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 неметалл. Входить в групу галогенів (спочатку назва «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) при нормальних умовах - отруйний газ жовтувато-зеленого кольору, з різким запахом. Молекула хлору двухатомная (формула Cl 2).

Історія відкриття хлору

Вперше газоподібний безводний хлороводень зібрав Дж. Присли в 1772р. (Над рідкою ртуттю). Вперше хлор був отриманий в 1774 р Шеєле, який описав його виділення при взаємодії пиролюзита з соляною кислотою в своєму трактаті про піролюзиті:

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

Шеєле зазначив запах хлору, схожий з запахом царської горілки, його здатність взаємодіяти з золотом і кіновар'ю, а також його відбілюючі властивості.

Однак Шеєле, відповідно до панувала в хімії того часу теорії флогістону, припустив, що хлор є дефлогістрованим соляну кислоту, тобто оксид соляної кислоти. Бертолле і Лавуазьє припустили, що хлор є оксидом елемента мурія, Однак спроби його виділення залишалися безуспішними аж до робіт Деві, якому електролізом вдалося розкласти кухонну сіль на натрій і хлор.

Поширення в природі

У природі зустрічаються два ізотопу 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 в складі мінералів: Галіт NaCI, Сільвіна KCl, сильвініту KCl · NaCl, бішофіту MgCl 2 · 6H2O, карналлита KCl · MgCl 2 · 6Н 2 O, каїніту KCl · MgSO 4 · 3Н 2 О. найбільші запаси хлору містяться в складі солей вод морів і океанів (вміст в морській воді 19 г / л). На частку хлору доводиться 0,025% від загального числа атомів земної кори, кларки елементів хлору - 0,017%, а людський організм містить 0,25% іонів хлору по масі. В організмі людини і тварин хлор міститься в основному в міжклітинних рідинах (в тому числі в крові) і грає важливу роль в регуляції осмотичних процесів, а також в процесах, пов'язаних з роботою нервових клітин.

Фізичні і фізико-хімічні властивості

При нормальних умовах хлор - жовто-зелений газ з задушливим запахом. Деякі його фізичні властивості представлені в таблиці.

Деякі фізичні властивості хлору

властивість	значення
Колір (газ)	Жовто-зелений
Температура кипіння	-34 ° C
Температура плавлення	-100 ° C
температура розкладання (Дисоціації на атоми)	~ 1400 ° C
Щільність (газ, н.у.)	3,214 г / л
Спорідненість до електрону атома	3,65 еВ
Перша енергія іонізації	12,97 еВ
Теплоємність (298 К, ​​газ)	34,94 (Дж / моль · K)
критична температура	144 ° C
критичний тиск	76 атм
Стандартна ентальпія освіти (298 К, ​​газ)	0 (кДж / моль)
Стандартна ентропія освіти (298 К, ​​газ)	222,9 (Дж / моль · K)
ентальпія плавлення	6,406 (кДж / моль)
ентальпія кипіння	20,41 (кДж / моль)
Енергія гомолитического розриву зв'язку Х-Х	243 (кДж / моль)
Енергія гетеролітичні розриву зв'язку Х-Х	1150 (кДж / моль)
енергія іонізації	1255 (кДж / моль)
Спорідненість до електрона	349 (кДж / моль)
атомний радіус	0,073 (нм)
Електронегативність за Полінгом	3,20
Електронегативність по Оллред-Рохової	2,83
Стійкі ступеня окислення	-1, 0, +1, +3, (+4), +5, (+6), +7

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

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

розчинність

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

Поріг сприйняття запаху в повітрі дорівнює 0,003 (мг / л).

За 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 срібла. Швидкість звуку в хлорі приблизно в півтора рази менше, ніж в повітрі.

Хімічні властивості

Будова електронної оболонки

На валентном рівні атома хлору міститься 1 неспарених електронів: 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-підрівні, атом хлору може проявляти і інші валентності. Схема освіти збуджених станів атома:

Також відомі сполуки хлору, в яких атом хлору формально проявляє валентність 4 і 6, наприклад ClO 2 і Cl 2 O 6. Однак, ці сполуки є радикалами, тобто у них є один неспарених електронів.

Взаємодія з металами

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

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

Взаємодія з неметалами

C неметаллами (крім вуглецю, азоту, кисню і інертних газів), утворює відповідні хлориди.

На світлі або при нагріванні активно реагує (іноді з вибухом) з воднем за радикальним механізмом. Суміші хлору з воднем, що містять від 5,8 до 88,3% водню, вибухають при опроміненні з образованіемхлороводорода. Суміш хлору з воднем в 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 проявляє ступінь окислення від +1 до +7: Cl 2 O, ClO 2, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7. Вони мають різкий запах, термічно і фотохімічно нестабільні, схильні до вибухового розпаду.

При реакції з фтором, утворюється не хлорид, а фторид:

Cl 2 + 3F 2 (хат.) → 2ClF 3

інші властивості

Хлор витісняє бром і йод з їхніх сполук з воднем і 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 в воді або лугах, хлор дісмутірует, утворюючи хлорноватистую (а при нагріванні хлорне) 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

Дія хлору на аміак можна отримати трёххлорістий азот:

4NH 3 + 3Cl 2 → NCl 3 + 3NH 4 Cl

Окисні властивості хлору

Хлор дуже сильний окислювач.

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 заміщають атом водню на хлор в 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 отримання хлору грунтувався на методі Шеєле, тобто реакції пиролюзита з соляною кислотою:

MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

У 1867 році 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 хлорування органічних сполук.

4HCl + O 2 → 2H 2 O + 2Cl 2

Сьогодні хлор в промислових масштабах отримують разом з гідроксидом натрію і воднем шляхом електролізу розчину кухонної солі:

2NaCl + 2H 2 О → H 2 + Cl 2 + 2NaOH Анод: 2Cl - - 2е - → Cl 2 0 Катод: 2H 2 O + 2 e - → H 2 + 2OH -

Так як паралельно електролізу хлориду натрію проходить процес електроліз води, то сумарне рівняння можна виразити таким 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 отримання хлору. Два з них електроліз з твердим катодом: діафрагмовий і мембранний методи, третій - електроліз з рідким ртутним катодом (ртутний метод виробництва). У ряду електрохімічних методів виробництва найлегшим і зручним способом є електроліз з ртутним катодом, але цей метод завдає значної шкоди навколишньому середовищу в результаті випаровування і витоків металевої ртуті.

