Chlór: Charakterizácia chemických a fyzikálnych vlastností

V prírode sa chlór nachádza v plynnom skupenstvea len vo forme spojenia s inými plynmi. V podmienkach blízkych normálu je toxický, korozívny plyn so zelenkastou farbou. Má väčšiu váhu ako vzduch. Má sladkú vôňu. Molekula chlóru obsahuje dva atómy. V tichom stave nespája, ale pri vysokých teplotách prichádza do kontaktu s vodíkom, po ktorom je možné výbuch. V dôsledku toho sa uvoľňuje plynný fosgén. Je veľmi toxický. Takže aj pri nízkej koncentrácii vo vzduchu (0,001 mg na 1 dm³) môže spôsobiť smrť. Hlavnou charakteristikou nekovového chlóru je to, že je ťažší ako vzduch, preto bude vždy na samom podlaží vo forme žltozelenej zákalu.

Historické fakty

Po prvýkrát v praxi bola táto látka získaná K. Shelee v roku 1774 kombináciou kyseliny chlorovodíkovej a pyrolusitu. Avšak až v roku 1810 dokázal P. Davy charakterizovať chlór a dokázal, že ide o samostatný chemický prvok.

Stojí za zmienku, že v roku 1772 Joseph Priestley dokázal získať chlorovodík, zlúčeninu chlóru s vodíkom, ale chemik nemohol oddeliť tieto dva prvky.

Chemická charakterizácia chlóru

Chlór je chemický prvok hlavnej podskupiny VIIskupiny periodickej tabuľky. To je v treťom období a má atómové číslo 17 (17 protónov v atómovom jadre). Chemicky aktívny nekov. Označené písmenami Cl.

Je typickým zástupcom halogénov. Ide o plyny, ktoré nemajú farby, ale majú ostrý ostrý zápach. Spravidla sú toxické. Všetky halogény sú dobre riedené vo vode. Po kontakte s vlhkým vzduchom začnú fajčiť.

Vonkajšia elektronická konfigurácia atómu je Cl3s2Sp5. Preto v zlúčeninách chemický prvok vykazuje úrovne oxidácie -1, + 1, +3, +4, +5, +6 a +7. Kovalentný rádius tohto atómu je 0,96 Å, iónový rádius Cl je 1,83 Å, afinita atómu pre elektrón je 3,65 eV, ionizačná úroveň je 12,87 eV.

Ako je uvedené vyššie, chlór je apomerne aktívny nekovový, ktorý umožňuje vytvoriť spojenie s takmer akýmkoľvek kovom (v niektorých prípadoch ohrevom alebo použitím vlhkosti, vysúšaním brómu) a nekovmi. V práškovej forme reaguje s kovmi iba pod vplyvom vysokých teplôt.

Maximálna teplota spaľovania je 2250 ° C. S kyslíkom je schopný tvoriť oxidy, chlórnany, chlority a chlorečnany. Všetky zlúčeniny obsahujúce kyslík sa stávajú výbušnými za podmienok interakcie s oxidačnými látkami. Stojí za povšimnutie, že oxidy chlóru môžu ľubovoľne explodovať, zatiaľ čo chlorečnany vybuchujú len vtedy, keď sú vystavené akýmkoľvek iniciátorom.

Charakterizácia chlóru podľa polohy v periodickom systéme:

• jednoduchá látka;
• prvok sedemnástej skupiny periodickej tabuľky;
• tretie obdobie tretieho riadku;
• siedma skupina hlavnej podskupiny;
• atómové číslo 17;
• označené symbolom Cl;
• reaktívne nekovové;
• je v halogénovej skupine;
• v podmienkach blízkych normálnemu stavu je to jedovatý plyn žltozelenej farby s ostrým zápachom;
• molekula chlóru má 2 atómy (vzorec Cl₂).

Fyzikálne vlastnosti chlóru:

• teplota varu: -34,04 ° C;
• Teplota topenia: -101,5 ° C;
• hustota v plynnom stave - 3, 214 g / l;
• hustota kvapalného chlóru (počas obdobia varu) je 1,537 g / cm³;
• hustota pevného chlóru - 1,9 g / cm³;
• Špecifický objem - 1 745 x 10^-3 l / g.

Chlór: Charakterizácia teplotných zmien

V plynnom stave je to jednoduchéskvapalniť. Pri tlaku 8 atmosfér a pri teplote 20 ° C vyzerá ako zelenkastá kvapalina. Má veľmi vysoké korózne vlastnosti. Ako ukazuje prax, tento chemický prvok môže udržiavať kvapalný stav až do kritickej teploty (143 ° C) za predpokladu zvýšenia tlaku.

