I naturen förekommer klor i gasform och endast i form av föreningar med andra gaser. Under förhållanden nära normala är det en grönaktig, giftig, frätande gas. Den har mer vikt än luft. Har en söt doft. Klormolekylen innehåller två atomer. Det brinner inte i vila, men vid höga temperaturer interagerar det med väte, varefter en explosion är möjlig. Som ett resultat frigörs fosgengas. Mycket giftig. Så även vid en låg koncentration i luften (0,001 mg per 1 dm3) kan det orsaka dödsfall. Det huvudsakliga kännetecknet för det icke-metalliska kloret är att det är tyngre än luft, därför kommer det alltid att vara nära golvet i form av en gulgrön dis.
Historiska fakta
För första gången i praktiken erhölls detta ämne av K. Schelee 1774 genom att kombinera s altsyra och pyrolusit. Men först 1810 kunde P. Davy karakterisera klor och fastställa att detett separat kemiskt element.
Det är värt att notera att Joseph Priestley 1772 kunde erhålla klorväte - en förening av klor med väte, men kemisten kunde inte separera dessa två grundämnen.
Kemisk karakterisering av klor
Klor är ett kemiskt element i huvudundergruppen i grupp VII i det periodiska systemet. Det är i den tredje perioden och har atomnummer 17 (17 protoner i atomkärnan). Reaktiv icke-metall. Betecknas med bokstäverna Cl.
Är en typisk representant för halogener. Det är gaser som inte har en färg, men som har en skarp stickande lukt. Vanligtvis giftig. Alla halogener är mycket lösliga i vatten. De börjar ryka när de utsätts för fuktig luft.
Extern elektronisk konfiguration av atomen Cl 3s2Зр5. Därför, i föreningar, uppvisar det kemiska elementet oxidationsnivåer på -1, +1, +3, +4, +5, +6 och +7. Atomens kovalenta radie är 0,96Å, jonradien för Cl är 1,83 Å, atomens affinitet till elektronen är 3,65 eV, joniseringsnivån är 12,87 eV.
Som nämnts ovan är klor en ganska aktiv icke-metall, vilket gör att du kan skapa föreningar med nästan vilken metall som helst (i vissa fall genom att värma eller använda fukt, samtidigt som brom tränger undan) och icke-metaller. I pulverform reagerar den endast med metaller när den utsätts för höga temperaturer.
Maximal förbränningstemperatur - 2250 °C. Med syre kan det bilda oxider, hypokloriter, kloriter och klorater. Alla föreningar som innehåller syre blir explosiva när de interagerar med oxiderandeämnen. Det är värt att notera att kloroxider kan explodera slumpmässigt, medan klorater bara exploderar när de utsätts för initiatorer.
Karakterisering av klor efter position i det periodiska systemet:
• enkel substans;
• element i den sjuttonde gruppen i det periodiska systemet;
• tredje perioden i tredje raden;
• sjunde gruppen i huvudundergruppen;
• atomnummer 17;
• betecknat med symbolen Cl;
• reaktiv icke-metall;
• är i halogengruppen;
• under nästan normala förhållanden är det en giftig gas, gulgrön färg med en skarp lukt;
• klormolekylen har 2 atomer (formeln Cl2).
Klors fysiska egenskaper:
• Kokpunkt: -34,04 °С;
• Smältpunkt: -101,5 °С;
• Gasformig densitet - 3,214 g/l;
• densitet av flytande klor (under kokning) - 1,537 g/cm3;
• densitet av fast klor - 1,9 g/cm 3;
• specifik volym – 1,745 x 10-3 l/år.
Klor: egenskaper hos temperaturförändringar
I gasformigt tillstånd tenderar det att lätt bli flytande. Vid ett tryck på 8 atmosfärer och en temperatur på 20 ° C ser det ut som en gröngul vätska. Den har mycket höga korrosionsegenskaper. Som praxis visar kan detta kemiska element bibehålla ett flytande tillstånd upp till en kritisk temperatur (143 ° C), med förbehåll för ett ökat tryck.