Діафрагмовий метод з твердим катодом

Порожнина електролізера розділена пористої азбестового перегородкою - діафрагмою - на катод і анодное простір, де відповідно розміщені катод і анод електролізера. Тому такий електролізер часто називають діафрагмовим, а метод отримання - діафрагмовим електролізом. У анодное простір диафрагменного електролізера безперервно надходить потік насиченого аноліта (розчину NaCl). В результаті електрохімічного процесу на аноді за рахунок розкладання Галіт виділяється хлор, а на катоді за рахунок розкладання води - водень. При цьому прікатодном зона збагачується гідроксидом натрію.

Мембранний метод з твердим катодом

Мембранний метод по суті, аналогічний діафрагмовому, але анодна і катодного простору розділені катіонообменной полімерною мембраною. Мембранний метод виробництва ефективніше, ніж діафрагмовий, але складніше в застосуванні.

Ртутний метод з рідким катодом

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

лабораторні методи

У лабораторіях для отримання 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

Вироблений хлор зберігається в спеціальних «танках» або закачується в сталеві балони високого тиску. Балони з рідким хлором під тиском мають спеціальне забарвлення - болотний колір. Слід зазначити що при тривалій експлуатації балонів з хлором в них накопичується надзвичайно вибуховий треххлорістий азот, і тому час від часу балони з хлором повинні проходити планову промивку та очищення від хлориду азоту.

Стандарти якості хлору

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

застосування

Хлор застосовують в багатьох галузях промисловості, науки і побутових потреб:

• У виробництві полівінілхлориду, пластикатів, синтетичного каучуку, з яких виготовляють: ізоляцію для проводів, віконний профіль, пакувальні матеріали, одяг і взуття, лінолеум і грамплатівки, лаки, апаратуру і пінопласти, іграшки, деталі приладів, будівельні матеріали. Полівінілхлорид виробляють полімеризацією вінілхлориду, який сьогодні найчастіше отримують з етилену збалансованим по хлору методом через проміжний 1,2-дихлоретан.
• Відбілюючі властивості хлору відомі з давніх часів, 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 виробленого хлору. Один з найважливіших інсектицидів - гексахлорциклогексан (часто званий гексахлораном). Ця речовина вперше синтезовано ще в 1825 р Фарадеем, але практичне застосування знайшло тільки через 100 з гаком років - в 30-х роках ХХ століття.
• Використовувався як бойова отруйна речовина, а також для виробництва інших бойових отруйних речовин: іприт, фосген.
• Для знезараження води - «хлорування». Найбільш поширений спосіб знезараження питної води; заснований на здатності вільного хлору і його сполук пригнічувати ферментні системи мікроорганізмів каталізують окислювально-відновні процеси. Для знезараження питної води застосовують: хлор, двоокис хлору, хлорамін і хлорне вапно. СанПіН 2.1.4.1074-01 встановлює наступні межі (коридор) допустимого вмісту вільного залишкового хлору у питній воді централізованого водопостачання 0.3 - 0.5 мг / л. Ряд вчених і навіть політиків в 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 з хлорованою водопровідною водою. Вільний хлор у водопровідній воді істотно скорочує термін служби трубопроводів на основі поліолефінів: поліетиленових труб різного виду, в тому числі зшитого поліетилену, великі відомого як ПЕКС (PEX, PEX). У США для контролю допуску трубопроводів з полімерних матеріалів до використання в водогонах з хлорованою водою змушені були прийняти 3 стандарти: ASTM F2023 стосовно трубах із зшитого поліетилену (PEX) та гарячої хлорованій воді, ASTM F2263 стосовно до поліетиленових труб всім і хлорованій воді і ASTM F2330 стосовно багатошаровим (металополімерних) трубах і гарячої хлорованій воді. У частині довговічності при взаємодії з хлорованою водою позитивні результати демонструють мідні водопровідні труби.
• У харчовій промисловості зареєстрований в якості харчової добавки 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 в хлор-аргонних детекторах.

Багато розвинених країн прагнуть обмежити використання хлору в побуті, в тому числі тому, що при спалюванні хлорсодержащего сміття 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 осмотичного рівноваги, хлорид-іон має оптимальний радіус для проникнення черезмембрану клітин. Саме цим пояснюється його спільна участь з іонами натрію і калію в створенні постійного осмотичного тиску і регуляції водно-сольового обміну. Під впливом ГАМК (нейромедіатор) іони хлору надають гальмуючий ефект на нейрони шляхом зниження потенціалу дії. В шлунку іони хлору створюють сприятливе середовище для дії протеолітичних ферментів шлункового соку. Хлорні канали представлені в багатьох типах клітин, мітохондріальних мембранах і скелетних м'язах. Ці канали виконують важливі функції в регуляції об'єму рідини, трансепітеліальном транспорті іонів і стабілізації мембранних потенціалів, беруть участь в підтримці рН клітин. Хлор накопичується в вісцеральної тканини, шкірі і скелетних м'язах. Всмоктується хлор, в основному, в товстому кишечнику. Всмоктування і екскреція хлору тісно пов'язані з іонами натрію і бікарбонатами, в меншій мірі з мінералокортикоїдами і активністю Na + / K + - АТФ-ази. У клітинах акумулюється 10-15% всього хлору, з цієї кількості від 1/3 до 1/2 - в еритроцитах. Близько 85% хлору знаходяться в позаклітинному просторі. Хлор виводиться з організму в основному з сечею (90-95%), калом (4-8%) і через шкіру (до 2%). Екскреція хлору пов'язана з іонами натрію і калію, і реципрокно з HCO 3 - (кислотно-лужний баланс).

Людина споживає 5-10 г NaCl на добу. Мінімальна потреба людини в 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 і знищення хвороботворних бактерій. В даний час участь хлору у виникненні окремих захворювань у людини вивчено недостатньо добре, головним чином через малу кількість досліджень. Досить сказати, що не розроблені навіть рекомендації по нормі добового споживання хлору. М'язова тканина людини містить 0,20-0,52% хлору, кісткова - 0,09%; в 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 в цьому елементі.

Іони хлору життєво необхідні рослинам. Хлор бере участь в енергетичному обміні рослин, активуючи окисне фосфорилювання. Він необхідний для утворення кисню в процесі фотосинтезу ізольованими хлоропластами, стимулює допоміжні процеси фотосинтезу, перш за все ті з них, які пов'язані з акумулюванням енергії. Хлор позитивно впливає на поглинання коренями кисню, з'єднань калію, кальцію, магнію. Надмірна концентрація іонів хлору в рослинах може мати і 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 порожні солончаки на яких немає конкуренції. Рослини ростуть на засолених грунтах називаються - галофіти, вони накопичують хлориди протягом вегетаційного сезону, а потім позбавляються від надлишків посредствомлістопада або виділяють хлориди на поверхню листя і гілок і отримують подвійну вигоду притіняючи поверхні від сонячного світла.

