Відносна щільність парів хлору повітрям дорівнює. Хлор: характеристика температурних змін

Хлор(від грец. χλωρ?ς - «зелений») - елемент головної підгрупи сьомої групи, третього періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 17. Позначається символом Cl(Лат. Chlorum). Хімічно активний неметал. Входить до групи галогенів (спочатку назву галоген використовував німецький хімік Швейгер для хлору [дослівно галоген перекладається як солерод], але воно не прижилося, і згодом стало загальним для VII групи елементів, в яку входить і хлор).

Проста речовина хлор (CAS-номер: 7782-50-5) за нормальних умов - отруйний газ жовтувато-зеленого кольору, з різким запахом. Молекула двоатомна хлору (формула Cl 2).

Історія відкриття хлору

Вперше газоподібний безводний хлороводень зібрав Дж. Пріслі в 1772р. (Над рідкою ртуттю). Вперше хлор був отриманий у 1774 р. Шееле, який описав його виділення при взаємодії піролюзиту з соляною кислотою у своєму трактаті про піролюзит:

4HCl + MnO 2 = Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O

Шееле відзначив запах хлору, схожий із запахом царської горілки, його здатність взаємодіяти із золотом і кіновар'ю, а також його відбілюючі властивості.

Проте Шееле, відповідно до теорії флогістона, що панувала в хімії того часу, припустив, що хлор являє собою дефлогістовану соляну кислоту, тобто оксид соляної кислоти. Бертолле та Лавуазьє припустили, що хлор є оксидом елемента муріяПроте спроби його виділення залишалися безуспішними аж до робіт Деві, якому електролізом вдалося розкласти кухонну сіль на натрій і хлор.

Поширення у природі

У природі зустрічаються два ізотопи хлору 35 Cl і 37 Cl. У земній корі хлор найпоширеніший галоген. Хлор дуже активний він безпосередньо з'єднується майже з усіма елементами періодичної системи. Тому в природі він зустрічається тільки у вигляді сполук у складі мінералів: галіту NaCI, сильвіну KCl, сильвініту KCl · NaCl, бішофіту MgCl 2 · 6H2O, карналіту KCl · MgCl 2 · 6Н 2 O, каїніту KCl · MgSO 4 · 3Н 2 . Найбільші запаси хлору містяться у складі солей вод морів та океанів (зміст у морській воді 19 г/л). Перед хлору припадає 0,025 % від загальної кількості атомів земної кори, кларковое число хлору — 0,017 %, а людський організм містить 0,25 % іонів хлору за масою. В організмі людини та тварин хлор міститься в основному в міжклітинних рідинах (у тому числі в крові) і відіграє важливу роль у регуляції осмотичних процесів, а також у процесах, пов'язаних із роботою нервових клітин.

Фізичні та фізико-хімічні властивості

За нормальних умов хлор — жовто-зелений газ із задушливим запахом. Деякі його фізичні властивості представлені у таблиці.

Деякі фізичні властивості хлору

Газоподібний хлор відносно легко зріджується. Починаючи з тиску 0,8 МПа (8 атмосфер), хлор буде рідким вже при кімнатній температурі. При охолодженні до температури -34 °C хлор теж стає рідким при нормальному атмосферному тиску. Рідкий хлор - жовто-зелена рідина, що має дуже високу корозійну дію (за рахунок високої концентрації молекул). Підвищуючи тиск, можна досягти існування рідкого хлору аж до температури +144 °C (критичної температури) при критичному тиску в 7,6 МПа.

При температурі нижче -101 °C рідкий хлор кристалізується в орторомбічну решітку з просторовою групою Cmcaі параметрами a=6,29 Å b=4,50 Å, c=8,21 Å. Нижче 100 К орторомбічна модифікація кристалічного хлору переходить у тетрагональну, яка має просторову групу P4 2/ncmі параметри решітки a = 8,56 Å і c = 6,12 Å.

Розчинність

Ступінь дисоціації молекули хлору Cl2 → 2Cl. При 1000 До дорівнює 2,07 10 -4%, а при 2500 До 0,909%.

Поріг сприйняття запаху повітря становить 0,003 (мг/л).

По електропровідності рідкий хлор займає місце серед найсильніших ізоляторів: він проводить струм майже в мільярд разів гірше, ніж дистильована вода, і в 10 22 разів гірше за срібло. Швидкість звуку в хлорі приблизно в півтора рази менша, ніж у повітрі.

Хімічні властивості

Будова електронної оболонки

На валентному рівні атома хлору міститься 1 неспарений електрон: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 тому валентність рівна 1 для атома хлору дуже стабільна. За рахунок присутності в атомі хлору незайнятої орбіталі d-підрівня атом хлору може виявляти й інші валентності. Схема утворення збуджених станів атома:

Також відомі сполуки хлору, в яких атом хлору формально виявляє валентність 4 і 6, наприклад, ClO 2 і Cl 2 O 6 . Однак ці сполуки є радикалами, тобто вони мають один неспарений електрон.

Взаємодія з металами

Хлор безпосередньо реагує майже з усіма металами (з деякими тільки у присутності вологи або при нагріванні):

Cl 2 + 2Na → 2NaCl 3Cl 2 + 2Sb → 2SbCl 3 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3

Взаємодія з неметалами

З неметалами (крім вуглецю, азоту, кисню та інертних газів) утворює відповідні хлориди.

На світлі або під час нагрівання активно реагує (іноді з вибухом) з воднем по радикальному механізму. Суміші хлору з воднем, що містять від 5,8 до 88,3% водню, вибухають при опроміненні з утворенням хлороводню. Суміш хлору з воднем у невеликих концентраціях горить безбарвним або жовто-зеленим полум'ям. Максимальна температура воднево-хлорного полум'я 2200 °C.

Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2

З киснем хлор утворює оксиди в яких він виявляє ступінь окислення від +1 до +7: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7. Вони мають різкий запах, термічно та фотохімічно нестабільні, схильні до вибухового розпаду.

При реакції з фтором утворюється не хлорид, а фторид:

Cl 2 + 3F 2 (поз.) → 2ClF 3

Інші властивості

Хлор витісняє бром та йод з їх сполук з воднем та металами:

Cl 2 + 2HBr → Br 2 + 2HCl Cl 2 + 2NaI → I 2 + 2NaCl

При реакції з монооксидом вуглецю утворюється фосген:

Cl 2 + CO → COCl 2

При розчиненні у воді або лугах, хлор дисмутує, утворюючи хлорнуватисту (а при нагріванні хлорну) і соляну кислоти, або їх солі:

Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO 3Cl 2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O

Хлоруванням сухого гідроксиду кальцію отримують хлорне вапно:

Cl 2 + Ca(OH) 2 → CaCl(OCl) + H 2 O

Дію хлору на аміак можна отримати трихлористий азот:

4NH 3 + 3Cl 2 → NCl 3 + 3NH 4 Cl

Окислювальні властивості хлору

Хлор дуже сильний окисник.

