Hlor: karakterističan kemijskih i fizičkih svojstava

U prirodi se hlor nalazi u plinskom stanju i samo u obliku jedinjenja sa drugim gasovima. U uslovima bliskim normama, to je toksičan, korozivni gas zelenkaste boje. Ima veću težinu od vazduha. Ima slatki miris. Molekul hlora sadrži dva atoma. U mirnom stanju ne gori, ali pri visokim temperaturama dolazi u dodir sa vodonikom, nakon čega je moguća eksplozija. Kao rezultat, gasni fosgen se oslobađa. Veoma je toksično. Dakle, čak i uz nisku koncentraciju u vazduhu (0.001 mg po 1 dm ³ ) može izazvati smrtonosni ishod. Glavna karakteristika nemetalnog hlora je da je ona teža od vazduha, stoga će uvek biti na samom spratu u obliku žućkasto-zelene mrlje.

Istorijske činjenice

Po prvi put, u praksi, ova supstanca je dobila K. Shelee 1774. kombinovanjem hlorovodonične kiseline i pirolusita. Međutim, do 1810. godine P. Davy je bio u stanju da karakteriše hlor i utvrdi da je to bio poseban hemijski element.

Vredi napomenuti da je u 1772. Joseph Priestley uspio dobiti vodoniklorid, jedinjenje hlora vodonikom, ali hemičar nije mogao razdvojiti ova dva elementa.

Hemijska karakterizacija hlora

Hlor je hemijski element glavne podgrupe VII grupe periodične tablice. To je u trećem periodu i ima atomski broj od 17 (17 protona u atomskom jezgru). Hemijski aktivni nemetalni. Obeleženo slovima Cl.

To je tipičan predstavnik halogena. To su gasovi koji nemaju boje, ali imaju oštar oštar miris. Po pravilu su toksični. Svi halogeni su dobro razređeni u vodi. Kada su u kontaktu sa vlažnim vazduhom, počinju da puše.

Vanjska elektronska konfiguracija atoma je Cl 3s2Sp5. Prema tome, u jedinjenjima, hemijski element pokazuje nivoe oksidacije -1, +1, +3, +4, +5, +6 i +7. Kovalentni radijus atoma je 0.96 Å, jonski radij Cl je 1.83 Å, afinitet atoma za elektron 3.65 eV, nivo jonizacije 12.87 eV.

Kao što je gore navedeno, hlor je prilično aktivan ne-metal, koji omogućava stvaranje jedinjenja praktično bilo kog metala (u nekim slučajevima grejanjem ili vlagom, izmještanjem broma) i ne-metala. U praškastoj formi reaguje s metalima samo pod uticajem visokih temperatura.

Maksimalna temperatura pečenja je 2250 ° C. Kiseonikom je u stanju formirati okside, hipohlorite, hlorite i hlorate. Sva jedinjenja koja sadrže kiseonik postaju eksplozivne u uslovima interakcije sa oksidirajućim supstancama. Vrijedno je napomenuti da oksidi hlora mogu eksplodirati proizvoljno, dok hlorati eksplodiraju samo kada su im izloženi od strane inicijatora.

Karakterizacija hlora po položaju u periodičnom sistemu:

• jednostavna supstanca;
• element sedamnaeste grupe periodične tablice;
• treći period trećeg reda;
• sedma grupa glavne podgrupe;
• Atomski broj 17;
• označen simbolom Cl;
• reaktivni nemetalni;
• nalazi se u halogenskoj grupi;
• u uslovima bliskim normalnim, to je otrovni gas žućkasto-zelene boje sa oštrim mirisom;
• molekul hlora ima 2 atoma (formula Cl ₂ ).

Fizičke osobine hlora:

• tačka ključanja: -34,04 ° C;
• Tačka topljenja: -101,5 ° C;
• gustoća u plinskom stanju - 3, 214 g / l;
• gustina tečnog hlora (tokom perioda ključanja) iznosi 1.537 g / cm ³ ;
• gustina čvrstog hlora je 1,9 g / cm ³ ;
• Specifični volumen - 1.745 x 10 ^-3 l / g.

Hlor: karakterističan za promene temperature

U gasovitom stanju lako se otežava. Pod pritiskom od 8 atmosfera i temperaturom od 20 ° C izgleda kao zelenkasto žuta tečnost. Ima vrlo visoke korozivne osobine. Kao što pokazuje praksa, ovaj hemijski element može održati tečnost do kritične temperature (143 ° C), pod uslovom da se pritisak povećava.

