Pojava hlora u prirodi je kratka. Hlor - opšte karakteristike i primena. Hlor u prirodi
Na zapadu Flandrije nalazi se mali grad. Ipak, njegovo ime je poznato u cijelom svijetu i dugo će ostati u sjećanju čovječanstva kao simbol jednog od najvećih zločina protiv čovječnosti. Ovaj grad je Ypres. Kresi (u bici kod Kresija 1346. godine engleske trupe su prvi put u Evropi upotrebile vatreno oružje.) - Ypres - Hirošima - prekretnice na putu pretvaranja rata u gigantsku mašinu za uništavanje.
Početkom 1915. na zapadnoj liniji fronta formiran je tzv. Savezničke anglo-francuske snage sjeveroistočno od Ypresa prodrle su na teritoriju koju je držala njemačka vojska. Njemačka komanda odlučila je krenuti u protunapad i izravnati liniju fronta. Ujutro 22. aprila, kada je vjetar lagano duvao sa sjeveroistoka, Nemci su započeli neobične pripreme za ofanzivu - izveli su prvi gasni napad u istoriji rata. Na prednjem sektoru Ypres, istovremeno je otvoreno 6.000 cilindara hlora. Za pet minuta stvorio se ogroman, težak 180 tona, otrovni žuto-zeleni oblak, koji se polako kretao prema neprijateljskim rovovima.
Ovo niko nije očekivao. Francuske i britanske trupe su se spremale za napad, za artiljerijsko granatiranje, vojnici su se sigurno ukopavali, ali su pred razornim oblakom hlora bili potpuno nenaoružani. Smrtonosni plin je prodro u sve pukotine i u sva skloništa. Rezultati prvog hemijskog napada (i prvog kršenja Haške konvencije o neupotrebi toksičnih supstanci iz 1907!) bili su zapanjujući – hlor je zahvatio oko 15 hiljada ljudi, a oko 5 hiljada je umrlo. I sve to - kako bi se izravnala linija fronta duga 6 km! Dva mjeseca kasnije, Nijemci su započeli napad hlorom na istočnom frontu. I dvije godine kasnije, Ypres je povećao svoju slavu. Tokom teške bitke 12. jula 1917. godine, prvi put je na području ovog grada upotrijebljena otrovna tvar, kasnije nazvana iperit. Iperit je derivat hlora, dihlorodietil sulfid.
Podsjećamo na ove historijske epizode povezane s jednim malim gradom i jednim hemijskim elementom kako bismo pokazali koliko opasan element broj 17 može biti u rukama militantnih luđaka. Ovo je najmračnije poglavlje u istoriji hlora.
Ali bilo bi potpuno pogrešno gledati na hlor samo kao otrovnu supstancu i sirovinu za proizvodnju drugih toksičnih supstanci...
Istorija hlora
Istorija elementarnog hlora je relativno kratka, datira od 1774. Istorija jedinjenja hlora je stara koliko i svet. Dovoljno je zapamtiti da je natrijum hlorid kuhinjska so. I, po svemu sudeći, još u prapovijesnim vremenima uočena je sposobnost soli da sačuva meso i ribu.
Najstariji arheološki nalazi - dokazi o upotrebi soli od strane ljudi - datiraju iz otprilike 3...4 milenijuma prije Krista. A najstariji opis vađenja kamene soli nalazi se u spisima grčkog istoričara Herodota (5. vek pre nove ere). Herodot opisuje iskopavanje kamene soli u Libiji. U oazi Sinach u centru Libijske pustinje nalazio se čuveni hram boga Amon-Ra. Zbog toga je Libija nazvana "Amonijak", a prvo ime za kamenu sol bilo je "sal ammoniacum". Kasnije, počevši od 13. veka. AD, ovo ime je dodijeljeno amonijum hloridu.
Prirodna istorija Plinija Starijeg opisuje metodu odvajanja zlata od prostih metala kalcinacijom solju i glinom. A jedan od prvih opisa pročišćavanja natrijum hlorida nalazi se u djelima velikog arapskog liječnika i alhemičara Jabira ibn Hayyana (u evropskom pravopisu - Geber).
Vrlo je vjerovatno da su se alhemičari susreli i sa elementarnim hlorom, budući da je u zemljama Istoka već u 9. vijeku, a u Evropi u 13. vijeku. Poznata je bila "Aqua regia" - mješavina hlorovodonične i dušične kiseline. U knjizi Holanđanina Van Helmonta “Hortus Medicinae”, objavljenoj 1668. godine, stoji da kada se amonijum hlorid i azotna kiselina zagreju zajedno, dobija se određeni gas. Sudeći po opisu, ovaj plin je vrlo sličan hloru.
Klor je prvi detaljno opisao švedski hemičar Scheele u svojoj raspravi o piroluzitu. Zagrijavajući mineral piroluzit hlorovodoničnom kiselinom, Scheele je uočio miris karakterističan za carsku vodenu vodu, sakupio je i ispitao žuto-zeleni plin koji je uzrokovao ovaj miris i proučavao njegovu interakciju s određenim tvarima. Scheele je bio prvi koji je otkrio djelovanje hlora na zlato i cinober (u drugom slučaju nastaje sublimat) i svojstva klora za izbjeljivanje.
Scheele nije smatrao da je novootkriveni plin jednostavna supstanca i nazvao ga je "deflogisticirana hlorovodonična kiselina". Modernim jezikom, Scheele, a nakon njega i drugi naučnici tog vremena, vjerovali su da je novi plin oksid hlorovodonične kiseline.
Nešto kasnije, Bertholet i Lavoisier su predložili da se ovaj plin smatra oksidom određenog novog elementa "murium". Tri i po decenije hemičari su bezuspešno pokušavali da izoluju nepoznatu muriju.
Isprva, Davy je također bio pristalica "murijum oksida", koji je 1807. razgradio kuhinjsku sol električnom strujom u alkalni metal natrijum i žuto-zeleni gas. Međutim, tri godine kasnije, nakon mnogih bezuspješnih pokušaja da dobije muriju, Davy je došao do zaključka da je plin koji je otkrio Scheele jednostavna supstanca, element, i nazvao ga hlorni plin ili hlor (od grčkog χλωροζ - žuto-zeleno) . I tri godine kasnije, Gay-Lussac je novom elementu dao kraće ime - hlor. Istina, davne 1811. godine njemački hemičar Schweiger predložio je drugi naziv za hlor - "halogen" (doslovno prevedeno kao sol), ali se to ime u početku nije uvriježilo, a kasnije je postalo uobičajeno za čitavu grupu elemenata, uključujući hlor. .
