До якого виду ів відноситься хлор. Хлор в природі

хлор

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

◁ Хлорний (див.).

хлор

(Лат. Chlorum), хімічний елемент VII групи періодичної системи, відноситься до галогенів. Назва від грецького chlōros - жовто-зелений. Вільний хлор складається з двохатомних молекул (Cl 2); газ жовто-зеленого кольору з різким запахом; щільність 3,214 г / л; t пл -101 ° C; t кип -33,97 ° C; при звичайній температурі легко зріджується під тиском 0,6 МПа. Хімічно дуже активний (окислювач). Головні мінерали - галіт (кам'яна сіль), сильвин, 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 і тканин (5-15%), для санітарних потреб і знезараження (хлорування) води. Токсичний.

ХЛОР

ХЛОР (лат. Сhlorum), Cl (читається «хлор»), хімічний елемент з атомним номером 17, атомна маса 35,453. У вільному вигляді - жовто-зелений важкий газ з різким задушливим запахом (звідси назва: грец. Chloros - жовто-зелений).
Природний хлор є сумішшю двох нуклідів (см. нуклідів) з масовими числами 35 (в суміші 75,77% по масі) і 37 (24,23%). Конфігурація зовнішнього електронного шару 3 s 2 p 5 . У з'єднаннях проявляє головним чином ступеня окислення -1, +1, +3, +5 і +7 (валентності I, III, V і VII). Розташований в третьому періоді в групі VIIа періодичної системи елементів Менделєєва, відноситься до галогенів (см. галоген).
Радіус нейтрального атома хлору 0,099 нм, іонні радіуси рівні, відповідно (в дужках вказані значення координаційного числа): Cl - 0,167 нм (6), Cl 5+ 0,026 нм (3) і Clr 7 + 0,022 нм (3) і 0,041 нм ( 6). Енергії послідовної іонізації нейтрального атома хлору рівні, відповідно, 12,97, 23,80, 35,9, 53,5, 67,8, 96,7 і 114,3 еВ. Спорідненість до електрону 3,614 еВ. За шкалою Полінга електронегативність хлору 3,16.
Історія відкриття
Найважливіше хімічна сполука хлору - кухонна сіль (хімічна формула NaCl, хімічна назва хлорид натрію) - було відомо людині з найдавніших часів. Є свідчення того, що видобуток кухонної солі здійснювалася 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 і азотної кислот, при взаємодії яких виділяється хлор.
Вперше газ хлор отримав і детально описав шведський хімік К. Шеєле (см. Шеєліт Карл Вільгельм) в 1774 році. Він нагрівав соляну кислоту з мінералом піролюзитом (см. піролюзит) MnO 2 і спостерігав виділення жовто-зеленого газу з різким запахом. Так як в ті часи панувала теорія флогістону (см. ФЛОГИСТОН), Новий газ Шеєле розглядав як «дефлогістонірованную соляну кислоту», т. Е. Як окис (оксид) соляної кислоти. А.Лавуазье (см. Лавуазьє Антуан Лоран) розглядав газ як оксид елемента «мурія» (соляну кислоту називали муріевой, від лат. muria - розсіл). Таку ж точку зору спочатку поділяв англійський учений Г. Деві (см. ДЕВІ Гемфрі), Який витратив багато часу на те, щоб розкласти «окис мурія» на прості речовини. Це йому не вдалося, і 1811 році Деві прийшов до висновку, що даний газ - це проста речовина, і йому відповідає хімічний елемент. Деві першим запропонував у відповідність з жовто-зеленим забарвленням газу назвати його chlorine (хлорин). Назва «хлор» елементу дав в 1812 французький хімік Ж. Л. Гей-Люссак (см. Гей-Люссак Жозеф Луї); воно прийнято у всіх країнах, крім Великобританії та США, де збереглася назва, введене Деві. Висловлювалася думка про те, що даний елемент слід назвати «галоген» (т. Е. Що породжує солі), але воно з часом стало загальною назвою всіх елементів групи VIIA.
Знаходження в природі
Вміст хлору в земній корі становить 0,013% по масі, в помітною концентрації він у вигляді іона Cl - присутній в морській воді (в середньому близько 18,8 г / л). Хімічно хлор високоактивний і тому у вільному вигляді в природі не зустрічається. Він входить до складу таких мінералів, що утворюють великі поклади, як кухонна, або кам'яна, сіль (галіт (см. ГАЛИТ)) NaCl, карналіт (см. карналіт) KCl · MgCl 2 · 6H 21 O, сильвин (см. Сильвініт) КСl, сильвініт (Na, K) Cl, каїніт (см. Каїн) КСl · MgSO 4 · 3Н 2 О, бішофіт (см. БІШОФІТ) MgCl 2 · 6H 2 O і багатьох інших. Хлор можна виявити в самих різних породах, в грунті.
отримання
Для отримання газоподібного хлору використовують електроліз міцного водного розчину NaCl (іноді використовують KCl). Електроліз проводять з використанням катіонообменной мембрани, що розділяє катодного і анодное простору. При цьому за рахунок процесу
2NaCl + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2 + Cl 2
отримують одразу три цінних хімічних продукту: на аноді - хлор, на катоді - водень (см. ВОДЕНЬ) , І в електролізері накопичується луг (1,13 тонни NaOH на кожну тонну отриманого хлору). Виробництво хлору електролізом вимагає великих витрат електроенергії: на полученіе1 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 (IV) MnO 2). Найбільш зручно використовувати для цих цілей перманганат калію: в цьому випадку реакція протікає без нагрівання:
2KMnO 4 + 16HCl \u003d 2KСl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O.
При необхідності хлор в зрідженому (під тиском) вигляді транспортують в залізничних цистернах або в сталевих балонах. Балони з хлором мають спеціальне маркування, але навіть при її відсутності хлорний балон легко відрізнити від балонів з іншими неотруйними газами. Дно хлорних балонів має форму півкулі, і балон з рідким хлором неможливо без опори поставити вертикально.
Фізичні та хімічні властивості
При звичайних умовах хлор - жовто-зелений газ, щільність газу при 25 ° C 3,214 г / дм 3 (приблизно в 2,5 рази більше щільності повітря). Температура плавлення твердого хлору -100,98 ° C, температура кипіння -33,97 ° C. Стандартний електродний потенціал Сl 2 / Cl - у водному розчині дорівнює +1,3583 В.
У вільному стані існує у вигляді двохатомних молекул Сl 2. Меж'ядерних відстань в цій молекулі 0,1987 нм. Спорідненість до електрону молекули Сl 2 2,45 еВ, потенціал іонізації 11,48 еВ. Енергія дисоціації молекул Сl 2 на атоми порівняно невелика і складає 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 в воді називають хлорного водою. У хлорного воді встановлюється рівновага:
Сl 2 + H 2 O H + \u003d Сl - + HOСl.
Для того, щоб змістити цю рівновагу вліво, т. Е. Знизити розчинність хлору у воді, в воду слід додати або хлорид натрію NaCl, або яку-небудь нелетючу 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 енергії дисоціації молекул Сl 2 на атоми і високого спорідненості атома хлору до електрону хімічно хлор високоактивний. Він вступає в безпосередню взаємодію з більшістю металів (в тому числі, наприклад, з золотом) і багатьма неметалами. Так, без нагрівання хлор реагує з лужними (см. ЛУЖНІ МЕТАЛИ) і лужноземельними металами (см. Лужноземельних металів), З сурмою:
2Sb + 3Cl 2 \u003d 2SbCl 3
При нагріванні хлор реагує з алюмінієм:
3Сl 2 + 2Аl \u003d 2А1Сl 3
і залізом:
2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3.
З воднем H 2 хлор реагує або при підпалюванні (хлор спокійно горить в атмосфері водню), або при опроміненні суміші хлору і водню ультрафіолетовим світлом. При цьому виникає газ хлороводород НСl:
Н 2 + Сl 2 \u003d 2НСl.
Розчин хлороводню у воді називають соляної (см. СОЛЯНА КИСЛОТА) (Хлороводню) кислотою. Максимальна масова концентрація соляної кислоти близько 38%. Солі соляної кислоти - хлориди (см. хлориду) , Наприклад, хлорид амонію NH 4 Cl, хлорид кальцію СаСl 2, хлорид барію ВаСl 2 і інші. Багато хлориди добре розчинні у воді. Практично не розчиняється у воді і в кислих водних розчинах хлорид срібла AgCl. Якісна реакція на присутність хлорид-іонів в розчині - освіту з іонами Ag + білого осаду AgСl, практично нерозчинного в азотнокислої середовищі:
СаСl 2 + 2AgNO 3 \u003d Ca (NO 3) 2 + 2AgCl.
При кімнатній температурі хлор реагує з сіркою (утворюється так звана однохлористого сірка S 2 Cl 2) і фтором (утворюються сполуки ClF і СlF 3). При нагріванні хлор взаємодіє з фосфором (утворюються, в залежності від умов проведення реакції, з'єднання РСl 3 або РСl 5), миш'яком, бором та іншими неметалами. Безпосередньо хлор не реагує з киснем, азотом, вуглецем (численні сполуки хлору з цими елементами отримують непрямими шляхами) та інертними газами (останнім часом вчені знайшли способи активування подібних реакцій і їх здійснення «безпосередньо»). З іншими галогенами хлор утворює міжгалогенні з'єднання, наприклад, дуже сильні окислювачі - фториди ClF, ClF 3, ClF 5. Окислювальна здатність хлору вище, ніж брому, тому хлор витісняє бромід-іон з розчинів бромідів, наприклад:
Cl 2 + 2NaBr \u003d Br 2 + 2NaCl
Хлор вступає в реакцію заміщення з багатьма органічними сполуками, наприклад, з метаном СН4 і бензолом З 6 Н 6:
СН 4 + Сl 2 \u003d СН 3 Сl + НСl або З 6 Н 6 + Сl 2 \u003d С 6 Н 5 Сl + НСl.
Молекула хлору здатна приєднаються за кратними зв'язками (подвійним і потрійним) до органічних сполук, наприклад, до етилену С 2 Н 4:
З 2 Н 4 + Сl 2 \u003d СН 2 СlСН 2 Сl.
Хлор вступає у взаємодію з водними розчинами лугів. Якщо реакція протікає при кімнатній температурі, то утворюються хлорид (наприклад, хлорид калію КCl) і гіпохлорит (см. гіпохлориту) (Наприклад, гіпохлорит калію КClО):
Cl 2 + 2КОН \u003d КClО + КСl + Н 2 О.
При взаємодії хлору з гарячим (температура близько 70-80 ° C) розчином лугу утворюється відповідний хлорид і хлорат (см. хлорат) , Наприклад:
3Сl 2 + 6КОН \u003d 5КСl + КСlО 3 + 3Н 2 О.
При взаємодії хлору з вологою кашкою з гідроксиду кальцію Са (ОН) 2 утворюється хлорне вапно (см. Хлорного вапна) ( «Хлорка») СаСlОСl.
Ступені окислення хлору +1 відповідає слабка малостійка хлорнуватиста кислота (см. Хлорнуватисту кислоту) НСlО. Її солі - гіпохлорити, наприклад, NaClO - гіпохлорит натрію. Гіпохлорити - найсильніші окислювачі, широко використовуються як відбілюючі і дезінфікуючі агенти. При взаємодії гіпохлоритів, зокрема, хлорного вапна, з вуглекислим газом СО 2 утворюється серед інших продуктів летюча хлорнуватиста кислота (см. Хлорнуватисту кислоту) , Яка може розкладатися з виділенням оксиду хлору (I) Сl 2 О:
2НСlО \u003d Сl 2 О + Н 2 О.
Саме запах цього газу Сl 2 О - характерний запах «хлорки».
Ступені окислення хлору +3 відповідає малостійка кислота середньої сили НСlО 2. Цю кислоту називають хлористої, її солі - хлорити (см. Хлоритів (солі)) , Наприклад, NaClO 2 - хлорит натрію.
Ступені окислення хлору +4 відповідає тільки одне з'єднання - діоксид хлору СlО 2.
Ступені окислення хлору +5 відповідає сильна, стійка тільки у водних розчинах при концентрації нижче 40%, хлоратна кислота (см. Хлорнуватисту кислоту) НСlО 3. Її солі - хлорати, наприклад, хлорат калію КСlО 3.
Ступені окислення хлору +6 відповідає тільки одне з'єднання - триоксид хлору СlО 3 (існує у вигляді димеру Сl 2 О 6).
Ступені окислення хлору +7 відповідає дуже сильна і досить стійка хлорне кислота (см. Хлорної кислоти) НСlО 4. Її солі - перхлорати (см. перхлорат) , Наприклад, перхлорат амонію NH 4 ClO 4 або перхлорат калію КСlО 4. Слід зазначити, що перхлорати важких лужних металів - калію, і особливо рубідію і цезію мало розчинні у воді. Оксид, відповідний ступеня окислення хлору +7 - Сl 2 Про 7.
Серед сполук, що містять хлор в позитивних ступенях окислення, найбільш сильними окисними властивостями володіють гіпохлорити. Для перхлоратов окислювальні властивості не характерні.
застосування
Хлор - один з найважливіших продуктів хімічної промисловості. Його світове виробництво становить десятки мільйонів тонн на рік. Хлор використовують для отримання дезінфікуючих та відбілюючих засобів (гіпохлориту натрію, хлорного вапна та інших), соляної кислоти, хлоридів багатьох металів і неметалів, багатьох пластмас (ПВХ (см. полівінілхлорид) та інших), що містять хлор розчинників (дихлоретану СН 2 СlСН 2 Сl, чотирихлористого вуглецю ССl 4 і ін.), для розкриття руд, розділення і очищення металів і т.д. Хлор застосовують для знезараження води (хлорування (см. хлорування)) І для багатьох інших цілей.
біологічна роль
Хлор відноситься до найважливіших біогенних елементів (см. Біогенних елементів) і входить до складу всіх живих організмів. Деякі рослини, так звані галофіти, не тільки здатні рости на сильно засолених грунтах, але й накопичують в великих кількостях хлориди. Відомі мікроорганізми (галобактеріі і ін.) І тварини, що живуть в умовах високої солоності середовища. Хлор - один з основних елементів водно-сольового обміну тварин і людини, що визначають фізико-хімічні процеси в тканинах організму. Він бере участь у підтримці кислотно-лужної рівноваги в тканинах, осморегуляции (см. осморегуляція) (Хлор - основна осмотично активна речовина крові, лімфи і ін. Рідин тіла), перебуваючи, в основному, поза клітинами. У рослин хлор бере участь в окислювальних реакціях і фотосинтезі.
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.
Особливості роботи з хлором
Хлор - отруйний 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. Хлор був одним з перших хімічних отруйних речовин (см. Отруйні речовини) , 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 розчином сульфіту натрію Na 2 SO 3 або тіосульфату натрію Na 2 S 2 O 3. ГДК хлору в повітрі робочих приміщень 1 мг / м 3, в повітрі населених пунктів 0,03 мг / м 3.