Ako se ohladi na -32 ° C, to će promijeniti stanje agregacije u tečnost, bez obzira na atmosferski pritisak. Sa daljim smanjenjem temperature dolazi do kristalizacije (pri -101 ° C).

Hlor u prirodi

Zemlja korova sadrži samo 0.017% hlora. Najveći deo je u vulkanskim gasovima. Kao što je gore navedeno, supstanca ima visoku hemijsku aktivnost, zbog čega se prirodno javlja u jedinjenjima sa drugim elementima. U ovom slučaju, mnogi minerali sadrže hlor. Karakteristika elementa omogućava oblikovanje oko sto različitih minerala. Kao pravilo, to su metalni hloridi.

Takođe, veliki broj je u Svetskom okeanu - skoro 2%. Ovo je zbog činjenice da se hloridi aktivno rastvoruju i prenose rijekama i morima. Povratni proces je takođe moguć. Hlor se opere natrag do obale, a onda ga vetar nosi. Zato je najveća koncentracija u obalnim zonama. U sušnim predelima planete, gas koji razmatramu stvara se isparavanjem vode, zbog čega se pojavljuju solončići. Svake godine u svetu proizvodi oko 100 miliona tona ove supstance. Međutim, to nije iznenađujuće, jer ima mnogo depozita koji sadrže hlor. Međutim, njegove karakteristike u velikoj meri zavise od njegove geografske lokacije.

Metode za proizvodnju hlora

Danas postoji niz metoda za dobivanje hlora, od kojih su najčešće:

1. Dijafragmatični. To je najjednostavnije i jeftinije. Rasadnik u elektrolizi dijafragme ulazi u anodni prostor. Dalje duž ćelijske katodne mreže ulazi u membranu. Sadrži malu količinu polimernih vlakana. Važna karakteristika ovog uređaja je suprotna struja. Direktno je od anodnog prostora do katode, koja omogućava odvojeno proizvodnju hlora i alkoholnih pića.

2. Membrana. Energetski efikasan, ali teško implementirati u organizaciji. Slično je dijafragmi. Razlika je u tome što su prostori anoda i katoda potpuno odvojeni membranom. Shodno tome, izlaz je dva odvojena stuba.

Vredi napomenuti da karakteristike hemikalije. Element (hlor) dobijen ovim metodama biće drugačiji. Više "čist" se smatra membranskom metodom.

3. Metoda žive s tečnom katodom. U poređenju sa drugim tehnologijama, ova opcija vam omogućava da dobijete najčistijeg hlora.

Osnovna šema postrojenja sastoji se od elektrolizera i pumpe povezane jedna na drugu i amalgamskog dekompresora. Kao katoda, živu se ispumpava žive zajedno sa rastvorom zajedničke soli i kao anodno-ugljenik ili grafitne elektrode. Princip instalacije je sledeći: hlor se oslobađa od elektrolita, koji se uklanja iz ćelije zajedno sa anolitom. Od drugog, uklanjaju se nečistoće i ostaci hlora, dopunjeni halitom i vraćeni u elektrolizu.

Zahtjevi industrijske sigurnosti i neprofitabilne proizvodnje doveli su do zamjene tečne katode sa čvrstim.

Upotreba hlora u industrijske svrhe

Osobine hlora omogućavaju aktivno korištenje u industriji. Pomoću ovog hemijskog elementa dobijaju se različita organohlorna jedinjenja (vinil hlorid, hlor-guma, itd.), Lekovi, dezinfekciona sredstva. Ali najveća niša u industriji je proizvodnja hlorovodonične kiseline i kreča.

Metode prečišćavanja pitke vode se široko koriste. Do danas, pokušavajući da se odvojimo od ove metode, zamenjujemo je ozonacijom, jer supstanca za koju razmišljamo negativno utiče na ljudsko telo, pored hlorisane vode uništava cevovode. Ovo je zbog činjenice da u slobodnom stanju Cl negativno utiče na cijevi od poliolefina. Ipak, većina zemalja preferira metod hloriranja.

