรเจนด้วยคลอรีนต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่น AlCl 3 หรือ FeCl 3):
C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl
วิธีการที่จะได้รับ
วิธีการทางอุตสาหกรรม
ในขั้นต้น วิธีทางอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตคลอรีนนั้นใช้วิธีการของ Scheele นั่นคือปฏิกิริยาของไพโรลูไซต์กับกรดไฮโดรคลอริก:
MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O
ในปี พ.ศ. 2410 Deacon ได้พัฒนาวิธีการผลิตคลอรีนโดยตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของไฮโดรเจนคลอไรด์ด้วยออกซิเจนในบรรยากาศ ปัจจุบันกระบวนการ Deacon ใช้เพื่อกู้คืนคลอรีนจากไฮโดรเจนคลอไรด์ ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากคลอรีนทางอุตสาหกรรมของสารประกอบอินทรีย์
4HCl + O 2 → 2H 2 O + 2Cl 2
วันนี้คลอรีนถูกผลิตขึ้นในระดับอุตสาหกรรมร่วมกับโซเดียมไฮดรอกไซด์และไฮโดรเจนโดยอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายโซเดียมคลอไรด์:
2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOH แอโนด: 2Cl - - 2e - → Cl 2 0 แคโทด: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH -
เนื่องจากอิเล็กโทรไลซิสของน้ำเกิดขึ้นควบคู่ไปกับอิเล็กโทรลิซิสของโซเดียมคลอไรด์ สมการทั้งหมดสามารถแสดงได้ดังนี้:
1.80 NaCl + 0.50 H 2 O → 1.00 Cl 2 + 1.10 NaOH + 0.03 H 2
ใช้วิธีทางเคมีไฟฟ้าในการผลิตคลอรีนสามรูปแบบ สองวิธีคืออิเล็กโทรลิซิสที่มีแคโทดที่เป็นของแข็ง: วิธีไดอะแฟรมและเมมเบรน วิธีที่สามคืออิเล็กโทรลิซิสที่มีแคโทดปรอทเหลว (วิธีการผลิตปรอท) ในบรรดาวิธีการผลิตไฟฟ้าเคมี อิเล็กโทรไลซิสของปรอทแคโทดเป็นวิธีที่ง่ายและสะดวกที่สุด แต่วิธีนี้ทำให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมากเนื่องจากการระเหยและการรั่วไหลของปรอทโลหะ
วิธีไดอะแฟรมกับแคโทดที่เป็นของแข็ง
ช่องของเซลล์ถูกแบ่งโดยพาร์ทิชันใยหินที่มีรูพรุน - ไดอะแฟรม - เข้าไปในพื้นที่แคโทดและแอโนดซึ่งแคโทดและแอโนดของเซลล์ตั้งอยู่ตามลำดับ ดังนั้นอิเล็กโทรไลเซอร์ดังกล่าวจึงมักเรียกว่าอิเล็กโทรไลต์ไดอะแฟรม และวิธีการผลิตคืออิเล็กโทรไลต์ไดอะแฟรม กระแสของอะโนไลต์อิ่มตัว (สารละลาย NaCl) จะเข้าสู่พื้นที่แอโนดของเซลล์ไดอะแฟรมอย่างต่อเนื่อง เป็นผลมาจากกระบวนการไฟฟ้าเคมี คลอรีนถูกปล่อยออกมาที่ขั้วบวกเนื่องจากการสลายตัวของเฮไลต์ และไฮโดรเจนถูกปล่อยออกมาที่แคโทดเนื่องจากการสลายตัวของน้ำ ในกรณีนี้ บริเวณใกล้แคโทดจะอุดมด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์
วิธีเมมเบรนด้วยแคโทดที่เป็นของแข็ง
วิธีการเมมเบรนโดยพื้นฐานแล้วคล้ายกับวิธีไดอะแฟรม แต่ช่องว่างขั้วบวกและแคโทดจะถูกคั่นด้วยเมมเบรนพอลิเมอร์แลกเปลี่ยนไอออนบวก วิธีการผลิตเมมเบรนมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีไดอะแฟรม แต่ใช้งานยากกว่า
วิธีปรอทด้วยแคโทดเหลว
กระบวนการนี้ดำเนินการในอ่างอิเล็กโทรไลต์ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กโทรไลเซอร์ ตัวย่อยสลาย และปั๊มปรอท ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยการสื่อสาร ในอ่างอิเล็กโทรไลต์ภายใต้การกระทำของปั๊มปรอท ปรอทจะไหลเวียนผ่านอิเล็กโทรไลเซอร์และตัวย่อยสลาย แคโทดของอิเล็กโทรไลเซอร์เป็นกระแสของปรอท แอโนด - กราไฟท์หรือการสึกหรอต่ำ ร่วมกับปรอท กระแสอะโนไลต์ ซึ่งเป็นสารละลายของโซเดียมคลอไรด์ ไหลผ่านอิเล็กโทรไลเซอร์อย่างต่อเนื่อง เป็นผลมาจากการสลายตัวทางเคมีไฟฟ้าของคลอไรด์ โมเลกุลของคลอรีนจะเกิดขึ้นที่ขั้วบวก และโซเดียมที่ปล่อยออกมาจะละลายในปรอทที่แคโทด ก่อตัวเป็นอมัลกัม
วิธีการทางห้องปฏิบัติการ
ในห้องปฏิบัติการเพื่อให้ได้คลอรีนมักใช้กระบวนการออกซิเดชันของไฮโดรเจนคลอไรด์กับตัวออกซิไดซ์ที่แรง (เช่น แมงกานีส (IV) ออกไซด์ โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต โพแทสเซียมไดโครเมต)
