Chlor: Karakterisering af kemiske og fysiske egenskaber

I naturen findes chlor i gasform og kun i form af forbindelser med andre gasser. Under forhold tæt på normal er det en giftig, ætsende gas af grønlig farve. Det har mere vægt end luft. Har en sød lugt. Klormolekylet indeholder to atomer. I en stille tilstand brænder den ikke, men ved høje temperaturer kommer i kontakt med brint, hvorefter en eksplosion er mulig. Som et resultat frigives gasfosgen. Det er meget giftigt. Så selv med en lav koncentration i luften (0,001 mg pr. 1 dm ³ ) kan det forårsage et dødeligt udfald. Hovedkarakteristika for ikke-metalchlor er, at det er tungere end luft, derfor vil det altid være på selve gulvet i form af en gulgrønne dråbe.

Historiske fakta

For første gang i praksis blev dette stof opnået af K. Shelee i 1774 ved at kombinere saltsyre og pyrolusit. Det var dog først i 1810, at P. Davy var i stand til at karakterisere klor og konstatere, at det var et særskilt kemisk element.

Det er værd at bemærke, at Joseph Priestley i 1772 kunne få hydrogenchlorid, en chlorforbindelse med hydrogen, men kemikeren kunne ikke adskille disse to elementer.

Kemisk karakterisering af klor

Klor er et kemisk element i den vigtigste undergruppe af VII-gruppen i det periodiske bord. Det er i tredje periode og har et atomnummer på 17 (17 protoner i atomkernen). Kemisk aktiv ikke-metal. Betegnet med bogstaverne Cl.

Det er en typisk repræsentant for halogener. Disse er gasser, der ikke har farver, men har en skarpe, skarp lugt. Som regel er de toksiske. Alle halogener fortyndes godt i vand. Når de er i kontakt med fugtig luft, begynder de at ryge.

Den eksterne elektronkonfiguration af atomet er Cl3s2Sp5. Derfor, i forbindelser, udviser det kemiske element oxidationsniveauerne -1, +1, +3, +4, +5, +6 og +7. Den kovalente radius af atomet er 0,96 Å, den ioniske radius af Cl er 1,83 Å, affiniteten af atom for elektronen er 3,65 eV, ioniseringsniveauet er 12,87 eV.

Som angivet ovenfor er chlor et forholdsvis aktivt ikke-metal, hvilket gør det muligt at danne forbindelser med stort set ethvert metal (i nogle tilfælde ved opvarmning eller ved fugt, fordobling af brom) og ikke-metaller. I pulverform reagerer kun med metaller under indflydelse af høje temperaturer.

Den maksimale brændtemperatur er 2250 ° C. Med oxygen kan man danne oxider, hypochloriter, chloritter og chlorater. Alle forbindelser indeholdende oxygen bliver eksplosive under betingelser for interaktion med oxiderende stoffer. Det er værd at bemærke, at kloroxider kan eksplodere vilkårligt, mens chlorater kun eksploderer, når de udsættes for dem af initiativtagerne.

Karakterisering af chlor ved position i det periodiske system:

• et enkelt stof
• element i den syttende gruppe af det periodiske bord
• tredje periode i tredje række
• den syvende gruppe af hovedundergruppen
• Atomenummer 17;
• betegnet med symbolet Cl;
• et reaktivt ikke-metal;
• er i halogengruppen;
• i forhold tæt på normal er det en giftig gas af en gullig-grøn farve med en skarp lugt;
• Klormolekylet har 2 atomer (formel Cl ₂ ).

Fysiske egenskaber af chlor:

• kogepunkt: -34,04 ° C;
• Smeltepunkt: -101,5 ° C;
• Tæthed i gasform - 3, 214 g / l;
• Tætheden af flydende klor (i kogepunktet) er 1.537 g / cm3;
• Tætheden af fast chlor er 1,9 g / cm3;
• Specielt volumen - 1,745 x 10 ^-3 l / g.