Cl 2 + H 2 S → 2HCl + S

Реакції з органічними речовинами

З насиченими сполуками:

CH 3 -CH 3 + Cl 2 → C 2 H 5 Cl + HCl

Приєднується до ненасичених сполук за кратними зв'язками:

CH 2 =CH 2 + Cl 2 → Cl-CH 2 -CH 2 -Cl

Ароматичні сполуки замінюють атом водню на хлор у присутності каталізаторів (наприклад, AlCl 3 або FeCl 3):

C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl

Способи отримання

Промислові методи

Спочатку промисловий спосіб одержання хлору ґрунтувався на методі Шееле, тобто реакції піролюзиту із соляною кислотою:

MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

В 1867 Диконом був розроблений метод отримання хлору каталітичним окисленням хлороводню киснем повітря. Процес Дикона в даний час використовується при рекуперації хлору з хлороводню, що є побічним продуктом при промисловому хлоруванні органічних сполук.

4HCl + O 2 → 2H 2 O + 2Cl 2

Сьогодні хлор у промислових масштабах одержують разом із гідроксидом натрію та воднем шляхом електролізу розчину кухонної солі:

2NaCl + 2H 2 Про → H 2 + Cl 2 + 2NaOH Анод: 2Cl − — 2е − → Cl 2 0 Катод: 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH −

Так як паралельно електролізу хлориду натрію проходить процес електролізу води, то сумарне рівняння можна виразити наступним чином:

1,80 NaCl + 0,50 H 2 O → 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2

Застосовується три варіанти електрохімічного методу одержання хлору. Два з них електроліз із твердим катодом: діафрагмовий та мембранний методи, третій – електроліз із рідким ртутним катодом (ртутний метод виробництва). У ряді електрохімічних методів виробництва найлегшим та зручним способом є електроліз з ртутним катодом, але цей метод завдає значної шкоди навколишньому середовищу внаслідок випаровування та витоків металевої ртуті.

Діафрагмовий метод із твердим катодом

Порожнина електролізера розділена пористою азбестовою перегородкою — діафрагмою — на катодний та анодний простір, де відповідно розміщені катод та анод електролізера. Тому такий електролізер часто називають діафрагмовим, а метод отримання діафрагмовим електролізом. В анодне місце діафрагмового електролізера безперервно надходить потік насиченого аноліту (розчину NaCl). Через війну електрохімічного процесу на аноді рахунок розкладання галіту виділяється хлор, але в катоді рахунок розкладання води — водень. При цьому прикатодна зона збагачується гідроксидом натрію.

Мембранний метод із твердим катодом

Мембранний метод по суті, аналогічний діафрагмовому, але анодні та катодні простори розділені катіонообмінною полімерною мембраною. Мембранний метод виробництва ефективніший, ніж діафрагмовий, але складніший у застосуванні.

Ртутний метод із рідким катодом

Процес проводять в електролітичній ванні, яка складається з електролізера, розкладача та ртутного насоса, об'єднаних між собою комунікаціями. В електролітичній ванні під дією ртутного насоса циркулює ртуть, проходячи через електролізер та розкладач. Катодом електролізера служить потік ртуті. Аноди - графітові або малозношувані. Разом із ртуттю через електролізер безперервно тече потік аноліту – розчину хлориду натрію. В результаті електрохімічного розкладання хлориду на аноді утворюються молекули хлору, а на катоді натрій, що виділився, розчиняється в ртуті утворюючи амальгаму.

Лабораторні методи

У лабораторіях для одержання хлору зазвичай використовують процеси, засновані на окисленні хлороводню сильними окислювачами (наприклад, оксидом марганцю (IV), перманганатом калію, дихроматом калію):

2KMnO 4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 +8H 2 O K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O

Зберігання хлору

Хлор, що виробляється, зберігається в спеціальних «танках» або закачується в сталеві балони високого тиску. Балони з рідким хлором під тиском мають спеціальне забарвлення - болотяний колір. Слід зазначити, що при тривалій експлуатації балонів з хлором у них накопичується надзвичайно вибуховий трихлористий азот, і тому час від часу балони з хлором повинні проходити планове промивання та очищення від хлориду азоту.

Стандарти якості хлору

Згідно з ГОСТ 6718-93 «Хлор рідкий. Технічні умови» виробляються такі сорти хлору

Застосування

Хлор застосовують у багатьох галузях промисловості, науки та побутових потреб:

• У виробництві полівінілхлориду, пластикатів, синтетичного каучуку, з яких виготовляють: ізоляцію для проводів, віконний профіль, пакувальні матеріали, одяг та взуття, лінолеум та грамплатівки, лаки, апаратуру та пінопласти, іграшки, деталі приладів, будівельні матеріали. Полівінілхлорид виробляють полімеризацією вінілхлориду, який сьогодні найчастіше отримують з етилену збалансованим хлором методом через проміжний 1,2-дихлоретан.
• Відбілюючі властивості хлору відомі з давніх-давен, хоча не сам хлор «відбілює», а атомарний кисень, який утворюється при розпаді хлорнуватистої кислоти: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O.. Цей спосіб відбілювання тканин, паперу, картону використовується вже кілька століть.
• Виробництво хлорорганічних інсектицидів - речовин, що вбивають шкідливих для посівів комах, але безпечні для рослин. На отримання засобів захисту рослин витрачається значна частина хлору, що виробляється. Один із найважливіших інсектицидів - гексахлорциклогексан (часто званий гексахлораном). Ця речовина вперше синтезована ще в 1825 р. Фарадеєм, але практичне застосування знайшло тільки через 100 років — у 30-х роках ХХ століття.
• Використовувався як бойова отруйна речовина, а також для інших бойових отруйних речовин: іприт, фосген.
• Для знезараження води – «хлорування». Найбільш поширений спосіб знезараження питної води; заснований на здатності вільного хлору та його сполук пригнічувати ферментні системи мікроорганізмів, що каталізують окисно-відновні процеси. Для знезараження питної води застосовують: хлор, двоокис хлору, хлорамін та хлорне вапно. СанПіН 2.1.4.1074-01 встановлює такі межі (коридор)допустимого вмісту вільного залишкового хлору в питній воді централізованого водопостачання 0.3 - 0.5 мг/л. Ряд вчених і навіть політиків у Росії критикують саму концепцію хлорування водопровідної води, але альтернативи дезінфікуючій післядії сполук хлору запропонувати не можуть. Матеріали, з яких виготовлені водопровідні труби, по-різному взаємодіють із хлорованою водопровідною водою. Вільний хлор у водопровідній воді суттєво скорочує термін служби трубопроводів на основі поліолефінів: поліетиленових труб різного виду, у тому числі зшитого поліетилену, великі відомого як ПЕКС (PEX, PE-X). У США для контролю допуску трубопроводів з полімерних матеріалів до використання у водопроводах з хлорованою водою змушені були прийняти 3 стандарти: ASTM F2023 стосовно труб зі зшитого поліетилену (PEX) і гарячої хлорованої води, ASTM F2263 стосовно поліетиленових труб всім і хлорований F2330 стосовно багатошарових (металополімерних) труб і гарячої хлорованої води. У частині довговічності при взаємодії із хлорованою водою позитивні результати демонструють мідні водопровідні труби.
• У харчовій промисловості зареєстрований як харчова добавка E925.
• У хімічному виробництві соляної кислоти, хлорного вапна, бертолетової солі, хлоридів металів, отрут, ліків, добрив.
• У металургії для виробництва чистих металів: титану, олова, танталу, ніобію.
• Як індикатор сонячних нейтрино у хлор-аргонних детекторах.

Багато розвинених країн прагнуть обмежити використання хлору в побуті, у тому числі тому, що при спалюванні сміття, що містить хлор, утворюється значна кількість діоксинів.