2KMnO 4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 +8H 2 O K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O
การจัดเก็บคลอรีน
คลอรีนที่ผลิตได้จะถูกเก็บไว้ใน "ถัง" พิเศษหรือสูบเข้าไปในถังเหล็ก ความดันสูง. ถังที่มีคลอรีนเหลวภายใต้ความกดดันมีสีพิเศษ - สีบึง ควรสังเกตว่าในระหว่างการใช้งานถังคลอรีนเป็นเวลานาน ไนโตรเจนไตรคลอไรด์ที่ระเบิดได้มากจะสะสมอยู่ภายในถัง ดังนั้นในบางครั้ง ถังคลอรีนจะต้องถูกล้างและทำความสะอาดจากไนโตรเจนคลอไรด์เป็นประจำ
มาตรฐานคุณภาพคลอรีน
ตาม GOST 6718-93 “คลอรีนเหลว ข้อมูลจำเพาะ” ผลิตคลอรีนเกรดต่อไปนี้
แอปพลิเคชัน
คลอรีนถูกใช้ในหลายอุตสาหกรรม วิทยาศาสตร์ และความต้องการภายในประเทศ:
- ในการผลิตโพลีไวนิลคลอไรด์, สารประกอบพลาสติก, ยางสังเคราะห์ซึ่งใช้ทำ: ฉนวนสำหรับสายไฟ, โปรไฟล์หน้าต่าง, วัสดุบรรจุภัณฑ์, เสื้อผ้าและรองเท้า, เสื่อน้ำมันและแผ่นเสียง, เคลือบเงา, อุปกรณ์และพลาสติกโฟม, ของเล่น, ชิ้นส่วนเครื่องมือ, วัสดุก่อสร้าง โพลิไวนิลคลอไรด์ผลิตโดยพอลิเมอไรเซชันไวนิลคลอไรด์ ซึ่งปัจจุบันมักได้มาจากเอทิลีนในวิธีที่สมดุลคลอรีนผ่านสาร 1,2-ไดคลอโรอีเทนระดับกลาง
- คุณสมบัติการฟอกขาวของคลอรีนเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ แม้ว่าจะไม่ใช่ตัวคลอรีนเองที่ "ฟอกขาว" แต่เป็นออกซิเจนอะตอมมิกซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของกรดไฮโปคลอรัส: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + อ้อ .. วิธีการฟอกผ้า กระดาษ กระดาษแข็ง วิธีนี้ใช้กันมานานหลายศตวรรษ
- การผลิตยาฆ่าแมลงออร์กาโนคลอรีน - สารที่ฆ่าแมลงที่เป็นอันตรายต่อพืชผล แต่ปลอดภัยสำหรับพืช ส่วนสำคัญของคลอรีนที่ผลิตได้ถูกใช้ไปเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์อารักขาพืช ยาฆ่าแมลงที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่งคือเฮกซาคลอโรไซโคลเฮกเซน (มักเรียกกันว่าเฮกซาคลอเรน) สารนี้ถูกสังเคราะห์ขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2368 โดยฟาราเดย์ แต่พบว่านำไปใช้ได้จริงหลังจากผ่านไปกว่า 100 ปีเท่านั้น ในช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ 20
- ใช้เป็นสารทำสงครามเคมี เช่นเดียวกับการผลิตสารทำสงครามเคมีอื่นๆ: ก๊าซมัสตาร์ด ฟอสจีน
- สำหรับการฆ่าเชื้อในน้ำ - "คลอรีน" วิธีการฆ่าเชื้อน้ำดื่มที่พบบ่อยที่สุด ขึ้นอยู่กับความสามารถของคลอรีนอิสระและสารประกอบในการยับยั้งระบบเอนไซม์ของจุลินทรีย์ที่กระตุ้นกระบวนการรีดอกซ์ สำหรับการฆ่าเชื้อในน้ำดื่มจะใช้คลอรีน, คลอรีนไดออกไซด์, คลอรามีนและสารฟอกขาว SanPiN 2.1.4.1074-01 กำหนดขีด จำกัด ต่อไปนี้ (ทางเดิน) สำหรับเนื้อหาที่อนุญาตของคลอรีนตกค้างอิสระในน้ำดื่มจากแหล่งน้ำส่วนกลาง 0.3 - 0.5 มก. / ล. นักวิทยาศาสตร์และนักการเมืองจำนวนหนึ่งในรัสเซียวิพากษ์วิจารณ์แนวคิดเรื่องคลอรีนในน้ำประปา แต่พวกเขาไม่สามารถเสนอทางเลือกอื่นนอกเหนือจากผลที่ตามมาจากการฆ่าเชื้อของสารประกอบคลอรีน วัสดุที่ใช้ทำท่อน้ำมีปฏิกิริยากับน้ำประปาคลอรีนต่างกัน คลอรีนอิสระในน้ำประปาช่วยลดอายุการใช้งานของท่อที่ใช้โพลีโอเลฟินได้อย่างมาก: ท่อโพลีเอทิลีน ชนิดที่แตกต่างซึ่งรวมถึงโพลีเอทิลีนแบบเชื่อมขวาง หรือที่รู้จักกันในชื่อ PEX (PEX, PE-X) ในสหรัฐอเมริกา เพื่อควบคุมการรับเข้าของท่อที่ทำจากวัสดุโพลีเมอร์เพื่อใช้ในระบบจ่ายน้ำที่มีน้ำคลอรีน พวกเขาถูกบังคับให้ใช้มาตรฐาน 3 มาตรฐาน: ASTM F2023 สำหรับท่อที่ทำจากพอลิเอทิลีนเชื่อมขวาง (PEX) และน้ำร้อนคลอรีน ASTM F2263 สำหรับท่อโพลีเอทิลีนและน้ำคลอรีนทั้งหมด และ ASTM F2330 สำหรับท่อหลายชั้น (โพลีเมอร์โลหะ) และน้ำร้อนคลอรีน ในแง่ของความทนทานเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำคลอรีน ผลลัพธ์ที่เป็นบวกสาธิตการทำท่อประปาทองแดง
- จดทะเบียนในอุตสาหกรรมอาหารเป็น วัตถุเจือปนอาหาร E925.