Chlor: karakteristisk for temperaturændringer

I gasformet tilstand er det let at få flydende. Ved et tryk på 8 atmosfærer og en temperatur på 20 ° C ligner det en grønlig gul væske. Har meget høje korrosionsegenskaber. Som det fremgår af praksis, kan dette kemiske element opretholde en flydende tilstand op til den kritiske temperatur (143 ° C), forudsat at trykket øges.

Hvis det afkøles til -32 ° C, vil det ændre dens aggregeringsstatus til væske uanset atmosfærisk tryk. Med et yderligere fald i temperatur forekommer krystallisation (ved -101 ° C).

Klor i naturen

Jordskorpen indeholder kun 0,017% chlor. Massen er i vulkanske gasser. Som angivet ovenfor har stoffet en høj kemisk aktivitet, hvorfor den forekommer naturligt i forbindelser med andre elementer. I dette tilfælde indeholder mange mineraler chlor. Elementets karakteristika gør det muligt at danne omkring hundrede forskellige mineraler. Som regel er disse metalchlorider.

Også et stort antal er i verdenshavet - næsten 2%. Dette skyldes det faktum, at chloriderne er meget aktivt opløst og båret af floder og hav. Den omvendte proces er også mulig. Klor vaskes tilbage til kysten, og så bærer vinden rundt. Derfor observeres den største koncentration i kystzonerne. I de tørre områder på planeten er den gas, vi overvejer, dannet af fordampning af vand, hvilket resulterer i solonchaks. Hvert år producerer i verden omkring 100 millioner tons af dette stof. Det er dog ikke overraskende, fordi der er mange forekomster indeholdende chlor. Dens karakteristika afhænger dog i vid udstrækning af dets geografiske placering.

Fremgangsmåder til fremstilling af chlor

I dag er der en række metoder til at opnå klor, hvoraf de mest almindelige er:

1. Diafragmatisk. Det er den enkleste og billigere. Kulden i membranelektrolyse kommer ind i anodrummet. Længere langs stålkatoden strømmer katodegitteret ind i membranen. Den indeholder en lille mængde polymerfibre. Et vigtigt træk ved denne enhed er modstrøm. Det ledes fra anodrummet til katoden, hvilket gør det muligt for en at producere klor og væsker separat.

2. Membran. Den mest energieffektive, men svære at gennemføre i organisationen. Det ligner membran. Forskellen er, at anoden og katoderummet er fuldstændigt adskilt af en membran. Følgelig er udgangen to separate strømme.

Det er værd at bemærke, at kendetegnene ved kemikalier. Element (chlor) opnået ved disse metoder vil være anderledes. Mere "ren" betragtes som membranmetoden.

3. Kviksølvmetode med en flydende katode. Sammenlignet med andre teknologier giver denne mulighed dig mulighed for at få det mest rene klor.

Plantens grundplan består af en elektrolyser og en pumpe forbundet til hinanden og en amalgam dekomposer. Som en katode pumpes kviksølv med kviksølv sammen med en opløsning af almindeligt salt og som en anode - kulstof eller grafitelektroder. Princippet om installationen er som følger: Klor frigives fra elektrolytten, som fjernes fra cellen sammen med anolyten. Fra sidstnævnte fjernes urenheder og klorrester, dopes med halit og returneres til elektrolyse.

Kravene til industrisikkerhed og urentabel produktion førte til udskiftning af væskekatoden med et fast stof.

Brugen af klor til industrielle formål

Egenskaberne af klor gør det muligt at anvende det aktivt i industrien. Ved hjælp af dette kemiske element opnås forskellige organiske chlorforbindelser (vinylchlorid, klorgummi, etc.), lægemidler, desinfektionsmidler. Men den største niche i branchen er produktion af saltsyre og kalk.

Metoder til rensning af drikkevand anvendes i vid udstrækning. Hidtil forsøger vi at bevæge os væk fra denne metode og erstatte den med ozonering, fordi stoffet vi overvejer, påvirker menneskekroppen negativt, foruden chloreret vand ødelægger rørledningerne. Dette skyldes det faktum, at i fri tilstand Cl har negativ indvirkning på rørene fremstillet af polyolefiner. Ikke desto mindre foretrækker de fleste lande chloreringsmetoden.