Ak sa ochladí na -32 ° C, je toZmeniť jeho agregátny stav na kvapalinu bez ohľadu na atmosférický tlak. Pri ďalšom znižovaní teploty dochádza k kryštalizácii (pri -101 ° C).

Chlór v prírode

Zemská kôra obsahuje iba 0,017% chlóru. Väčšina je v sopečných plynoch. Ako je uvedené vyššie, látka má vysokú chemickú aktivitu, a preto sa vyskytuje prirodzene v zlúčeninách s inými prvkami. V tomto prípade mnohé minerály obsahujú chlór. Vlastnosť prvku umožňuje vytvoriť približne sto rôznych minerálov. Obvykle sú to chloridy kovov.

Veľké množstvo z nich je aj na svetek oceánu - takmer 2%. Je to spôsobené tým, že chloridy sú veľmi aktívne rozpustené a nesené riekami a morami. Možný je aj spätný proces. Chlór sa umyje späť k pobrežiu a potom ho vietor nesie. Preto je najväčšia koncentrácia pozorovaná v pobrežných zónach. V suchých oblastiach planéty plyn, ktorý uvažujeme, je tvorený odparením vody, v dôsledku čoho sa objavujú solončuchy. Každoročne sa vo svete vyťažuje asi 100 miliónov ton tejto látky. Čo však nie je prekvapujúce, pretože existuje veľa ložísk obsahujúcich chlór. Jeho charakteristiky však do veľkej miery závisia od jeho geografickej polohy.

Metódy výroby chlóru

Dnes existuje množstvo metód na získanie chlóru, z ktorých najbežnejšie sú:

1. Diafragmatické. Je to najjednoduchšie a lacnejšie. Soľanka v elektrolýze membrány vstupuje do anódového priestoru. Ďalej pozdĺž oceľovej katódy prúdi do membrány. Obsahuje malé množstvo polymérových vlákien. Dôležitou vlastnosťou tohto zariadenia je protiprúd. Je orientovaná z anódového priestoru na katódu, ktorá umožňuje oddelene vyrábať chlór a likéry.

2. Membrána. Najviac energeticky efektívne, ale ťažko implementovateľné v organizácii. Je to podobne ako membrána. Rozdiel je v tom, že priestory anódy a katódy sú úplne oddelené membránou. V dôsledku toho je výstupom dva samostatné prúdy.

Stojí za zmienku, že charakteristiky chemických látok. prvok (chlór) získaný týmito spôsobmi bude iný. Viac "čistá" sa považuje za membránovú metódu.

3. Metóda ortuti s kvapalnou katódou. V porovnaní s inými technológiami vám táto možnosť umožňuje získať najčistejšie chlór.

Schematický diagram zariadenia pozostáva zelektrolyzér a prepojené čerpadlo a rozkladač amalgámu. Ako katóda sa ortuť pumpuje spoločne s roztokom obyčajnej soli a ako anóda - uhlík alebo grafitová elektróda. Princíp inštalácie je nasledovný: Chlór sa uvoľňuje z elektrolytu, ktorý sa odoberá z článku spolu s anolytom. Z neho sa odstránia nečistoty a zvyšky chlóru, dopĺňajú sa halitmi a vrátia sa do elektrolýzy.

Požiadavky priemyselnej bezpečnosti a nerentabilnej výroby viedli k nahradeniu kvapalnej katódy pevnou katódou.

Používanie chlóru na priemyselné účely

Vlastnosti chlóru umožňujú jeho aktívne použitiepriemysel. Pomocou tohto chemického prvku sa získavajú rôzne organochlórové zlúčeniny (vinylchlorid, chlór-kaučuk atď.), Lieky, dezinfekčné prostriedky. Najväčšou výhradou v tomto odvetví je výroba kyseliny chlorovodíkovej a vápna.

Metódy čistenia pitnej vody sú široko používané. K dnešnému dňu sa pokúšame odkloniť sa od tejto metódy a nahradiť ju ozonáciou, pretože látka, o ktorej zvažujeme, negatívne ovplyvňuje ľudské telo, okrem chlórovanej vody ničí potrubia. Je to spôsobené tým, že vo voľnom stave Cl nepriaznivo ovplyvňuje rúry vyrobené z polyolefínov. Napriek tomu väčšina krajín uprednostňuje metódu chlorácie.