Біологічна роль

Хлор відноситься до найважливіших біогенних елементів і входить до складу всіх живих організмів.

У тварин і людини, іони хлору беруть участь у підтримці осмотичної рівноваги, хлорид-іон має оптимальний радіус для проникнення через мембрану клітин. Саме цим пояснюється його спільна участь з іонами натрію та калію у створенні постійного осмотичного тиску та регуляції водно-сольового обміну. Під впливом ГАМК (нейромедіатор) іони хлору мають гальмуючий ефект на нейрони шляхом зниження потенціалу дії. В шлунку іони хлору створюють сприятливе середовище для дії протеолітичних ферментів шлункового соку. Хлорні канали представлені у багатьох типах клітин, мітохондріальних мембранах та скелетних м'язах. Ці канали виконують важливі функції в регуляції обсягу рідини, трансепітеліальному транспорті іонів та стабілізації мембранних потенціалів, беруть участь у підтримці рН клітин. Хлор накопичується у вісцеральній тканині, шкірі та скелетних м'язах. Всмоктується хлор, переважно, у товстому кишечнику. Всмоктування та екскреція хлору тісно пов'язані з іонами натрію та бікарбонатами, меншою мірою з мінералокортикоїдами та активністю Na + /K + - АТФ-ази. У клітинах акумулюється 10-15% всього хлору, із цієї кількості від 1/3 до 1/2 - в еритроцитах. Близько 85% хлору перебувають у позаклітинному просторі. Хлор виводиться з організму в основному із сечею (90-95 %), калом (4-8 %) та через шкіру (до 2 %). Екскреція хлору пов'язана з іонами натрію та калію, та реципрокно з HCO 3 − (кислотно-лужний баланс).

Людина споживає 5-10 г NaCl на добу. Мінімальна потреба людини у хлорі становить близько 800 мг на добу. Немовля отримує необхідну кількість хлору через молоко матері, в якому міститься 11 ммоль/л хлору. NaCl необхідний для вироблення в шлунку соляної кислоти, яка сприяє травленню та знищенню хвороботворних бактерій. В даний час участь хлору у виникненні окремих захворювань у людини вивчена недостатньо добре, головним чином через малу кількість досліджень. Досить сказати, що не розроблені навіть рекомендації щодо норми добового споживання хлору. М'язова тканина людини містить 0,20-0,52% хлору, кісткова – 0,09%; у крові – 2,89 г/л. В організмі середньої людини (маса тіла 70 кг) 95 г хлору. Щодня з їжею людина отримує 3-6 г хлору, що з надлишком покриває потребу у цьому елементі.

Іони хлору життєво потрібні рослинам. Хлор бере участь в енергетичному обміні рослин, активуючи окисне фосфорилювання. Він необхідний освіти кисню у процесі фотосинтезу ізольованими хлоропластами, стимулює допоміжні процеси фотосинтезу, передусім ті, які пов'язані з акумулюванням енергії. Хлор позитивно впливає поглинання корінням кисню, сполук калію, кальцію, магнію. Надмірна концентрація іонів хлору в рослинах може мати негативний бік, наприклад, знижувати вміст хлорофілу, зменшувати активність фотосинтезу, затримувати ріст і розвиток рослин.

Але існують рослини, які в процесі еволюції або пристосувалися до засолення грунтів, або в боротьбі за простір зайняли солончаки на яких немає конкуренції. Рослини, що ростуть на засолених ґрунтах, називаються галофіти, вони накопичують хлориди протягом вегетаційного сезону, а потім позбавляються надлишків за допомогою листопаду або виділяють хлориди на поверхню листя і гілок і отримують подвійну вигоду притіняючи поверхні від сонячного світла.

Серед мікроорганізмів, також відомі галофіли - галобактерії - які мешкають в сильносолених водах або грунтах.

Особливості роботи та запобіжні заходи

Хлор - токсичний задушливий газ, при попаданні в легені викликає опік легеневої тканини, ядуху. Дратівливу дію на дихальні шляхи надає при концентрації в повітрі близько 0,006 мг/л (тобто в два рази вище за поріг сприйняття запаху хлору). Хлор був одним із перших хімічних отруйних речовин, використаних Німеччиною у Першу світову війну. При роботі з хлором слід користуватися захисним спецодягом, протигазом, рукавичками. На короткий час захистити органи дихання від попадання в них хлору можна ганчірковою пов'язкою, змоченою розчином натрію сульфіту Na 2 SO 3 або тіосульфату натрію Na 2 S 2 O 3 .

ГДК хлору в атмосферному повітрі такі: середньодобова – 0,03 мг/м³; максимально разова – 0,1 мг/м³; у робочих приміщеннях промислового підприємства – 1 мг/м³.

Хлор

ХЛОР-а; м.[від грец. chlōros - блідо-зелений] Хімічний елемент (Cl), задушливий газ зеленувато-жовтого кольору з різким запахом (використовується як отруйний і знезаражуючий засіб). Сполуки хлору. Отруєння хлором.

◁ Хлорний (див.).

(Лат. Chlorum), хімічний елемент VII групи періодичної системи, відноситься до галогенів. Назва від грецького chlōros – жовто-зелений. Вільний хлор складається з двоатомних молекул (Cl2); газ жовто-зеленого кольору із різким запахом; густина 3,214 г/л; tпл -101 ° C; tстос -33,97°C; при звичайній температурі легко скраплюється під тиском 0,6 МПа. Хімічно дуже активний (окислювач). Головні мінерали – галіт (кам'яна сіль), сильвін, бішофіт; морська вода містить хлориди натрію, калію, магнію та інших елементів. Застосовують у виробництві хлорвмісних органічних сполук (60-75%), неорганічних речовин (10-20%), для відбілювання целюлози та тканин (5-15%), для санітарних потреб та знезараження (хлорування) води. Токсичний.