“Lična karta” hlora
Na pitanje šta je hlor možete dati najmanje desetak odgovora. Prvo, to je halogen; drugo, jedan od najmoćnijih oksidacijskih sredstava; treće, izuzetno otrovan gas; četvrto, najvažniji proizvod glavne hemijske industrije; peto, sirovine za proizvodnju plastike i pesticida, gume i vještačkih vlakana, boja i lijekova; šesto, tvar kojom se dobivaju titan i silicij, glicerin i fluoroplastika; sedmo, sredstvo za prečišćavanje vode za piće i izbeljivanje tkanina...
Ova lista bi se mogla nastaviti.
U normalnim uslovima, elementarni hlor je prilično težak žuto-zeleni gas sa jakim, karakterističnim mirisom. Atomska težina hlora je 35,453, a molekulska težina 70,906, jer je molekul hlora dvoatomski. Jedan litar gasovitog hlora u normalnim uslovima (temperatura 0°C i pritisak 760 mm Hg) teži 3,214 g. Kada se ohladi na temperaturu od –34,05°C, hlor se kondenzuje u žutu tečnost (gustina 1,56 g/cm 3), a Stvrdnjava se na temperaturi od – 101,6°C. Pri povišenim pritiscima, hlor može biti ukapljen, a na višim temperaturama do +144°C. Klor je dobro rastvorljiv u dihloretanu i nekim drugim hlorisanim organskim rastvaračima.
Element broj 17 je vrlo aktivan - direktno se kombinuje sa gotovo svim elementima periodnog sistema. Stoga se u prirodi nalazi samo u obliku spojeva. Najčešći minerali koji sadrže hlor su halit NaCl, silvinit KCl NaCl, bišofit MgCl 2 6H 2 O, karnalit KCl MgCl 2 6H 2 O, kainit KCl MgSO 4 3H 2 O. To je prvenstveno njihova „greška“" (ili "zasluga" ) da je sadržaj hlora u zemljinoj kori 0,20% težinski. Neki relativno rijetki minerali koji sadrže klor, na primjer srebro rog AgCl, vrlo su važni za obojenu metalurgiju.
U pogledu električne provodljivosti, tečni hlor spada među najjače izolatore: provodi struju skoro milijardu puta lošije od destilovane vode i 10 22 puta lošije od srebra.
Brzina zvuka u hloru je otprilike jedan i po puta manja nego u zraku.
I na kraju, o izotopima hlora.
Danas je poznato devet izotopa ovog elementa, ali samo dva se nalaze u prirodi - hlor-35 i hlor-37. Prvi je oko tri puta veći od drugog.
Preostalih sedam izotopa dobijeno je umjetno. Najkraće od njih, 32 Cl, ima poluživot od 0,306 sekundi, a najdugovječniji, 36 Cl, ima poluživot od 310 hiljada godina.
Kako se proizvodi hlor?
Prvo što primijetite kada uđete u postrojenje za proizvodnju hlora su brojni dalekovodi. Proizvodnja hlora troši mnogo električne energije - potrebna je za razlaganje prirodnih spojeva hlora.
Naravno, glavna sirovina za hlor je kamena so. Ako se tvornica hlora nalazi u blizini rijeke, tada se sol ne isporučuje željeznicom, već baržom - to je ekonomičnije. Sol je jeftin proizvod, ali se dosta toga troši: da biste dobili tonu hlora, potrebno vam je oko 1,7...1,8 tona soli.
Sol stiže u skladišta. Ovdje se čuvaju zalihe sirovina za tri do šest mjeseci - proizvodnja hlora je po pravilu velika.
Sol se izgnječi i otopi u toploj vodi. Ova slana otopina se pumpa kroz cjevovod do radnje za prečišćavanje, gdje se u ogromnim rezervoarima visine trospratne zgrade, salamura čisti od nečistoća soli kalcija i magnezija i bistri (dopušta da se taloži). Čista koncentrirana otopina natrijum hlorida se pumpa u glavnu radionicu za proizvodnju hlora - radionicu za elektrolizu.
U vodenom rastvoru, molekuli kuhinjske soli se pretvaraju u jone Na + i Cl –. Cl ion se razlikuje od atoma hlora samo po tome što ima jedan dodatni elektron. To znači da je za dobijanje elementarnog hlora potrebno ukloniti ovaj dodatni elektron. To se događa u elektrolizeru na pozitivno nabijenoj elektrodi (anodi). Kao da su iz njega "isisani" elektroni: 2Cl – → Cl 2 + 2 ē . Anode su napravljene od grafita, jer svaki metal (osim platine i njenih analoga), oduzimajući višak elektrona jonima hlora, brzo korodira i razgrađuje se.
Postoje dvije vrste tehnološkog dizajna za proizvodnju hlora: dijafragma i živa. U prvom slučaju katoda je perforirani željezni lim, a katodni i anodni prostor elektrolizera odvojeni su azbestnom dijafragmom. Na gvozdenoj katodi se ispuštaju vodikovi joni i formira se vodeni rastvor natrijum hidroksida. Ako se živa koristi kao katoda, tada se na nju ispuštaju ioni natrija i formira se natrijev amalgam koji se zatim razlaže vodom. Dobijaju se vodonik i kaustična soda. U ovom slučaju nije potrebna odvajajuća dijafragma, a lužina je koncentriranija nego u dijafragmskim elektrolizerima.
Dakle, proizvodnja hlora je istovremeno i proizvodnja kaustične sode i vodika.
Vodik se uklanja kroz metalne cijevi, a hlor kroz staklene ili keramičke cijevi. Svježe pripremljen hlor je zasićen vodenom parom i stoga je posebno agresivan. Zatim se prvo hladi hladnom vodom u visokim tornjevima, iznutra obloži keramičkim pločicama i napuni keramičkim pakovanjem (tzv. Rašigovi prstenovi), a zatim se suši koncentrovanom sumpornom kiselinom. To je jedino sredstvo za sušenje hlora i jedna od rijetkih tekućina s kojima hlor ne reagira.
Suhi klor više nije tako agresivan; ne uništava, na primjer, čeličnu opremu.
Hlor se obično transportuje u tečnom obliku u železničkim cisternama ili bocama pod pritiskom do 10 atm.
U Rusiji je proizvodnja hlora prvi put organizovana davne 1880. godine u fabrici Bondyuzhsky. Klor se tada dobijao u principu na isti način kao što ga je Scheele dobio u svoje vrijeme - reakcijom hlorovodonične kiseline sa piroluzitom. Sav proizvedeni klor korišten je za proizvodnju izbjeljivača. 1900. godine, u fabrici Donsoda, prvi put u Rusiji, puštena je u rad radionica za proizvodnju elektrolitičkog hlora. Kapacitet ove radionice bio je samo 6 hiljada tona godišnje. Godine 1917. sve fabrike hlora u Rusiji proizvele su 12 hiljada tona hlora. A 1965. godine SSSR je proizveo oko milion tona hlora...