- ที่ การผลิตสารเคมีกรดไฮโดรคลอริก, สารฟอกขาว, เกลือเบอร์โทเลต, คลอไรด์โลหะ, ยาพิษ, ยารักษาโรค, ปุ๋ย
- ในด้านโลหะวิทยาสำหรับการผลิตโลหะบริสุทธิ์ ได้แก่ ไททาเนียม ดีบุก แทนทาลัม ไนโอเบียม
- เป็นตัวบ่งชี้ของนิวตริโนแสงอาทิตย์ในเครื่องตรวจจับคลอรีน-อาร์กอน
ประเทศที่พัฒนาแล้วจำนวนมากพยายามที่จะจำกัดการใช้คลอรีนในบ้าน รวมทั้งเพราะการเผาขยะที่ประกอบด้วยคลอรีนทำให้เกิดไดออกซินในปริมาณมาก
บทบาททางชีวภาพ
คลอรีนเป็นองค์ประกอบทางชีวภาพที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่งและเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด
ในสัตว์และมนุษย์ คลอไรด์ไอออนเกี่ยวข้องกับการรักษาสมดุลออสโมติก คลอไรด์ไอออนมีรัศมีที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการแทรกซึมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ สิ่งนี้อธิบายการมีส่วนร่วมร่วมกันกับโซเดียมและโพแทสเซียมไอออนในการสร้างแรงดันออสโมติกคงที่และการควบคุมเมแทบอลิซึมของเกลือน้ำ ภายใต้อิทธิพลของ GABA (สารสื่อประสาท) คลอไรด์ไอออนมีผลยับยั้งเซลล์ประสาทโดยการลดศักยภาพในการดำเนินการ ในกระเพาะอาหาร คลอไรด์ไอออนจะสร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยต่อการทำงานของเอนไซม์ย่อยโปรตีนในน้ำย่อย ช่องคลอรีนมีอยู่ในเซลล์หลายประเภท เยื่อหุ้มไมโตคอนเดรีย และกล้ามเนื้อโครงร่าง ช่องเหล่านี้ทำหน้าที่สำคัญในการควบคุมปริมาตรของของไหล การขนส่งอิออนทรานส์อิพิธีเลียล และความคงตัวของศักย์เมมเบรน และเกี่ยวข้องกับการรักษาค่า pH ของเซลล์ คลอรีนสะสมในเนื้อเยื่ออวัยวะภายใน ผิวหนัง และกล้ามเนื้อโครงร่าง คลอรีนถูกดูดซึมส่วนใหญ่ในลำไส้ใหญ่ การดูดซึมและการขับออกของคลอรีนมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโซเดียมไอออนและไบคาร์บอเนต ในระดับที่น้อยกว่ากับ mineralocorticoids และกิจกรรมของ Na + /K + - ATP-ase เซลล์สะสมคลอรีน 10-15% จากจำนวนนี้จาก 1/3 ถึง 1/2 - ในเม็ดเลือดแดง คลอรีนประมาณ 85% อยู่ในพื้นที่นอกเซลล์ คลอรีนถูกขับออกจากร่างกายโดยส่วนใหญ่ทางปัสสาวะ (90-95%) อุจจาระ (4-8%) และทางผิวหนัง (มากถึง 2%) การขับคลอรีนออกเกี่ยวข้องกับโซเดียมและโพแทสเซียมไอออน และในทางกลับกันกับ HCO 3 - (ความสมดุลของกรด-เบส)
คนกิน NaCl 5-10 กรัมต่อวัน ความต้องการคลอรีนขั้นต่ำของมนุษย์คือประมาณ 800 มก. ต่อวัน เด็กได้รับ จำนวนเงินที่ต้องการคลอรีนผ่านน้ำนมแม่ซึ่งมีคลอรีน 11 มิลลิโมล/ลิตร NaCl เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตกรดไฮโดรคลอริกในกระเพาะอาหารซึ่งส่งเสริมการย่อยอาหารและการทำลายแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรค ในปัจจุบัน บทบาทของคลอรีนในการเกิดโรคบางชนิดในมนุษย์ยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก สาเหตุหลักมาจากการศึกษาจำนวนน้อย พอจะพูดได้ว่ายังไม่มีการพัฒนาคำแนะนำเกี่ยวกับการบริโภคคลอรีนในแต่ละวัน เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อมนุษย์ประกอบด้วยคลอรีน 0.20-0.52% กระดูก - 0.09%; ในเลือด - 2.89 g / l ในร่างกายของคนทั่วไป (น้ำหนักตัว 70 กก.) คลอรีน 95 กรัม ทุกวันด้วยอาหารคนจะได้รับคลอรีน 3-6 กรัมซึ่งเกินความจำเป็นสำหรับองค์ประกอบนี้
คลอรีนไอออนมีความสำคัญต่อพืช คลอรีนเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญพลังงานในพืชโดยการกระตุ้นออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน มันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการก่อตัวของออกซิเจนในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยคลอโรพลาสต์ที่แยกได้ช่วยกระตุ้นกระบวนการเสริมของการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการสะสมของพลังงาน คลอรีนมีผลดีต่อการดูดซึมออกซิเจน โพแทสเซียม แคลเซียม และสารประกอบแมกนีเซียมที่ราก คลอไรด์ไอออนในพืชที่มีความเข้มข้นมากเกินไปอาจมีด้านลบ เช่น ลดปริมาณคลอโรฟิลล์ ลดกิจกรรมการสังเคราะห์ด้วยแสง และชะลอการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช
แต่มีพืชที่ปรับให้เข้ากับความเค็มของดินในกระบวนการวิวัฒนาการ หรือในการต่อสู้เพื่ออวกาศ ได้ครอบครองบึงเกลือที่ว่างเปล่าซึ่งไม่มีการแข่งขัน พืชที่ปลูกในดินเค็มเรียกว่า halophytes ซึ่งจะสะสมคลอไรด์ในฤดูปลูกและกำจัดส่วนเกินจากการร่วงของใบไม้หรือปล่อยคลอไรด์บนผิวใบและกิ่งก้าน และรับประโยชน์ 2 เท่าของการบังพื้นผิวจากแสงแดด
ในบรรดาจุลินทรีย์นั้น halophiles ยังเป็นที่รู้จัก - halobacteria ซึ่งอาศัยอยู่ในน้ำหรือดินที่มีความเค็มสูง
คุณสมบัติของการทำงานและข้อควรระวัง
คลอรีนเป็นก๊าซที่ทำให้หายใจไม่ออกซึ่งเป็นพิษซึ่งหากเข้าสู่ปอดจะทำให้เกิดแผลไหม้ที่เนื้อเยื่อปอดหายใจไม่ออก มีผลระคายเคืองต่อทางเดินหายใจที่ความเข้มข้นในอากาศประมาณ 0.006 มก. / ล. (กล่าวคือ 2 เท่าของเกณฑ์กลิ่นคลอรีน) คลอรีนเป็นหนึ่งในสารเคมีพิษชนิดแรกที่เยอรมนีใช้ในยุคแรก สงครามโลก. เมื่อทำงานกับคลอรีน ควรใช้ชุดป้องกัน หน้ากากป้องกันแก๊สพิษ และถุงมือ บน เวลาอันสั้นเพื่อป้องกันอวัยวะระบบทางเดินหายใจจากการซึมผ่านของคลอรีน คุณสามารถใช้ผ้าพันแผลชุบสารละลายโซเดียมซัลไฟต์ Na 2 SO 3 หรือโซเดียมไธโอซัลเฟต Na 2 S 2 O 3
MPC ของคลอรีนในอากาศในบรรยากาศมีดังนี้: เฉลี่ยต่อวัน - 0.03 มก./ลบ.ม.; สูงสุดครั้งเดียว - 0.1 มก. / ลบ.ม.; ในสถานประกอบการอุตสาหกรรม - 1 มก. / ลบ.ม.