V metalurgii sa používa aj chlór. S jeho pomocou sa získa množstvo vzácnych kovov (niób, tantal, titán). V chemickom priemysle sa aktívne používajú rôzne organochlórové zlúčeniny na ničenie burín a na iné poľnohospodárske účely, tento prvok sa tiež používa ako bielidlo.

Vzhľadom na svoju chemickú štruktúru chlórzničí väčšinu organických a anorganických farbív. To sa dosiahne úplným odfarbením. Takýto výsledok je možný len za prítomnosti vody, pretože proces odfarbovania je spôsobený atómovým kyslíkom, ktorý vzniká po rozklade chlóru: Cl₂ + H₂O → HCl + HClO → 2HCl + O. Táto metóda bola použitá pred pár storočiami a je stále populárna aj dnes.

Je veľmi populárne používať túto látkupríjmu organochlorných insekticídov. Tieto poľnohospodárske prípravky zabíjajú škodlivé organizmy, takže rastliny sú nedotknuté. Významná časť celého chlóru produkovaného na tejto planéte ide na poľnohospodárske potreby.

Používa sa aj vo výrobeplastov a gumy. S ich pomocou robia izoláciu drôtov, kancelárskych potrieb, zariadení, škrupín domácich spotrebičov atď. Existuje názor, že získané gumy týmto spôsobom poškodzujú človeka, ale to nie je potvrdené vedou.

Treba poznamenať, že chlór (charakteristika látkybol podrobne opísaný skôr) a jeho deriváty, ako je horčičný plyn a fosgén, sa tiež používajú na vojenské účely na získanie bojových chemických činidiel.

Chlór ako jasný reprezentant nekovov

Nekovy sú jednoduché látky, ktoré obsahujúvlastné plyny a kvapaliny. Vo väčšine prípadov vedú elektrický prúd horší ako kovy a majú výrazné rozdiely vo fyzikálno-mechanických vlastnostiach. Pomocou vysokej úrovne ionizácie sa môžu vytvoriť kovalentné chemické zlúčeniny. Nižšie uvádzame opis nekovového materiálu na základe príkladu chlóru.

Ako už bolo uvedené vyššie, táto chemikáliaprvkom je plyn. Za normálnych podmienok úplne chýba vlastnosti podobné kovom. Bez vonkajšej pomoci nemôže komunikovať s kyslíkom, dusíkom, uhlíkom atď. Jeho oxidačné vlastnosti sa prejavujú v spojení s jednoduchými látkami a niektorými zložitými. Vzťahuje sa na halogény, čo sa jasne odráža vo svojich chemických vlastnostiach. V zlúčeninách so zvyškom halogénov (bróm, astatín, jód) sú tieto zlúčeniny vytesnené. V plynnom stave je chlór ľahko rozpustný (jeho vlastnosť je priamou správou). Je to výborný dezinfekčný prostriedok. Zabíja iba živé organizmy, čo z neho robí nezastupiteľné v poľnohospodárstve a medicíne.

Použitie ako jedovatá látka

Charakterizácia atómu chlóru nám umožňuje aplikovaťje to ako jed. Po prvýkrát Nemecko využilo plyn dňa 22.04.1915, počas prvej svetovej vojny, v dôsledku čoho zomrelo asi 15 tisíc ľudí. V súčasnosti sa nepoužíva ako jed.

Urobíme stručný opis chemického prvkuako dusivého činidla. Ovplyvňuje ľudské telo prostredníctvom uškrtenia. Najskôr dráždi horné dýchacie cesty a sliznicu očí. Násilný kašeľ začína udusením. Ďalej penetrujúci do pľúc, plyn koróruje pľúcne tkanivo, čo vedie k edému. Dôležité! Chlór je rýchločinná látka.

V závislosti od koncentrácie vo vzduchu je symptomatológia iná. Pri malej údržbe človeka pri sčervenaní sliznice očí sa pozoruje ľahké dýchavenie alebo krátky vietor. Obsah v atmosfére je 1,5-2 g / m³ spôsobuje ťažkosti a vzrušenie v hrudi,silná bolesť v horných dýchacích cestách. Tiež môže byť podmienka sprevádzaná silnou lakrimatizáciou. Po 10-15 minútach v miestnosti s takou koncentráciou chlóru dochádza k prudkému páleniu pľúc a k smrti. Pri hustších koncentráciách je možná smrť v priebehu jednej minúty paralýzy horných dýchacích ciest.

Pri práci s touto látkou sa odporúča používať ochranný odev, plynovú masku, rukavice.