Jedan od mnogih
Sva raznolikost praktične primjene hlora može se izraziti bez mnogo natezanja u jednoj frazi: hlor je neophodan za proizvodnju proizvoda hlora, tj. tvari koje sadrže “vezani” hlor. Ali kada govorimo o istim tim proizvodima klora, ne možete se izvući samo jednom frazom. Veoma se razlikuju - i po svojstvima i po namjeni.
Ograničeni prostor našeg članka ne dozvoljava nam da govorimo o svim spojevima hlora, ali bez govora o barem nekim supstancama koje zahtijevaju proizvodnju hlora, naš „portret“ elementa br. 17 bio bi nepotpun i neuvjerljiv.
Uzmimo, na primjer, organoklorne insekticide - tvari koje ubijaju štetne insekte, ali su sigurne za biljke. Značajan dio proizvedenog hlora se troši za dobijanje sredstava za zaštitu bilja.
Jedan od najvažnijih insekticida je heksahlorocikloheksan (često se naziva heksahloran). Ovu supstancu je prvi put sintetizirao Faraday 1825. godine, ali je praktičnu primjenu našla tek više od 100 godina kasnije - 30-ih godina našeg stoljeća.
Heksahloran se sada proizvodi hlorisanjem benzena. Kao i vodonik, benzen vrlo sporo reaguje sa hlorom u mraku (i u odsustvu katalizatora), ali pri jakom svetlu reakcija hlorisanja benzena (C 6 H 6 + 3 Cl 2 → C 6 H 6 Cl 6) se odvija prilično brzo .
Heksakloran se, kao i mnogi drugi insekticidi, koristi u obliku praha s punilima (talk, kaolin), ili u obliku suspenzija i emulzija, ili, konačno, u obliku aerosola. Heksahloran je posebno efikasan u tretiranju sjemena i suzbijanju štetočina povrtarskih i voćarskih kultura. Potrošnja heksahlorana je samo 1...3 kg po hektaru, a ekonomski efekat njegove upotrebe je 10...15 puta veći od troškova. Nažalost, heksahloran nije bezopasan za ljude...
Polivinil hlorid
Ako zamolite bilo kog učenika da navede plastiku koja mu je poznata, on će biti jedan od prvih koji će nazvati polivinil hlorid (inače poznat kao vinil plastika). Sa kemičarske tačke gledišta, PVC (kako se polivinil hlorid često spominje u literaturi) je polimer u čijoj molekuli su atomi vodika i hlora „nanizani“ na lanac atoma ugljika:
U ovom lancu može biti nekoliko hiljada karika.
A sa stanovišta potrošača, PVC je izolacija za žice i kabanice, linoleum i gramofonske ploče, zaštitni lakovi i materijali za pakovanje, hemijsku opremu i pjenastu plastiku, igračke i dijelove instrumenata.
Polivinil hlorid nastaje polimerizacijom vinil hlorida koji se najčešće dobija tretiranjem acetilena sa hlorovodonikom: HC ≡ CH + HCl → CH 2 = CHCl. Postoji još jedan način proizvodnje vinil hlorida - termičko krekiranje dihloretana.
CH 2 Cl – CH 2 Cl → CH 2 = CHCl + HCl. Kombinacija ove dvije metode je od interesa kada se HCl, koji se oslobađa prilikom krekovanja dihloretana, koristi u proizvodnji vinil hlorida metodom acetilena.
Vinil hlorid je bezbojni plin ugodnog, pomalo opojnog eteričnog mirisa; lako se polimerizira. Da bi se dobio polimer, tečni vinil hlorid se pumpa pod pritiskom u toplu vodu, gde se drobi u sitne kapljice. Kako bi se spriječilo njihovo spajanje, u vodu se dodaje malo želatine ili polivinil alkohola, a kako bi se reakcija polimerizacije počela razvijati, tu se dodaje i inicijator polimerizacije, benzoil peroksid. Nakon nekoliko sati, kapljice se stvrdnu i formira se suspenzija polimera u vodi. Polimerni prah se odvaja pomoću filtera ili centrifuge.
Polimerizacija se obično odvija na temperaturama od 40 do 60°C, a što je niža temperatura polimerizacije, to su rezultujuće molekule polimera duže...
Razgovarali smo samo o dvije supstance koje zahtijevaju element br. 17 za dobijanje. Samo dva od stotina. Postoji mnogo sličnih primjera koji se mogu navesti. I svi kažu da hlor nije samo otrovan i opasan plin, već vrlo važan, vrlo koristan element.
Elementarni proračun
Prilikom proizvodnje hlora elektrolizom rastvora kuhinjske soli, istovremeno se dobijaju vodonik i natrijum hidroksid: 2NACl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH. Naravno, vodonik je veoma važan hemijski proizvod, ali postoje jeftiniji i pogodniji načini za proizvodnju ove supstance, na primer konverzijom prirodnog gasa... Ali kaustična soda se proizvodi skoro isključivo elektrolizom rastvora kuhinjske soli - dr. metode čine manje od 10%. Budući da je proizvodnja hlora i NaOH potpuno međusobno povezana (kao što slijedi iz jednačine reakcije, proizvodnja jednog grama molekula - 71 g klora - je uvijek praćena proizvodnjom dva grama molekula - 80 g elektrolitičke alkalije), znajući produktivnosti radionice (ili postrojenja, ili države) za alkalije, možete lako izračunati koliko hlora proizvodi. Svaku tonu NaOH “prati” 890 kg hlora.
Pa, lube!
Koncentrovana sumporna kiselina je praktično jedina tečnost koja ne reaguje sa hlorom. Stoga, za kompresiju i pumpanje hlora, tvornice koriste pumpe u kojima sumporna kiselina djeluje kao radni fluid i istovremeno kao mazivo.
Pseudonim Friedrich Wöhler
Istražujući interakciju organskih supstanci sa hlorom, francuski hemičar iz 19. veka. Jean Dumas je napravio nevjerovatno otkriće: hlor je u stanju zamijeniti vodonik u molekulima organskih jedinjenja. Na primjer, pri hlorisanju octene kiseline prvo se jedan vodonik metilne grupe zamjenjuje hlorom, zatim drugi, treći... Ali najupečatljivije je bilo to što su se hemijska svojstva hloroctene kiseline malo razlikovala od same octene kiseline. Klasa reakcija koju je otkrio Dumas bila je potpuno neobjašnjiva elektrohemijskom hipotezom i Berzeliusovom teorijom radikala koja je bila dominantna u to vrijeme (po riječima francuskog hemičara Laurenta, otkriće hloroctene kiseline bilo je poput meteora koji je uništio čitav stari škola). Berzelius i njegovi učenici i sljedbenici žestoko su osporavali ispravnost Dumasovog djela. U njemačkom časopisu Annalen der Chemie und Pharmacie pojavilo se podrugljivo pismo poznatog njemačkog hemičara Friedricha Wöhlera pod pseudonimom S.S.N. Windier (na njemačkom “Schwindler” znači “lažljiv”, “varalica”). Izvještava da je autor uspio zamijeniti sve atome ugljika u vlaknima (C 6 H 10 O 5). vodonik i kiseonik u hlor, a svojstva vlakana se nisu promenila. A sada u Londonu prave tople jastučiće za stomak od pamučne vune koja se sastoji od... čistog hlora.