енциклопедичний словник. 2009 .

Синоніми:

Дивитися що таке "хлор" в інших словниках:

Хлор, а ... Російське словесний наголос

хлор - хлор, а ... Російський орфографічний словник

хлор - хлор / ... Морфемно-орфографічний словник

- (грец. Chloros зеленувато жовтий). Хімічно просте, газоподібне тіло, зеленувато жовтого кольору, гострого, дратівної запаху, має здатність знебарвлювати рослинні речовини. Словник іншомовних слів, які увійшли до складу російської мови ... Словник іншомовних слів російської мови

- (символ С1), широко поширений неметалеві елементи, один з ГАЛОГЕНОВ (елементи сьомої групи періодичної таблиці), вперше відкритий в 1774 р Він входить до складу кухонної солі (NaCl). Хлор є зеленувато жовтий ... ... Науково-технічний енциклопедичний словник

ХЛОР - ХЛОР, С12, хім. елемент, порядковий номер 17, атомна вага 35,457. Перебуваючи в VІI групі III періоду, атоми хлору мають 7 зовнішніх електронів, завдяки чому X. поводиться як типовий одновалентних металоїд. X. розділений на ізотопи з атомними ... ... Велика медична енциклопедія

хлор - зазвичай отримують електролізом хлоридів лужних металів, зокрема, хлориду натрію. Хлор зеленувато жовтий задушливий, що викликає корозію газ, який в 2,5 рази щільніше повітря, малорозчинний у воді і легко зріджується. Зазвичай транспортується ... Офіційна термінологія

хлор - (Chlorum), Cl, хімічний елемент VII групи періодичної системи, атомний номер 17, атомна маса 35,453; відноситься до галогенів; жовто зелений газ, температуру кипіння 33,97 ° C. Використовується у виробництві полівінілхлориду, хлоропренового каучуку, ... ... Ілюстрований енциклопедичний словник

ХЛОР, хлору, мн. немає, чоловік. (Від грец. Chloros зелений) (хім.). Хімічний елемент, задушливий газ, употр. в техніці, в санітарії як знезаражувальне і у військовій справі як отруйна речовина. Тлумачний словник Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 ... Тлумачний словник Ушакова

Хлор ... Початкова частина складних слів, що вносить значення сл .: хлор, хлористий (Хлорорганічний, хлорацетон, хлорбензол, хлорметан і т.п.). Тлумачний словник Єфремової. Т. Ф. Єфремова. 2000 ... Сучасний тлумачний словник російської мови Єфремової

книги

• Російський театр або Повне зібрання всіх російських театральних творів. Ч. 24. Опери: Опікун Професор. - Я. Княжнин. Нещастя від карети. - Радість Душінькі. - Матроська жарти. -. Хлор царевич,,. Книга являє собою репринтне видання 1786 року. Незважаючи на те, що була проведена серйозна робота з відновлення первісної якості видання, на деяких сторінках можуть ...

У природі хлор зустрічається в газоподібному стані і тільки у вигляді сполук з іншими газами. В умовах, наближених до нормальних, це отруйний їдкий газ зеленуватого кольору. Має більшу вагу, ніж повітря. Володіє солодким запахом. Молекула хлору містить два атоми. У спокійному стані не горить, але при високих температурах входить у взаємодію з воднем, після чого можливий вибух. В результаті виділяється газ фосген. Дуже отруйний. Так, навіть при малій концентрації в повітрі (0,001 мг на 1 дм 3) може викликати летальний результат. хлору свідчить, що він важчий за повітря, отже, завжди буде знаходитися у самої підлоги у вигляді жовтувато-зеленої димки.

Історичні факти

Вперше на практиці ця речовина було отримано К. Шелее в 1774 р шляхом з'єднання соляної кислоти і пиролюзита. Однак лише в 1810 р П. Деві зміг дати характеристику хлору і встановити, що це окремий хімічний елемент.

Варто відзначити, що в 1772 р зміг отримати хлороводород - з'єднання хлору з воднем, проте розділити ці два елементи хімік не зміг.

Хімічна характеристика хлору

Хлор - хімічний елемент основний підгрупи VII групи таблиці Менделєєва. Знаходиться в третьому періоді і має атомний номер 17 (17 протонів в атомному ядрі). Хімічно активний неметалл. Позначається буквами Cl.

Є типовим представником гази, які не мають кольору, але володіють різким їдким запахом. Як правило, токсичні. Всі галогени добре розбавляються в воді. При контакті з вологим повітрям починають диміти.

Зовнішня електронна конфігурація атома Cl 3s2Зр5. Отже, в з'єднаннях хімічний елемент проявляє рівні окислення -1, + 1, 3, 4, +5, +6 і +7. Ковалентний радіус атома 0,96Å, іонний радіус Cl- 1.83 Å, спорідненість атома до електрона 3,65 ев, рівень іонізації 12,87 ев.

Як зазначено вище, хлор є досить активний неметалл, що дозволяє створювати з'єднання практично з будь-якими металами (в окремих випадках за допомогою нагрівання або за допомогою вологи, витісняючи при цьому бром) і неметалами. У порошкоподібної формі реагує з металами тільки під дією високих температур.

Максимальна температура горіння - 2250 ° С. З киснем здатний утворювати оксиди, гіпохлорити, хлорити та хлорати. Всі з'єднання, що містять кисень, стають вибухонебезпечними в умовах взаємодії з окиснюються. Варто відзначити, що можуть довільно вибухати, в той час як хлорати вибухають лише при впливі на них будь-якими ініціаторами.

Характеристика хлору по положенню в періодичній системі:

Проста речовина;
. елемент сімнадцятої групи періодичної таблиці;
. третій період третього ряду;
. сьома група головною підгрупи;
. атомний номер 17;
. позначається символом Cl;
. хімічно активний неметалл;
. знаходиться в групі галогенів;
. в умовах, наближених до нормальних, це отруйний газ жовтувато-зеленого кольору з їдким запахом;
. молекула хлору має 2 атома (формула Cl 2).

Фізичні властивості хлору:

Температура кипіння: -34,04 ° С;
. температура плавлення: -101,5 ° С;
. щільність в газоподібному стані - 3, 214 г / л;
. щільність рідкого хлору (в період кипіння) - 1,537 г / см 3;
. щільність твердого хлору - 1,9 г / см 3;
. питомий об'єм - 1,745 х 10 -3 л / г.