ХЛОР (лат. Сhlorum), Cl (читається «хлор»), хімічний елемент з атомним номером 17, атомна маса 35,453. У вільному вигляді – жовто-зелений важкий газ із різким задушливим запахом (звідси назва: грец. chloros – жовто-зелений).
Природний хлор є сумішшю двох нуклідів. (див.НУКЛІД)з масовими числами 35 (у суміші 75,77% за масою) та 37 (24,23%). Конфігурація зовнішнього електронного шару 3 s 2 p 5 . У сполуках виявляє переважно ступеня окислення –1, +1, +3, +5 і +7 (валентності I, III, V і VII). Розташований у третьому періоді у групі VIIА періодичної системи елементів Менделєєва, відноситься до галогенів (див.ГАЛОГЕНИ).
Радіус нейтрального атома хлору 0,099 нм, іонні радіуси рівні, відповідно (у дужках вказані значення координаційного числа): Cl - 0,167 нм (6), Cl 5+ 0,026 нм (3) і Clr 7+ 0,042 нм 6). Енергії послідовної іонізації нейтрального атома хлору рівні, відповідно, 12,97, 23,80, 35,9, 53,5, 67,8, 96,7 та 114,3 еВ. Спорідненість до електрона 3,614 еВ. За шкалою Полінга електронегативність хлору 3,16.
Історія відкриття
Найважливіша хімічна сполука хлору - кухонна сіль (хімічна формула NaCl, хімічна назва хлорид натрію) - була відома людині з найдавніших часів. Є свідчення того, що видобуток кухонної солі здійснювався ще 3-4 тисячі років до нашої ери в Лівії. Можливо, що використовуючи кухонну сіль для різних маніпуляцій, алхіміки стикалися і з газоподібним хлором. Для розчинення «царя металів» – золота – вони використовували «царську горілку» – суміш соляної та азотної кислот, при взаємодії яких виділяється хлор.
Вперше газ хлор отримав та докладно описав шведський хімік К. Шееле (див.ШЕЕЛЕ Карл Вільгельм) 1774 року. Він нагрівав соляну кислоту з мінералом піролюзитом (див.ПІРОЛЮЗИТ) MnO 2 та спостерігав виділення жовто-зеленого газу з різким запахом. Оскільки в ті часи панувала теорія флогістону (див.Флогістон), новий газ Шееле розглядав як «дефлогістоновану соляну кислоту», тобто як окис (оксид) соляної кислоти. А.Лавуазьє (див.Лавуазье Антуан Лоран)розглядав газ як оксид елемента «мурію» (соляну кислоту називали мурієвою, від лат. muria – розсіл). Таку ж думку спочатку розділяв англійський вчений Г. Деві (див.Деві Гемфрі), який витратив багато часу на те, щоб розкласти «окис мурію» на прості речовини. Це йому не вдалося, і до 1811 Деві дійшов висновку, що даний газ - це проста речовина, і йому відповідає хімічний елемент. Деві першим запропонував у відповідність із жовто-зеленим забарвленням газу назвати його chlorine (хлорин). Назву «хлор» елементу дав у 1812 р. французький хімік Ж. Л. Гей-Люссак (див.ГЕЙ-ЛЮССАК Жозеф Луї); воно прийнято у всіх країнах, крім Великобританії та США, де збереглася назва, введена Деві. Висловлювалося думка, що цей елемент слід назвати «галоген» (тобто народжує солі), але з часом стало загальною назвою всіх елементів групи VIIA.
Знаходження у природі
Вміст хлору в земній корі становить 0,013% за масою, у помітній концентрації він у вигляді іону Cl – присутній у морській воді (у середньому близько 18,8 г/л). Хімічно хлор високо активний і тому у вільному вигляді у природі не зустрічається. Він входить до складу таких мінералів, що утворюють великі поклади, як кухонна, або кам'яна, сіль (галіт (див.ГАЛІТ)) NaCl, карналіт (див.Карналіт) KCl·MgCl 2 ·6H 21 O, сильвін (див.СИЛЬВІН)КСl, сильвініт (Na, K)Cl, каїніт (див.Каїніт)КСl·MgSO 4 ·3Н 2 О, бішофіт (див.БІШОФІТ) MgCl 2 ·6H 2 O та багатьох інших. Хлор можна виявити в різних породах, в грунті.
Отримання
Для одержання газоподібного хлору використовують електроліз міцного водного розчину NaCl (іноді використовують KCl). Електроліз проводять з використанням катіонообмінної мембрани, що розділяє катодне та анодне простору. При цьому за рахунок процесу
2NaCl + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 + Cl 2
отримують відразу три цінні хімічні продукти: на аноді - хлор, на катоді - водень (див.ВОДОРОД), і в електролізер накопичується луг (1,13 тонни NaOH на кожну тонну отриманого хлору). Виробництво хлору електролізом вимагає великих витрат електроенергії: отримання 1 т хлору витрачається від 2,3 до 3,7 МВт.
Для отримання хлору в лабораторії використовують реакцію концентрованої соляної кислоти з будь-яким сильним окислювачем (перманганатом калію KMnO 4 дихроматом калію K 2 Cr 2 O 7 хлоратом калію KClO 3 хлорним вапном CaClOCl оксидом марганцю. Найзручніше використовуватиме цілей перманганат калію: у разі реакція протікає без нагрівання:
2KMnO 4 + 16HCl = 2KСl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O.
При необхідності хлор у зрідженому (під тиском) вигляді транспортують у залізничних цистернах або сталевих балонах. Балони з хлором мають спеціальне маркування, але навіть за її відсутності хлорний балон легко відрізнити від балонів з іншими неотруйними газами. Дно хлорних балонів має форму півкулі, і балон із рідким хлором неможливо без опори поставити вертикально.
Фізичні та хімічні властивості
За звичайних умов хлор - жовто-зелений газ, щільність газу при 25°C 3,214 г/дм 3 (приблизно в 2,5 рази більша за щільність повітря). Температура плавлення твердого хлору -100,98 ° C, температура кипіння -33,97 ° C. Стандартний електродний потенціал Сl 2 /Сl - у водному розчині дорівнює +1,3583.
У вільному стані існує у вигляді двоатомних молекул Сl2. Міжядерна відстань у цій молекулі 0,1987 нм. Спорідненість до електрона молекули Сl 2 2,45 еВ, потенціал іонізації 11,48 еВ. Енергія дисоціації молекул Сl 2 на атоми порівняно невелика і становить 239,23 кДж/моль.
Хлор трохи розчинний у воді. При температурі 0°C розчинність становить 1,44 мас.%, при 20°C - 0,711°C мас.%, при 60°C - 0,323 мас. %. Розчин хлору у воді називають хлорною водою. У хлорній воді встановлюється рівновага:
Сl 2 + H 2 O H + = Сl - + HOСl.
Для того, щоб змістити цю рівновагу вліво, тобто знизити розчинність хлору у воді, у воду слід додати або хлорид натрію NaCl, або якусь нелетку сильну кислоту (наприклад, сірчану).
Хлор добре розчинний у багатьох неполярних рідинах. Рідкий хлор сам служить розчинником таких речовин, як ВСl 3 SiCl 4 TiCl 4 .
Через низьку енергію дисоціації молекул Сl 2 на атоми і високої спорідненості атома хлору до електрона хімічно хлор високо активний. Він вступає у безпосередню взаємодію з більшістю металів (у тому числі, наприклад, із золотом) та багатьма неметалами. Так, без нагрівання хлор реагує із лужними (див.ЛУЖНІ МЕТАЛИ)та лужноземельними металами (див.лужноземельні метали), із сурмою:
2Sb + 3Cl 2 = 2SbCl 3
При нагріванні хлор реагує з алюмінієм:
3Сl 2 + 2Аl = 2А1Сl 3
та залізом:
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3 .