Hlor i voda
Hlor je primetno rastvorljiv u vodi. Na 20°C, 2,3 zapremine hlora se rastvori u jednoj zapremini vode. Vodeni rastvori hlora (hlorna voda) su žuti. Ali s vremenom, posebno kada se čuvaju na svjetlu, postepeno mijenjaju boju. To se objašnjava činjenicom da otopljeni hlor djelomično stupa u interakciju s vodom, nastaju hlorovodonične i hipohlorne kiseline: Cl 2 + H 2 O → HCl + HOCl. Potonji je nestabilan i postepeno se razlaže na HCl i kisik. Stoga se otopina klora u vodi postepeno pretvara u otopinu klorovodične kiseline.
Ali pri niskim temperaturama, hlor i voda formiraju kristalni hidrat neobičnog sastava - Cl 2 5 3 / 4 H 2 O. Ovi zelenkasto-žuti kristali (stabilni samo na temperaturama ispod 10°C) mogu se dobiti propuštanjem hlora kroz ledenu vodu. . Neobična formula se objašnjava strukturom kristalnog hidrata, koja je prvenstveno određena strukturom leda. U kristalnoj rešetki leda, molekuli H2O mogu biti raspoređeni na takav način da se između njih pojavljuju pravilno raspoređene praznine. Kubična jedinična ćelija sadrži 46 molekula vode, između kojih se nalazi osam mikroskopskih praznina. U tim prazninama se talože molekuli hlora. Tačnu formulu kristalnog hidrata hlora stoga treba napisati na sljedeći način: 8Cl 2 46H 2 O.
Trovanje hlorom
Prisustvo oko 0,0001% hlora u vazduhu iritira mukozne membrane. Stalna izloženost takvoj atmosferi može dovesti do bronhijalne bolesti, oštro narušava apetit i daje zelenkastu nijansu koži. Ako je sadržaj hlora u zraku 0,1°/o, može doći do akutnog trovanja čiji su prvi znak jaki napadi kašlja. U slučaju trovanja hlorom neophodan je apsolutni mir; Korisno je udisati kiseonik, ili amonijak (ušmrkavanje amonijaka), ili alkoholnu paru sa etrom. Prema postojećim sanitarnim standardima, sadržaj hlora u vazduhu industrijskih prostorija ne bi trebalo da prelazi 0,001 mg/l, tj. 0,00003%.
Ne samo otrov
“Svi znaju da su vukovi pohlepni.” I taj hlor je otrovan. Međutim, u malim dozama, otrovni hlor ponekad može poslužiti kao protuotrov. Tako se žrtvama sumporovodika daju nestabilni izbjeljivači da pomirišu. Interagom se dva otrova međusobno neutraliziraju.
Test hlora
Za određivanje sadržaja hlora, uzorak vazduha se propušta kroz apsorbere sa zakiseljenim rastvorom kalijum jodida. (Hlor istiskuje jod, količina potonjeg se lako određuje titracijom pomoću rastvora Na 2 S 2 O 3). Za određivanje tragova klora u zraku često se koristi kolorimetrijska metoda koja se temelji na oštroj promjeni boje određenih spojeva (benzidin, ortotoluidin, metilnarandža) kada se oksidiraju hlorom. Na primjer, bezbojna zakiseljena otopina benzidina postaje žuta, a neutralna otopina postaje plava. Intenzitet boje je proporcionalan količini hlora.
Razmatraju se fizička svojstva hlora: gustina hlora, njegova toplotna provodljivost, specifična toplota i dinamički viskozitet pri različitim temperaturama. Fizička svojstva Cl 2 prikazana su u obliku tabela za tečno, čvrsto i gasovito stanje ovog halogena.
Osnovna fizička svojstva hlora
Hlor je uključen u VII grupu trećeg perioda periodnog sistema elemenata pod brojem 17. Pripada podgrupi halogena, ima relativnu atomsku i molekulsku masu od 35,453 odnosno 70,906. Na temperaturama iznad -30°C, hlor je zelenkasto-žuti gas sa karakterističnim jakim, iritirajućim mirisom. Lako se ukapljuje pod normalnim pritiskom (1,013·10 5 Pa) kada se ohladi na -34°C, i formira bistru tečnost boje ćilibara koja se stvrdnjava na -101°C.
Zbog svoje visoke hemijske aktivnosti, slobodni hlor se ne pojavljuje u prirodi, već postoji samo u obliku jedinjenja. Nalazi se uglavnom u mineralu halitu (), a također je dio minerala kao što su silvit (KCl), karnalit (KCl MgCl 2 6H 2 O) i silvinit (KCl NaCl). Sadržaj hlora u zemljinoj kori približava se 0,02% od ukupnog broja atoma zemljine kore, gde se nalazi u obliku dva izotopa 35 Cl i 37 Cl u procentualnom odnosu od 75,77% 35 Cl i 24,23% 37 Cl .
| Nekretnina | Značenje |
|---|---|
| Tačka topljenja, °C | -100,5 |
| Tačka ključanja, °C | -30,04 |
| Kritična temperatura, °C | 144 |
| Kritični pritisak, Pa | 77,1 10 5 |
| Kritična gustina, kg/m 3 | 573 |
| Gustina gasa (na 0°C i 1,013 10 5 Pa), kg/m 3 | 3,214 |
| Gustina zasićene pare (na 0°C i 3.664 10 5 Pa), kg/m 3 | 12,08 |
| Gustina tečnog hlora (na 0°C i 3.664 10 5 Pa), kg/m 3 | 1468 |
| Gustina tečnog hlora (na 15,6°C i 6,08 10 5 Pa), kg/m 3 | 1422 |
| Gustina čvrstog hlora (na -102°C), kg/m 3 | 1900 |
| Relativna gustina gasa u vazduhu (na 0°C i 1,013 10 5 Pa) | 2,482 |
| Relativna gustina zasićene pare u vazduhu (na 0°C i 3,664 10 5 Pa) | 9,337 |
| Relativna gustina tečnog hlora na 0°C (u odnosu na vodu na 4°C) | 1,468 |
| Specifična zapremina gasa (na 0°C i 1,013 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,3116 |
| Specifična zapremina zasićene pare (na 0°C i 3,664 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,0828 |
| Specifična zapremina tečnog hlora (na 0°C i 3.664 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,00068 |
| Pritisak pare hlora na 0°C, Pa | 3.664 10 5 |
| Dinamički viskozitet gasa na 20°C, 10 -3 Pa s | 0,013 |
| Dinamički viskozitet tečnog hlora na 20°C, 10 -3 Pa s | 0,345 |
| Toplota fuzije čvrstog hlora (na tački topljenja), kJ/kg | 90,3 |
| Toplota isparavanja (na tački ključanja), kJ/kg | 288 |
| Toplota sublimacije (na tački topljenja), kJ/mol | 29,16 |
| Molarni toplotni kapacitet C p gasa (na -73…5727°C), J/(mol K) | 31,7…40,6 |
| Molarni toplotni kapacitet C p tečnog hlora (na -101…-34°C), J/(mol K) | 67,1…65,7 |
| Koeficijent toplotne provodljivosti gasa na 0°C, W/(m K) | 0,008 |
| Koeficijent toplotne provodljivosti tečnog hlora na 30°C, W/(m K) | 0,62 |
| Entalpija gasa, kJ/kg | 1,377 |
| Entalpija zasićene pare, kJ/kg | 1,306 |
| Entalpija tečnog hlora, kJ/kg | 0,879 |
| Indeks loma na 14°C | 1,367 |
| Specifična električna provodljivost na -70°S, S/m | 10 -18 |
| Elektronski afinitet, kJ/mol | 357 |
| Energija jonizacije, kJ/mol | 1260 |
Gustina hlora
U normalnim uslovima, hlor je težak gas sa približno 2,5 puta većom gustinom. Gustina gasovitog i tečnog hlora u normalnim uslovima (na 0°C) jednaka je 3,214 i 1468 kg/m3, respektivno. Kada se tečni ili plinoviti klor zagrijava, njegova gustoća se smanjuje zbog povećanja volumena zbog toplinskog širenja.