Хлор: характеристика температурних змін

У газоподібному стані має властивість легко скраплюватися. При тиску в 8 атмосфер і температурі 20 ° С виглядає як зеленувато-жовта рідина. Володіє дуже високими корозійними властивостями. Як показує практика, цей хімічний елемент може зберігати рідкий стан аж до критичної температури (143 ° С), за умови збільшення тиску.

Якщо його охолодити до температури -32 ° С, він змінить своє на рідке незалежно від атмосферного тиску. При подальшому зниженні температури відбувається кристалізація (при показнику -101 ° С).

Хлор в природі

У земній корі хлору міститься всього 0,017%. Основна маса знаходиться в вулканічних газах. Як зазначено вище, речовина має більшу хімічну активність, внаслідок чого в природі зустрічається в сполуках з іншими елементами. При цьому безліч мінералів містять хлор. Характеристика елемента дозволяє утворювати близько ста різних мінералів. Як правило, це хлориди металів.

Також велика його кількість знаходиться в Світовому океані - майже 2%. Це обумовлено тим, що хлориди дуже активно розчиняються і розносяться за допомогою річок і морів. Можливий і зворотний процес. Хлор вимивається назад на берег, а далі вітер розносить його по околицях. Саме тому найбільша його концентрація спостерігається в прибережних зонах. У посушливих районах планети розглянутий нами газ утворюється за допомогою випаровування води, внаслідок чого з'являються солончаки. Щорічно в світі добувають близько 100 млн тонн даної речовини. Що, втім, не дивно, адже існує багато родовищ, що містять хлор. Характеристика його, проте, багато в чому залежить саме від його географічного положення.

Методи отримання хлору

Сьогодні існує ряд методів отримання хлору, з яких найбільш поширені наступні:

1. Діафрагмовий. Є найпростішим і менш витратним. Соляний розчин в диафрагменном електролізі надходить в простір анода. Далі по сталевій катодного сітці перетікає в діафрагму. У ній знаходиться невелика кількість полімерних волокон. Важливою особливістю цього пристрою є протитечія. Він спрямований з анодного простору в катодного, що дозволяє окремо отримати хлор та Щолоков.

2. Мембранний. Найбільш енергоеффектівен, але сложноосуществім в організації. Схожий з діафрагмовим. Різниця полягає в тому, що анодна і катодного простору повністю розділені мембраною. Отже, на виході виходять два окремих потоку.

Варто зазначити, що характеристика хім. елемента (хлору), отриманого даними методами, буде інший. Більш "чистим" прийнято вважати мембранний метод.

3. Ртутний метод з рідким катодом. У порівнянні з іншими технологіями, цей варіант дозволяє отримувати найбільш чистий хлор.

Принципова схема установки складається з електролізера і з'єднаних між собою насоса і разлагателі амальгами. В якості катода служить перекачується насосом ртуть разом з розчином кухонної солі, а в якості анода - вугільні або графітові електроди. Принцип дії установки наступний: з електроліту виділяється хлор, який відводиться з електролізера разом з анолітом. З останнього видаляють домішки і залишки хлору, донасищают галітом і знову повертають на електроліз.

Вимоги промислової безпеки та нерентабельність виробництва привели до заміни рідкого катода твердим.

Застосування хлору в промислових цілях

Властивості хлору дозволяють активно застосовувати його в промисловості. За допомогою цього хімічного елемента отримують різні (вінілхлорид, хлоро-каучук і ін.), Лікарські препарати, дезінфікуючі засоби. Але найбільша ніша, зайнята в промисловості, це виробництво соляної кислоти і вапна.

Широко застосовуються методи очищення питної води. На сьогоднішній день намагаються відійти від цього методу, замінивши його озонуванням, оскільки розглядається нами речовина негативно впливає на організм людини, до того ж хлорована вода руйнує трубопроводи. Викликано це тим, що у вільному стані Cl згубно впливає на труби, виготовлені з поліолефінів. Проте більшість країн віддає перевагу саме методу хлорування.

Також хлор застосовується в металургії. З його допомогою отримують ряд рідкісних металів (ніобій, тантал, титан). У хімічній промисловості активно використовують різні хлорорганічні сполуки для боротьби проти бур'янів і для інших сільськогосподарських цілей, використовується елемент і в якості відбілювача.

Завдяки своїй хімічній структурі хлор руйнує більшість органічних і неорганічних барвників. Досягається це шляхом повного їх знебарвлення. Такий результат можливий лише за умови присутності води, адже процес знебарвлення відбувається завдяки який утворюється після розпаду хлору: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Даний спосіб знайшов застосування пару століть назад і користується популярністю і до цього дня.

Дуже популярно застосування цієї речовини для отримання хлорорганічних інсектицидів. Ці сільськогосподарські препарати вбивають шкідливі організми, залишаючи недоторканими рослини. Значна частина всього видобутого на планеті хлору йде на сільськогосподарські потреби.

Також використовується він при виробництві пластикатів і каучуку. З їх допомогою виготовляють ізоляцію проводів, канцелярські товари, апаратуру, оболонки побутової техніки і т. Д. Існує думка, що каучуки, отримані таким чином, шкодять людині, але це не підтверджено наукою.

Варто відзначити, що хлор (характеристика речовини була докладно розкрита нами раніше) і його похідні, такі як іприт і фосген, застосовуються і у військових цілях для отримання бойових отруйних засобів.

Хлор як яскравий представник неметалів

Неметали - прості речовини, які включають в себе гази і рідини. У більшості випадків вони гірше проводять електричний струм, ніж метали, і мають істотні відмінності у фізико-механічні характеристики. За допомогою високого рівня іонізації здатні утворювати ковалентні хімічні сполуки. Нижче буде дана характеристика неметалла на прикладі хлору.

Як вже було сказано вище, цей хімічний елемент є газ. У нормальних умовах у нього повністю відсутні властивості, схожі з такими у металів. Без сторонньої допомоги не може взаємодіяти з киснем, азотом, вуглецем і ін. Свої окисні властивості проявляє в зв'язках з простими речовинами і деякими складними. Відноситься до галогенів, що яскраво відбивається на його хімічні особливості. У з'єднаннях з іншими представниками галогенів (бром, астат, йод), витісняє їх. У газоподібному стані хлор (характеристика його - пряме тому підтвердження) добре розчиняється. Є відмінним дезинфектором. Вбиває тільки живі організми, що робить його незамінним в сільському господарстві та медицині.

Застосування в якості отруйної речовини

Характеристика атома хлору дозволяє застосовувати його як отруйна засіб. Вперше газ був застосований Німеччиною 22.04.1915 р, в ході Першої світової війни, внаслідок чого загинуло близько 15 тис. Чоловік. На даний момент як не застосовується.

Дамо коротку характеристику хімічного елемента як задушливого кошти. Впливає на організм людини за допомогою удушення. Спочатку надає роздратування верхніх дихальних шляхів і слизової оболонки очей. Починається сильний кашель з нападами задухи. Далі, проникаючи в легені, газ роз'їдає легеневу тканину, що призводить до набряку. Важливо! Хлор є швидкодіючим речовиною.

Залежно від концентрації в повітрі, симптоматика буває різною. При малому вмісті у людини спостерігається почервоніння слизової оболонки очей, легка задишка. Зміст в атмосфері 1,5-2 г / м 3 викликає тяжкість і гострі відчуття в грудях, різкий біль у верхніх дихальних шляхах. Також стан може супроводжуватися сильним сльозотечею. Після 10-15 хвилин перебування в приміщенні з такою концентрацією хлору настає сильний опік легенів і смерть. При більш щільних концентраціях смерть можлива протягом хвилини від паралічу верхніх дихальних шляхів.

Хлор в житті організмів і рослин

Хлор входить до складу практично всіх живих організмів. Особливість полягає в тому, що є присутнім він не в чистому вигляді, а у вигляді сполук.

В організмах тварин і людини іони хлору підтримують осмотичний рівність. Викликано це тим, що вони мають найбільш відповідний радіус для проникнення в мембранні клітини. Поряд з іонами калію Cl регулює водно-сольовий баланс. У кишечнику іони хлору створюють сприятливе середовище для дії протеолітичних ферментів шлункового соку. Хлорніканали передбачені в багатьох клітинах нашого організму. За допомогою їх відбувається міжклітинний обмін рідинами і підтримується pH клітини. Порядку 85% від загального обсягу цього елемента в організмі перебуває в міжклітинному просторі. Виводиться з організму з сечовипускним каналах. Виробляється жіночим організмом в процесі годування грудьми.

На даному етапі розвитку важко однозначно сказати, які саме захворювання провокує хлор і його сполуки. Пов'язано це з недоліком досліджень в цій області.

Також іони хлору присутні в клітинах рослин. Він активно бере участь в енергетичному обміні. Без цього елемента неможливий процес фотосинтезу. З його допомогою коріння активно вбирають необхідні речовини. Але велика концентрація хлору в рослинах здатна чинити шкідливий вплив (уповільнення процесу фотосинтезу, зупинка розвитку і зростання).

Однак існують такі представники флори, які змогли "подружитися" або хоча б ужитися з даним елементом. Характеристика неметалла (хлору) містить такий пункт, як здатність речовини окисляти грунту. В процесі еволюції згадані вище рослини, звані галофитами, зайняли порожні солончаки, які пустували через надлишок цього елемента. Вони вбирають іони хлору, а після позбавляються від них за допомогою листопада.

Транспортування і зберігання хлору

Існує кілька способів переміщати і зберігати хлор. Характеристика елемента передбачає необхідність спеціальних балонів з високим тиском. Такі ємності мають розпізнавальну маркування - вертикальну зелену лінію. Щомісяця балони необхідно ретельно промивати. При тривалому зберіганні хлору в них утворюється дуже вибухонебезпечний осад - трихлорид азоту. При недотриманні всіх правил безпеки можливо мимовільне займання і вибух.

вивчення хлору

Майбутнім хімікам повинна бути відома характеристика хлору. За планом 9-класники можуть навіть ставити лабораторні досліди з цією речовиною на основі базових знань з дисципліни. Природно, викладач зобов'язаний провести інструктаж з техніки безпеки.

Порядок робіт наступний: необхідно взяти колбу з хлором і насипати в неї дрібну металеву стружку. У польоті стружка спалахне яскравими світлими іскрами і одночасно утворюється легкий білий дим SbCl 3. При зануренні в посудину з хлором олов'яної фольги вона також самозапалившись, а на дно колби повільно опустяться вогняні сніжинки. Під час цієї реакції утворюється димна рідина - SnCl 4. При приміщенні залізної стружки в посудині утворюються червоні «краплі» і з'явиться рудий дим FeCl 3.