Også klor anvendes i metallurgi. Med sin hjælp opnås en række sjældne metaller (niob, tantal, titanium). I den kemiske industri anvendes forskellige organiske chlorforbindelser aktivt til bekæmpelse af ukrudt og til andre landbrugsformål, anvendes elementet også som et blegemiddel.

På grund af dets kemiske struktur ødelægger klor det meste af de organiske og uorganiske farvestoffer. Dette opnås ved helt misfarvning af dem. Et sådant resultat er kun muligt ved tilstedeværelsen af vand, fordi affarvningsprocessen skyldes atomisk ilt, som dannes efter opløsningen af chlor: Cl2 + H20 → HCI + HClO → 2HCl + O. Denne metode blev brugt for et par århundreder siden og er populær Denne dag

Meget populær anvendelse af dette stof til fremstilling af organisk chlorinsekticider. Disse landbrugspræparater dræber skadelige organismer og efterlader planterne uberørte. En væsentlig del af alt klor produceret på planeten går til landbrugsbehov.

Det bruges også til fremstilling af plast og gummi. Med deres hjælp gør de isolering af ledninger, papirvarer, udstyr, husholdningsapparater osv. Det er en opfattelse, at gummier opnået på denne måde beskadiger en person, men det bekræftes ikke af videnskaben.

Det er værd at bemærke, at klor (en karakteristik af stoffet blev beskrevet detaljeret tidligere), og dets derivater, såsom sennepsgas og fosgen, bruges også til militære formål for at opnå bekæmpelseskemikalier.

Klor som en lys repræsentant for ikke-metaller

Ikke-metaller er enkle stoffer, der omfatter gasser og væsker. I de fleste tilfælde udfører de elektrisk strøm værre end metaller, og har betydelige forskelle i fysisk-mekaniske egenskaber. Ved hjælp af et højt ioniseringsniveau er det muligt at danne kovalente kemiske forbindelser. Nedenfor vil vi give en ikke-metal karakterisering ved hjælp af eksemplet på chlor.

Som allerede nævnt ovenfor er dette kemiske element en gas. Under normale forhold mangler det helt egenskaber, der ligner dem af metaller. Uden ekstern bistand kan den ikke interagere med ilt, nitrogen, kulstof osv. Dets oxiderende egenskaber manifesteres i forbindelse med enkle stoffer og nogle komplekse. Betegner halogener, hvilket klart afspejles i dets kemiske egenskaber. I forbindelserne med resten af halogenerne (brom, astatin, jod) fordrives de. I gasformet tilstand er chlor (dets karakteristika en direkte bekræftelse på dette) let opløseligt. Det er et fremragende desinfektionsmiddel. Det dræber kun levende organismer, hvilket gør det uerstatteligt inden for landbrug og medicin.

Anvendelse som giftigt stof

Kloratomets karakteristika gør det muligt at anvende det som en gift. For første gang blev gassen brugt af Tyskland den 22.04.1915 under Første Verdenskrig, hvoraf ca. 15.000 mennesker døde. I øjeblikket gælder ikke giften .

Lad os give en kort beskrivelse af det kemiske element som et kvælningsmiddel. Påvirker den menneskelige krop gennem kvælning. For det første irriterer det øvre luftveje og slimhinden i øjnene. En voldsom hoste begynder med kvælning. Ved at trænge ind i lungerne, korroserer gas lungevævet, hvilket fører til ødem. Vigtigt! Klor er et hurtigtvirkende stof.

Afhængig af koncentrationen i luften er symptomatologien anderledes. Ved et lille indhold har personen rødmen af øjets slimhinde, let dyspnø. Indholdet i atmosfæren på 1,5-2 g / m ³ forårsager alvorlige brystsmerter, skarpe smerter i det øvre luftveje. Tilstanden kan også ledsages af stærk lakrymation. Efter 10-15 minutter at være i et rum med en sådan koncentration af chlor er der en alvorlig forbrænding af lungerne og døden. Ved tættere koncentrationer er døden mulig inden for et minut efter lammelse af det øvre luftveje.

Ved arbejde med dette stof anbefales det at anvende overalls, en gasmaske, handsker.