คำนิยาม
คลอรีน- องค์ประกอบที่สิบเจ็ดของตารางธาตุ การกำหนด - Cl จากภาษาละติน "คลอรัม" ตั้งอยู่ในช่วงที่ 3 กลุ่ม VIIA หมายถึงอโลหะ ประจุนิวเคลียร์คือ 17
สารประกอบคลอรีนธรรมชาติที่สำคัญที่สุดคือโซเดียมคลอไรด์ (เกลือทั่วไป) NaCl โซเดียมคลอไรด์มีมวลหลักอยู่ในน้ำทะเลและมหาสมุทร น้ำในทะเลสาบหลายแห่งยังมี NaCl อยู่เป็นจำนวนมาก นอกจากนี้ยังพบในรูปของแข็ง ก่อตัวเป็นชั้นหนาของเกลือสินเธาว์หินในบริเวณเปลือกโลก สารประกอบคลอรีนอื่นๆ ก็พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ เช่น โพแทสเซียมคลอไรด์ในรูปของแร่ธาตุ carnallite KCl × MgCl 2 × 6H 2 O และ sylvite KCl
ภายใต้สภาวะปกติ คลอรีนจะเป็นก๊าซสีเขียวอมเหลือง (รูปที่ 1) ซึ่งละลายได้ดีในน้ำ เมื่อเย็นตัวลง ผลึกไฮเดรตจะถูกปล่อยออกมาจากสารละลายที่เป็นน้ำ ซึ่งเป็นสารคลาเรตขององค์ประกอบโดยประมาณ Cl 2 × 6H 2 O และ Cl 2 × 8H 2 O
ข้าว. 1. คลอรีนในสถานะของเหลว รูปร่าง.
น้ำหนักอะตอมและโมเลกุลของคลอรีน
มวลอะตอมสัมพัทธ์ของธาตุคืออัตราส่วนของมวลอะตอมของธาตุที่กำหนดต่อ 1/12 ของมวลอะตอมของคาร์บอน มวลอะตอมสัมพัทธ์ไม่มีมิติและเขียนแทนด้วย A r (ดัชนี “r” เป็นอักษรเริ่มต้นของคำภาษาอังกฤษที่สัมพันธ์กัน ซึ่งแปลว่า “สัมพัทธ์” ในการแปล) มวลอะตอมสัมพัทธ์ของคลอรีนอะตอมคือ 35.457 amu
มวลของโมเลกุล เหมือนกับมวลของอะตอม แสดงเป็นหน่วยมวลอะตอม น้ำหนักโมเลกุลของสารคือมวลของโมเลกุล ซึ่งแสดงเป็นหน่วยมวลอะตอม น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของสารคืออัตราส่วนของมวลของโมเลกุลของสารที่กำหนดต่อ 1/12 ของมวลอะตอมของคาร์บอน ซึ่งมีมวลเท่ากับ 12 amu เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าโมเลกุลของคลอรีนเป็นไดอะตอมมิก - Cl 2 . น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของโมเลกุลคลอรีนจะเท่ากับ:
M r (Cl 2) = 35.457 × 2 ≈ 71
ไอโซโทปของคลอรีน
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าในธรรมชาติคลอรีนสามารถอยู่ในรูปแบบของไอโซโทปที่เสถียรสองตัว 35 Cl (75.78%) และ 37 Cl (24.22%) จำนวนมวลคือ 35 และ 37 ตามลำดับ นิวเคลียสของอะตอมของไอโซโทปคลอรีน 35 Cl ประกอบด้วยโปรตอนสิบเจ็ดและสิบแปดนิวตรอน และไอโซโทป 37 Cl มีจำนวนโปรตอนและยี่สิบนิวตรอนเท่ากัน
มีไอโซโทปคลอรีนเทียมที่มีเลขมวลตั้งแต่ 35 ถึง 43 ซึ่งมีเสถียรภาพมากที่สุดคือ 36 Cl โดยมีครึ่งชีวิต 301,000 ปี
คลอรีนไอออน
ที่ระดับพลังงานภายนอกของอะตอมคลอรีน มีอิเล็กตรอน 7 ตัวที่เป็นเวเลนซ์:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 .
อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางเคมี คลอรีนสามารถสูญเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้ กล่าวคือ เป็นผู้บริจาคและเปลี่ยนเป็นไอออนที่มีประจุบวกหรือรับอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นเช่น เป็นตัวรับและเปลี่ยนเป็นไอออนที่มีประจุลบ:
Cl 0 -7e → Cl 7+;
Cl 0 -5e → Cl 5+;
Cl 0 -4e → Cl 4+;
Cl 0 -3e → Cl 3+;
Cl 0 -2e → Cl 2+;
Cl 0 -1e → Cl 1+;
Cl 0 +1e → Cl 1-.