Серед мікроорганізмів, так само відомі галофили - галобактеріі - які мешкають в сильносолених водах або грунтах.

Особливості роботи і запобіжні заходи

Хлор - токсичний задушливий газ, при попаданні в легені викликає опік легеневої тканини, задуху. Подразнюючу дію на дихальні шляхи надає при концентрації в повітрі близько 0,006 мг / л (тобто в два рази вище порога сприйняття запаху хлору). Хлор був одним з перших хімічних отруйних речовин, використаних Німеччиною в 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 тряпичной пов'язкою, змоченою растворомсульфіта натрію Na 2 SO 3 або тіосульфату натрію Na 2 S 2 O 3.

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

На заході Фландрії лежить крихітне містечко. Проте його назва відома всьому світу і довго ще буде зберігатися в пам'яті людства як символ одного з найбільших злочинів проти людства. Це містечко - Іпр. Креси (в битві при Креси в 1346 р англійськими військами вперше в Європі застосовано вогнепальну зброю.) - Іпр - Хіросіма - віхи на шляху перетворення війни в гігантську машину знищення.

На початку 1915 року на лінії західного фронту утворився так званий Іпрскій виступ. Союзні англо-французькі війська на північний схід від Ипра вклинилися на територію, кому німецькою армією. Німецьке командування вирішило нанести контрудар і вирівняти лінію фронту. Вранці 22 квітня, коли дув рівний норд-ост, німці почали незвичайну підготовку до наступу - вони провели першу в історії воєн газову атаку. На Іпрском ділянці фронту були одночасно відкриті 6000 балонів хлору. Протягом п'яти хвилин утворилася величезна, вагою в 180 т, отруйна жовто-зелена хмара, яке повільно рухалося у напрямку до окопів противника.

Цього ніхто не очікував. Війська французів і англійців готувалися до атаки, до артилерійському обстрілу, солдати надійно окопалися, але перед згубним хлорним хмарою вони були абсолютно беззбройними. Смертоносний газ проникав в усі щілини, в усі укриття. Результати першої хімічної атаки (і першого порушення Гаазької конвенції 1907 року про незастосування отруйних речовин!) Були приголомшливими - хлор вразив близько 15 тисяч чоловік, причому приблизно 5 тисяч - на смерть. І все це - заради того, щоб вирівняти лінію фронту довжиною в 6 км! Через два місяці німці зробили хлорне атаку і на східному фронті. А через два роки Іпр примножив свою сумну популярність. Під час важкого бою 12 липня 1917 в районі цього міста було вперше застосовано отруйна речовина, назване згодом іпритом. Іприт - це похідне хлору, діхлордіетілсульфід.

Про ці епізоди історії, пов'язаних з одним маленьким містечком і одним хімічним елементом, ми нагадали для того, щоб показати, як небезпечний може бути елемент №17 в руках войовничих безумців. Це - найпохмуріша сторінка історії хлору.

Але було б зовсім неправильно бачити в хлорі тільки отруйну речовину і сировину для виробництва інших отруйних речовин ...

Історія хлору

Історія елементарного хлору порівняно коротка, вона бере початок з 1774 р Історія сполук хлору стара, як світ. Досить згадати, що хлористий натрій - це кухонна сіль. І, мабуть, ще в доісторичні часи була помічена здатність солі консервувати м'ясо та рибу.

Найдавніші археологічні знахідки - свідчення використання солі людиною відносяться приблизно до 3 ... 4 тисячоліття до н.е. А найдавніше опис видобутку кам'яної солі зустрічається в творах грецького історика Геродота (V ст. До н.е.). Геродот описує видобуток кам'яної солі в Лівії. В оазисі Сінах в центрі Лівійської пустелі знаходився знаменитий храм бога Амона-Ра. Тому-то Лівія і іменувалася «Ammonia», і перша назва кам'яної солі було «sal ammoniacum». Пізніше, починаючи приблизно з XIII в. н.е., ця назва закріпилася за хлористим амонієм.

У «Природній історії» Плінія Старшого описаний метод відділення золота від неблагородних металів при прожаренні з сіллю і глиною. А одне з перших описів очищення хлористого натрію знаходимо в працях великого арабського лікаря і алхіміка Джабір ібн-Хая (в європейському написанні - Гебер).

Досить імовірно, що алхіміки стикалися і з елементарним хлором, так як в країнах Сходу вже в IX, а в Європі в XIII в. була відома «царська горілка» - суміш соляної і азотної кислот. У випущеної в 1668 р книзі голландця Ван-Гельмонта «Hortus Medicinae» говориться, що при спільному нагріванні хлористого амонію і азотної кислоти виходить якийсь газ. Судячи з опису, цей газ дуже схожий на хлор.

Детально хлор вперше описаний шведським хіміком Шеєле в його трактаті про піролюзиті. Нагріваючи мінерал піролюзит з соляною кислотою, Шеєле помітив запах, характерний для царської горілки, зібрав і дослідив жовто-зелений газ, яка породжувала цей запах, і вивчив його взаємодія з деякими речовинами. Шеєле першим виявив дію хлору на золото і кіновар (в останньому випадку утворюється сулема) і відбілюючі властивості хлору.

Шеєле не рахував знову відкритий газ простим речовиною і назвав його «дефлогістонірованной соляною кислотою». Говорячи сучасною мовою, Шеєле, а слідом за ним і інші вчені того часу вважали, що новий газ - це оксид соляної кислоти.

Трохи пізніше Бертольо і Лавуазьє запропонували вважати цей газ оксидом якогось нового елемента «мурія». Протягом трьох з половиною десятиліть хіміки безуспішно намагалися виділити невідомий мурій.

Прихильником «окису мурія» був спочатку і Деві, який в 1807 р розклав електричним струмом кухонну сіль на лужний метал натрій і жовто-зелений газ. Однак, через три роки, після багатьох марних спроб отримати мурій Деві прийшов до висновку, що газ, відкритий Шеєле, - проста речовина, елемент, і назвав його chloric gas або chlorine (від грецького χλωροζ - жовто-зелений). А ще через три роки Гей-Люссак дав новому елементу більш коротку назву - хлор. Правда, ще в 1811 р німецький хімік Швейгер запропонував для хлору інша назва - «галоген» (дослівно воно перекладається як солерод), але ця назва спочатку не прищепилося, а згодом стало загальним для цілої групи елементів, в яку входить і хлор.