Поряд з практичними роботами повторюється теорія. Зокрема, таке питання, як характеристика хлору по положенню в періодичній системі (описана на початку статті).

В результаті дослідів з'ясовується, що елемент активно реагує на органічні сполуки. Якщо помістити в банку з хлором вату, змочену попередньо в скипидарі, то вона миттєво спалахне, і з колби різко повалить сажа. Ефектно тліє жовтуватим полум'ям натрій, а на стінках Химпосуда з'являються кристали солі. Учням буде цікаво дізнатися, що, будучи ще молодим хіміком, Н. Н. Семенов (згодом лауреат Нобелівської премії), провівши такий досвід, зібрав зі стінок колби сіль і, посипавши нею хліб, з'їв його. Хімія виявилася права і не підвела вченого. В результаті проведеного хіміком досвіду дійсно вийшла звичайна кухонна сіль!

хлор (Лат. Chlorum), Cl, хімічний елемент VII групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 17, атомна маса 35,453; відноситься до сімейства галогенів. При нормальних умовах (0 ° С, 0,1 Мн / м 2, або 1 кгс / см 2) жовто-зелений газ з різким запахом дратівливим. Природний Хлор складається з двох стабільних ізотопів: 35 Сl (75,77%) і 37 Cl (24,23%). Штучно отримані радіоактивні ізотопи з масовими числами 31-47, зокрема: 32, 33, 34, 36, 38, 39, 40 з періодами напіврозпаду (T ½) відповідно 0,31; 2,5; 1,56 сек; 3,1 × 10 5 років; 37,3, 55,5 і 1,4 хв. 36 Cl і 38 Cl використовуються як ізотопні індикатори.

Історична довідка. Хлор отриманий вперше в 1774 році К. Шеєле взаємодією соляної кислоти з піролюзитом MnО 2. Однак тільки в 1810 році Г. Деві встановив, що хлор - елемент і назвав його chlorine (від грец. Chloros - жовто-зелений). У 1813 році Ж. Л. Гей-Люссак запропонував для цього елемента назву Хлор.

Поширення Хлора в природі. Хлор зустрічається в природі тільки у вигляді сполук. Середній вміст Хлору в земній корі (кларк) 1,7 · 10 -2% по масі, в кислих вивержених породах- гранітах та інших 2,4 · 10 -2, в основних і ультраосновних 5 · 10 -3. Основну роль в історії Хлора потрапляє в земну кору водна міграція. У вигляді іона Cl - він міститься в Світовому океані (1,93%), підземних розсолах і соляних озерах. Число власних мінералів (переважно природних хлоридів) 97, головний з них галит NaCl (Кам'яна сіль). Відомі також великі родовища хлоридів калію і магнію і змішаних хлоридів: сильвин КCl, сильвініт (Na, K) Cl, карналіт KCl · MgCl 2 · 6H 2 O, каїніт KCl · MgSO 4 · 3H 2 O, бішофіт MgCl 2 · 6H 2 O . в історії Землі велике значення мало надходження що міститься в вулканічних газах НCl в верхні частини земної кори.

Фізичні властивості Хлора. Хлор має t кип -34,05 ° С, t пл -101 ° С. Щільність газоподібного Хлора при нормальних умовах 3,214 г / л; насиченої пари при 0 ° С 12,21 г / л; рідкого Хлора при температурі кипіння 1,557 г / см 3; твердого Хлора при - 102 ° С 1,9 г / см 3. Тиск насичених парів Хлора при 0 ° С 0,369; при 25 ° С 0,772; при 100 ° С 3,814 Мн / м 2 або відповідно 3,69; 7,72; 38,14 кгс / см 2. Теплота плавлення 90,3 кДж / кг (21,5 кал / г); теплота випаровування 288 кДж / кг (68,8 кал / г); теплоємність газу при постійному тиску 0,48 кДж / (кг · К). Критичні константи Хлора: температура 144 ° С, тиск 7,72 Мн / м 2 (77,2 кгс / см 2), щільність 573 г / л, питома обсяг 1,745 · 10 -3 л / г. Розчинність (в г / л) Хлора при парціальному тиску 0,1 Мн / м 2, або 1 кгс / см 2, у воді 14,8 (0 ° С), 5,8 (30 ° С), 2,8 ( 70 ° С); в розчині 300 г / л NaCl 1,42 (30 ° С), 0,64 (70 ° С). Нижче 9,6 ° С у водних розчинах утворюються гідрати Хлора змінного складу Cl 2 · NН 2 О (де n \u003d 6-8); це жовті кристали кубічної сингонії, що розкладаються при підвищенні температури на Хлор і воду. Хлор добре розчиняється в TiCl 4, SiCl 4, SnCl 4 і деяких органічних розчинниках (особливо в гексані З 6 H 14 і чотирихлористий вуглець CCl 4). Молекула Хлора двоатомний (Cl 2). Ступінь термічної дисоціації Cl 2 + 243кдж \u003d 2Cl при 1000 К дорівнює 2,07 · 10 -4%, при 2500 К 0,909%.

Хімічні властивості Хлора. Зовнішня електронна конфігурація атома Cl 3s 2 Зр 5. Відповідно до цього Хлор у сполуках виявляє ступені окиснення -1, + 1, 3, 4, +5, +6 і +7. Ковалентний радіус атома 0,99Å, іонний радіус Cl - 1.82Å, спорідненість атома Хлору до електрона 3,65 ев, енергія іонізації 12,97 ев.

Хімічно Хлор дуже активний, безпосередньо з'єднується майже з усіма металами (із деякими тільки в присутності вологи або при нагріванні) і з неметалами (крім вуглецю, азоту, кисню, інертних газів), утворюючи відповідні хлориди, вступає в реакцію з багатьма сполуками, заміщає водень в граничних вуглеводнях і приєднується до ненасичених сполук. Хлор витісняє бром і йод з їхніх сполук з воднем і металами; із з'єднань Хлора з цими елементами він витісняється фтором. Лужні метали в присутності слідів вологи взаємодіють з Хлором із запалюванням, більшість металів реагує з сухим Хлором тільки при нагріванні. Сталь, а також деякі інші метали стійкі в атмосфері сухого Хлора в умовах низьких температур, тому їх використовують для виготовлення апаратури та сховищ для сухого Хлора. Фосфор спалахує в атмосфері Хлора, утворюючи РCl 3, а при подальшому хлоруванні - РСl 5; сірка з Хлором при нагріванні дає S 2 Cl 2, SCl 2 і інші S n Cl m. Миш'як, сурма, вісмут, стронцій, телур енергійно взаємодіють з Хлором. Суміш Хлора з воднем горить безбарвним або жовто-зеленим полум'ям з утворенням хлористого водню (це ланцюгова реакція).

Максимальна температура воднево-хлорного полум'я 2200 °. Суміші Хлора з воднем, що містять від 5,8 до 88,5% Н2, вибухонебезпечні.

З киснем Хлор утворює оксиди: Cl 2 О, СlO 2, Cl 2 O 6, Сl 2 Про 7, Cl 2 O 8, а також гіпохлорити (солі хлорнуватистої кислоти), хлорити, хлорати і перхлорати. Всі кисневі сполуки хлору утворюють вибухонебезпечні суміші з легко окиснюються. Оксиди Хлора малостойки і можуть мимоволі вибухати, гіпохлорити при зберіганні повільно розкладаються, хлорати і перхлорати можуть вибухати під впливом ініціаторів.

Хлор у воді гідролізується, утворюючи хлорноватистую і соляну кислоти: Cl 2 + Н 2 О \u003d НClО + НCl. При хлоруванні водних розчинів лугів на холоду утворюються гіпохлорити і хлориди: 2NaOH + Cl 2 \u003d NaClO + NaCl + Н 2 О, а при нагріванні - хлорати. Хлоруванням сухого гідроксиду кальцію отримують хлорне вапно.

При взаємодії аміаку з Хлором утворюється треххлорістий азот. При хлоруванні органічних сполук Хлор або заміщає водень, або приєднується за кратними зв'язками, утворюючи різні хлорсодержащие органічних з'єднання.

Хлор утворює з інших галогенами міжгалогенні з'єднання. Фториди ClF, ClF 3, ClF 3 дуже реакційноздатні; наприклад, в атмосфері ClF 3 скляна вата самозаймається. Відомі сполуки хлору з киснем і фтором - оксифториди Хлора: ClO 3 F, ClO 2 F 3, ClOF, ClOF 3 і перхлорат фтору FClO 4.

Отримання Хлора. Хлор почали одержувати в промисловості в 1785 році взаємодією соляної кислоти з оксидом марганцю (II) або піролюзитом. У 1867 році англійський хімік Г. Дікон розробив спосіб отримання Хлора окисленням НСl киснем повітря в присутності каталізатора. З кінця 19 - початку 20 століття Хлор отримують електролізом водних розчинів хлоридів лужних металів. За цими методами проводиться 90-95% Хлора в світі. Невеликі кількості Хлора виходять попутно при виробництві магнію, кальцію, натрію і літію електролізом розплавлених хлоридів. Застосовуються два основні методи електролізу водних розчинів NaCl: 1) в електролізерах з твердим катодом і пористою фільтруючою діафрагмою; 2) в електролізерах з ртутним катодом. За обома методами на графітовому або Окісна титано-рутенієвому аноді виділяється газоподібний хлор. За першим методом на катоді виділяється водень і утворюється розчин NaOH і NaCl, з якого подальшою переробкою виділяють товарну каустичну соду. За другим методом на катоді утворюється амальгама натрію, при її розкладанні чистою водою в окремому апараті виходять розчин NaOH, водень і чиста ртуть, яка знову йде у виробництво. Обидва методи дають на 1 т Хлора 1,125 т NaOH.

Електроліз з діафрагмою вимагає менших капіталовкладень для організації виробництва Хлора, дає дешевший NaOH. Метод з ртутним катодом дозволяє одержувати дуже чистий NaOH, але ртуть забруднює навколишнє середовище.

Застосування Хлора. Однією з важливих галузей хімічні промисловості є хлорна промисловість. Основні кількості Хлора переробляються на місці його виробництва в хлорсодержащие з'єднання. Зберігають і перевозять Хлор в рідкому вигляді в балонах, бочках, залізничних цистернах або в спеціально обладнаних судах. Для індустріальних країн характерним є таке застосування Хлор: на виробництво хлорвмісних органічних сполук - 60-75%; неорганічних сполук, що містять хлор, -10-20%; на вибілювання целюлози і тканин-5-15%; на санітарні потреби і хлорування води - 2-6% від загального виробітку.