Gustina gasovitog hlora
U tabeli je prikazana gustina hlora u gasovitom stanju pri različitim temperaturama (u rasponu od -30 do 140°C) i normalnom atmosferskom pritisku (1,013·10 5 Pa). Gustoća hlora se mijenja s temperaturom - smanjuje se kada se zagrije. Na primjer, na 20°C gustina hlora je 2,985 kg/m3, a kada se temperatura ovog plina poveća na 100°C, vrijednost gustine se smanjuje na vrijednost od 2,328 kg/m 3.
| t, °S | ρ, kg/m 3 | t, °S | ρ, kg/m 3 |
|---|---|---|---|
| -30 | 3,722 | 60 | 2,616 |
| -20 | 3,502 | 70 | 2,538 |
| -10 | 3,347 | 80 | 2,464 |
| 0 | 3,214 | 90 | 2,394 |
| 10 | 3,095 | 100 | 2,328 |
| 20 | 2,985 | 110 | 2,266 |
| 30 | 2,884 | 120 | 2,207 |
| 40 | 2,789 | 130 | 2,15 |
| 50 | 2,7 | 140 | 2,097 |
Kako pritisak raste, gustina hlora se povećava. U donjoj tabeli prikazana je gustina gasovitog hlora u temperaturnom opsegu od -40 do 140°C i pritisak od 26,6·10 5 do 213·10 5 Pa. Sa povećanjem pritiska, proporcionalno se povećava gustina hlora u gasovitom stanju. Na primjer, povećanje pritiska hlora sa 53,2·10 5 na 106,4·10 5 Pa na temperaturi od 10°C dovodi do dvostrukog povećanja gustine ovog gasa.
| ↓ t, °S | 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, °S | P, kPa → | 133 | 160 | 186 | 213 |
|---|---|---|---|---|
| -20 | 4,695 | 5,768 | — | — |
| -10 | 4,446 | 5,389 | 6,366 | 7,389 |
| 0 | 4,255 | 5,138 | 6,036 | 6,954 |
| 10 | 4,092 | 4,933 | 5,783 | 6,645 |
| 20 | 3,945 | 4,751 | 5,565 | 6,385 |
| 30 | 3,809 | 4,585 | 5,367 | 6,154 |
| 40 | 3,682 | 4,431 | 5,184 | 5,942 |
| 50 | 3,563 | 4,287 | 5,014 | 5,745 |
| 60 | 3,452 | 4,151 | 4,855 | 5,561 |
| 70 | 3,347 | 4,025 | 4,705 | 5,388 |
| 80 | 3,248 | 3,905 | 4,564 | 5,225 |
| 90 | 3,156 | 3,793 | 4,432 | 5,073 |
| 100 | 3,068 | 3,687 | 4,307 | 4,929 |
| 110 | 2,985 | 3,587 | 4,189 | 4,793 |
| 120 | 2,907 | 3,492 | 4,078 | 4,665 |
| 130 | 2,832 | 3,397 | 3,972 | 4,543 |
| 140 | 2,761 | 3,319 | 3,87 | 4,426 |
Gustina tečnog hlora
Tečni hlor može postojati u relativno uskom temperaturnom rasponu, čije granice leže od minus 100,5 do plus 144 ° C (odnosno od tačke topljenja do kritične temperature). Iznad temperature od 144°C, hlor neće preći u tečno stanje ni pod kakvim pritiskom. Gustina tečnog hlora u ovom temperaturnom opsegu varira od 1717 do 573 kg/m3.
| t, °S | ρ, kg/m 3 | t, °S | ρ, kg/m 3 |
|---|---|---|---|
| -100 | 1717 | 30 | 1377 |
| -90 | 1694 | 40 | 1344 |
| -80 | 1673 | 50 | 1310 |
| -70 | 1646 | 60 | 1275 |
| -60 | 1622 | 70 | 1240 |
| -50 | 1598 | 80 | 1199 |
| -40 | 1574 | 90 | 1156 |
| -30 | 1550 | 100 | 1109 |
| -20 | 1524 | 110 | 1059 |
| -10 | 1496 | 120 | 998 |
| 0 | 1468 | 130 | 920 |
| 10 | 1438 | 140 | 750 |
| 20 | 1408 | 144 | 573 |
Specifični toplotni kapacitet hlora
Specifični toplotni kapacitet gasovitog hlora C p u kJ/(kg K) u temperaturnom opsegu od 0 do 1200°C i normalnom atmosferskom pritisku može se izračunati pomoću formule:
gdje je T apsolutna temperatura hlora u stepenima Kelvina.
Treba napomenuti da u normalnim uslovima specifični toplotni kapacitet hlora iznosi 471 J/(kg K) i raste kada se zagreva. Povećanje toplotnog kapaciteta na temperaturama iznad 500°C postaje neznatno, a pri visokim temperaturama specifična toplota hlora ostaje praktično nepromenjena.