Om den kyls ner till -32 °C,det kommer att ändra sitt aggregationstillstånd till vätska, oavsett atmosfärstryck. Med en ytterligare temperaturminskning sker kristallisation (vid -101 °C).
Klor i naturen
Jordskorpan innehåller endast 0,017 % klor. Huvuddelen finns i vulkaniska gaser. Som nämnts ovan har ämnet en hög kemisk aktivitet, som ett resultat av vilket det förekommer i naturen i föreningar med andra element. Men många mineraler innehåller klor. Grundämnets egenskaper tillåter bildandet av cirka hundra olika mineraler. Som regel är dessa metallklorider.
Också en stor del av det finns i haven - nästan 2 %. Detta beror på det faktum att klorider mycket aktivt löses upp och transporteras av floder och hav. Den omvända processen är också möjlig. Klor spolas tillbaka till stranden och sedan bär vinden runt det. Det är därför som dess högsta koncentration observeras i kustzoner. I de torra områdena på planeten bildas gasen vi överväger genom avdunstning av vatten, som ett resultat av vilket s altkärr uppstår. Cirka 100 miljoner ton av detta ämne bryts årligen i världen. Vilket dock inte är förvånande, eftersom det finns många avlagringar som innehåller klor. Dess egenskaper beror dock till stor del på dess geografiska läge.
Metoder för att få klor
Idag finns det ett antal metoder för att få klor, varav följande är de vanligaste:
1. diafragman. Det är det enklaste och billigaste. s altsyralösningen i diafragmaelektrolys kommer in i anodutrymmet. Längre fram rinner stålkatodgallret in i membranet. Den innehåller en liten mängd polymerfibrer. En viktig egenskap hos denna enhet är motflöde. Den är riktad från anodutrymmet till katodutrymmet, vilket gör det möjligt att erhålla klor och lut separat.
2. Membran. Den mest energieffektiva, men svåra att implementera i en organisation. Liknar diafragma. Skillnaden är att anod- och katodutrymmena är helt åtskilda av ett membran. Därför är utgången två separata strömmar.
Det är värt att notera att egenskapen hos kemisk. element (klor) som erhålls med dessa metoder kommer att vara annorlunda. Membranmetoden anses vara mer "ren".
3. Kvicksilvermetod med flytande katod. Jämfört med andra tekniker låter det här alternativet dig få det renaste kloret.
Grunddiagram över installationen består av en elektrolysator och sammankopplad pump och amalgamnedbrytare. Kvicksilvret som pumpen pumpar tillsammans med en lösning av koks alt fungerar som katod, och kol- eller grafitelektroder fungerar som anod. Funktionsprincipen för installationen är som följer: klor frigörs från elektrolyten, som tas bort från elektrolysatorn tillsammans med anolyten. Föroreningar och klorrester avlägsnas från den senare, mättas med halit och återgår till elektrolys igen.
Industrisäkerhetskrav och olönsamhet i produktionen ledde till att den flytande katoden ersattes med en solid.
Användningen av klor i industrinändamål
Klorets egenskaper gör att det kan användas aktivt i industrin. Med hjälp av detta kemiska element erhålls olika organiska klorföreningar (vinylklorid, klorgummi, etc.), läkemedel och desinfektionsmedel. Men den största nischen som industrin upptar är produktionen av s altsyra och kalk.
Metoder för att rena dricksvatten används ofta. Idag försöker de gå bort från denna metod och ersätta den med ozonering, eftersom ämnet vi överväger påverkar människokroppen negativt, dessutom förstör klorerat vatten rörledningar. Detta beror på det faktum att Cl i det fria tillståndet negativt påverkar rör tillverkade av polyolefiner. De flesta länder föredrar dock kloreringsmetoden.
Också, klor används i metallurgi. Med dess hjälp erhålls ett antal sällsynta metaller (niob, tantal, titan). Inom den kemiska industrin används olika organiska klorföreningar aktivt för ogräsbekämpning och för andra jordbruksändamål används grundämnet även som blekmedel.