Chlór v živote organizmov a rastlín

Chlór je súčasťou takmer všetkých živých organizmov. Zvláštnosťou je to, že nie je prítomná v čistej forme, ale vo forme zlúčenín.

V zvieracích a ľudských organizmoch sa používajú ióny chlóruudržiavať osmotický rovnosti. Je to spôsobené tým, že majú najvhodnejšie rozsah pre prenikanie bunkovú membránu. Spolu s draselných iónov Cl reguluje rovnováhu vody a soli. V čreve, ióny chlóru vytvorí priaznivé prostredie pre pôsobenie proteolytických enzýmov žalúdočnej šťave. Chloridové kanály sú k dispozícii v mnohých bunkách tela. Svojimi medzibunkových tekutín dochádza a pH udržiava bunky. Asi 85% celkového objemu tohto prvku v tele je v medzibunkového priestoru. Vylučovaný do močovej trubice. Vyrába sa ženského tela v priebehu dojčenia.

V tomto štádiu vývoja je ťažké jednoznačne povedať, ktoré choroby vyvolávajú chlór a jeho zlúčeniny. Je to spôsobené nedostatkom výskumu v tejto oblasti.

Chlórové ióny sú tiež prítomné v rastlinných bunkách. Aktívne sa zúčastňuje na výmene energie. Bez tohto prvku je proces fotosyntézy nemožný. Pomocou koreňov aktívne absorbuje potrebné látky. Ale veľká koncentrácia chlóru v rastlinách môže mať škodlivý účinok (spomaľuje proces fotosyntézy, zastavuje vývoj a rast).

Existujú však takí zástupcovia flóry,kto by mohol "vytvoriť priateľov" alebo aspoň sa s týmto prvkom podeliť. Vlastnosť nekovového (chlóru) obsahuje takú položku, ako je schopnosť látky oxidovať pôdu. V procese vývoja horeuvedené rastliny, nazývané halofyty, obsadili prázdne soľné močiare, ktoré boli opustené pre nadbytok tohto prvku. Chrómové ióny absorbujú a potom sa ich zbavujú listov.

Preprava a skladovanie chlóru

Existuje niekoľko spôsobov, ako sa pohybovaťuskladnite chlór. Vlastnosť prvku vyžaduje potrebu špeciálnych vysokotlakových valcov. Takéto kontajnery majú identifikačné označenie - vertikálnu zelenú čiaru. Opláchnite valčeky dôkladne mesačne. Keď sa chlór dlho skladuje, vytvára sa v nich vysoko výbušná zrazenina - chlorid dusíka. Ak nie sú dodržané všetky bezpečnostné pravidlá, je možné spontánne zapálenie a výbuch.

Študovanie chlóru

Budúci lekári by si mali byť vedomícharakteristické pre chlór. Podľa plánu môžu 9. žiaci dokonca vykonávať laboratórne experimenty s touto látkou na základe základných vedomostí disciplíny. Samozrejme, učiteľ je povinný vykonať bezpečnostné pokyny.

Poradie práce je nasledovné: je potrebné odobrať banku s chlórom a do nej naliať malé kovové hobliny. Počas letu budú žetóny vzplanuvať jasné jasné iskry a súčasne sa vytvorí svetlo biele SbCl dym.₃, Keď sa ponorí do nádoby s cínovou fóliou s chlórom, samozapaluje sa a snehové vločky pomaly klesnú na dno banky. Počas tejto reakcie tvorí dymová kvapalina - SnCl₄, Pri umiestnení železných hoblín do nádoby sa vytvoria červené "kvapky" a objaví sa červený dym FeCl.₃.

Spolu s praktickou prácou sa teória opakuje. Predovšetkým otázka, ako charakteristiky chlóru na situáciu v periodickom systéme (popísané na začiatku článku).

V dôsledku experimentov sa ukáže, že prvokaktívne reaguje na organické zlúčeniny. Ak je bavlna umiestnená v nádobe s chlórom a predtým namočená v terpentíne, okamžite sa zapáli a sóda vypadne z banky. Účinne tlejúci sodík so žltastým plameňom a na stenách chemických nádob sa objavujú kryštály soli. Žiaci budú mať záujem dozvedieť sa, že mladý chemik NN Semenov (neskôr nositeľ Nobelovej ceny), ktorý vykonal takúto skúsenosť, zobral soľ zo stien banky a na to posypal chlieb. Chémia mala pravdu a vedecký vedec nesklamal. Ako výsledok experimentu, ktorý vykonal chemik, sa ukázalo, že bežná stolová soľ!