«Особиста картка» хлору

На питання, що ж таке хлор, можна дати мінімум десяток відповідей. По-перше, це галоген; по-друге, один з найсильніших окислювачів; по-третє, надзвичайно отруйний газ; по-четверте, найважливіший продукт основної хімічної промисловості; по-п'яте, сировину для виробництва пластмас і отрутохімікатів, каучуку і штучного волокна, барвників і медикаментів; по-шосте, речовина, за допомогою якого отримують титан і кремній, гліцерин і фторопласт; по-сьоме, засіб для очищення питної води і відбілювання тканин ...

Це перерахування можна було б продовжити.

При звичайних умовах елементарний хлор - досить важкий жовто-зелений газ з різким характерним запахом. Атомний вагу хлору 35,453, а молекулярний - 70,906, тому що молекула хлору двоатомний. Один літр газоподібного хлору при нормальних умовах (температура 0 ° C і тиск 760 мм ртутного стовпа) важить 3,214 г. При охолодженні до температури -34,05 ° C хлор конденсується в жовту рідина (щільністю 1,56 г / см 3), а при температурі - 101,6 ° C твердне. При підвищеному тиску хлор можна перетворити в рідину і при більш високих температурах аж до + 144 ° C. Хлор добре розчиняється в діхлоретане і деяких інших хлорвмісних органічних розчинниках.

Елемент №17 дуже активний - він безпосередньо з'єднується майже з усіма елементами періодичної системи. Тому в природі він зустрічається тільки у вигляді сполук. Найпоширеніші мінерали, що містять хлор, галит NaCI, сильвініт KCl · NaCl, бішофіт MgCl 2 · 6H 2 O, карналлит KCl · MgCl 2 · 6Н 2 O, каїніт KCl · МgSO 4 · 3Н 2 О. Це їх в першу чергу «вина »(або« заслуга »), що вміст хлору в земній корі становить 0,20% за вагою. Для кольорової металургії дуже важливі деякі відносно рідкісні містять хлор мінерали, наприклад рогова срібло AgСl.

За 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 срібла.

Швидкість звуку в хлорі приблизно в півтора рази менше, ніж в повітрі.

І наостанок - про ізотопи хлору.

Зараз відомі дев'ять ізотопів цього елемента, але в природі зустрічаються тільки два - хлор-35 і хлор-37. Першого приблизно в три рази більше, ніж другого.

Решта сім ізотопів отримані штучно. Самий короткоживучий з них - 32 Cl має період напіврозпаду 0,306 секунди, а самий долгоживущий - 36 Cl - 310 тис. Років.

Як отримують хлор

Перше, на що звертаєш увагу, потрапивши на хлорний завод, це численні лінії електропередачі. Хлорне виробництво споживає багато електроенергії - вона потрібна для того, щоб розкласти природні сполуки хлору.

Природно, що основне хлорне сировину - це кам'яна сіль. Якщо хлорний завод розташований поблизу річки, то сіль завозять не по залізниці, а на баржах - так економічніше. Сіль - продукт недорогий, а витрачається її багато: щоб отримати тонну хлору, потрібно приблизно 1,7 ... 1,8 т солі.

Сіль надходить на склади. Тут зберігаються трьох - шестимісячні запаси сировини - хлорне виробництво, як правило, багатотоннажних.

Сіль подрібнюють і розчиняють в теплій воді. Цей розсіл по трубопроводу перекачується в цех очищення, де у величезних, заввишки з триповерховий будинок баках розсіл очищають від домішок солей кальцію і магнію і освітлюють (дають йому відстоятися). Чистий концентрований розчин хлористого натрію перекачується в основний цех хлорного виробництва - в цех електролізу.

У водному розчині молекули кухонної солі перетворюються в іони Na ​​+ і Сl -. Іон Сl - відрізняється від атома хлору тільки тим, що має один зайвий електрон. Значить, для того щоб отримати елементарний хлор, необхідно відірвати цей зайвий електрон. Відбувається це в електролізері на позитивно зарядженому електроді (аноді). З нього як би «відсисаються» електрони: 2Cl - → Cl 2 + 2 ē . Аноди зроблені з графіту, тому що будь-який метал (крім платини і її аналогів), відбираючи у іонів хлору зайві електрони, швидко кородує і руйнується.

Існують два типи технологічного оформлення виробництва хлору: діафрагмовий і ртутний. У першому випадку катодом служить перфорований металевий лист, а катод і анодное простору електролізера розділені азбестового діафрагмою. На залізному катоді відбувається розряд іонів водню і утворюється водний розчин їдкого натру. Якщо в якості катода застосовують ртуть, то на ньому розряджаються іони натрію і утворюється амальгама натрію, яка потім розкладається водою. Виходять водень і їдкий натр. В цьому випадку розділова діафрагма не потрібна, а луг виходить більш концентрованою, ніж в діафрагменних електролізерах.

Отже, виробництво хлору - це одночасно виробництво їдкого натру і водню.

Водень відводять по металевим, а хлор по скляних або керамічних трубах. Свіжоприготовлений хлор насичений парами води і тому особливо агресивний. Надалі його спочатку охолоджують холодною водою в високих вежах, викладених зсередини керамічними плитками і наповнених керамічної насадкою (так званими кільцями Рашига), а потім сушать концентрованої сірчаної кислотою. Це єдиний осушувач хлору і одна з небагатьох рідин, з якими хлор але взаємодіє.

Сухий хлор вже не так агресивний, він не руйнує, наприклад, сталеву апаратуру.

Транспортують хлор зазвичай в рідкому стані в залізничних цистернах або балонах під тиском до 10 атм.

У Росії виробництво хлору було вперше організовано ще в 1880 р на Бондюжского заводі. Хлор отримували тоді в принципі тим же способом, яким свого часу отримав його Шеєле - при взаємодії соляної кислоти з піролюзитом. Весь вироблений хлор витрачався на отримання хлорного вапна. У 1900 р на заводі «Донсода» вперше в Росії був введений в експлуатацію цех електролітичного виробництва хлору. Потужність цього цеху була всього 6 тис. Т на рік. У 1917 р все хлорні заводи Росії випускали 12 тис. Т хлору. А в 1965 р в СРСР було вироблено близько 1 млн т хлору ...

Один з багатьох

Все різноманіття практичного застосування хлору можна без особливої ​​натяжки висловити однією фразою: хлор необхідний для виробництва хлорпродуктов, тобто речовин, що містять «пов'язаний» хлор. А ось кажучи про ці самі хлорпродуктов, однією фразою не звільнишся. Вони дуже різні - і за властивостями, і за призначенням.