โมเลกุลและอะตอมของคลอรีน
โมเลกุลคลอรีนประกอบด้วยสองอะตอม - Cl 2 . ต่อไปนี้คือคุณสมบัติบางอย่างที่กำหนดลักษณะอะตอมและโมเลกุลของคลอรีน:
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่าง 1
| ออกกำลังกาย | ปริมาณคลอรีนที่ควรจะทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน 10 ลิตร? ก๊าซอยู่ภายใต้สภาวะเดียวกัน |
| การตัดสินใจ | ให้เราเขียนสมการปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาของคลอรีนกับไฮโดรเจน: Cl 2 + H 2 \u003d 2HCl. คำนวณปริมาณของสารไฮโดรเจนที่ทำปฏิกิริยา: n (H 2)=V (H 2) / V m ; n (H 2) \u003d 10 / 22.4 \u003d 0.45 โมล ตามสมการ n (H 2) \u003d n (Cl 2) \u003d 0.45 โมล จากนั้นปริมาตรของคลอรีนที่ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนคือ: |
(ตามพอลลิง)
/cm³
คลอรีน (χλωρός - สีเขียว) - องค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่เจ็ดซึ่งเป็นช่วงที่สามของระบบธาตุเคมีของ D. I. Mendeleev โดยมีเลขอะตอม 17 มันถูกแสดงด้วยสัญลักษณ์ Cl (lat. Chlorum) อโลหะที่ทำปฏิกิริยา มันเป็นของกลุ่มฮาโลเจน (เดิมชื่อ "ฮาโลเจน" ถูกใช้โดยนักเคมีชาวเยอรมันชไวเกอร์สำหรับคลอรีน [ตามตัวอักษร "ฮาโลเจน" แปลว่าเกลือ) แต่มันไม่ได้หยั่งรากและต่อมาก็กลายเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับ VII หมู่ธาตุ ซึ่งรวมถึงคลอรีน)
สารคลอรีนอย่างง่าย (หมายเลข CAS: 7782-50-5) ภายใต้สภาวะปกติคือก๊าซพิษสีเหลืองแกมเขียวมีกลิ่นฉุน โมเลกุลของคลอรีนเป็นไดอะตอมมิก (สูตร Cl2).
แผนภาพอะตอมของคลอรีน
คลอรีนได้รับครั้งแรกในปี พ.ศ. 2315 โดย Scheele ผู้บรรยายถึงการปลดปล่อยคลอรีนระหว่างปฏิกิริยาของไพโรลูไซต์กับกรดไฮโดรคลอริกในบทความเรื่อง pyrolusite:
4HCl + MnO 2 \u003d Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O
Scheele สังเกตเห็นกลิ่นของคลอรีนซึ่งคล้ายกับกลิ่นของ aqua regia ความสามารถในการโต้ตอบกับทองคำและชาดรวมถึงคุณสมบัติในการฟอกสี
อย่างไรก็ตาม Scheele ตามทฤษฎี phlogiston ที่มีอยู่ทั่วไปในวิชาเคมีในขณะนั้น เสนอว่าคลอรีนเป็นกรดไฮโดรคลอริกที่ลดการอักเสบ นั่นคือ กรดไฮโดรคลอริกออกไซด์ Berthollet และ Lavoisier แนะนำว่าคลอรีนเป็นออกไซด์ขององค์ประกอบ murium แต่ความพยายามที่จะแยกมันออกจากกันยังคงไม่ประสบความสำเร็จจนกระทั่งงานของ Davy ผู้ซึ่งจัดการย่อยสลายเกลือแกงให้เป็นโซเดียมและคลอรีนโดยอิเล็กโทรลิซิส
การแพร่กระจายในธรรมชาติ
ในธรรมชาติมีไอโซโทปคลอรีน 35 Cl และ 37 Cl อยู่ 2 ไอโซโทป คลอรีนเป็นฮาโลเจนที่มีมากที่สุดในเปลือกโลก คลอรีนมีฤทธิ์มาก - รวมเข้ากับองค์ประกอบเกือบทั้งหมดของตารางธาตุโดยตรง ดังนั้นในธรรมชาติจึงเกิดขึ้นเฉพาะในรูปแบบของสารประกอบในองค์ประกอบของแร่ธาตุ: halite NaCl, sylvin KCl, sylvinite KCl NaCl, bischofite MgCl 2 6H2O, carnallite KCl MgCl 2 6H 2 O, kainite KCl MgSO 4 3H 2 O ปริมาณคลอรีนสำรองที่ใหญ่ที่สุดมีอยู่ในเกลือของน่านน้ำของทะเลและมหาสมุทร
คลอรีนคิดเป็น 0.025% ของจำนวนอะตอมทั้งหมดในเปลือกโลก จำนวนคลอรีนของคลาร์กคือ 0.19% และร่างกายมนุษย์มีคลอรีนไอออน 0.25% โดยมวล ในมนุษย์และสัตว์ คลอรีนพบได้มากในของเหลวระหว่างเซลล์ (รวมถึงเลือด) และมีบทบาทสำคัญในการควบคุมกระบวนการออสโมติก เช่นเดียวกับในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของเซลล์ประสาท
องค์ประกอบไอโซโทป
ในธรรมชาติมีไอโซโทปคลอรีนที่เสถียร 2 ตัว: มีมวล 35 และ 37 สัดส่วนของเนื้อหาตามลำดับ 75.78% และ 24.22% ตามลำดับ
| ไอโซโทป | มวลสัมพัทธ์, น. | ครึ่งชีวิต | ชนิดผุ | สปินนิวเคลียร์ |
|---|---|---|---|---|
| 35Cl | 34.968852721 | มั่นคง | — | 3/2 |
| 36Cl | 35.9683069 | 301000 ปี | β-สลายตัวใน 36 Ar | 0 |
| 37Cl | 36.96590262 | มั่นคง | — | 3/2 |
| 38Cl | 37.9680106 | 37.2 นาที | β-สลายตัวใน 38 Ar | 2 |
| 39Cl | 38.968009 | 55.6 นาที | β-สลายตัวใน 39 Ar | 3/2 |
| 40Cl | 39.97042 | 1.38 นาที | β-สลายตัวใน 40 Ar | 2 |
| 41Cl | 40.9707 | 34 c | β-สลายตัวใน 41 Ar | |
| 42Cl | 41.9732 | 46.8 วิ | β-สลายตัวใน 42 Ar | |
| 43Cl | 42.9742 | 3.3 วิ | β-สลายตัวใน 43 Ar |
คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีกายภาพ
ภายใต้สภาวะปกติ คลอรีนจะเป็นก๊าซสีเหลืองแกมเขียวที่มีกลิ่นที่ทำให้หายใจไม่ออก คุณสมบัติทางกายภาพบางอย่างแสดงไว้ในตาราง