Takođe, hlor se koristi u metalurgiji. Uz pomoć dobija se niz retkih metala (niobijum, tantal, titanijum). U hemijskoj industriji, različita organohlorna jedinjenja se aktivno koriste za kontrolu korova i za druge poljoprivredne svrhe, element se također koristi kao sredstvo za izbjegavanje.

Zbog svoje hemijske strukture, hlor uništava većinu organskih i neorganskih boja. Ovo se postiže potpunim obaranjem boja. Takav rezultat je moguć samo uz prisustvo vode, jer je proces dekolorizacije usled atomskog kiseonika koji se formira nakon dezintegracije hlora: Cl ₂ + H ₂ O → HCl + HClO → 2HCl + O. Ova metoda je korišćena pre nekoliko vekova i popularna Ovog dana.

Veoma popularna primena ove supstance za proizvodnju organohlornih insekticida. Ovi poljoprivredni preparati ubijaju štetne organizme, ostavljajući biljke netaknute. Značajan dio svih hlora proizvedenih na planeti odlazi na potrebe poljoprivrede.

Koristi se i za proizvodnju plastike i gume. Uz njihovu pomoć vrše izolaciju žica, kancelarijskog materijala, opreme, školjki kućnih aparata itd. Postoji mišljenje da gume dobijene na ovaj način nanose štetu osobi, ali to ne potvrđuje nauka.

Vrijedno je napomenuti da je hlor (karakteristika supstance detaljno objelodanjena), a njegovi derivati, poput senfnog gasa i fosgena, takođe se koriste u vojne svrhe kako bi se dobili borbeni hemijski agensi.

Hlor kao svetao predstavnik nemetala

Nekmetali su jednostavne supstance koje uključuju gasove i tečnosti. U većini slučajeva elektrićna struja provodi gora od metala i ima značajne razlike u fizičko-mehaničkim karakteristikama. Uz pomoć visokog nivoa jonizacije moguće je formirati kovalentna hemijska jedinjenja. U nastavku ćemo opisati nemetalnu karakterizaciju koristeći primer hlora.

Kao što je gore rečeno, ovaj hemijski element je gas. U normalnim uslovima, u potpunosti nedostaje svojstva slična onima metala. Bez vanjske pomoći, ne može se međusobno djelovati sa kiseonikom, azotom, ugljenikom itd. Njegova oksidativna svojstva se manifestuju u vezama sa jednostavnim supstancama i nekim složenim. Odnosi se na halogene, što se jasno odražava u njegovim hemijskim karakteristikama. U jedinjenjima sa ostatkom halogena (brom, astatin, jod), oni su raseljeni. U gasovitom stanju, hlor (njegova karakteristika je direktna potvrda toga) je lako rastvorljiv. To je odlično sredstvo za dezinfekciju. Ubijaju samo žive organizme, što ga čini nezamenljivim u poljoprivredi i medicini.

Primjena kao otrovna supstanca

Karakteristika hlornog atoma omogućava da se koristi kao otrov. Prvi put je gas koristio Nemačka 22. aprila 1915. godine, tokom Prvog svjetskog rata, zbog čega je umrlo oko 15 hiljada ljudi. U ovom trenutku se otrov ne primenjuje.

Dajemo kratak opis hemijskog elementa kao zagušljivog agensa. Utiče na ljudsko tijelo kroz davljenje. Prvo iritiše gornji respiratorni trakt i mukoznu membranu očiju. Nasilna kašalj počinje sa gušenjem. Nadalje, penetrirajući u pluća, plin korodira plućno tkivo, što dovodi do edema. Važno! Hlor je supstanca brzog dejstva.

U zavisnosti od koncentracije u vazduhu, simptomatologija je drugačija. Kod malog sadržaja, osoba ima crvenilo mužne membrane očiju, mala dispneja. Sadržaj atmosfere od 1,5-2 g / m ³ uzrokuje teške bolove u grudima, oštar bol u gornjem disajnom putu. Takođe, stanje može biti praćeno snažnom lahrimanijom. Posle 10-15 minuta boravka u prostoriji sa takvom koncentracijom hlora, prisutna je velika opekotina pluća i smrti. Kod guste koncentracije smrt je moguća u roku od paralize gornjeg respiratornog trakta.

Kod rada sa ovom supstancom preporučuje se upotreba kombinezona, maske za gas, rukavica.

Hlor u životu organizama i biljaka

Hlor je deo skoro svih živih organizama. Posebnost je u tome što ona nije prisutna u čistoj formi, već u obliku jedinjenja.