U tabeli su prikazani rezultati proračuna specifične toplote hlora po gornjoj formuli (greška proračuna je oko 1%).
| t, °S | C p , J/(kg K) | t, °S | C p , J/(kg K) |
|---|---|---|---|
| 0 | 471 | 250 | 506 |
| 10 | 474 | 300 | 508 |
| 20 | 477 | 350 | 510 |
| 30 | 480 | 400 | 511 |
| 40 | 482 | 450 | 512 |
| 50 | 485 | 500 | 513 |
| 60 | 487 | 550 | 514 |
| 70 | 488 | 600 | 514 |
| 80 | 490 | 650 | 515 |
| 90 | 492 | 700 | 515 |
| 100 | 493 | 750 | 515 |
| 110 | 494 | 800 | 516 |
| 120 | 496 | 850 | 516 |
| 130 | 497 | 900 | 516 |
| 140 | 498 | 950 | 516 |
| 150 | 499 | 1000 | 517 |
| 200 | 503 | 1100 | 517 |
Na temperaturama blizu apsolutne nule, hlor je u čvrstom stanju i ima mali specifični toplotni kapacitet (19 J/(kg K)). Kako temperatura čvrstog Cl 2 raste, njegov toplotni kapacitet raste i dostiže vrijednost od 720 J/(kg K) na minus 143°C.
Tečni hlor ima specifični toplotni kapacitet od 918...949 J/(kg K) u opsegu od 0 do -90 stepeni Celzijusa. Prema tabeli, može se vidjeti da je specifični toplinski kapacitet tekućeg hlora veći od toplotnog kapaciteta gasovitog hlora i opada sa povećanjem temperature.
Toplotna provodljivost hlora
U tabeli su prikazane vrijednosti koeficijenata toplinske provodljivosti plinovitog klora pri normalnom atmosferskom tlaku u temperaturnom rasponu od -70 do 400°C.
Koeficijent toplotne provodljivosti hlora u normalnim uslovima je 0,0079 W/(m deg), što je 3 puta manje nego pri istoj temperaturi i pritisku. Zagrijavanje hlora dovodi do povećanja njegove toplinske provodljivosti. Dakle, na temperaturi od 100°C, vrijednost ovog fizičkog svojstva hlora raste na 0,0114 W/(m deg).
| t, °S | λ, W/(m stepeni) | t, °S | λ, W/(m stepeni) |
|---|---|---|---|
| -70 | 0,0054 | 50 | 0,0096 |
| -60 | 0,0058 | 60 | 0,01 |
| -50 | 0,0062 | 70 | 0,0104 |
| -40 | 0,0065 | 80 | 0,0107 |
| -30 | 0,0068 | 90 | 0,0111 |
| -20 | 0,0072 | 100 | 0,0114 |
| -10 | 0,0076 | 150 | 0,0133 |
| 0 | 0,0079 | 200 | 0,0149 |
| 10 | 0,0082 | 250 | 0,0165 |
| 20 | 0,0086 | 300 | 0,018 |
| 30 | 0,009 | 350 | 0,0195 |
| 40 | 0,0093 | 400 | 0,0207 |
Viskozitet hlora
Koeficijent dinamičke viskoznosti gasovitog hlora u temperaturnom opsegu 20...500°C može se približno izračunati pomoću formule:
gdje je η T koeficijent dinamičke viskoznosti hlora na datoj temperaturi T, K;
η T 0 - koeficijent dinamičke viskoznosti hlora na temperaturi T 0 = 273 K (pri normalnim uslovima);
C je Sutherlandova konstanta (za klor C = 351).
U normalnim uslovima, dinamički viskozitet hlora je 0,0123·10 -3 Pa·s. Kada se zagrije, fizička svojstva hlora, kao što je viskoznost, poprima veće vrijednosti.
Tečni hlor ima viskozitet za red veličine veći od gasovitog hlora. Na primjer, na temperaturi od 20°C, dinamički viskozitet tekućeg hlora ima vrijednost od 0,345·10 -3 Pa·s i opada s porastom temperature.
Izvori:
- Barkov S. A. Halogeni i podgrupa mangana. Elementi grupe VII periodnog sistema D. I. Mendeljejeva. Priručnik za studente. M.: Obrazovanje, 1976 - 112 str.
- Tabele fizičkih veličina. Imenik. Ed. akad. I. K. Kikoina. M.: Atomizdat, 1976 - 1008 str.
- Yakimenko L. M., Pasmanik M. I. Priručnik o proizvodnji hlora, kaustične sode i osnovnih proizvoda hlora. Ed. 2., per. i dr. M.: Hemija, 1976 - 440 str.
Element VII podgrupe periodnog sistema D. I. Mendeljejeva. Na vanjskom nivou postoji 7 elektrona, stoga, u interakciji s redukcijskim agensima, klor pokazuje svoja oksidirajuća svojstva, privlačeći metalni elektron na sebe.
Fizička svojstva hlora.
Hlor je žuti gas. Ima oštar miris.
Hemijska svojstva hlora.
Besplatno hlor veoma aktivan. Reagira sa svim jednostavnim tvarima osim kisika, dušika i plemenitih plinova:
Si + 2 Cl 2 = SiCl 4 + Q.
Pri interakciji s vodonikom na sobnoj temperaturi reakcija praktički nema, ali čim osvjetljenje djeluje kao vanjski utjecaj, dolazi do lančane reakcije koja je našla svoju primjenu u organskoj hemiji.
Kada se zagrije, hlor može istisnuti jod ili brom iz njihovih kiselina:
Cl 2 + 2 HBr = 2 HCl + Br 2 .
Hlor reaguje sa vodom, delimično se otapajući u njoj. Ova mješavina se zove hlorna voda.
Reaguje sa alkalijama:
Cl 2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H 2 O (hladno),
Cl 2 + 6KOH = 5KCl + KClO 3 + 3 H 2 O (toplota).
Dobijanje hlora.
1. Elektroliza taline natrijum hlorida, koja se odvija prema sljedećoj shemi:
2. Laboratorijska metoda za proizvodnju hlora:
MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O.
Glavna industrijska metoda za proizvodnju hlora je elektroliza koncentrovanog rastvora NaCl (Sl. 96). U tom slučaju se hlor oslobađa na anodi (2Sl’ – 2e– = Sl 2), a vodonik se oslobađa u katodnom prostoru (2N + 2e – = H2) i formira NaOH.
Prilikom proizvodnje hlora u laboratoriji, obično koriste dejstvo MnO 2 ili KMnO 4 na hlorovodoničnu kiselinu:
MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O
2KMnO 4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O
Po svojoj karakterističnoj hemijskoj funkciji, hlor je sličan fluoru - takođe je aktivan monovalentni metaloid. Međutim, njegova aktivnost je manja od aktivnosti fluora. Prema tome, potonji je u stanju da istisne hlor iz jedinjenja.
Interakcija hlora sa vodonikom prema reakciji H 2 + Cl 2 = 2HCl + 44 kcal
u normalnim uslovima se odvija izuzetno sporo, ali kada se mešavina gasova zagreje ili jako osvetli (direktna sunčeva svetlost, goreći magnezijum, itd.), reakcija je praćena eksplozijom.