คุณสมบัติทางกายภาพบางประการของคลอรีน
| คุณสมบัติ | ความหมาย |
|---|---|
| อุณหภูมิเดือด | -34°C |
| อุณหภูมิหลอมเหลว | -101°C |
| อุณหภูมิการสลายตัว (การแยกตัวออกเป็นอะตอม) |
~1400 °С |
| ความหนาแน่น (แก๊ส, n.o.s.) | 3.214 ก./ลิตร |
| ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนของอะตอม | 3.65 eV |
| พลังงานไอออไนซ์แรก | 12.97 eV |
| ความจุความร้อน (298 K, แก๊ส) | 34.94 (เจ/โมล K) |
| อุณหภูมิวิกฤต | 144°C |
| แรงกดดันที่สำคัญ | 76 atm |
| เอนทาลปีมาตรฐานของการก่อตัว (298 K, แก๊ส) | 0 (กิโลจูลต่อโมล) |
| เอนโทรปีมาตรฐานของการก่อตัว (298 K, แก๊ส) | 222.9 (เจ/โมล K) |
| เอนทัลปีของการหลอมรวม | 6.406 (กิโลจูล/โมล) |
| เอนทาลปีเดือด | 20.41 (กิโลจูล/โมล) |
เมื่อเย็นลง คลอรีนจะกลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิประมาณ 239 K จากนั้นต่ำกว่า 113 K จะตกผลึกเป็นตะแกรงออร์โธปิดิกที่มีกลุ่มอวกาศ cmcaและพารามิเตอร์ a=6.29 b=4.50 , c=8.21 . ต่ำกว่า 100 K การดัดแปลงแบบออร์โธปิดิกของคลอรีนแบบผลึกจะผ่านเข้าไปในเตตระกอนอลซึ่งมีกลุ่มช่องว่าง P4 2 /ncmและพารามิเตอร์ขัดแตะ a=8.56 และ c=6.12
ความสามารถในการละลาย
| ตัวทำละลาย | ความสามารถในการละลาย g/100 g |
|---|---|
| เบนซิน | ละลายน้ำได้ |
| น้ำ (0 °C) | 1,48 |
| น้ำ (20 องศาเซลเซียส) | 0,96 |
| น้ำ (25 องศาเซลเซียส) | 0,65 |
| น้ำ (40 องศาเซลเซียส) | 0,46 |
| น้ำ (60°C) | 0,38 |
| น้ำ (80 องศาเซลเซียส) | 0,22 |
| คาร์บอนเตตระคลอไรด์ (0 °C) | 31,4 |
| คาร์บอนเตตระคลอไรด์ (19 °C) | 17,61 |
| คาร์บอนเตตระคลอไรด์ (40 °C) | 11 |
| คลอโรฟอร์ม | ละลายน้ำได้สูง |
| TiCl 4 , SiCl 4 , SnCl 4 | ละลายน้ำได้ |
ในแสงหรือเมื่อถูกความร้อน มันจะทำปฏิกิริยาอย่างแข็งขัน (บางครั้งด้วยการระเบิด) กับไฮโดรเจนโดยกลไกที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ส่วนผสมของคลอรีนกับไฮโดรเจนซึ่งมีไฮโดรเจนตั้งแต่ 5.8 ถึง 88.3% จะระเบิดเมื่อถูกฉายรังสีด้วยการก่อตัวของไฮโดรเจนคลอไรด์ ส่วนผสมของคลอรีนและไฮโดรเจนในระดับความเข้มข้นเล็กน้อยจะเผาไหม้ด้วยเปลวไฟที่ไม่มีสีหรือสีเหลืองแกมเขียว อุณหภูมิสูงสุดของเปลวไฟไฮโดรเจน-คลอรีนคือ 2200 °C:
Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2 Cl 2 + 3F 2 (เช่น) → 2ClF 3
คุณสมบัติอื่นๆ
Cl 2 + CO → COCl 2เมื่อละลายในน้ำหรือด่าง คลอรีนจะสลายตัว ก่อตัวเป็นไฮโปคลอรัส (และเมื่อถูกความร้อนเปอร์คลอริก) และกรดไฮโดรคลอริก หรือเกลือของคลอรีนเหล่านี้:
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
คุณสมบัติการออกซิไดซ์ของคลอรีน
Cl 2 + H 2 S → 2HCl + Sปฏิกิริยากับสารอินทรีย์
CH 3 -CH 3 + Cl 2 → C 2 H 6-x Cl x + HClยึดติดกับสารประกอบไม่อิ่มตัวหลายพันธะ:
CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 → Cl-CH 2 -CH 2 -Cl
สารประกอบอะโรมาติกแทนที่อะตอมไฮโดรเจนด้วยคลอรีนต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่น AlCl 3 หรือ FeCl 3):
C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl
วิธีคลอรีนในการผลิตคลอรีน
วิธีการทางอุตสาหกรรม
ในขั้นต้น วิธีทางอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตคลอรีนนั้นใช้วิธีการของ Scheele นั่นคือปฏิกิริยาของไพโรลูไซต์กับกรดไฮโดรคลอริก:
MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O 2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOH แอโนด: 2Cl - - 2e - → Cl 2 0 แคโทด: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH-
เนื่องจากอิเล็กโทรไลซิสของน้ำเกิดขึ้นควบคู่ไปกับอิเล็กโทรลิซิสของโซเดียมคลอไรด์ สมการทั้งหมดสามารถแสดงได้ดังนี้:
1.80 NaCl + 0.50 H 2 O → 1.00 Cl 2 + 1.10 NaOH + 0.03 H 2
ใช้วิธีทางเคมีไฟฟ้าในการผลิตคลอรีนสามรูปแบบ สองวิธีคืออิเล็กโทรลิซิสที่มีแคโทดที่เป็นของแข็ง: วิธีไดอะแฟรมและเมมเบรน วิธีที่สามคืออิเล็กโทรลิซิสที่มีแคโทดเหลว (วิธีการผลิตปรอท) ในบรรดาวิธีการผลิตไฟฟ้าเคมี อิเล็กโทรไลซิสของปรอทแคโทดเป็นวิธีที่ง่ายและสะดวกที่สุด แต่วิธีนี้ทำให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมากเนื่องจากการระเหยและการรั่วไหลของปรอทโลหะ
วิธีไดอะแฟรมกับแคโทดที่เป็นของแข็ง