U životinjskim i ljudskim organizmima hloridni joni podržavaju osmotsku jednakost. Ovo je zbog činjenice da imaju najprikladniji radijus za prodiranje u membranske ćelije. Pored kalijumovih jona, Cl reguliše ravnotežu vode i soli. U crevima hloridni joni stvaraju povoljno okruženje za delovanje proteolitičkih enzima želudačnog soka. Hlorni kanali su obezbeđeni u mnogim ćelijama našeg tela. Preko njih dođe do razmene intercelularnih tečnosti i održava se pH ćelije. Oko 85% ukupne zapremine ovog elementa u tijelu je u međularnom prostoru. Iz tela se izlučuje iz uretre. Proizvode žensko telo u procesu dojenja.

U ovoj fazi razvoja, teško je nedvosmisleno reći koje bolesti izazivaju hlor i njegova jedinjenja. Ovo je zbog nedostatka istraživanja u ovoj oblasti.

Hlorni joni takođe su prisutni u biljnim ćelijama. Aktivno učestvuje u razmeni energije. Bez ovog elementa, proces fotosinteze je nemoguć. Uz pomoć koreni aktivno absorbuju neophodne supstance. Ali velika koncentracija hlora u biljkama može imati štetan efekat (usporavanje procesa fotosinteze, zaustavljanje razvoja i rast).

Međutim, postoje predstavnici flore koji su mogli "napraviti prijatelje" ili bar se složiti sa ovim elementom. Karakteristika nemetala (hlor) sadrži takvu osobu kao sposobnost supstance da oksidira tlo. U procesu evolucije, gore pomenute biljke, koje se nazivaju halofiti, zauzimale su prazne solončake, koje su bile prazne zbog prekomerne količine ovog elementa. Oni apsorbuju jonove hlora, a zatim ih se osloboditi pomoću pada listova.

Prevoz i skladištenje hlora

Postoji nekoliko načina za premještanje i čuvanje hlora. Karakteristika elementa pretpostavlja potrebu za specijalnim cilindrima sa visokim pritiskom. Takvi kontejneri imaju identifikacionu oznaku - vertikalnu zelenu liniju. Mjesečno, cilindar mora biti temeljito ispran. Uz produženo čuvanje hlora, u njima se formira veoma eksplozivan talog - nitrogen trihlorid. Ako ne poštuju sva pravila sigurnosti moguće je spontano paljenje i eksplozija.

Studija hlora

Budući hemičari treba da budu svesni karakteristika hlora. Prema planu, 9 razreda može čak postaviti laboratorijske eksperimente sa ovom supstancom na osnovu osnovnih znanja o disciplini. Naravno, instruktor je obavezan da obavlja uputstva u pogledu mera predostrožnosti.

Redosled rada je sledeći: potrebno je uzeti hlor sa hlorom i sipati u njega sitne metalne strugotine. U letu, čipovi će trepiti sa varijantama svetlosti i istovremeno se formira svetlosni dima SbCl ₃ . Kada se potopi u posudu sa hlorom od kalajne folije, takođe se spontano zapali, a na dnu bočice plamenane pahuljice polako padaju. Tokom ove reakcije formirana je dimljena tečnost - SnCl ₄ . Kad se gvožđe se postavlja u posudu, formiraju se crvene "kapljice" i pojavljuje se crveni dim FeCl ₃ .

Uz praktičan rad se ponavlja teorija. Konkretno, kao što je pitanje klora karakteristika položaja u periodnom sistemu (opisano na početku).

Kao rezultat eksperimenata, čini se da element reagira na organskih spojeva. Ako stavite u teglu sa hlorom vatom natopljenom u terpentin prethodno ga odmah zapalio, a boca oštro jata čađi. Učinkovito tinja vatra natrij žućkaste, a na zidovima staklenih predmeta pojavljuju kristali soli. Studenti će biti zainteresirani da nauče da je, dok je još mlada hemičara, NN Semenov (kasnije dobitnik Nobelove nagrade), koji imaju takvo iskustvo, prikupljenih od zidova pljosku, i soli, posute s njom kruh i pojeo ga. Kemija je bio u pravu i nije neka naučnik. Kao rezultat kemijske iskustvo stvarno pretvorio obične kuhinjske soli!