З воднем H 2 хлор реагує або під запалювання (хлор спокійно горить в атмосфері водню), або при опроміненні суміші хлору і водню ультрафіолетовим світлом. При цьому виникає газ хлороводень НСl:
Н 2 + Сl 2 = 2НСl.
Розчин хлороводню у воді називають соляною (див.СОЛЯНА КИСЛОТА)(хлороводневої) кислотою. Максимальна масова концентрація соляної кислоти становить близько 38%. Солі соляної кислоти - хлориди (див.ХЛОРИДИ)наприклад, хлорид амонію NH 4 Cl, хлорид кальцію СаСl 2 , хлорид барію ВаСl 2 та інші. Багато хлоридів добре розчиняються у воді. Практично нерозчинний у воді та в кислих водних розчинах хлорид срібла AgCl. Якісна реакція на присутність хлорид-іонів у розчині - освіта з іонами Ag + білого осаду AgСl, практично нерозчинного в азотнокислому середовищі:
СаСl 2 + 2AgNO 3 = Ca(NO 3) 2 + 2AgCl.
При кімнатній температурі хлор реагує із сіркою (утворюється так звана однохлориста сірка S 2 Cl 2 ) та фтором (утворюються сполуки ClF та СlF 3). При нагріванні хлор взаємодіє з фосфором (утворюються, залежно від умов проведення реакції, сполуки РСl 3 або РСl 5), миш'яком, бором та іншими неметалами. Безпосередньо хлор не реагує з киснем, азотом, вуглецем (чисельні сполуки хлору з цими елементами одержують непрямими шляхами) та інертними газами (останнім часом вчені знайшли способи активування подібних реакцій та їх здійснення «безпосередньо»). З іншими галогенами хлор утворює міжгалогенні сполуки, наприклад, дуже сильні окислювачі - фториди ClF, ClF3, ClF5. Окислювальна здатність хлору вища, ніж брому, тому хлор витісняє бромід-іон з розчинів бромідів, наприклад:
Cl 2 + 2NaBr = Br 2 + 2NaCl
Хлор вступає в реакції заміщення з багатьма органічними сполуками, наприклад, метаном СН 4 і бензолом С 6 Н 6:
СН 4 + Сl 2 = СН 3 Сl + НСl або С 6 Н 6 + Сl 2 = С 6 Н 5 Сl + НСl.
Молекула хлору здатна приєднатися по кратним зв'язкам (подвійним і потрійним) до органічних сполук, наприклад, до етилену 2 Н 4:
З 2 Н 4 + Сl 2 = СН 2 СlСН 2 Сl.
Хлор вступає у взаємодію Космосу з водними розчинами лугів. Якщо реакція протікає при кімнатній температурі, утворюються хлорид (наприклад, хлорид калію КCl) і гіпохлорит (див.ГІПОХЛОРИТИ)(наприклад, гіпохлорит калію КClО):
Cl 2 + 2КОН = КClО + КСl + Н 2 О.
При взаємодії хлору з гарячим (температура близько 70-80°C) розчином лугу утворюється відповідний хлорид та хлорат (див.ХЛОРАТИ), наприклад:
3Сl 2 + 6КОН = 5КСl + КСlО 3 + 3Н 2 О.
При взаємодії хлору з вологою кашкою з гідроксиду кальцію Са(ОН) 2 утворюється хлорне вапно (див.Хлорна звістка)(«хлорка») СаСlОСl.
Ступеня окислення хлору +1 відповідає слабка малостійка хлорноваста кислота (див.ХЛОРНЮВАТА КИСЛОТА)НСlО. Її солі – гіпохлорити, наприклад, NaClO – гіпохлорит натрію. Гіпохлорити - найсильніші окислювачі, що широко використовуються як відбілюючі та дезінфікуючі агенти. При взаємодії гіпохлоритів, зокрема, хлорного вапна, з вуглекислим газом СО 2 утворюється серед інших продуктів летюча хлорноваста кислота (див.ХЛОРНЮВАТА КИСЛОТА), яка може розкладатися з виділенням оксиду хлору (I) Сl 2
2НСlО = Сl 2 Про + Н 2 Про.
Саме запах цього газу Сl 2 Про - характерний запах «хлорки».
Ступеню окислення хлору +3 відповідає малостійка кислота середньої сили НСlО 2 . Цю кислоту називають хлористою, її солі – хлорити. (див.ХЛОРИТИ (солі)наприклад, NaClO 2 - хлорит натрію.
Ступеня окислення хлору +4 відповідає тільки одна сполука - діоксид хлору СlО 2 .
Ступені окислення хлору +5 відповідає сильна, стійка тільки у водних розчинах при концентрації нижче 40%, хлорувата кислота (див.ХЛОРНЮВАТА КИСЛОТА)НСlО 3 . Її солі - хлорати, наприклад, хлорат калію КСlО 3 .
Ступеня окислення хлору +6 відповідає тільки одна сполука - триоксид хлору СlО 3 (є у вигляді димера Сl 2 О 6).
Ступеня окислення хлору +7 відповідає дуже сильна і досить стійка хлорна кислота. (див.ХЛОРНА КИСЛОТА)НСlО 4 . Її солі – перхлорати (див.ПЕРХЛОРАТИ)наприклад, перхлорат амонію NH 4 ClO 4 або перхлорат калію КСlО 4 . Слід зазначити, що перхлорати важких лужних металів – калію, і особливо рубідія та цезію мало розчиняються у воді. Оксид, що відповідає ступеню окислення хлору +7 - Сl 2 Про 7 .
Серед сполук, що містять хлор у позитивних ступенях окиснення, найбільш сильними окисними властивостями мають гіпохлорити. Для перхлоратів окисні властивості нехарактерні.
Застосування
Хлор – один із найважливіших продуктів хімічної промисловості. Його світове виробництво складає десятки мільйонів тонн на рік. Хлор використовують для отримання дезінфікуючих та відбілюючих засобів (гіпохлориту натрію, хлорного вапна та інших), соляної кислоти, хлоридів багатьох металів та неметалів, багатьох пластмас (полівінілхлориду (див.Полівінілхлорид)та інших), хлорвмісних розчинників (дихлоретану СН 2 СlСН 2 Сl, чотирихлористого вуглецю ССl 4 та ін), для розкриття руд, поділу та очищення металів і т.д. Хлор застосовують для знезараження води (хлорування (див.ХЛОРУВАННЯ)) і для багатьох інших цілей.
Біологічна роль
Хлор відноситься до найважливіших біогенних елементів (див.БІОГЕННІ ЕЛЕМЕНТИ)та входить до складу всіх живих організмів. Деякі рослини, так звані галофіти, не тільки здатні рости на сильно засолених ґрунтах, а й накопичують у великій кількості хлориди. Відомі мікроорганізми (галобактерії та ін) і тварини, що мешкають в умовах високої солоності середовища. Хлор - один із основних елементів водно-сольового обміну тварин і людини, що визначають фізико-хімічні процеси у тканинах організму. Він бере участь у підтримці кислотно-лужної рівноваги в тканинах, осморегуляції (див.ОСМОРЕГУЛЯЦІЯ)(хлор - основна осмотично активна речовина крові, лімфи та ін рідин тіла), перебуваючи, в основному, поза клітинами. У рослин хлор бере участь в окисних реакціях та фотосинтезі.
М'язова тканина людини містить 0,20-0,52% хлору, кісткова – 0,09%; у крові – 2,89 г/л. В організмі середньої людини (маса тіла 70 кг) 95 г хлору. Щодня з їжею людина отримує 3-6 г хлору, що з надлишком покриває потребу у цьому елементі.
Особливості роботи з хлором
Хлор – отруйний задушливий газ, при попаданні в легені викликає опік легеневої тканини, ядуху. Дратуючу дію на дихальні шляхи надає при концентрації повітря близько 0,006 мг/л. Хлор був однією з перших хімічних отруйних речовин (див.ОТРУЮЮЧІ РЕЧОВИНИ), використаних Німеччиною у Першу світову війну. При роботі з хлором слід користуватися захисним спецодягом, протигазом, рукавичками. На короткий час захистити органи дихання від попадання в них хлору можна ганчірковою пов'язкою, змоченою розчином натрію сульфіту Na 2 SO 3 або тіосульфату натрію Na 2 S 2 O 3 . ГДК хлору повітря робочих приміщень 1 мг/м 3 , повітря населених пунктів 0,03 мг/м 3 .