Klor i organismer og planters liv

Klor er en del af næsten alle levende organismer. Den særegne er, at den er til stede ikke i ren form, men i form af forbindelser.

I dyre- og humane organismer understøtter chloridioner osmotisk lighed. Dette skyldes, at de har den mest passende radius for penetration i membranceller. Sammen med kaliumioner regulerer Cl vandets saltbalance. I tarmene skaber chloridioner et gunstigt miljø for virkningen af proteolytiske enzymer af mavesaft. Klorkanaler findes i mange celler i vores krop. Gennem dem forekommer intercellulær væskeudveksling, og cellens pH opretholdes. Omkring 85% af det samlede volumen af dette element i kroppen er i det intercellulære rum. Det udskilles fra kroppen ved urinrøret. Det produceres af den kvindelige krop i ammende proces.

På dette stadium af udvikling er det vanskeligt at sige utvetydigt hvilke sygdomme der fremkalder chlor og dets forbindelser. Dette skyldes manglen på forskning på dette område.

Klorioner er også til stede i planteceller. Han deltager aktivt i energiudvekslingen. Uden dette element er processen med fotosyntese umulig. Med sin hjælp absorberer rødderne aktivt de nødvendige stoffer. Men en stor koncentration af chlor i planter kan have en skadelig virkning (sænker processen med fotosyntese, stopper udvikling og vækst).

Der er dog repræsentanter for floraen, der kunne "få venner" eller i det mindste komme sammen med dette element. Karakteristisk for ikke-metal (klor) indeholder en sådan genstand som stoffets evne til at oxidere jorden. I udviklingsprocessen besatte ovennævnte planter, kaldet halophytes, tomme solonchaks, som var tomme på grund af dette overbevisning. De absorberer klorioner, og derefter slippe af med dem ved hjælp af bladfald.

Transport og opbevaring af klor

Der er flere måder at flytte og opbevare klor på. Elementets karakteristika forudsætter behovet for specielle cylindre med højt tryk. Sådanne containere har en identifikationsmærkning - en lodret grøn linje. Månedligt skal cylinderne vaskes grundigt. Ved langvarig opbevaring af klor dannes der et meget eksplosivt bundfald i dem - nitrogentrichlorid. Hvis ikke alle sikkerhedsregler overholdes, er spontan tænding og eksplosion mulig.

Studie af klor

Fremtidige kemikere bør være opmærksomme på klorens egenskaber. Under planen kan 9-gradere endda lægge laboratorieforsøg med dette stof på basis af grundlæggende kendskab til disciplinen. Naturligvis er instruktøren forpligtet til at udføre instruktion i sikkerhedsforanstaltninger.

Arbejdsordenen er som følger: Du skal tage en kolbe af kol og hælde i en lille metalspåner. Under flyvning vil flipperne blinke med lyse lette gnister, og samtidig _dannes en let hvid røg af SbCl3. Når den nedsænkes i et kar med klor af tinfolie, tændes det også spontant, og i bunden af kolben falder de brændende snefnug langsomt ned. Under denne reaktion dannes en røgvæske - SnCl ₄ -. Når jernspånerne er anbragt i beholderen, dannes der "dråber", og den røde røg af FeCl3 fremkommer.

Sammen med det praktiske arbejde gentages teori. Især sådant spørgsmål som chlor karakteristisk for positionen i det periodiske system (beskrevet i indledningen).

Som et resultat af eksperimenter fremgår det, at element reagerer på organiske forbindelser. Hvis du sætter en krukke med klor vat dyppet i terpentin tidligere, det øjeblikkeligt antændt, og kolben kraftigt flokke sod. Effektivt ulmende brand natrium gullig, og på væggene af glasvarer saltkrystaller vises. Studerende vil være interesseret i at lære, at mens stadig en ung kemiker, NN Semenov (senere nobelpristager), der har en sådan oplevelse, indsamlet fra væggene af kolben, og salt, drysset med hendes brød og spiste det. Kemi havde ret og lod ikke videnskabsmand. Som et resultat af en kemisk oplevelse virkelig slået almindelig bordsalt!