ช่องของเซลล์ถูกแบ่งโดยพาร์ทิชันใยหินที่มีรูพรุน - ไดอะแฟรม - เข้าไปในพื้นที่แคโทดและแอโนดโดยที่แคโทดและแอโนดของเซลล์ตั้งอยู่ตามลำดับ ดังนั้นอิเล็กโทรไลเซอร์ดังกล่าวจึงมักเรียกว่าอิเล็กโทรไลต์ไดอะแฟรม และวิธีการผลิตคืออิเล็กโทรไลต์ไดอะแฟรม กระแสของอะโนไลต์อิ่มตัว (สารละลาย NaCl) จะเข้าสู่พื้นที่แอโนดของเซลล์ไดอะแฟรมอย่างต่อเนื่อง เป็นผลมาจากกระบวนการไฟฟ้าเคมี คลอรีนถูกปล่อยออกมาที่ขั้วบวกเนื่องจากการสลายตัวของเฮไลต์ และไฮโดรเจนถูกปล่อยออกมาที่แคโทดเนื่องจากการสลายตัวของน้ำ ในกรณีนี้ บริเวณใกล้แคโทดจะอุดมด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์
วิธีเมมเบรนด้วยแคโทดที่เป็นของแข็ง
วิธีการเมมเบรนโดยพื้นฐานแล้วคล้ายกับวิธีไดอะแฟรม แต่ช่องว่างขั้วบวกและแคโทดจะถูกคั่นด้วยเมมเบรนพอลิเมอร์แลกเปลี่ยนไอออนบวก วิธีการผลิตเมมเบรนมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีไดอะแฟรม แต่ใช้งานยากกว่า
วิธีปรอทด้วยแคโทดเหลว
กระบวนการนี้ดำเนินการในอ่างอิเล็กโทรไลต์ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กโทรไลเซอร์ ตัวย่อยสลาย และปั๊มปรอท ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยการสื่อสาร ในอ่างอิเล็กโทรไลต์ภายใต้การกระทำของปั๊มปรอท ปรอทจะไหลเวียนผ่านอิเล็กโทรไลเซอร์และตัวย่อยสลาย แคโทดของเซลล์เป็นกระแสของปรอท แอโนด - กราไฟท์หรือการสึกหรอต่ำ ร่วมกับปรอท กระแสอะโนไลต์ ซึ่งเป็นสารละลายของโซเดียมคลอไรด์ ไหลผ่านอิเล็กโทรไลเซอร์อย่างต่อเนื่อง เป็นผลมาจากการสลายตัวทางเคมีไฟฟ้าของคลอไรด์ โมเลกุลของคลอรีนจะเกิดขึ้นที่ขั้วบวก และโซเดียมที่ปล่อยออกมาจะละลายในปรอทที่แคโทด ก่อตัวเป็นอมัลกัม
วิธีการทางห้องปฏิบัติการ
ในห้องปฏิบัติการเพื่อให้ได้คลอรีนมักใช้กระบวนการออกซิเดชันของไฮโดรเจนคลอไรด์กับตัวออกซิไดซ์ที่แรง (เช่น แมงกานีส (IV) ออกไซด์ โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต โพแทสเซียมไดโครเมต)
2KMnO 4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 +8H 2 O K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O
การจัดเก็บคลอรีน
คลอรีนที่ผลิตได้จะถูกเก็บไว้ใน "ถัง" พิเศษหรือสูบเข้าไปในถังเหล็กแรงดันสูง ถังที่มีคลอรีนเหลวภายใต้ความกดดันมีสีพิเศษ - สีหนอง ควรสังเกตว่าในระหว่างการใช้งานถังคลอรีนเป็นเวลานาน ไนโตรเจนไตรคลอไรด์ที่ระเบิดได้มากจะสะสมอยู่ภายในถัง ดังนั้นในบางครั้ง ถังคลอรีนจะต้องถูกล้างและทำความสะอาดจากไนโตรเจนคลอไรด์เป็นประจำ
มาตรฐานคุณภาพคลอรีน
ตาม GOST 6718-93 “คลอรีนเหลว ข้อมูลจำเพาะ” ผลิตคลอรีนเกรดต่อไปนี้
แอปพลิเคชัน
คลอรีนถูกใช้ในหลายอุตสาหกรรม วิทยาศาสตร์ และความต้องการภายในประเทศ:
- ในการผลิตโพลีไวนิลคลอไรด์, สารประกอบพลาสติก, ยางสังเคราะห์ซึ่งใช้ทำ: ฉนวนสำหรับสายไฟ, โปรไฟล์หน้าต่าง, วัสดุบรรจุภัณฑ์, เสื้อผ้าและรองเท้า, เสื่อน้ำมันและแผ่นเสียง, เคลือบเงา, อุปกรณ์และพลาสติกโฟม, ของเล่น, ชิ้นส่วนเครื่องมือ, วัสดุก่อสร้าง โพลิไวนิลคลอไรด์ผลิตโดยโพลิเมอไรเซชันของไวนิลคลอไรด์ ซึ่งปัจจุบันมักได้มาจากเอทิลีนในวิธีที่สมดุลคลอรีนผ่านสาร 1,2-ไดคลอโรอีเทนระดับกลาง
- คุณสมบัติการฟอกขาวของคลอรีนเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ แม้ว่าจะไม่ใช่ตัวคลอรีนเองที่ "ฟอกขาว" แต่เป็นออกซิเจนอะตอมมิกซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของกรดไฮโปคลอรัส: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + อ้อ .. วิธีการฟอกผ้า กระดาษ กระดาษแข็ง วิธีนี้ใช้กันมานานหลายศตวรรษ
- การผลิตยาฆ่าแมลงออร์กาโนคลอรีน - สารที่ฆ่าแมลงที่เป็นอันตรายต่อพืชผล แต่ปลอดภัยสำหรับพืช ส่วนสำคัญของคลอรีนที่ผลิตได้ถูกใช้ไปเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์อารักขาพืช ยาฆ่าแมลงที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่งคือเฮกซาคลอโรไซโคลเฮกเซน (มักเรียกกันว่าเฮกซาคลอเรน) สารนี้ถูกสังเคราะห์ขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2368 โดยฟาราเดย์ แต่พบว่านำไปใช้ได้จริงหลังจากผ่านไปกว่า 100 ปี - ในช่วงทศวรรษ 30 ของศตวรรษของเรา
- ใช้เป็นสารทำสงครามเคมี เช่นเดียวกับการผลิตสารทำสงครามเคมีอื่นๆ: ก๊าซมัสตาร์ด ฟอสจีน