Інструкція

Для того, щоб впоратися із завданням, необхідно використовувати формули на відносній щільності:

Спочатку знайдіть відносну молекулярну масу аміаку, яку можна розрахувати за таблицею Д.І. Менделєєва.

Ar(N) = 14, Ar(H) = 3 х 1 = 3, звідси
Mr (NH3) = 14 + 3 = 17

Підставте отримані дані у формулу на визначення відносної щільності повітрям:
D (повітря) = Mr (аміаку)/ Mr (повітря);
D (повітря) = Mr (аміаку)/29;
D (повітря) = 17/29 = 0,59.

Приклад № 2. Обчисліть відносну густину аміаку воднем.

Підставте дані у формулу на визначення відносної щільності водню:
D (водень) = Mr (аміаку)/ Mr (водню);
D (водень) = Mr (аміаку)/2;
D (водень) = 17/2 = 8, 5.

Водень (від латинського «Hydrogenium» – «що породжує воду») – перший елемент таблиці Менделєєва. Широко поширений, існує у вигляді трьох ізотопів – протию, дейтерію та тритію. Водень є легким безбарвним газом (у 14,5 разів легшим за повітря). У суміші з повітрям та киснем дуже вибухонебезпечний. Використовується в хімічній, харчовій промисловості, а також як ракетне паливо. Ведуться дослідження щодо можливості використання воднюяк паливо для автомобільних двигунів. густина водню(як і будь-якого іншого газу) можна визначити у різний спосіб.

Інструкція

По-перше, виходячи з універсального визначення густини – кількість речовини в одиниці об'єму. У тому випадку, якщо знаходиться в герметичній посудині, густина газу визначається елементарно, за формулою (М1 – М2)/V, де М1 – загальна маса судини з газом, М2 – маса порожньої судини, а V – внутрішній обсяг судини.

Якщо ж потрібно визначити густину водню, Маючи такі вихідні дані, як , тут на допомогу приходить універсальне рівняння стану ідеального газу, або рівняння Менделєєва - Клапейрон: PV = (mRT) / M.
P – тиск газу
V – його обсяг
R – універсальна газова постійна
Т – температура газу в Кельвіна
M – молярна маса газу
m – фактична маса газу.

Ідеальним газом вважається така математична газу, в якій потенційну енергію молекул у порівнянні з їх кінетичною енергією можна знехтувати. У моделі ідеального газу між молекулами не діють сили тяжіння або відштовхування, а зіткнення частинок з іншими частинками або стінками судини абсолютно пружні.

Зрозуміло, ні водень, ні інший газ не є ідеальним, але ця модель дозволяє обчислення з досить високою точністю при близьких до атмосферного тиску і кімнатної температури. Наприклад, дане завдання: знайти щільність воднюпри тиску 6 та температурі 20 градусів за Цельсієм.

Спочатку переведіть усі вихідні величини до системи СІ (6 атмосфер = 607950 Па, 20 градусів Ц=293 градуси К). Потім напишіть рівняння Менделєєва-Клапейрона PV = (mRT)/M. Перетворіть його у вигляді: P = (mRT)/MV. Оскільки m/V є густина (відношення маси речовини до його обсягу), то отримуєте: густина водню= PM/RT, причому всі необхідні дані для вирішення ми маємо. Ви знаєте величину тиску (607950), температуру (293), універсальну постійну газову (8,31), молярну масу водню (0,002).

Підставивши ці дані у формулу, ви отримаєте: щільність воднюза заданих умов тиску та температури дорівнює 0,499 кг/кубічний метр, або приблизно 0,5.

Джерела:

• як знайти щільність водню

густина- це одна з характеристик речовини, така сама, як маса, об'єм, температура, площа. Вона дорівнює відношенню маси обсягу. Основне завдання – навчитися обчислювати цю величину та знати, від чого вона залежить.

Інструкція

густина- це чисельне ставлення до обсягу речовини. Якщо ви хочете визначити щільність речовини, а вам відомі її маса і обсяг, знаходження щільності не складе вам труднощів. Найпростіший спосіб знайти щільність у разі - це p = m/V. Вона кг/м^3 в системі СІ. Однак далеко не завжди дано ці два значення, тому слід знати кілька способів, за допомогою яких можна обчислити густину.

густинамає різні значення, залежно від виду речовини. Крім того, щільність змінюється і від ступеня солоності та температури. При зменшенні температури густина збільшується, а при зниженні ступеня солоності знижується і густина. Наприклад, щільність Червоного моря, як і раніше, вважається високою, а в Балтійському морі вона вже менша. Всі ви помічали, що якщо у воду підлити, воно спливає. Все це відбувається через те, що має нижчу щільність, ніж вода. Метали і кам'яні речовини, навпаки, тонуть, тому що їх щільність вища. На підставі щільності тіл виникла їх плавання.

Завдяки теорії плавання тіл, за якою можна знайти щільність тіла, води, об'єм всього тіла та об'єм його зануреної частини. Ця формула має вигляд: Vзанур. частини / V тіла = p тіла / p рідк. Звідси випливає, що щільність тіла можна знайти таким чином: р тіла = V занур. частини * р рідкий / V тіла.Ця умова виконується виходячи з табличних даних і заданих обсягів V занур. частини та V тіла.

Відео на тему

Порада 4: Як обчислити відносну молекулярну масу речовини

Відносна молекулярна маса - це безрозмірна величина, що показує у скільки разів маса молекули більше 1/12 маси атома вуглецю. Відповідно, маса атома вуглецю дорівнює 12 одиниць. Визначити відносну молекулярну масу хімічної сполуки можна, склавши маси атомів, у тому числі складається молекула речовини.

Вам знадобиться

• - ручка;
• - папір для записів;
• - Калькулятор;
• - таблиця Менделєєва.

Інструкція

Знайдіть у таблиці Менделєєва комірки елементів, у тому числі складається дана молекула. Значення відносних атомних мас (Ar) для кожної речовини вказані в нижньому лівому кутку комірки. Перепишіть їх округливши до цілого числа: Ar(H) – 1; Ar(P) - 31; Ar(O) - 16.

Визначте відносну молекулярну масу сполуки (Mr). Для цього помножте атомну масу кожного елемента на кількість атомів . Потім складіть значення, що вийшло. Для ортофосфорної кислоти: Mr(н3ро4) = 3 * 1 + 1 * 31 + 4 * 16 = 98.

Відносна молекулярна маса чисельно збігається з молярною масою речовини. У деяких завданнях використовується цей зв'язок. Приклад: газ при температурі 200 К та тиску 0,2 МПа має густину 5,3 кг/мз. Визначити його відносну молекулярну масу.

Використовуйте рівняння Менделєєва-Клайперону для ідеального газу: PV = mRT/M, де V – обсяг газу, м3; m – маса даного об'їла газу, кг; M – молярна маса газу, кг/моль; R – універсальна постійна газова. R=8.314472 м2кг з-2 К-1 Моль-1; T - газу, К; P – абсолютний тиск, Па. Виразіть із цієї залежності молярну масу: М = mRT/(PV).

Як відомо, густини: p = m/V, кг/м3. Підставте її у вираз: М = рRT/P. Визначте молярну масу газу: М = 5,3 * 8,31 * 200 / (2 * 10 ^ 5) = 0,044 кг / моль. Відносна молекулярна маса газу: Mr = 44. Можна припустити, що це вуглекислий газ: Mr(CO2) = 12 + 16*2 = 44.