På grund av sin kemiska struktur förstör klor de flesta organiska och oorganiska färgämnen. Detta uppnås genom att helt missfärga dem. Ett sådant resultat är möjligt endast om vatten är närvarande, eftersom blekningsprocessen sker på grund av atomärt syre, som bildas efter nedbrytningen av klor: Cl2 + H2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Denna metod har använts av ett parårhundraden sedan och är fortfarande populär idag.
Användningen av detta ämne är mycket populär för framställning av organiska insekticider. Dessa jordbrukspreparat dödar skadliga organismer och lämnar växterna intakta. En betydande del av allt klor som bryts på planeten går till jordbruksbehov.
Det används också vid tillverkning av plastblandningar och gummi. Med deras hjälp tillverkas trådisolering, pappersvaror, utrustning, skal av hushållsapparater etc. Det finns en åsikt att gummin som erhålls på detta sätt skadar en person, men detta bekräftas inte av vetenskapen.
Det är värt att notera att klor (egenskapen för ämnet avslöjades i detalj av oss tidigare) och dess derivat, såsom senapsgas och fosgen, också används för militära ändamål för att erhålla kemiska krigsmedel.
Klor som en lysande representant för icke-metaller
Icke-metaller är enkla ämnen som inkluderar gaser och vätskor. I de flesta fall leder de elektrisk ström sämre än metaller och har betydande skillnader i fysiska och mekaniska egenskaper. Med hjälp av en hög joniseringsnivå kan de bilda kovalenta kemiska föreningar. Nedan kommer en egenskap hos en icke-metall att ges med exemplet klor.
Som nämnts ovan är detta kemiska element en gas. Under normala förhållanden saknar den helt egenskaper som liknar metallernas. Utan hjälp utifrån kan den inte interagera med syre, kväve, kol etc.uppvisar oxiderande egenskaper i bindningar med enkla ämnen och vissa komplexa. Avser halogener, vilket tydligt återspeglas i dess kemiska egenskaper. I föreningar med andra representanter för halogener (brom, astatin, jod) förskjuter det dem. I det gasformiga tillståndet löser sig klor (dess egenskap är en direkt bekräftelse på detta) bra. Det är ett utmärkt desinfektionsmedel. Dödar bara levande organismer, vilket gör det oumbärligt inom jordbruk och medicin.
Använd som giftigt ämne
Karaktäristiken hos kloratomen gör att den kan användas som ett giftigt ämne. För första gången användes gas av Tyskland den 22 april 1915, under första världskriget, vilket ledde till att cirka 15 tusen människor dog. För närvarande används det inte som ett giftigt ämne.
Låt oss ge en kort beskrivning av det kemiska elementet som ett kvävande medel. Påverkar människokroppen genom kvävning. För det första irriterar det de övre luftvägarna och ögonens slemhinnor. En stark hosta börjar med attacker av kvävning. Gasen tränger vidare in i lungorna och korroderar lungvävnaden, vilket leder till ödem. Viktig! Klor är ett snabbverkande ämne.
Beroende på koncentrationen i luften är symptomen olika. Med ett lågt innehåll i en person observeras rodnad i slemhinnan i ögonen, lätt andnöd. Innehållet i atmosfären på 1,5-2 g/m3 orsakar tyngd och spänning i bröstet, skarp smärta i de övre luftvägarna. Tillståndet kan också åtföljas av svår tårfåra. Efter 10-15 minuter av att vara i rummetmed en sådan koncentration av klor uppstår en allvarlig brännskada i lungorna och döden. Vid högre koncentrationer är döden möjlig inom en minut från förlamning av de övre luftvägarna.
När du arbetar med detta ämne, rekommenderas det att använda overaller, gasmasker, handskar.
Klor i organismers och växters liv
Klor är en del av nästan alla levande organismer. Det speciella är att det inte är närvarande i sin rena form, utan i form av föreningar.