Розповісти про всі з'єднання хлору не дозволяє обмежений обсяг нашої статті, але без розповіді хоча б про деякі речовини, для отримання яких потрібен хлор, наш «портрет» елемента №17 був би неповним і непереконливим.

Взяти, приміром, хлорорганічні інсектициди - речовини, що вбивають шкідливих комах, але безпечні для рослин. На отримання засобів захисту рослин витрачається значна частина виробленого хлору.

Один з найважливіших інсектицидів - гексахлорциклогексан (часто званий гексахлораном). Ця речовина вперше синтезовано ще в 1825 р Фарадеем, але практичне застосування знайшло тільки через 100 з гаком років - в 30-х роках нашого століття.

Зараз гексахлоран отримують, хлоріруя бензол. Подібно водню, бензол дуже повільно реагує з хлором в темряві (і за відсутності каталізаторів), але при яскравому освітленні реакція хлорування бензолу (С 6 Н 6 + 3Сl 2 → З 6 Н 6 Сl 6) йде досить швидко.

Гексахлоран, так само як і багато інших інсектициди, застосовується у вигляді дустом з наповнювачами (тальком, каоліном), або у вигляді суспензій і емульсій, або, нарешті, у вигляді аерозолів. Гексахлоран особливо ефективний при протравливании насіння і при боротьбі з шкідниками овочевих і плодових культур. Витрата гексахлорана становить всього 1 ... 3 кг на гектар, економічний ефект від його застосування в 10 ... 15 разів перевершує витрати. На жаль, гексахлоран НЕ нешкідливий для людини ...

полівінілхлорид

Якщо попросити будь-якого школяра перерахувати відомі йому пластики, він одним з перших назве полівінілхлорид (інакше, вініпласт). З точки зору хіміка, ПВХ (так часто полівінілхлорид позначають в літературі) - це полімер, в молекулі якого на ланцюжок вуглецевих атомів «нанизані» атоми водню і хлору:

У цьому ланцюжку може бути кілька тисяч ланок.

А з споживчої точки зору ПВХ - це ізоляція для проводів і плащі-дощовики, лінолеум і граммпластінкі, захисні лаки і пакувальні матеріали, хімічна апаратура і пінопласти, іграшки та деталі приладів.

Полівінілхлорид утворюється при полімеризації вінілхлориду, який найчастіше отримують, обробляючи ацетилен хлористим воднем: HC ≡ CH + HCl → CH 2 = CHCl. Існує й інший спосіб отримання вінілхлориду - термічний крекінг дихлоретан.

CH 2 Cl - CH 2 Сl → CH 2 = CHCl + HCl. Цікавим є поєднання двох цих методів, коли у виробництві вінілхлориду по ацетиленові способу використовують HCl, що виділяється при крекінгу дихлоретан.

Хлористий вініл - безбарвний газ з приємним, кілька п'янким ефірним запахом, легко полімеризується. Для отримання полімеру рідкий вінілхлорид під тиском нагнітають в теплу воду, де він дробиться на дрібні крапельки. Щоб вони не зливалися, у воду додають трохи желатину або полівінілового спирту, а щоб почала розвиватися реакція полімеризації, туди ж вводять ініціатор полімеризації - перекис бензоїлу. Через кілька годин крапельки тверднуть, і утворюється суспензія полімеру в воді. Порошок полімеру відокремлюють на фільтрі або на центрифузі.

Полімеризація зазвичай відбувається при температурі від 40 до 60 ° C, причому, чим нижче температура полімеризації, тим довше утворюються полімерні молекули ...

Ми розповіли лише про двох речовинах, для отримання яких необхідний елемент №17. Тільки про дві з багатьох сотень. Подібних прикладів можна навести дуже багато. І всі вони говорять про те, що хлор - це не тільки отруйний і небезпечний газ, але дуже важливий, дуже корисний елемент.

елементарний розрахунок

При отриманні хлору електролізом розчину кухонної солі одночасно виходять водень і їдкий натр: 2NACl + 2H 2 О = H 2 + Cl 2 + 2NaOH. Звичайно, водень - дуже важливий хімічний продукт, але є більш дешеві та зручні способи виробництва цієї речовини, наприклад конверсія природного газу ... А ось їдкий натр отримують майже виключно електролізом розчинів кухонної солі - на частку інших методів доводиться менше 10%. Оскільки виробництва хлору і NaOH повністю взаємопов'язані (як випливає з рівняння реакції, отримання однієї грам-молекули - 71 г хлору - незмінно супроводжується отриманням двох грам-молекул - 80 г електролітичної лугу), знаючи продуктивність цеху (або заводу, або держави) по лугу , можна легко розрахувати, скільки хлору він виробляє. Кожній тонні NaOH «супроводжують» 890 кг хлору.

Ну і мастило!

Концентрована сірчана кислота - практично єдина рідина, яка не взаємодіє з хлором. Тому для стиснення і перекачування хлору на заводах використовують насоси, в яких роль робочого тіла і одночасно мастила виконує сірчана кислота.

Ім'я користувача Фрідріха Велера

Досліджуючи взаємодію органічних речовин з хлором, французький хімік XIX в. Жан Дюма зробив вражаюче відкриття: хлор здатний заміщати водень в молекулах органічних сполук. Наприклад, під час хлорування оцтової кислоти спочатку один водень метильної групи заміщається на хлор, потім другий, третій ... Але найбільш вражаючим було те, що за хімічними властивостями хлоруксусную кислоти мало чим відрізнялися від самої оцтової кислоти. Виявлений Дюма клас реакцій був абсолютно нез'ясовний панували в той час електрохімічної гіпотезою і теорією радикалів Берцелиуса (за висловом французького хіміка Лорана, відкриття хлоруксусной кислоти було подібно метеора, який зруйнував всю стару школу). Берцеліус, його учні та послідовники бурхливо заперечували правильність робіт Дюма. У німецькому журналі «Annalen der Chemie und Pharmacie» з'явилося знущальне лист знаменитого німецького хіміка Фрідріха Велера під псевдонімом S.С.Н. Windier (по німецьки «Schwindler» означає «брехун», «обманщик»). У ньому повідомлялося, що автору вдалося замістити в клітковині (С 6 Н 10 O 5) і все атоми вуглецю. водню і кисню на хлор, причому властивості клітковини при цьому не змінилися. І що тепер в Лондоні роблять теплі начеревники з вати, що складається ... з чистого хлору.

Хлор і вода

Хлор помітно розчиняється в воді. При 20 ° C в одному об'ємі води розчиняється 2,3 об'єму хлору. Водні розчини хлору (хлорне вода) - жовтого кольору. Але з часом, особливо при зберіганні на світлі, вони поступово знебарвлюються. Пояснюється це тим, що розчинений хлор частково взаємодіє з водою, утворюються соляна і хлорнуватиста кислоти: Cl 2 + H 2 O → HCl + HOCl. Остання нестійка і поступово розпадається на HCl і кисень. Тому розчин хлору в воді поступово перетворюється в розчин соляної кислоти.