Хлор застосовується також для хлорування деяких руд з метою отримання титану, ніобію, цирконію та інших

Хлор в організмі. Хлор - один із біогенних елементів, постійний компонент тканин рослин і тварин. Зміст Хлора в рослинах (багато Хлора в галофитами) - від тисячних часток відсотка до цілих відсотків, у тварин - десяті й соті частки відсотка. Добова потреба дорослої людини в Хлорі (2-4 г) покривається за рахунок харчових продуктів. З їжею Хлор надходить зазвичай в надлишку у вигляді хлориду натрію і хлориду калію. Особливо багаті Хлором хліб, м'ясні і молочні продукти. В організмі тварин Хлор - основна осмотично активна речовина плазми крові, лімфи, спинномозкової рідини і деяких тканин. Грає роль в водно-сольовому обміні, сприяючи утриманню тканинами води. Регуляція кислотно-лужної рівноваги в тканинах здійснюється поряд з інших процесами шляхом зміни в розподілі Хлора між кров'ю і інших тканинами. Хлор бере участь в енергетичному обміні рослин, активуючи як окисне фосфорилювання, так і фотофосфорилювання. Хлор позитивно впливає на поглинання коренями кисню. Хлор необхідний для утворення кисню в процесі фотосинтезу ізольованими хлоропластами. До складу більшості поживних середовищ для штучного культивування рослин Хлор не входить. Можливо, для розвитку рослин достатніми є досить малі концентрації Хлора.

Отруєння Хлором можливі в хімічній, целюлозно-паперової, текстильної, фармацевтичної промисловості та інших. Хлор подразнює слизові оболонки очей і дихальних шляхів. До первинних запальних змін зазвичай приєднується вторинна інфекція. Гостре отруєння розвивається майже негайно. При вдиханні середніх і низьких концентрацій хлору з'являються тиск і біль у грудях, сухий кашель, прискорене дихання, різь в очах, сльозотеча, підвищення вмісту лейкоцитів у крові, температури тіла і т. П. Можливі бронхопневмонія, токсичний набряк легенів, депресивні стани, судоми . У легких випадках одужання настає через 3-7 доби. Як віддалені наслідки спостерігаються катари верхніх дихальних шляхів, рецидивний бронхіт, пневмосклероз та інших; можлива активізація туберкульозу легень. При тривалому вдиханні невеликих концентрацій Хлора спостерігаються аналогічні, але уповільнені форми захворювання. Профілактика отруєнь: герметизація виробництв, обладнання, ефективна вентиляція, при необхідності використання протигаза. Виробництво Хлора, хлорного вапна та інших хлорвмісних сполук належить до виробництв з шкідливими умовами праці.

радіус іона (+ 7e) 27 (-1e) 181 пм електронегативність
(По Полингу) 3.16 електродний потенціал 0 ступені окислення 7, 6, 5, 4, 3, 1, −1 Термодинамічні властивості густина (При -33.6 ° C) 1,56
/ см³ Питома теплоємність 21.838 Дж / (моль) теплопровідність 0.009 Вт / (·) Температура плавлення 172.2 теплота плавлення 6.41 кДж / моль Температура кипіння 238.6 теплота випаровування 20.41 кДж / моль молярний об'єм 18.7 см ³ / моль Кристалічна ґратка структура ґратки орторомбические параметри решітки a \u003d 6,29 b \u003d 4,50 c \u003d 8,21 Ставлення c / a — температура Дебая n / a K

хлор (χλωρός - 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).

Схема атома хлору

Вперше хлор був отриманий в 1772 р Шеєле, який описав його виділення при взаємодії пиролюзита з соляною кислотою в своєму трактаті про піролюзиті:

4HCl + MnO 2 \u003d 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.

На частку хлору доводиться 0,025% від загального числа атомів земної кори, кларки елементів хлору - 0,19%, 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.

ізотопний склад

У природі зустрічаються 2 стабільних ізотопу хлору: з масовим числом 35 і 37. Частки їх змісту відповідно рівні 75,78% і 24,22%.

ізотоп	Відносна маса, а.е.м.	Період напіврозпаду	Тип розпаду	ядерний спін
35 Cl	34.968852721	стабільний	—	3/2
36 Cl	35.9683069	301000 років	β-розпад в 36 Ar	0
37 Cl	36.96590262	стабільний	—	3/2
38 Cl	37.9680106	37,2 хвилини	β-розпад в 38 Ar	2
39 Cl	38.968009	55,6 хвилини	β-розпад в 39 Ar	3/2
40 Cl	39.97042	1,38 хвилини	β-розпад в 40 Ar	2
41 Cl	40.9707	34 c	β-розпад в 41 Ar
42 Cl	41.9732	46,8 c	β-розпад в 42 Ar
43 Cl	42.9742	3,3 c	β-розпад в 43 Ar

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
Температура кипіння	-34 ° C
Температура плавлення	-101 ° C
температура розкладання (Дисоціації на атоми)	~ 1400 ° С
Щільність (газ, н.у.)	3,214 г / л
Спорідненість до електрону атома	3,65 еВ
Перша енергія іонізації	12,97 еВ
Теплоємність (298 К, \u200b\u200bгаз)	34,94 (Дж / моль · K)
критична температура	144 ° C
критичний тиск	76 атм
Стандартна ентальпія освіти (298 К, \u200b\u200bгаз)	0 (кДж / моль)
Стандартна ентропія освіти (298 К, \u200b\u200bгаз)	222,9 (Дж / моль · K)
ентальпія плавлення	6,406 (кДж / моль)
ентальпія кипіння	20,41 (кДж / моль)

При охолодженні хлор перетворюється в рідину при температурі близько 239 К, а потім нижче 113 К кристалізується в орторомбические грати з просторовою групою Cmca і параметрами a \u003d 6,29 b \u003d 4,50, c \u003d 8,21. Нижче 100 К орторомбические модифікація кристалічного хлору переходить в тетрагональную, що має просторову групу P4 2 / ncm і параметри решітки a \u003d 8,56 і c \u003d 6,12.

розчинність

розчинник	Розчинність г / 100 г
бензол	розчинний
Вода (0 ° C)	1,48
Вода (20 ° C)	0,96
Вода (25 ° C)	0,65
Вода (40 ° C)	0,46
Вода (60 ° C)	0,38
Вода (80 ° C)	0,22
Тетрахлорметан (0 ° C)	31,4
Тетрахлорметан (19 ° C)	17,61
Тетрахлорметан (40 ° C)	11
хлороформ	добре розчинний
TiCl 4, SiCl 4, SnCl 4	розчинний

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 утворенням хлороводню. 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 Cl 2 + 3F 2 (хат.) → 2ClF 3

інші властивості

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 Cl 2 + Ca (OH) 2 → CaCl (OCl) + H 2 O 4NH 3 + 3Cl 2 → NCl 3 + 3NH 4 Cl

Окисні властивості хлору

Cl 2 + H 2 S → 2HCl + S

Реакції з органічними речовинами

CH 3 -CH 3 + Cl 2 → C 2 H 6-x Cl x + HCl

Приєднується до ненасичених сполук за кратними зв'язками:

CH 2 \u003d 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

Хлор способи отримання хлору

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 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 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 нашого століття.
• Використовувався як бойова отруйна речовина, а так само 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 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 Баскунчак хлору). Хлор був одним з перших хімічних отруйних речовин, використаних

  - За допомогою аналітичного лабораторного устаткування, лабораторних і промислових електродів, зокрема: електродів порівняння ЕСР-10101 аналізують вміст Cl- і К +.

  Хлорні запити, нас знаходять за запитами хлор

  Взаємодія, отруєння, воді, реакції і отримання хлору

  • оксид
  • розчин
  • кислоти
  • з'єднання
  • властивості
  • визначення
  • діоксид
  • формула
  • маса
  • активний
  • рідкий
  • речовина
  • застосування
  • дія
  • ступінь окислення
  • гідроксид

Міністерство освіти і науки Російської Федерації

Федеральне ДЕРЖАВНЕ бюджетне освітня установа вищої професійної освіти

ІВАНІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра ТП і МЕТ

реферат

Хлор: властивості, застосування, отримання

Керівник: Єфремов А.М.

Іваново 2015

Вступ

Загальні відомості по хлору

застосування хлору

Хімічні способи отримання хлору

Електроліз. Поняття і сутність процесу

Промислове отримання хлору

Техніка безпеки в хлорному виробництві та охорона навколишнього середовища

висновок

Вступ

хлор хімічний елемент електроліз

У зв'язку з масштабністю застосування хлору в різних областях науки, промисловості, медицини та в побуті, попит на нього останнім часом катастрофічно зріс. Існує безліч методик отримання хлору лабораторними і промисловими методами, проте всі вони мають більше недоліків, ніж переваг. Отримання хлору, наприклад, з соляної кислоти, що є побічним продуктом і відходом безлічі хімічних і інших виробництв або кухонної солі, що видобувається в соляних родовищах, процес досить енерговитратний, шкідливий з точки зору екології і вельми небезпечний для життя і здоров'я.

В даний час досить актуальна проблема розробки технології отримання хлору, яка виключала б всі вищевикладені недоліки, а також володіла високим виходом по хлору.

.Загальні відомості по хлору

Хлор отриманий вперше в 1774 році К. Шеєле взаємодією соляної кислоти з піролюзитом MnО2. Однак тільки в 1810 році Г. Деві встановив, що хлор - елемент і назвав його chlorine (від грец. Chloros - жовто-зелений). У 1813 році Ж. Л. Гей-Люссак запропонував для цього елемента назву «Хлор».

Хлор - елемент VII групи періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва. Молекулярна маса 70,906, атомна маса 35,453, атомний номер - 17, відноситься до сімейства галогенів. При нормальних умовах вільний хлор, що складається з двохатомних молекул, є зеленувато-жовтий негорючий газ з характерним різким і дратівливим запахом. Він отруйний і викликає задуху. Стиснутий газоподібний хлор при атмосферному тиску перетворюється в рідину бурштинового кольору при -34,05 ° С, твердне при -101,6 ° С і тиску 1 атм. Зазвичай хлор є сумішшю 75,53% 35Cl і 24,47% 37Cl. При нормальних умовах щільність газоподібного хлору становить 3,214 кг / м3, тобто він приблизно в 2,5 рази важчий за повітря.