I organismer av djur och människor upprätthåller kloridjoner osmotisk jämlikhet. Detta beror på att de har den mest lämpliga radien för penetrering i membranceller. Tillsammans med kaliumjoner reglerar Cl vatten-s altbalansen. I tarmen skapar kloridjoner en gynnsam miljö för verkan av proteolytiska enzymer i magsaft. Klorkanaler finns i många celler i vår kropp. Genom dem sker intercellulärt vätskeutbyte och cellens pH bibehålls. Cirka 85% av den totala volymen av detta element i kroppen finns i det intercellulära utrymmet. Det utsöndras från kroppen genom urinröret. Produceras av kvinnokroppen under amning.
I det här utvecklingsstadiet är det svårt att entydigt säga vilka sjukdomar som provoceras av klor och dess föreningar. Detta beror på bristen på forskning inom detta område.
Också finns kloridjoner i växtceller. Han deltar aktivt i energiutbytet. Utan detta element är fotosyntesprocessen omöjlig. Med hans hjälprötterna absorberar aktivt de nödvändiga ämnena. Men en hög koncentration av klor i växter kan ha en skadlig effekt (bromsa fotosyntesprocessen, stoppa utveckling och tillväxt).
Det finns dock sådana representanter för floran som skulle kunna "skaffa vänner" eller åtminstone komma överens med detta element. Egenskapen för en icke-metall (klor) innehåller ett sådant föremål som ett ämnes förmåga att oxidera jordar. I evolutionsprocessen ockuperade de ovan nämnda växterna, kallade halofyter, tomma s altmarker, som var tomma på grund av ett överflöd av detta element. De absorberar kloridjoner och blir sedan av med dem med hjälp av lövfall.
Transport och lagring av klor
Det finns flera sätt att flytta och lagra klor. Egenskapen för elementet innebär behovet av speciella högtryckscylindrar. Sådana behållare har en identifieringsmärkning - en vertikal grön linje. Cylindrar måste sköljas noggrant varje månad. Vid långvarig lagring av klor bildas en mycket explosiv fällning i dem - kvävetriklorid. Spontan antändning och explosion är möjlig om alla säkerhetsregler inte följs.
Studerar klor
Framtida kemister bör känna till egenskaperna hos klor. Enligt planen kan 9:e klassare till och med göra laboratorieförsök med detta ämne baserat på grundläggande kunskaper om disciplinen. Läraren är naturligtvis skyldig att genomföra en säkerhetsgenomgång.
Arbetsordningen är följande: du måste ta en kolv medklor och häll små metallspån i den. Under flykten kommer chipsen att blossa upp med ljusa ljusa gnistor och samtidigt bildas lätt vit rök SbCl3. När stanniol sänks ner i ett kärl med klor, kommer den också att självantända, och eldiga snöflingor kommer sakta att falla till botten av kolven. Under denna reaktion bildas en rökig vätska - SnCl4. När järnspån placeras i kärlet bildas röda "droppar" och röd rök uppstår FeCl3.
Tillsammans med praktiskt arbete upprepas teorin. I synnerhet en sådan fråga som karakteriseringen av klor efter position i det periodiska systemet (beskrivs i början av artikeln).
Som ett resultat av experimenten visar det sig att grundämnet aktivt reagerar på organiska föreningar. Om du lägger bomullsull indränkt i terpentin i en burk med klor, kommer den omedelbart att antändas, och sot kommer att falla kraftigt från kolven. Natrium pyr effektivt med en gulaktig låga, och s altkristaller visas på väggarna i kemiska rätter. Studenter kommer att vara intresserade av att veta att medan den fortfarande var en ung kemist, N. N. Semenov (senare Nobelpristagare), efter att ha genomfört ett sådant experiment, samlade s alt från kolvens väggar och, stänkte bröd med det, åt det. Kemin visade sig vara rätt och svikit inte vetenskapsmannen. Som ett resultat av experimentet utfört av kemisten, blev vanligt bordss alt verkligen!