Але при низьких температурах хлор і вода утворюють кристалогідрат незвичайного складу - Cl 2 · 5 3/4 H 2 O. Ці зеленувато-жовті кристали (стійкі тільки при температурах нижче 10 ° C) можна отримати, пропускаючи хлор через воду з льодом. Незвичайна формула пояснюється структурою кристаллогидрата, а вона визначається в першу чергу структурою льоду. У кристалічній решітці льоду молекули Н 2 О можуть розташовуватися таким чином, що між ними з'являються закономірно розташовані порожнечі. Елементарна кубічна осередок містить 46 молекул води, між якими є вісім мікроскопічних порожнин. У цих порожнинах і осідають молекули хлору. Точна формула кристаллогидрата хлору тому повинна бути записана так: 8Сl 2 · 46Н 2 О.

отруєння хлором

Присутність в повітрі вже близько 0,0001% хлору дратівливо діє на слизові оболонки. Постійне перебування в такій атмосфері може привести до захворювання бронхів, різко погіршує апетит, надає зеленуватий відтінок шкірі. Якщо вміст хлору в повітрі становить 0,1 ° / о, то може наступити гостре отруєння, перша ознака якого - напади сильного кашлю. При отруєнні хлором необхідний абсолютний спокій; корисно вдихати кисень, або аміак (нюхаючи нашатирний спирт), або пари спирту з ефіром. За існуючими санітарним нормам вміст хлору в повітрі виробничих приміщень не повинен перевищувати 0,001 мг / л, тобто 0,00003%.

Не тільки отрута

«Що вовки жадібні, будь-хто знає». Що хлор отруйний - теж. Однак в невеликих дозах отруйний хлор іноді може служити і протиотрутою. Так, постраждалим від сірководню дають нюхати нестійку хлорне вапно. Взаємодіючи, два отрути взаємно нейтралізуються.

Аналіз на хлор

Для визначення вмісту хлору пробу повітря пропускають через поглиначі з підкисленим розчином йодистого калію. (Хлор витісняє йод, кількість останнього легко визначається титруванням за допомогою розчину Nа 2 S 2 O 3). Для визначення мікрокількостей хлору в повітрі часто застосовується колориметрический метод, заснований на різкій зміні забарвлення деяких з'єднань (бензидину, ортотолуідіна, метилоранжа) при окисленні їх хлором. Наприклад, безбарвний підкисленою розчин бензидину набуває жовтого кольору, а нейтральний - синій. Інтенсивність забарвлення пропорційна кількості хлору.

Cl 2 при об. Т - газ жовто-зеленого кольору з різким задушливим запахом, важчий за повітря - в 2,5 рази, малорастворим в воді (~ 6,5 г / л); х. р. в неполярних органічних розчинниках. У вільному вигляді зустрічається тільки в вулканічних газах.

способи отримання

Засновані на процесі окислення аніонів Cl -

2Cl - - 2e - = Cl 2 0

промисловий

Електроліз водних розчинів хлоридів, частіше - NaCl:

2NaCl + 2Н 2 O = Cl 2 + 2NaOH + H 2

лабораторні

Окислення конц. HCI різнимиокислювачами:

4HCI + MnO 2 = Cl 2 + МпCl 2 + 2Н 2 O

16НСl + 2КМпО 4 = 5Cl 2 + 2MnCl 2 + 2KCl + 8Н 2 O

6HCl + КСlO 3 = ЗCl 2 + KCl + 3Н 2 O

14HCl + К 2 Сr 2 O 7 = 3Cl 2 + 2CrCl 3 + 2KCl + 7Н 2 O

Хімічні властивості

Хлор - дуже сильний окислювач. Окисляє метали, неметали і складні речовини, перетворюючись при цьому в дуже стійкі аніони Cl -:

Cl 2 0 + 2 e - = 2Cl -

Реакції з металами

Активні метали в атмосфері сухого газоподібного хлору спалахують і згорають; при цьому утворюються хлориди металів.

Cl 2 + 2Na = 2NaCl

3Cl 2 + 2Fe = 2FeCl 3

Малоактивні метали легше окислюються вологим хлором або його водними розчинами:

Cl 2 + Сu = CuCl 2

3Cl 2 + 2Аu = 2AuCl 3

Реакції з неметалами

Хлор безпосередньо не взаємодіє тільки з O 2, N 2, С. З іншими неметалами реакції протікають при різних умовах.

Утворюються нітрати неметалів. Найбільш важливою є реакція взаємодії з воднем.

Cl 2 + Н 2 = 2НС1

Cl 2 + 2S (розплав) = S 2 Cl 2

ЗCl 2 + 2Р = 2РCl 3 (або РCl 5 - в надлишку Cl 2)

2Cl 2 + Si = SiCl 4

3Cl 2 + I 2 = 2ICl 3

Витіснення вільних неметалів (Вr 2, I 2, N 2, S) з їх з'єднань

Cl 2 + 2KBr = Br 2 + 2KCl

Cl 2 + 2KI = I 2 + 2KCl

Cl 2 + 2HI = I 2 + 2HCl

Cl 2 + H 2 S = S + 2HCl

ЗСl 2 + 2NH 3 = N 2 + 6HCl

Диспропорционирование хлору в воді і водних розчинах лугів

В результаті самоокисления-самовідновлення одні атоми хлору перетворюються в аніони Cl -, а інші в позитивній ступеня окислення входять до складу аніонів ClO - або ClO 3 -.

Cl 2 + Н 2 O = HCl + НClO хлорнуватиста к-та

Cl 2 + 2КОН = KCl + KClO + Н 2 O

3Cl 2 + 6КОН = 5KCl + KClO 3 + 3Н 2 O

3Cl 2 + 2Са (ОН) 2 = CaCl 2 + Са (ClO) 2 + 2Н 2 O

Ці реакції мають важливе значення, оскільки призводять до отримання кисневих сполук хлору:

КClO 3 і Са (ClO) 2 - гіпохлорити; КClO 3 - хлорат калію (бертолетова сіль).