Хімічно хлор дуже активний, безпосередньо з'єднується майже з усіма металами (із деякими тільки в присутності вологи або при нагріванні) і з неметалами (крім вуглецю, азоту, кисню, інертних газів), утворюючи відповідні хлориди, вступає в реакцію з багатьма сполуками, заміщає водень в граничних вуглеводнях і приєднується до ненасичених сполук. Цим обумовлена \u200b\u200bвелика різноманітність його застосування. Хлор витісняє бром і йод з їхніх сполук з воднем і металами. Лужні метали в присутності слідів вологи взаємодіють з хлором із запалюванням, більшість металів реагує з сухим хлором тільки при нагріванні. Сталь, а також деякі інші метали стійкі в атмосфері сухого хлору в умовах невисоких температур, тому їх використовують для виготовлення апаратури та сховищ для сухого хлору. Фосфор спалахує в атмосфері хлору, утворюючи РCl3, а при подальшому хлоруванні - РСl5. Сірка з хлором при нагріванні дає S2Cl2, SCl2 і інші SnClm. Миш'як, сурма, вісмут, стронцій, телур енергійно взаємодіють з хлором. Суміш хлору з воднем горить безбарвним або жовто-зеленим полум'ям з утворенням хлористого водню (це ланцюгова реакція). Максимальна температура воднево-хлорного полум'я 2200 °. Суміші хлору з воднем, що містять від 5,8 до 88,5% Н2, вибухонебезпечні і можуть вибухати від дії світла, електричної іскри, нагрівання, від присутності деяких речовин, наприклад оксидів заліза.

З киснем хлор утворює оксиди: Cl2О, СlO2, Cl2О6, Сl2О7, Cl2О8, а також гіпохлорити (солі хлорнуватистої кислоти), хлорити, хлорати і перхлорати. Всі кисневі сполуки хлору утворюють вибухонебезпечні суміші з легко окиснюються. Оксиди хлору малостійкі й можуть мимоволі вибухати, гіпохлорити при зберіганні повільно розкладаються, хлорати і перхлорати можуть вибухати під впливом ініціаторів. Хлор у воді гідролізується, утворюючи хлорноватистую і соляну кислоти: Cl2 + Н2О? НClО + НCl. Утворений жовтуватий розчин часто називають хлорного водою. При хлоруванні водних розчинів лугів на холоду утворюються гіпохлорити і хлориди: 2NaOH + Cl2 \u003d NaClO + NaCl + Н2О, а при нагріванні - хлорати. Хлоруванням сухого гідроксиду кальцію отримують хлорне вапно. При взаємодії аміаку з хлором утворюється треххлорістий азот. При хлоруванні органічних сполук хлор або заміщає водень, або приєднується за кратними зв'язками, утворюючи різні хлорсодержащие органічних з'єднання. З інших галогенами хлор утворює міжгалогенні з'єднання. Фториди хлору ClF, ClF3, ClF3 дуже реакційноздатні; наприклад, в атмосфері ClF3 скляна вата самозаймається. Відомі сполуки хлору з киснем і фтором - оксифториди хлору: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 і перхлорат фтору FClO4.

Хлор зустрічається в природі тільки у вигляді сполук. Середній вміст його в земній корі 1,7 · 10-2% по масі. Основну роль в історії хлору в земній корі грає водна міграція. У вигляді іона Cl- він міститься в Світовому океані (1,93%), підземних розсолах і соляних озерах. Число власних мінералів (переважно природних хлоридів) 97, головний з них галит NaCl (Кам'яна сіль). Відомі також великі родовища хлоридів калію і магнію і змішаних хлоридів: сильвин КCl, сильвініт (Na, K) Cl, карналіт KCl · MgCl2 · 6H2O, каїніт KCl · MgSO4 · 3H2O, бішофіт MgCl2 · 6H2O. В історії Землі велике значення мало надходження що міститься в вулканічних газах НCl в верхні частини земної кори.

Стандарти якості хлору

Найменування показника ГОСТ 6718-93Висшій сортПервий сортОб'емная частка хлору, не менше,% 99,899,6Массовая частка води, не більше,% 0,010,04Массовая частка треххлористого азоту, не більше,% 0,0020,004Массовая частка нелетучего залишку, не більше,% 0 , 0150,10

Зберігання та транспортування хлору

Вироблений всілякими методами хлор зберігається в спеціальних «танках» або закачується в сталеві циліндричні (об'ємом 10-250 м3) і кульові (об'ємом 600-2000 м3) балони під тиском власних парів 18 кгс / см2. Максимальні обсяги зберігання складають 150 тонн. Балони з рідким хлором під тиском мають спеціальне забарвлення - захисний колір. У разі розгерметизації балону з хлором відбувається різкий викид газу з концентрацією, що перевищує смертельну в кілька разів. 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. Перевозять хлор в контейнерах, залізничних цистернах, балонах, які є тимчасовим його сховищем.

2.застосування хлору

Хлор споживається насамперед хімічною промисловістю для виробництва різних органічних хлорпроізводних, що йдуть для отримання пластичних мас, синтетичних каучуків, хімічних волокон, розчинників, інсектицидів і т.п. В даний час більше 60% світового виробництва хлору використовується для органічного синтезу. Крім цього хлор використовують для виробництва соляної кислоти, хлорного вапна, хлоратов і інших продуктів. Значні кількості хлору йдуть в металургію для хлорування при переробці поліметалічних руд, вилучення золота з руд, а також його використовують в нафтопереробній промисловості, в сільському господарстві, в медицині та санітарії, для знешкодження питної та стічних вод, в піротехніці і ряді інших областей народного господарства . В результаті розвитку сфер використання хлору, головним чином завдяки успіхам органічного синтезу, світове виробництво хлору становить понад 20 млн. Т / рік.

Основні приклади застосування та використання хлору у всіляких галузях науки, промисловості і побутових потреб:

1.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.

CH2 \u003d CH2 + Cl2 \u003d\u003e CH2Cl-CH2ClCl-CH2Cl \u003d\u003e CH2 \u003d CHCl + HCl

1)в якості відбілюючого кошти (хоча не сам хлор «відбілює», а атомарний кисень, який утворюється при розпаді хлорнуватистої кислоти по реакції: Cl2 + H2O? HCl + HClO? 2HCl + O *).

2)у виробництві хлорорганічних інсектицидів - речовин, що вбивають шкідливих для посівів комах, але безпечних для рослин (альдрин, ДДТ, гексахлоран). Один з найважливіших інсектицидів - гексахлорциклогексан (C6H6Cl6).

)використовується як бойова отруйна речовина, а також для виробництва інших бойових отруйних речовин: іприт (C4H8Cl2S), фосген (CCl2O).

)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 (Cl2), двоокис хлору (ClO2), хлорамін (NH2Cl) і хлорне вапно (Ca (Cl) OCl).

)в харчовій промисловості зареєстрований в якості харчової добавки E925.

)в хімічному виробництві каустичної соди (NaOH) (застосовується у виробництві штучного шовку, в миловарінні), соляної кислоти (HCl), хлорного вапна, бертолетової солі (KClO3), хлоридів металів, отрут, ліків, добрив.

)в металургії для виробництва чистих металів: титану, олова, танталу, ніобію.

TiO2 + 2C + 2Cl2 \u003d\u003e TiCl4 + 2CO;

TiCl4 + 2Mg \u003d\u003e 2MgCl2 + Ti (при Т \u003d 850 ° С)

)як індикатор сонячних нейтрино в хлор-аргонних детекторах (Ідея «хлорного детектора» для реєстрації сонячних нейтрино була запропонована відомим радянським фізиком академіком Б. Понтекорво і здійснена американським фізиком Р. Девісом і його сотруднікмі. Вловивши нейтрино ядро \u200b\u200bізотопу хлору з атомним вагою 37, перетворюється в ядро \u200b\u200bізотопу аргону-37, при цьому утворюється один електрон, який можна зареєструвати.).

Багато розвинених країн прагнуть обмежити використання хлору в побуті, в тому числі тому, що при спалюванні хлорсодержащего сміття утворюється значна кількість діоксинів (глобальні екотоксиканти, що мають потужний мутагенну , іммунодепрессантним , Канцерогенну, тератогенну і ембріотоксичну дію. Вони слабо розщеплюються і накопичуються як в організмі людини, так і в біосфері планети, включаючи повітря, воду, їжу).

3.Хіміческіе способи отримання хлору

Раніше була поширена виробництво хлору хімічним шляхом за способами Вельдона і Дикона. У цих процесах хлор отримували окисленням хлористого водню, що утворюється як побічний продукт у виробництві сульфату натрію з повареної солі дією сірчаної кислоти.

реакція протікає при використанні методу Вельдона:

4НСl + МnO2 \u003d\u003e МnСl2 + 2Н2O + Сl2

реакція протікає при використанні методу Дикона:

НСl + O2 \u003d\u003e 2Н2O + 2Сl2

У діконовском процесі в якості каталізатора використовували хлорне мідь, 50% -ним розчином якої (іноді з добавкою NaCl) просочували пористий керамічний носій. Оптимальна температура реакції на такому каталізаторі була зазвичай в межах 430 490 °. Цей каталізатор легко отруюється сполуками миш'яку, з якими утворює неактивний арсенат міді, а також двоокисом і триокиси сірки. Присутність в газі навіть невеликих кількостей парів сірчаної кислоти викликає різке зменшення виходу хлору в результаті послідовно йдуть реакцій:

H2SO4 \u003d\u003e SO2 + 1 / 2O2 + H2O + С12 + 2Н2O \u003d\u003e 2НCl + H2SO4

С12 + Н2О \u003d\u003e 1 / 2O2 + 2НСl

Таким чином, сірчана кислота є каталізатором, що сприяє зворотному перетворенню Сl2 в НСl. Тому хлористоводневий газ до окислення на мідному каталізаторі може бути піддано ретельному очищенню від домішок, що знижують вихід хлору.

Установка Дикона складалася з підігрівача газу, газового фільтра і контактного апарату сталевого циліндричного кожуха, всередині якого знаходилися два концентрично розташованих керамічних циліндра з отворами; кільцевий простір між ними заповнений каталізатором. Хлористий водень окисляли повітрям, тому хлор виходив розведеним. В контактний апарат подавали суміш, що містила 25 об'ємно.% НСl і 75 об'ємно.% Повітря (~ 16% O2), а газ, що виходив з апарату, містив близько 8% С12, 9% НСl, 8% водяної пари і 75% повітря . Такий газ, після відмивання з нього НСl і осушення сірчаною кислотою, використовували зазвичай для отримання хлорного вапна.