- สำหรับการฆ่าเชื้อในน้ำ - "คลอรีน" วิธีการฆ่าเชื้อน้ำดื่มที่พบบ่อยที่สุด ขึ้นอยู่กับความสามารถของคลอรีนอิสระและสารประกอบในการยับยั้งระบบเอนไซม์ของจุลินทรีย์ที่กระตุ้นกระบวนการรีดอกซ์ สำหรับการฆ่าเชื้อในน้ำดื่มจะใช้คลอรีน, คลอรีนไดออกไซด์, คลอรามีนและสารฟอกขาว SanPiN 2.1.4.1074-01 กำหนดขีด จำกัด ต่อไปนี้ (ทางเดิน) สำหรับเนื้อหาที่อนุญาตของคลอรีนตกค้างอิสระในน้ำดื่มจากแหล่งน้ำส่วนกลาง 0.3 - 0.5 มก. / ล. นักวิทยาศาสตร์และนักการเมืองจำนวนหนึ่งในรัสเซียวิพากษ์วิจารณ์แนวคิดเรื่องคลอรีนในน้ำประปา แต่พวกเขาไม่สามารถเสนอทางเลือกอื่นนอกเหนือจากผลที่ตามมาจากการฆ่าเชื้อของสารประกอบคลอรีน วัสดุที่ใช้ทำท่อน้ำมีปฏิกิริยากับน้ำประปาคลอรีนต่างกัน คลอรีนอิสระในน้ำประปาช่วยลดอายุการใช้งานของท่อโดยอิงจากโพลิโอเลฟินส์ได้อย่างมาก: ท่อโพลีเอทิลีนประเภทต่างๆ รวมถึงโพลีเอทิลีนแบบเชื่อมขวาง หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า PEX (PEX, PE-X) ในสหรัฐอเมริกา เพื่อควบคุมการรับเข้าของท่อที่ทำจากวัสดุโพลีเมอร์เพื่อใช้ในระบบจ่ายน้ำที่มีน้ำคลอรีน มาตรฐาน 3 ฉบับจึงถูกบังคับให้นำมาใช้: ASTM F2023 สำหรับท่อ เมมเบรน และกล้ามเนื้อโครงร่าง ช่องเหล่านี้ทำหน้าที่สำคัญในการควบคุมปริมาตรของของไหล การขนส่งอิออนทรานส์อิพิธีเลียล และความคงตัวของศักย์เมมเบรน และเกี่ยวข้องกับการรักษาค่า pH ของเซลล์ คลอรีนสะสมในเนื้อเยื่ออวัยวะภายใน ผิวหนัง และกล้ามเนื้อโครงร่าง คลอรีนถูกดูดซึมส่วนใหญ่ในลำไส้ใหญ่ การดูดซึมและการขับออกของคลอรีนมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโซเดียมไอออนและไบคาร์บอเนต ในระดับที่น้อยกว่ากับ mineralocorticoids และกิจกรรมของ Na + /K + - ATP-ase เซลล์สะสมคลอรีน 10-15% จากจำนวนนี้จาก 1/3 ถึง 1/2 - ในเม็ดเลือดแดง คลอรีนประมาณ 85% อยู่ในพื้นที่นอกเซลล์ คลอรีนถูกขับออกจากร่างกายโดยส่วนใหญ่ทางปัสสาวะ (90-95%) อุจจาระ (4-8%) และทางผิวหนัง (มากถึง 2%) การขับคลอรีนออกสัมพันธ์กับโซเดียมและโพแทสเซียมไอออน และในทางกลับกันกับ HCO 3 - (ความสมดุลของกรด-เบส)
คนกิน NaCl 5-10 กรัมต่อวันความต้องการคลอรีนขั้นต่ำของมนุษย์คือประมาณ 800 มก. ต่อวัน ทารกได้รับคลอรีนในปริมาณที่จำเป็นผ่านทางน้ำนมแม่ซึ่งมีคลอรีน 11 มิลลิโมล/ลิตร NaCl เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตกรดไฮโดรคลอริกในกระเพาะอาหารซึ่งส่งเสริมการย่อยอาหารและการทำลายแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรค ในปัจจุบัน บทบาทของคลอรีนในการเกิดโรคบางชนิดในมนุษย์ยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก สาเหตุหลักมาจากการศึกษาจำนวนน้อย พอจะพูดได้ว่ายังไม่มีการพัฒนาคำแนะนำเกี่ยวกับการบริโภคคลอรีนในแต่ละวัน เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อมนุษย์ประกอบด้วยคลอรีน 0.20-0.52% กระดูก - 0.09%; ในเลือด - 2.89 g / l ในร่างกายของคนทั่วไป (น้ำหนักตัว 70 กก.) คลอรีน 95 กรัม ทุกวันด้วยอาหารคนจะได้รับคลอรีน 3-6 กรัมซึ่งเกินความจำเป็นสำหรับองค์ประกอบนี้
คลอรีนไอออนมีความสำคัญต่อพืช คลอรีนเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญพลังงานในพืชโดยการกระตุ้นออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน มันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการก่อตัวของออกซิเจนในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยคลอโรพลาสต์ที่แยกได้ช่วยกระตุ้นกระบวนการเสริมของการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการสะสมของพลังงาน คลอรีนมีผลดีต่อการดูดซึมออกซิเจน โพแทสเซียม แคลเซียม และสารประกอบแมกนีเซียมที่ราก ความเข้มข้นของคลอรีนไอออนในพืชที่มากเกินไปอาจมีด้านลบ เช่น ลดปริมาณคลอโรฟิลล์ ลดกิจกรรมการสังเคราะห์ด้วยแสง ชะลอการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชคลอรีน Baskunchak) คลอรีนเป็นหนึ่งในสารเคมีพิษชนิดแรกที่ใช้
– ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ อิเล็กโทรดสำหรับห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรม โดยเฉพาะ: อิเล็กโทรดอ้างอิง ESr-10101 ที่วิเคราะห์เนื้อหาของ Cl- และ K +
คำขอคลอรีนเราถูกพบโดยคำขอคลอรีน
ปฏิกิริยา พิษ น้ำ ปฏิกิริยา และการรับคลอรีน
- ออกไซด์
- สารละลาย
- กรด
- การเชื่อมต่อ
- คุณสมบัติ
- คำนิยาม
- ไดออกไซด์
- สูตร
- น้ำหนัก
- คล่องแคล่ว
- ของเหลว
- สาร
- แอปพลิเคชัน
- หนังบู๊
- สถานะออกซิเดชัน
- ไฮดรอกไซด์