NaCl + H 2 SO 4 = NaHSO 4 + HCl
NaCl + NaHSO 4 = Na 2 SO 4 + HCl
Prvi od njih se javlja djelimično već u normalnim uvjetima i gotovo u potpunosti pri slabom grijanju; drugi se javlja samo na višim temperaturama. Za izvođenje procesa koriste se mehaničke peći velikog kapaciteta.
Cl 2 + H 2 O = HCl + HOCl
Budući da je nestabilno jedinjenje, HOCl se polako raspada čak iu tako razblaženom rastvoru. Soli hipohlorne kiseline nazivaju se hipohlorna kiselina ili hipohlorit. Sam HOCl i njegove soli su vrlo jaki oksidanti.
Najlakši način da se to postigne je dodavanjem alkalija u reakcionu smjesu. Budući da će, kako nastaju H ioni, biti vezani jonima OH u nedisocirane molekule vode, ravnoteža će se pomjeriti udesno. Koristeći, na primjer, NaOH imamo:
Cl 2 + H 2 O<–––>HOCl + HCl
HOCl + HCl + 2NaOH –––>NaOCl + NaCl + 2H 2 O
ili općenito:
Cl 2 + 2NaOH –––>NaOCl + NaCl + H 2 O
Kao rezultat interakcije klora s alkalnom otopinom, dobiva se mješavina soli hipoklorne i klorovodične kiseline. Dobivena otopina („voda od koplja“) ima jaka oksidirajuća svojstva i naširoko se koristi za izbjeljivanje tkanina i papira.
1) HOCl = HCl + O
2) 2HOSl = H 2 O + Cl 2 O
3) 3HOCl = 2HCl + HClO 3
Svi ovi procesi mogu se odvijati istovremeno, ali njihove relativne stope u velikoj mjeri zavise od postojećih uslova. Promjenom potonjeg moguće je osigurati da transformacija ide gotovo u potpunosti u jednom smjeru.
Pod uticajem direktne sunčeve svetlosti dolazi do raspada hipohlorne kiseline duž prvog od njih. Također se javlja u prisustvu tvari koje mogu lako dodati kisik i neke katalizatore (na primjer, soli kobalta).
Pri razgradnji po drugoj vrsti dobija se hlor oksid (Cl 2 O). Ova reakcija se događa u prisustvu tvari koje uklanjaju vodu (na primjer, CaCl 2). Klor oksid je eksplozivni smeđe-žuti gas (t.t. -121 °C, bp + 2 °C) sa mirisom sličnim mirisu hlora. Kada Cl 2 O djeluje na vodu, nastaje HOCl, tj. hlor oksid je anhidrid hipohlorne kiseline.
Raspadanje HOCl prema trećem tipu posebno se lako događa kada se zagrije. Dakle, efekat hlora na toplu alkalnu otopinu izražava se ukupnom jednačinom:
3Cl 2 + 6KOH = KClO 3 + 5KCl + 3H 2 O
2KlO 3 + H 2 C 2 O 4 = K 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O + 2ClO 2
Nastaje zelenkasto-žuti hlor dioksid (t.t. - 59 °C, bp. + 10 °C). Slobodni ClO 2 je nestabilan i može se razgraditi sa
Koliko god negativno gledali na javne toalete, priroda diktira svoja pravila i mi ih moramo posjećivati. Pored prirodnih (za određeno mjesto) mirisa, još jedna uobičajena aroma je izbjeljivač koji se koristi za dezinfekciju prostorije. Ime je dobio po glavnom aktivnom sastojku u njemu - Cl. Upoznajmo se sa ovim hemijskim elementom i njegovim svojstvima, a takođe ćemo okarakterisati hlor po položaju u periodnom sistemu.
Kako je otkriven ovaj element?
Prvo jedinjenje koje sadrži hlor (HCl) sintetizirao je 1772. britanski svećenik Joseph Priestley.
Dvije godine kasnije, njegov švedski kolega Karl Scheele uspio je opisati metodu za izolaciju Cl pomoću reakcije između hlorovodonične kiseline i mangan dioksida. Međutim, ovaj hemičar nije shvatio da je kao rezultat sintetizovan novi hemijski element.
Naučnicima je trebalo skoro 40 godina da nauče kako da proizvode hlor u praksi. To je prvi učinio Britanac Humphry Davy 1811. U isto vrijeme, on je koristio drugačiju reakciju od svojih teorijskih prethodnika. Davy je koristio elektrolizu da razbije NaCl (većini poznat kao kuhinjska so) na njegove komponente.
Nakon proučavanja nastale supstance, britanski hemičar je shvatio da je elementarna. Nakon ovog otkrića, Davy ga je ne samo nazvao hlorom, već je mogao i okarakterizirati hlor, iako je bio vrlo primitivan.
Hlor se pretvorio u hlor (hlor) zahvaljujući Joseph Gay-Lussac-u i u ovom obliku danas postoji u francuskom, njemačkom, ruskom, bjeloruskom, ukrajinskom, češkom, bugarskom i nekim drugim jezicima. U engleskom se i dalje koristi naziv "hlor", au italijanskom i španskom "hloro".
Dotični element je detaljnije opisao Jens Berzelius 1826. On je bio taj koji je mogao odrediti njegovu atomsku masu.
Šta je hlor (Cl)
Uzimajući u obzir istoriju otkrića ovog hemijskog elementa, vredi naučiti više o tome.
Naziv hlor izveden je iz grčke riječi χλωρός („zeleno“). Dat je zbog žućkasto-zelenkaste boje ove supstance
Sam hlor postoji kao dvoatomski gas, Cl2, ali se praktično nikada ne nalazi u prirodi u ovom obliku. Češće se pojavljuje u raznim spojevima.
Pored svoje karakteristične nijanse, hlor karakteriše slatkasto-jedki miris. To je vrlo toksična supstanca, stoga, kada se ispusti u zrak i udahne od strane osobe ili životinje, može dovesti do njihove smrti u roku od nekoliko minuta (ovisno o koncentraciji Cl).
Pošto je hlor skoro 2,5 puta teži od vazduha, uvek će se nalaziti ispod njega, odnosno blizu zemlje. Iz tog razloga, ako sumnjate na prisustvo Cl, treba se popeti što je više moguće, jer će biti niža koncentracija ovog gasa.
Također, za razliku od nekih drugih toksičnih tvari, tvari koje sadrže hlor imaju karakterističnu boju, što im omogućava da se vizualno prepoznaju i poduzmu mjere. Većina standardnih gas maski pomaže u zaštiti respiratornog sistema i sluzokože od Cl. Međutim, radi potpune sigurnosti, moraju se poduzeti ozbiljnije mjere, uključujući neutralizaciju toksične tvari.