Реставрація процесу Дикона в даний час базується на окисленні хлористого водню не повітря, а киснем, що дозволяє отримувати концентрований хлор при застосуванні високоактивних каталізаторів. Утвориться хлорокіслородную суміш відмивають від залишків НС1 послідовно 36- і 20% -ної соляної кислотою і осушують сірчаною кислотою. Потім хлор зріджують, а кисень повертають в процес. Відділення хлору від кисню виробляють також, поглинаючи хлор під тиском 8 атм хлористої сірої, яку потім регенерують, отримуючи 100% -ний хлор:

Сl2 + S2CI2 S2Cl4

Використовують низькотемпературні каталізатори, наприклад, хлористий мідь, активовану солями рідкоземельних металів, що дає можливість вести процес навіть при 100 ° С і тому різко збільшити ступінь перетворення НСl в Сl2. На окисно-хромовом каталізаторі спалювання НСl в кисні виробляють при 340480 ° C. Описано застосування при 250420 ° C каталізатора з суміші V2O5 з піросульфат лужних металів і активаторами на силікагелі. Вивчено механізм і кінетика цього процесу і встановлені оптимальні умови його здійснення, зокрема в псевдозрідженому шарі.

Окислення хлористого водню киснем виробляють також за допомогою розплавленої суміші FeCl3 + КСl в дві стадії, які здійснюються в окремих реакторах. У першому реакторі відбувається окислення хлорного заліза з утворенням хлору:

2FeCl3 + 1 O2 \u003d\u003e Fe3O3 + ЗСl2

У другому реакторі хлорне залізо регенерується з окису заліза хлористим воднем:

O3 + 6HCI \u003d 2FeCl3 + 3H20

Для зменшення тиску пара хлорного заліза додають хлористий калій. Цей процес запропоновано здійснювати також в одному апараті, в якому контактна маса, що складається з Fe2O3, КС1 і хлориду міді, кобальту або нікелю, нанесених на інертний носій, переміщається зверху вниз апарату. Вгорі апарату вона проходить гарячу зону хлорування, де Fe2Оз перетворюється в FeCl3, взаємодіючи з НСl, що знаходяться в потоці йде від низу до верху газу. Потім контактна маса опускається в зону охолодження, де під дією кисню утворюється елементарний хлор, a FeCl3 переходить в Fe2O3. Окислена контактна маса знову повертається в зону хлорування.

Подібне ж непряме окислення НСl в Cl2 здійснюється за схемою:

2НС1 + MgО \u003d MgCl2 + Н2O + 1 / 2O2 \u003d MgO + Cl2

Запропоновано одночасно отримувати хлор і сірчану кислоту, пропускаючи через ванадієвий каталізатор при 400600 ° C газ, що містить НСl, O2 і великий надлишок SO2. Потім з газу конденсують H2SO4 і HSO3Cl і абсорбують SO3 сірчаної кислотою хлор залишається в газовій фазі. HSO3Cl гідролізується і виділяється НС1 повертають в процес.

Ще більш ефективно окислення проводиться такими окислювачами, як РbО2, КМnО4, КСlO3, К2Сr2О7:

2KMnO4 + 16HCl \u003d\u003e 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 ^ + 8H2O

Хлор може бути отриманий і окисленням хлоридів. Наприклад, при взаємодії NaCl і SO3 йдуть реакції:

NaCl + 2SO3 \u003d 2NaSO3Cl

NaSO3Cl \u003d Cl2 + SO2 + Na2SO4

Розпад NaSO3Cl відбувається при 275 ° C. Суміш газів SO2 і С12 можна розділити, поглинаючи хлор SO2Cl2 або ССl4 або піддаючи її ректифікації, в результаті якої виходить азеотропная суміш, яка містить 88 мовляв. % Cl2 і 12 мовляв. % SO2. Азеотропну суміш можна далі поділити, переводячи SO2 в SO2C12 і відокремлюючи надлишковий хлор, a SO2Cl2 розкладаючи при 200 ° на SO2 і Сl2, які додають до суміші, що спрямовується на ректифікацію.

Хлор можна отримати окисленням хлориду або хлористого водню азотною кислотою, а також двоокисом азоту:

ЗНСl + HNO3 \u003d\u003e Сl2 + NOCl + 2Н2O

Ще один спосіб отримання хлору - розкладання хлористого нитрозила, яке може бути досягнуто його окисленням:

NOCl + O2 \u003d 2NO2 + Сl2

Також для отримання хлору запропоновано, наприклад, окисляти NOCl 75% -ної азотної кислотою:

2NOCl + 4HNO3 \u003d Сl2 + 6NO2 + 2Н2O

Суміш хлору і двоокису азоту розділяють, переробляючи NO2 в слабку азотну кислоту, яка використовується потім для окислення НСl в першій стадії процесу з утворенням Сl2 і NOCl. Основним ускладненням при здійсненні цього процесу в промислових масштабах є усунення корозії. Як матеріали для апаратури застосовують кераміку, скло, свинець, нікель, пластмаси. За цим методом в США в 19521953 рр. працювала установка продуктивністю 75 т хлору на добу.

Розроблено циклічний спосіб отримання хлору окисленням хлористого водню азотною кислотою без освіти хлористого нитрозила по реакції:

2НСl + 2HNO3 \u003d Сl2 + 2NO2 + 2Н2O

Процес йде в рідкій фазі при 80 ° C, вихід хлору досягає 100%, NO2 виходить в рідкому вигляді.

Надалі ці способи були повністю витіснені електрохімічними, але в даний час хімічні способи отримання хлору знову відроджуються на новій технічній базі. Всі вони засновані на прямому чи непрямому окисленні HCl (або хлоридів), причому найбільш поширеним окислювачем є кисень повітря.

Електроліз. Поняття і сутність процесу

Електроліз - сукупність електрохімічних окислювально-відновних процесів, які відбуваються на електродах під час проходження постійного електричного струму через розплав або розчин з зануреними в нього електродами.

Мал. 4.1. Процеси, що протікають при електролізі. Схема електролізної ванни: 1 - ванна, 2 - електроліт, 3 - анод, 4 - катод, 5 - джерело живлення

Електродами можуть служити будь-які матеріали, які проводять електричний струм. В основному застосовують метали і сплави, з неметалів електродами можуть служити, наприклад, графітові стрижні (або вуглець). Рідше в якості електрода використовують рідини. Електрод, заряджений позитивно - анод. Електрод, заряджений негативно - катод. При електролізі відбувається окислення анода (він розчиняється) і відновлення катода. Саме тому анод слід брати таким, щоб його розчинення не вплинуло на хімічний процес, що протікає в розчині або розплаві. Такий анод називають інертним електродом. В якості інертного анода можна взяти графіт (вуглець) або платину. В якості катода можна взяти металеву пластину (вона не буде розчинятися). Підійде мідь, латунь, вуглець (або графіт), цинк, залізо, алюміній, нержавіюча сталь.

Приклади електролізу розплавів:

Приклади електролізу розчинів солей:

(На аноді окислюються аніони Сl ?, а не кисень O? II молекул води, так як електронний торгівельний хлору менше, ніж кисню, і отже, хлор віддає електрони легше, ніж кисень)

Електроліз води проводиться завжди в присутності інертного електроліту (для збільшення електропровідності дуже слабкого електроліту - води):

Залежно від інертного електроліту електроліз проводиться в нейтральній, кислотної або лужному середовищі. При виборі інертного електроліту необхідно врахувати, що ніколи не відновлюються на катоді у водному розчині катіони металів, які є типовими відновниками (наприклад Li +, Cs +, K +, Ca2 +, Na +, Mg2 +, Al3 +) і ніколи не окислюється на аноді кисень O? II аніонів оксокислот з елементом у вищій ступені окислення (наприклад ClO4 ?, SO42 ?, NO3 ?, PO43 ?, CO32 ?, SiO44 ?, MnO4?), замість них окислюється вода.

Електроліз включає два процеси: міграцію реагують частинок під дією електричного поля до поверхні електрода і перехід заряду з частки на електрод або з електрода на частку. Міграція іонів визначається їх рухливістю і числами переносу. Процес перенесення кількох електричних зарядів здійснюється, як правило, у вигляді послідовності одноелектронних реакцій, тобто постадійно, з утворенням проміжних частинок (іонів або радикалів), які іноді існують деякий час на електроді в адсорбованому стані.

Швидкості електродних реакцій залежать від:

складу електроліту

концентрації електроліту

матеріалу електродів

електродного потенціалу

температури

гідродинамічних умов.

Мірою швидкості реакцій служить щільність струму. Це векторна фізична, модуль якої визначається співвідношенням сили струму (кількість переносите електричних зарядів в одиницю часу) в провіднику до площі поперечного перерізу.

Закони Фарадея є кількісними співвідношеннями, заснованими на електрохімічних дослідженнях, і допомагають визначити масу утворюються при електролізі продуктів. У найбільш загальному вигляді закони формулюються наступним чином:

)Перший закон електролізу Фарадея: маса речовини, обложеного на електроді під час електролізу, прямо пропорційна кількості електрики, переданого на цей електрод. Під кількістю електрики мається на увазі електричний заряд, вимірюваний, як правило, в кулонах.

2)Другий закон електролізу Фарадея: для даної кількості електрики (електричного заряду) маса хімічного елемента, обложеного на електроді, прямо пропорційна еквівалентної масі елемента. Еквівалентної масою речовини є його молярна маса, поділена на ціле число, яке залежить від хімічної реакції, в якій бере участь речовина.

У математичному вигляді закони Фарадея можна представити таким чином:

де m - маса обложеного на електроді речовини в грамах, - повний електричний заряд, що пройшов через речовину, \u003d 96 485,33 (83) Кл · моль? 1 - постійна Фарадея, - молярна маса речовини (Наприклад, молярна маса води H2O \u003d 18 г / моль), - валентное число іонів речовини (число електронів на один іон).

Зауважимо, що M / z - це еквівалентна маса обложеного речовини.

Для першого закону Фарадея M, F і z є константами, так що чим більше величина Q, тим більше буде величина m.

Для другого закону Фарадея Q, F і z є константами, так що чим більше величина M / z (еквівалентна маса), тим більше буде величина m.

У найпростішому випадку постійного струму електролізу призводить до:

У більш складному випадку змінного електричного струму повний заряд Q струму I ( ?) Підсумовується за час? :

де t - повне час електролізу.

У промисловості процес електролізу проводиться в спеціальних апаратах - електролізерах.

Промислове отримання хлору

В даний час хлор, головним чином, виробляють електролізом водних розчинів, а саме одним з -трьох електрохімічних методів, два з яких представляють собою електроліз з твердим катодом: діафрагмовий і мембранний методи, інший електроліз з рідким ртутним катодом (ртутний метод виробництва). Ці методи дають хлор приблизно однієї і тієї ж чистоти. У світовій практиці використовуються всі три методи отримання хлору, проте найлегшим і зручним способом є електроліз з ртутним катодом, але цей метод завдає значної шкоди навколишньому середовищу в результаті випаровування і витоків металевої ртуті і хлору. Переважно використовувати мембранний процес, так як він більш економічний, менш небезпечний для навколишнього середовища і дає можливість отримати кінцевий продукт більш високої якості.