Джерела:

• обчисліть відносні молекулярні маси

У хімічних лабораторіях і під час проведення хімічних дослідів у домашніх умовах часто буває необхідно визначити відносну щільність тієї чи іншої речовини. Відносна щільність є відношенням щільності конкретної речовини до щільності іншого за певних умов або до щільності еталонної речовини, за яке приймається дистильована вода. Відносна щільність виражається абстрактним числом.

Вам знадобиться

• - таблиці та довідники;
• - Ареометр, пікнометр або спеціальні ваги.

Інструкція

Відносну щільність речовин стосовно щільності дистильованої води визначайте за формулою: d=p/p0, де d – відносна щільність, що шукається, p – щільність досліджуваної речовини, p0 – щільність еталонної речовини. Останній параметр табличний і визначений досить точно: при 20оС вода має щільність 998203 кг/куб.м, а максимальної щільності вона досягає при 4оС - 999973 кг/куб.м. Перед обчисленнями не забувайте, що р і р0 мають бути виражені в однакових одиницях виміру.

Крім того, про відносну щільність речовини можна дізнатися у фізичних та хімічних довідниках. Числове значення відносної щільності завжди дорівнює відносній питомій вазі тієї ж речовини в тих самих умовах. Висновок: користуйтеся таблицями відносних питомих терезів як і, якби це були таблиці відносної щільності.

Визначаючи відносну щільність, завжди враховуйте температуру досліджуваної та еталонної речовини. Справа в тому, що щільність речовин зменшується при і збільшується при охолодженні. Якщо температура досліджуваної речовини відрізняється зразком, внесіть поправку. Її обчисліть як середню зміну відносної густини на 1оС. Потрібні дані шукайте за номограм температурних поправок.

Для швидкого обчислення відносної густини рідин на практиці використовуйте ареометр. Для вимірювання відносної та сухих речовин використовуйте пікнометри та спеціальні ваги. Класичний ареометр є скляною трубкою, що розширюється в нижній частині. На нижньому кінці трубки є резервуар або спеціальна речовина. На верхній частині трубки нанесені поділки, що показують числове значення відносної густини досліджуваної речовини. Багато ареометрів додатково оснащують термометрами для вимірювання температури досліджуваної речовини.

Закон Авогадро

Віддаленість молекул газоподібної речовини одна від одної залежить від зовнішніх умов: тиску та температури. За однакових зовнішніх умов проміжки між молекулами різних газів однакові. Закон Авогадро, відкритий 1811 року, свідчить: у рівних обсягах різних газів за однакових зовнішніх умов (температурі і тиску) міститься однакова кількість молекул. Тобто. якщо V1=V2, T1=T2 і P1=P2, то N1=N2, де V – обсяг, T – температура, P – тиск, N – число молекул газу (індекс «1» в одного газу, «2» – у іншого).

Перше слідство із закону Авогадро, молярний обсяг

У першому слідстві із закону Авогадро стверджується, що однакова кількість молекул будь-яких газів за тих самих умов займає однаковий обсяг: V1=V2 при N1=N2, T1=T2 і P1=P2. Об'єм одного моля всякого газу (молярний об'єм) – постійна величина. Нагадаємо, що в 1 молі міститься Авогадрове число частинок - 6,02 х10 ^ 23 молекул.

Таким чином, молярний об'єм газу залежить тільки від тиску та температури. Зазвичай розглядають гази при нормальному тиску та нормальній температурі: 273 К (0 градусів Цельсія) та 1 атм (760 мм рт. ст., 101325 Па). За таких нормальних умов, що позначаються н.у., молярний об'єм будь-якого газу дорівнює 22,4 л/моль. Знаючи цю величину, можна розрахувати обсяг будь-якої заданої маси та будь-якої заданої кількості газу.

Друге слідство із закону Авогадро, відносні щільності газів

Для розрахунку відносних густин газів застосовується друге слідство із закону Авогадро. За визначенням, густина речовини – це відношення її маси до її обсягу: ρ=m/V. Для 1 молячи речовини маса дорівнює молярній масі M, а об'єм – молярному об'єму V(M). Звідси густина газу становить ρ=M(газу)/V(M).

Нехай є два газу – X та Y. Їх щільності та молярні маси – ρ(X), ρ(Y), M(X), M(Y), пов'язані між собою співвідношеннями: ρ(X)=M(X)/ V(M), ρ(Y)=M(Y)/V(M). Відносною щільністю газу X газу Y, що позначається як Dy(X) називається відношення щільностей цих газів ρ(X)/ρ(Y): Dy(X)=ρ(X)/ρ(Y)=M(X)xV( M)/V(M)xM(Y)=M(X)/M(Y). Молярні обсяги скорочуються, і з цього можна зробити висновок, що відносна щільність газу X газу Y дорівнює відношенню їх молярних або відносних молекулярних мас (чисельно вони рівні).

Щільності газів нерідко визначають по відношенню до водню, найлегшого з усіх газів, молярна маса якого – 2 г/моль. Тобто. якщо в задачі сказано, що невідомий газ X має щільність водню, скажімо, 15 (відносна щільність – безрозмірна величина!), то знайти його молярну масу не складе труднощів: M(X)=15xM(H2)=15x2=30 г/ міль. Часто вказують також відносну щільність газу повітрям. Тут необхідно знати, що середня відносна молекулярна маса повітря дорівнює 29 і множити вже треба не на 2, а на 29.

Хоч би як ми негативно ставилися до громадських вбиралень, природа диктує свої правила, і відвідувати їх доводиться. Крім природних (для цього місця) запахів, ще одним звичним ароматом є хлорка, що використовується для дезінфекції приміщення. Свою назву вона отримала через головну діючу речовину в ній - Cl. Дайте дізнаємося про цей хімічний елемент та його властивості, а також дамо характеристику хлору за положенням у періодичній системі.

Як було відкрито цей елемент

Вперше хлоровмісна сполука (HCl) була синтезована в 1772 р. британським священиком Джозефом Прістлі.

Через 2 роки його шведський колега Карл Шееле зумів описати спосіб виділення Cl за допомогою реакції між соляною кислотоюта діоксидом марганцю. Однак, цей хімік так і не зрозумів, що в результаті синтезується новий хімічний елемент.

Майже 40 років знадобилося вченим, щоб навчитися видобувати хлор на практиці. Вперше це було зроблено британцем Гемфрі Деві у 1811 р. При цьому він використав іншу реакцію, ніж його попередники-теоретики. Деві за допомогою електролізу розклав на складові NaCl (відомий більшості як кухонна сіль).

Вивчивши отриману речовину, британський хімік усвідомив, що вона є елементарною. Після цього відкриття Деві не тільки назвав його - chlorine (хлорин), але й зміг дати характеристику хлору, правда, вона була дуже примітивною.

Хлорін перетворився на хлор (chlore) завдяки Жозефу Гей-Люссаку і в такому вигляді існує у французькій, німецькій, російській, білоруській, українській, чеській, болгарській та деяких інших мовах і сьогодні. В англійській донині використовується назва "хлорин", а в італійській та іспанській "хлоро".

Докладніше аналізований елемент був описаний Йенсом Берцеліусом в 1826 р. Саме він зміг визначити його атомну масу.

Що таке хлор (Cl)

Розглянувши історію відкриття цього хімічного елемента, варто дізнатися про нього докладніше.