Взаємодія хлору з органічними речовинами

а) заміщення атомів водню в молекулах ОВ

б) приєднання молекул Cl 2 за місцем розриву кратних вуглець-вуглецевих зв'язків

H 2 C = CH 2 + Cl 2 → ClH 2 C-CH 2 Cl 1,2-дихлоретан

HC≡CH + 2Cl 2 → Cl 2 HC-CHCl 2 1,1,2,2-тетрахлоретан

Хлороводень і соляна кислота

газоподібний хлороводень

Фізичні та хімічні властивості

HCl - хлорид водню. При об. Т - бесцв. газ з різким запахом, досить легко зріджується (т. пл. -114 ° С, т. кип. -85 ° С). Безводний НСl і в газоподібному, і в рідкому станах неелектропроводен, хімічно інертний по відношенню до металів, оксиду та гідроксиду металів, а також до багатьох інших речовин. Це означає, що за відсутності води хлороводород не проявляє кислотних властивостей. Тільки при дуже високій Т газоподібний HCl реагує з металами, причому навіть такими малоактивними, як Сu і Аg.
Відновлювальні властивості хпорід-аніону в HCl також проявляються в незначній мірі: він окислюється фтором при об. Т, а також при високій Т (600 ° С) в присутності каталізаторів можна зупинити реагує з киснем:

2HCl + F 2 = Сl 2 + 2HF

4HCl + O 2 = 2Сl 2 + 2Н 2 O

Газоподібний HCl широко використовується в органічному синтезі (реакції гідрохлорування).

способи отримання

1. Синтез з простих речовин:

Н 2 + Cl 2 = 2HCl

2. Утворюється як побічний продукт при хлоруванні УВ:

R-H + Cl 2 = R-Cl + HCl

3. У лабораторії отримують дією конц. H 2 SO 4 на хлориди:

H 2 SО 4 (конц.) + NaCl = 2HCl + NaHSО 4 (при слабкому нагріванні)

H 2 SО 4 (конц.) + 2NaCl = 2HCl + Na 2 SО 4 (при дуже сильному нагріванні)

Водний розчин HCl - сильна кислота (хлороводородная, або соляна)

HCl дуже добре розчиняється у воді: при об. Т в 1 л Н 2 O розчиняється ~ 450 л газу (розчинення супроводжується виділенням значної кількості тепла). Насичений розчин має масову частку HCl, рівну 36-37%. Такий розчин має дуже різкий, задушливий запах.

Молекули HCl у воді практично повністю розпадаються на іони, т. Е. Водний розчин HCl є сильною кислотою.

Хімічні властивості соляної кислоти

1. Розчинений у воді HCl проявляє все загальні властивості кислот, обумовлені присутністю іонів Н +

HCl → H + + Cl -

взаємодія:

а) з металами (до Н):

2HCl 2 + Zn = ZnCl 2 + H 2

б) з основними і амфотерними оксидами:

2HCl + CuO = CuCl 2 + Н 2 O

6HCl + Аl 2 O 3 = 2АlCl 3 + ЗН 2 O

в) з підставами і амфотерними гідроксидами:

2HCl + Са (ОН) 2 = CaCl 2 + 2Н 2 О

3HCl + Аl (ОН) 3 = АlСl 3 + ЗН 2 O

г) з солями слабших кислот:

2HCl + СаСО 3 = CaCl 2 + СО 2 + Н 3 O

HCl + C 6 H 5 ONa = С 6 Н 5 ОН + NaCl

д) з аміаком:

HCl + NH 3 = NH 4 Cl

Реакції з сильними окислювачами F 2, MnO 2, KMnO 4, KClO 3, K 2 Cr 2 O 7. Анион Cl - окислюється до вільного галогену:

2Cl - - 2e - = Cl 2 0

Рівняння реакція см. "Отримання хлору". Особливе значення має ОВР між соляної і азотної кислотами:

Реакції з органічними сполуками

взаємодія:

а) з амінами (як органічними підставами)

R-NH 2 + HCl → + Cl -

б) з амінокислотами (як амфотерними соедімнеіямі)

Оксиди і оксокислоти хлору

кислотні оксиди

кислоти

солі

Хімічні властивості

1. Всі оксокислоти хлору і їх солі є сильними окислювачами.

2. Майже всі з'єднання при нагріванні розкладаються за рахунок внутрішньомолекулярного окиснення-відновлення або диспропорционирования.

хлорне вапно

Хлорне (белільной) вапно - суміш гіпохлориту і хлориду кальцію, має відбілюючим і дезінфікуючу дію. Іноді розглядається як приклад змішаної солі, що має в своєму складі одночасно аніони двох кислот:

жавелева вода

Водний розчин хлориду і гапохлоріта калію KCl + KClO + H 2 O

ВИЗНАЧЕННЯ

хлорзнаходиться в третьому періоді VII групі головною (А) підгрупі Періодичної таблиці.

Відноситься до елементів p-сімейства. Неметалл. Елементи-неметали, що входять в цю групу, носять загальна назва галогени. Позначення - Cl. Порядковий номер - 17. Відносна атомна маса - 35,453 а.е.м.

Електронна будова атома хлору

Атом хлору складається з позитивно зарядженого ядра (+17), що складається з 17 протонів і 18 нейтронів, навколо якого по 3-м орбітах рухаються 17 електронів.

Рис.1. Схематична будова атома хлору.

Розподіл електронів по орбіталях виглядає наступним чином:

17Cl) 2) 8) 7;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 .

На зовнішньому енергетичному рівні атома хлору знаходиться сім електронів, всі вони вважаються валентними. Енергетична діаграма основного стану приймає наступний вигляд:

Наявність одного неспареного електрона свідчить про те, що хлор здатний виявляти ступінь окислення +1. Також можливо кілька збуджених станів через наявність вакантної 3 dорбіталі. Спочатку розпарюються електрони 3 p-подуровня і займають вільні dорбіталі, а після - електрони 3 s-подуровня:

Цим пояснюється наявність у хлору ще трьох ступенів окислення: +3, +5 і +7.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

завдання	Дано два елементи з зарядами ядер Z = 17 і Z = 18. Проста речовина, утворене першим елементом, - отруйний газ з різким запахом, а другим - неотруйний, позбавлений запаху, який не підтримує дихання газ. Напишіть електронні формули атомів обох елементів. Який з них утворює отруйний газ?
Рішення	Електронні формули заданих елементів будуть записуватися наступним чином: 17 Z 1 s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ; 18 Z 1 s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 . Заряд ядра атома хімічного елемента дорівнює його порядковому номеру в Періодичної таблиці. Отже, це хлор та аргон. Два атома хлору утворюють молекулу простого речовини - Cl 2, яке представляє собою отруйний газ з різким запахом
відповідь	Хлор і аргон.