Važno je napomenuti da je hemijsko oružje počelo svoju istoriju upotrebom hlora kao otrovnog gasa od strane Nemaca 1915. godine. Kao rezultat upotrebe gotovo 200 tona supstance, 15 hiljada ljudi je otrovano za nekoliko minuta. Trećina njih je umrla gotovo trenutno, trećina je zadobila trajnu štetu, a samo 5 hiljada uspjelo je pobjeći.
Zašto tako opasna tvar još uvijek nije zabranjena i godišnje se iskopa u milionima tona? Sve se radi o njegovim posebnim svojstvima, a da biste ih razumjeli, vrijedi razmotriti karakteristike klora. Najlakši način za to je korištenje periodnog sistema.
Karakteristike hlora u periodičnom sistemu
Hlor kao halogen
Pored svoje ekstremne toksičnosti i oštrog mirisa (karakterističnog za sve predstavnike ove grupe), Cl je visoko rastvorljiv u vodi. Praktična potvrda tome je dodavanje deterdženata koji sadrže klor u vodu u bazenu.
U kontaktu sa vlažnim vazduhom, predmetna supstanca počinje da se dimi.
Svojstva Cl kao nemetala
Kada se razmatraju hemijske karakteristike hlora, vredi obratiti pažnju na njegova nemetalna svojstva.
Ima sposobnost formiranja spojeva sa gotovo svim metalima i nemetalima. Primjer je reakcija s atomima željeza: 2Fe + 3Cl 2 → 2FeCl 3.
Često je potrebno koristiti katalizatore za izvođenje reakcija. H2O može igrati ovu ulogu.
Često su reakcije sa Cl endotermne (apsorbuju toplotu).
Vrijedi napomenuti da u kristalnom obliku (u obliku praha), klor stupa u interakciju s metalima samo kada se zagrije na visoke temperature.
Reagujući sa drugim nemetalima (osim O 2, N, F, C i inertnim gasovima), Cl formira jedinjenja - hloride.
U reakciji sa O 2 nastaju ekstremno nestabilni oksidi koji su skloni razgradnji. U njima se oksidacijsko stanje Cl može manifestirati od +1 do +7.
U interakciji sa F nastaju fluoridi. Njihov stepen oksidacije može biti različit.
Klor: karakteristike supstance u smislu njenih fizičkih svojstava
Pored hemijskih svojstava, predmetni element ima i fizička svojstva.
Utjecaj temperature na agregacijsko stanje Cl
Nakon što smo ispitali fizičke karakteristike elementa hlora, shvatili smo da je on sposoban da se transformiše u različita agregatna stanja. Sve zavisi od temperature.
U svom normalnom stanju, Cl je gas sa vrlo korozivnim svojstvima. Međutim, lako se može rastopiti. Na to utiču temperatura i pritisak. Na primjer, ako je 8 atmosfera i temperatura je +20 stepeni Celzijusa, Cl 2 je kiselo-žuta tekućina. U stanju je da održi ovo stanje agregacije do +143 stepena, ako i pritisak nastavi da raste.
Kada dostigne -32 °C, stanje hlora prestaje da zavisi od pritiska i nastavlja da ostane tečan.
Kristalizacija supstance (čvrsto stanje) se dešava na -101 stepen.
Gdje Cl postoji u prirodi?
Uzimajući u obzir opće karakteristike hlora, vrijedno je otkriti gdje se u prirodi može naći tako složen element.
Zbog svoje visoke reaktivnosti, gotovo se nikada ne nalazi u čistom obliku (zbog čega su naučnicima bile potrebne godine da nauče kako da ga sintetiziraju kada su prvi put proučavali ovaj element). Tipično, Cl se nalazi u spojevima u raznim mineralima: halit, silvit, kainit, bišofit, itd.
Najviše se nalazi u solima izvađenim iz morske ili okeanske vode.
Uticaj na organizam
Kada se razmatraju karakteristike hlora, već je više puta rečeno da je izuzetno toksičan. Štoviše, atomi tvari sadržani su ne samo u mineralima, već iu gotovo svim organizmima, od biljaka do ljudi.
Zbog svojih posebnih svojstava, joni Cl bolje od ostalih prodiru u ćelijske membrane (dakle, više od 80% cjelokupnog klora u ljudskom tijelu nalazi se u međućelijskom prostoru).
Zajedno sa K, Cl je odgovoran za regulaciju ravnoteže vode i soli i, kao posljedicu, za osmotsku jednakost.
Uprkos tako važnoj ulozi u organizmu, u svom čistom obliku Cl 2 ubija sva živa bića – od ćelija do čitavih organizama. Međutim, u kontroliranim dozama i uz kratkotrajno izlaganje, nema vremena da izazove štetu.
Upečatljiv primjer ove posljednje izjave je svaki bazen. Kao što znate, voda u takvim ustanovama se dezinfikuje Cl. Štaviše, ako osoba rijetko posjećuje takvu ustanovu (jednom tjedno ili mjesečno), malo je vjerovatno da će patiti od prisustva ove tvari u vodi. Međutim, zaposleni u takvim ustanovama, posebno oni koji gotovo cijeli dan provode u vodi (spasioci, instruktori), često pate od kožnih oboljenja ili imaju oslabljen imunitet.
S tim u vezi, nakon obilaska bazena svakako se treba istuširati – kako biste isprali eventualne ostatke hlora sa kože i kose.
Ljudska upotreba Cl
Sjećajući se po karakteristikama hlora da je "kapriciozan" element (kada je u pitanju interakcija s drugim supstancama), bit će zanimljivo znati da se prilično često koristi u industriji.
Prije svega, koristi se za dezinfekciju mnogih tvari.
Cl se također koristi u proizvodnji određenih vrsta pesticida, što pomaže u spašavanju usjeva od štetočina.
Sposobnost ove supstance da stupi u interakciju sa gotovo svim elementima periodnog sistema (karakteristično za hlor kao nemetal) pomaže u ekstrakciji određenih vrsta metala (Ti, Ta i Nb), kao i vapna i hlorovodonične kiseline. .
Pored svega navedenog, Cl se koristi u proizvodnji industrijskih supstanci (polivinil hlorid) i lijekova (hlorheksidin).
Vrijedi napomenuti da je danas pronađen efikasniji i sigurniji dezinficijens – ozon (O 3). Međutim, njegova proizvodnja je skuplja od hlora, a ovaj gas je još nestabilniji od hlora (kratak opis fizičkih svojstava u 6-7 tačaka). Stoga malo ljudi može priuštiti korištenje ozoniranja umjesto hloriranja.
Kako se proizvodi hlor?
Danas su poznate mnoge metode za sintezu ove supstance. Svi oni spadaju u dvije kategorije:
- Hemijski.
- Elektrohemijski.
U prvom slučaju, Cl se dobija hemijskom reakcijom. Međutim, u praksi su veoma skupi i neefikasni.
Stoga industrija preferira elektrohemijske metode (elektrolizu). Postoje tri od njih: dijafragmska, membranska i elektroliza žive.