Назва chlorine була утворена від грецького слова χλωρός («зелений»). Дано воно було через жовтувато-зелений колір даної речовини

Самостійно хлор існує як двоатомний газ Cl 2 , проте у такому вигляді у природі він практично не зустрічається. Найчастіше він фігурує у різних з'єднаннях.

Крім відмітного відтінку, для хлору характерний солодкувато-їдкий запах. Він є дуже отруйною речовиною,тому при попаданні в повітря та вдиханні людиною або твариною здатний протягом декількох хвилин призвести до їхньої загибелі (залежить від концентрації Cl).

Оскільки хлор важчий за повітря майже в 2,5 рази, він завжди перебуватиме нижче його, тобто біля самої землі. Тому при підозрі на наявність Cl слід забратися якомога вище, тому що там буде менша концентрація цього газу.

Також, на відміну від деяких інших отруйних речовин, хлорсодержащіе мають характерний колір, що може дозволити візуально їх ідентифікувати і вжити заходів. Більшість стандартних протигазів допомагають захистити органи дихання та слизові оболонки від ураження Cl. Однак для повної безпеки потрібно вживати серйозніших заходів, аж до нейтралізації отруйної речовини.

Варто зазначити, що саме із застосування німцями хлору як отруйного газу в 1915 р. розпочала свою історію хімічна зброя. Внаслідок використання майже 200 тонн речовини було за кілька хвилин отруєно 15 тисяч осіб. Третина з них померла майже миттєво, третина отримала перманентні ушкодження, і лише 5 тисяч вдалося врятуватися.

Чому ж така небезпечна речовина досі не заборонена і щорічно видобувається мільйонами тонн? Вся справа в його особливих властивостях, а щоб їх зрозуміти, варто розглянути характеристику хлору. Найпростіше це зробити за допомогою таблиці Менделєєва.

Характеристика хлору у періодичній системі

Хлор як галоген

Крім крайньої токсичності та їдкого запаху (характерних всім представників цієї групи) Cl добре розчиняється у воді. Практичне підтвердження цього - додавання миючих засобів, що містять хлор, у воду для басейнів.

При контакті з вологим повітрям речовина починає димитися.

Властивості Cl як неметалу

Розглядаючи хімічну характеристику хлору, варто звернути увагу на його неметалеві властивості.

Він має здатність утворювати з'єднання практично з усіма металами та неметалами. Як приклад можна навести реакцію з атомами заліза: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3.

Часто щодо реакцій необхідно використовувати каталізатори. У цій ролі може виступати Н2О.

Нерідко реакції з Cl мають ендотермічний характер (поглинають тепло).

Варто зазначити, що у кристалічній формі (як порошку) хлор взаємодіє з металами лише за нагріванні до високих температур.

Реагуючи з іншими неметалами (крім О 2 , N, F, С та інертних газів), Cl утворює сполуки - хлориди.

При реакції з 2 утворюються вкрай нестабільні і схильні до розпаду оксиди. Вони ступінь окислення Cl здатна виявлятися від +1 до +7.

При взаємодії з F утворюються фториди. Ступінь окислення їх може бути різною.

Хлор: характеристика речовини з погляду її фізичних властивостей

Крім хімічних властивостей, елемент має і фізичні.

Вплив температури на агрегатний стан Cl

Розглянувши фізичну характеристику елемента хлору, ми розуміємо, що він здатний переходити до різних агрегатних станів. Все залежить від температурного режиму.

У нормальному стані Cl - це газ, що має високі корозійні властивості. Однак він легко здатний скраплюватися. На це впливає температура та тиск. Наприклад, якщо воно дорівнює 8 атмосфер, а температура - +20 градусів за Цельсієм, Cl 2 - кислотно-жовта рідина. Цей агрегатний стан він здатний зберігати до +143 градусів, якщо тиск також продовжує підвищуватися.

При досягненні -32 С стан хлору перестає залежати від тиску, і він продовжує залишатися рідким.

Кристалізація речовини (твердий стан) відбувається при -101 градусі.

Де у природі існує Cl

Розглянувши загальну характеристику хлору, варто дізнатися, де ж у природі може траплятися такий складний елемент.

Через свою високу реакційну активність він практично ніколи не зустрічається в чистому вигляді (тому на початку вивчення вченими цього елемента знадобилися роки, щоб навчитися його синтезувати). Зазвичай Cl знаходиться у складі сполук у різних мінералах: галіт, сильвін, каїніт, бішофіт тощо.

Найбільше він міститься в солях, здобутих із морської чи океанічної води.

Вплив на організм

При розгляді властивості хлору вже неодноразово сказано, що він дуже отруйний. У цьому атоми речовини містяться у мінералах, а й у всіх організмах, починаючи від рослин до людини.

Через особливі властивості іони Cl краще за інших проникають крізь мембрани клітин (тому більше 80% всього хлору в тілі людини знаходиться в міжклітинному просторі).

Разом з К, Cl відповідальний за регуляцію водно-сольового балансу і як наслідок – за осмотичну рівність.

Незважаючи на таку важливу роль в організмі, у чистому вигляді Cl 2 вбиває все живе – від клітин до цілих організмів. Однак у контрольованих дозах та при короткочасному впливі він не встигає заподіяти пошкоджень.

Яскравим прикладом останнього твердження є будь-який басейн. Як відомо, воду в таких установах дезінфікують за допомогою Cl. При цьому, якщо людина рідко відвідує такий заклад (раз на тиждень чи на місяць) - малоймовірно, що він постраждає від наявності цієї речовини у воді. Проте працівники таких установ, особливо ті, хто майже весь день перебувають у воді (рятувальники, інструктори) часто страждають на шкірні захворювання або мають ослаблений імунітет.

У зв'язку з цим після відвідування басейнів обов'язково потрібно прийняти душ - щоб змити можливі залишки хлору зі шкіри і волосся.

Використання Cl людиною

Пам'ятаючи з характеристики хлору, що він є "примхливим" елементом (коли справа доходить до взаємодії з іншими речовинами), цікаво буде дізнатися, що в промисловості він часто використовується.

Насамперед з його допомогою виробляється дезінфекція багатьох речовин.

Також Cl застосовується для виготовлення деяких видів пестицидів, що допомагає рятувати врожай від шкідників.

Здатність цієї речовини взаємодіяти майже з усіма елементами таблиці Менделєєва (характеристика хлору як неметалу) допомагає з його допомогою добувати деякі види металів (Ті, Та та Nb), а також вапно та соляну кислоту.

Крім всього вищезгаданого Cl застосовують при виробництві промислових речовин (полівінілхлорид) та медичних препаратів (хлоргексидин).

Варто згадати, що сьогодні знайдено більш ефективний та безпечний дезінфікуючий засіб – озон (О 3 ). Однак його виробництво більш дороге, ніж хлору, і цей газ ще нестабільніший, ніж хлор (коротка характеристика фізичних властивостей 6-7 п.). Тому застосовувати озонування замість хлорування поки що можуть дозволити собі мало хто.

Як видобувається хлор

Сьогодні відомо чимало способів для синтезу цієї речовини. Усі вони поділяються на дві категорії:

• Хімічні.
• електрохімічні.

У першому випадку Cl одержують внаслідок хімічної реакціїОднак на практиці вони дуже затратні та малопродуктивні.

Тому в промисловості віддають перевагу електрохімічним методам (електролізу). Їх три: діафрагмовий, мембранний та ртутний електроліз.