Як би ми негативно не ставилися до громадських вбиралень, природа диктує свої правила, і відвідувати їх доводиться. Крім природних (для даного місця) запахів, ще одним звичним ароматом є хлорка, яка використовується для дезінфекції приміщення. Свою назву вона отримала через головного діючої речовини в ній - Cl. Дайте дізнаємося про це хімічний елемент і його властивості, а також дамо характеристику хлору по положенню в періодичній системі.

Як був відкритий цей елемент

Вперше хлорвміщуючі з'єднання (HCl) було синтезовано в 1772 р британським священиком Джозефом Прістлі.

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

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

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

Хлорин перетворився в хлор (chlore) завдяки Жозефу Гей-Люссаку і в такому вигляді існує в французькою, німецькою, російською, українською, білоруською, чеською, болгарською та деяких інших мовах і сьогодні. В англійському донині вживається назва "хлорин", а в італійській та іспанській "хлоро".

Більш детально розглянутий елемент був описаний Йенсом Берцелиусом в 1826 р Саме він зміг визначити його атомну масу.

Що таке хлор (Cl)

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

Назва chlorine було утворено від грецького слова χλωρός ( «зелений»). Дано воно було через жовтувато-зеленуватого кольору даної речовини

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

Крім розпізнавального відтінку, для хлору характерний солодкувато-їдкий запах. Він є дуже отруйною речовиною, тому при попаданні в повітря і вдиханні людиною або твариною здатний протягом кількох хвилин привести до їх загибелі (залежить від концентрації Cl).

Оскільки хлор важчий за повітря майже в 2,5 рази, він завжди буде знаходитися нижче його, тобто біля самої землі. З цієї причини при підозрі на наявність Cl слід забратися якомога вище, так як там буде менша концентрація даного газу.

Також, на відміну від деяких інших отруйних речовин, які містять хлор мають характерний кольором, що може дозволити візуально їх ідентифікувати і вжити заходів. Більшість стандартних протигазів допомагають захистити органи дихання і слизові оболонки від ураження Cl. Однак для повної безпеки потрібно приймати більш серйозні заходи, аж до нейтралізації отруйної речовини.

Варто відзначити, що саме з застосування німцями хлору як отруйного газу в 1915 р розпочало свою історію хімічну зброю. В результаті використання майже 200 тонн речовини було за кілька хвилин отруєно 15 тисяч осіб. Третина з них померла майже миттєво, третина отримала перманентні пошкодження, і лише 5 тисячам удалося врятуватися.

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

Характеристика хлору в періодичній системі

Хлор як галоген

Крім крайней токсичності і їдкого запаху (характерних для всіх представників даної групи) Cl добре розчиняється в воді. Практичне підтвердження цьому - додавання хлорвмісних миючих засобів в воду для басейнів.

При контакті з вологим повітрям розглядається речовина починає диміти.

Властивості Cl як неметалла

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

Він має здатність утворювати сполуки практично з усіма металами і неметалами. Як приклад можна привести реакцію з атомами заліза: 2Fe + 3Cl 2 → 2FeCl 3.

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

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

Варто відзначити, що в кристалічній формі (у вигляді порошку) хлор взаємодіє з металами лише при нагріванні до високих температур.

Реагуючи з іншими неметалами (крім О2, N, F, С і інертних газів), Cl утворює сполуки - хлориди.

При реакції з О2 утворюються вкрай нестабільні і схильні до розпаду оксиди. У них ступінь окислення Cl здатна виявлятися від +1 до +7.

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

Хлор: характеристика речовини з точки зору його фізичних властивостей

Крім хімічних властивостей, розглянутий елемент має і фізичні.

Вплив температури на агрегатний стан Cl

Розглянувши фізичну характеристику елемента хлору, ми розуміємо, що він здатний переходити в різні агрегатні стани. Все залежить від температурного режиму.

У нормальному стані Cl - це газ, що володіє високими корозійними властивостями. Однак він з легкістю здатний скраплюватися. На це впливає температура і тиск. Наприклад, якщо воно дорівнює 8 атмосферам, а температура - +20 градусів за Цельсієм, Cl 2 - кислотно-жовта рідина. Дане 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 градус.

Де в природі існує Cl

Розглянувши загальну характеристику хлору, варто дізнатися, де ж в природі може зустрічатися такий непростий елемент.

Через свою високу реакційну активності він практично ніколи не зустрічається в чистому вигляді (тому на початку вивчення вченими цього елемента знадобилися роки, щоб навчитися його синтезувати). Зазвичай Cl знаходиться в складі з'єднань в різних мінералах: Галіт, сильвин, каїніт, бішофіт і т. П.

Найбільше він міститься в солях, здобутих з морської або океанічної води.

Вплив на організм

При розгляді характеристики хлору вже було не раз сказано, що він вкрай отруйний. При цьому атоми речовини містяться не тільки в мінералах, а й практично у всіх організмах, починаючи від рослин до людини.

Через особливих властивостей 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 осмотичний рівність.

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

Яскравим прикладом останньому твердженню служить будь-який басейн. Як відомо, воду в таких установах дезінфікують за допомогою Cl. При цьому, якщо людина рідко відвідує такий заклад (раз на тиждень або на місяць) - малоймовірно, що він постраждає від наявності даної речовини в воді. Однак працівники таких установ, особливо ті, хто майже весь день перебувають у воді (рятувальники, інструктори) часто страждають шкірними захворюваннями або мають ослаблений імунітет.

У зв'язку з усім цим після відвідування басейнів обов'язково потрібно прийняти душ - щоб змити можливі залишки хлору з 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 вельми часто використовується.

В першу чергу з його допомогою виробляється дезінфекція багатьох речовин.

Також Cl застосовується при виготовленні деяких видів пестицидів, що допомагає рятувати урожай від шкідників.

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

Крім усього перерахованого вище Cl застосовують при виробництві промислових речовин (полівінілхлорид) і медичних препаратів (хлоргексидин).

Варто згадати, що сьогодні знайдено більш ефективне і безпечне дезінфікуючий засіб - озон (О 3). Однак його виробництво більш дороге, ніж хлору, і цей газ ще більше нестабільний, ніж хлор (коротка характеристика фізичних властивостей в 6-7 п.). Тому застосовувати озонування замість хлорування поки можуть дозволити собі далеко не всі.

Як видобувається хлор

Сьогодні відомо чимало способів для синтезу цієї речовини. Всі вони діляться на дві категорії:

• Хімічні.
• Електрохімічні.

У першому випадку Cl отримують внаслідок хімічної реакції. Однак на практиці вони дуже витратні і малопродуктивні.

Тому в промисловості воліють електрохімічні методи (електроліз). Їх три: діафрагмовий, мембранний і ртутний електроліз.