Сировиною для електролітичного виробництва хлору служать, головним чином, розчини кухонної солі NaCl, одержувані розчиненням твердої солі, або ж природні розсоли. Є три типи родовищ солі: викопна сіль (близько 99% запасів); соляні озера з донними відкладеннями самосадочной солі (0,77%); інше - підземні розколи. Розчини кухонної солі незалежно від шляху їх отримання містять домішки, що погіршують процес електролізу. Особливо несприятливий вплив при електролізі з твердим катодом надають катіони кальцію Ca2 +, Mg2 + і аніони SO42-, а при електролізі з рідким катодом - домішки сполук, що містять важкі метали, наприклад хром, ванадій, германій і молібден.

Кристалічна сіль для хлорного електролізу повинна мати наступний склад (%): хлорид натрію не менше 97,5; Mg2 + не більше 0,05; нерастворимого облога не більше 0,5; Ca2 + не більше 0,4; K + не більше 0,02; SO42- не більше 0,84; вологість не більше 5; домішка важких металів (визначається амальгамной пробою см3 H2) не більше 0,3. Очищення розсолів проводиться розчином соди (Na2CO3) і вапняним молоком (суспензія суспензії Ca (OH) 2 в воді). Крім хімічної очистки, розчини звільняються від механічних домішок відстоюванням і фільтрацією.

Електроліз розчинів кухонної солі виробляється в ваннах з твердим залізним (або сталевим) катодом і з діафрагмами і мембранами, в ваннах з рідким ртутним катодом. Промислові електролізери, застосовувані для обладнання сучасних великих хлорних цехів, повинні мати високу продуктивність, просту конструкцію, бути компактними, працювати надійно і стійко.

Електроліз протікає за схемою:

MeCl + H2O \u003d\u003e MeOH + Cl2 + H2,

де Me лужної метал.

При електрохімічному розкладанні кухонної солі в електролізерах з твердими електродами протікають наступні основні, оборотні і необоротні іонні реакції:

дисоціація молекул кухонної солі і води (йде в електроліті)

NaCl-Na ++ Cl- -H ++ OH-

Окислення іона хлору (на аноді)

С1 - 2е- \u003d\u003e С12

відновлення іона водню і молекул води (на катоді)

Н + - 2е- \u003d\u003e Н2

Н2О - 2е - \u003d\u003e Н2 + 2OН-

Асоціація іонів в молекулу гідроксиду натрію (в електроліті)

Na + + OH- - NaOH

Корисними продуктами є гідроксид натрію, хлор і водень. Всі вони виводяться з електролізера окремо.

Мал. 5.1. Схема діафрагмового електролізера

Порожнина електролізера з твердим катодом (рис. 3) розділена пористою перегородкою - діафрагмою - на катод і анодное простір, в яких відповідно розміщені катод і анод електролізера. Тому електролізер часто називають «діафрагмовим», а метод отримання - діафрагмовим електролізом.

Перші промислові електролізери працювали в періодичному режимі. Продукти електролізу в них поділялися цементної діафрагмою. Надалі були створені електролізери, в яких для поділу продуктів електролізу служили перегородки у вигляді дзвону. На наступному етапі з'явилися електролізери з проточною діафрагмою. У них принцип протитоку об'єднувався з використанням розділової діафрагми, яку виготовляли з азбестового картону. Далі був відкритий спосіб отримання діафрагми з азбестового пульпи, запозичений з технології паперової промисловості. Цей спосіб дозволив розробити конструкції електролізерів на велику струмовий навантаження з нерозбірним компактним пальцевим катодом. Для збільшення терміну служби азбестового діафрагми запропоновано до її складу вводити в якості покриття або зв'язку деякі синтетичні матеріали. Запропоновано також діафрагми цілком виготовляти з нових синтетичних матеріалів. Є дані, що такі комбіновані асбосінтетіческіе або спеціально виготовлені синтетичні діафрагми мають термін служби до 500 діб. Розробляються також спеціальні іонообмінні діафрагми, які дозволяють отримувати чисту каустичну соду з дуже малим вмістом хлориду натрію. Дія таких діафрагм засноване на використанні їх селективних властивостей для проходження різних іонів.

Місця контактів токоподводов до графітових анодів в ранніх конструкціях виносили з порожнини електролізера назовні. Надалі були розроблені способи захисту контактних частин анодів, занурених в електроліт. З використанням цих технічних прийомів були створені промислові електролізери з нижнім струмопідведення, в яких анодні контакти розташовуються в порожнині електролізера. Вони і застосовуються повсюдно в даний час для виробництва хлору і каустику на твердому катоді.

У анодное простір диафрагменного електролізера безперервно надходить потік насиченого розчину кухонної солі (очищеного розсолу). В результаті електрохімічного процесу на аноді за рахунок розкладання кухонної солі виділяється хлор, а на катоді за рахунок розкладання води - водень. Хлор і водень виводяться з електролізера, не змішуючись, окремо. При цьому прікатодном зона збагачується гідроксидом натрію. Розчин з прикатодной зони, званий електролітичним лугом, що містить неразложившихся кухонну сіль (приблизно половину від поданого з розсолом кількості) і гідроксид натрію, безперервно виводиться з електролізера. На наступній стадії електролітичний луг упарюють і доводять вміст в ньому NaOH до 42-50% відповідно до стандарту. Кухонна сіль і сульфат натрію при підвищенні концентрації гідроксиду натрію випадають в осад.

Розчин NaOH декантирують від кристалів і передають в якості готового продукту на склад або на стадію плавки каустика для отримання твердого продукту. Кристалічну кухонну сіль (зворотний сіль) повертають на електроліз, готуючи з неї так званий зворотний розсіл. З нього, щоб уникнути накопичення сульфату в розчинах перед приготуванням зворотного розсолу витягають сульфат. Спад кухонної солі відшкодовують добавкою свіжого розсолу, отриманого підземним вилуговуванням соляних пластів або розчиненням твердої кухонної солі. Свіжий розсіл перед змішуванням його зі зворотним розсолом очищають від механічних суспензій і значної частини іонів кальцію і магнію. Отриманий хлор відокремлюється від парів води, компріміруется і передається або безпосередньо споживачам, або на зріджування хлору. Водень відділяється від води, компріміруется і передається споживачам.

У мембранному електролізері протікають ті ж хімічні реакції, що і в диафрагменном електролізері. Замість пористої діафрагми використовують катіонну мембрану (Рис. 5).

Мал. 5.2. Схема мембранного електролізера

Мембрана перешкоджає проникненню іонів хлору в католіт (електроліт в катодному просторі), за рахунок чого безпосередньо в електролізері можна отримати каустичну соду майже без солі, концентрацією від 30 до 35%. Оскільки зникає необхідність відокремлювати сіль, випарювання забезпечує отримання 50% -вої комерційної каустичної соди значно простіше і при менших капіталовкладень і енерговитратах. Оскільки каустична сода в мембранному процесі значно більшої концентрації, то в якості катода використовують дорогий нікель.

Мал. 5.3. Схема ртутного електролізера

Сумарна реакція розкладання кухонної солі в ртутних електролізерах така ж, як і в діафрагменних:

NaCl + Н2О \u003d\u003e NaOH + 1 / 2Сl2 + 1 / 2Н2

Однак тут вона проходить в дві стадії і кожна в окремому апараті: електролізері і разлагателі. Вони конструктивно об'єднані між собою і називаються електролітичної ванній, а іноді ртутним електролізером.

На першій стадії процесу - в електролізері - проходить електролітичне розкладання кухонної солі (в електролізер подається її насичений розчин) з отриманням на аноді хлору, а на ртутному катоді - амальгами натрію, за такою реакції:

NaCl + nHg \u003d\u003e l / 2Cl2 + NaHgn

У разлагателі проходить друга стадія процесу, в який під дією води амальгама натрію переходить в гідроксид натрію і ртуть:

NaHgn + Н2O \u003d\u003e NaOH + 1 / 2H2 + nHg

З усієї солі, поданої в електролізер з розсолом, в реакцію (2) вступає лише 15-20% від поданої кількості, а решта сіль разом з водою виходить з електролізера в вигляді хлораноліта - розчину кухонної солі у воді, що містить 250-270 кг / м3 NaCl, насиченого хлором. У разла- гатель подається «міцна амальгама», що виходить з електролізера, і вода.

Електролізер у всіх наявних конструкціях виготовляється у вигляді довгого і порівняно вузького, злегка похилого сталевого жолоба, по дну якого самопливом тече тонкий шар амальгами, що є катодом, а зверху анолит. Розсіл і слабка амальгама подаються з верхнього піднесеного краю електролізера через «вхідний кишеню».

Міцна амальгама випливає з нижнього кінця електролізера через «вихідний кишеню». Хлор і хлораноліт спільно виходять через патрубок, також розташований у нижнього кінця електролізера. Над всім дзеркалом потоку амальгами або катодом на відстані 3-5 мм від катода підвішені аноди. Зверху електролізер перекритий кришкою.

Поширені два типи разлагателі: горизонтальні і вертикальні. Перші виготовляють у вигляді сталевого похилого жолоба тієї ж довжини, що і електролізер. По дну разлагателі, що встановлюється з невеликим нахилом, тече потік амальгами. У цей потік занурена насадка разлагателі, що виготовляється з графіту. Протитечією рухається вода. В результаті розкладання амальгами вода насичується каустиком. Розчин каустику разом з воднем виходить з разлагателі через патрубок в днище, а бідна амальгама або ртуть насосом перекачується в кишеню електролізера.

У комплект електролізної ванни крім електролізера, разлагателі, кишень і переточні трубопроводів входить ртутний насос. Використовуються насоси двох типів. У тих випадках, коли ванни обладнані вертикальним разлагателі або коли разлагателі встановлений під електролізером, використовуються заглибні відцентрові насоси звичайного типу, опущені в разлагателі. У ванн, у яких разлагателі встановлений поряд з електролізером, амальгаму перекачують конусним роторним насосом оригінального типу.

Всі сталеві частини електролізера, що стикаються з хлором або хлоранолітом, захищають покриттям з вулканізованої гуми особливої \u200b\u200bмарки (гумування). Захисний шар гуми не є абсолютно стійким. Згодом він хлорується, від дії температури стає крихким і розтріскується. Періодично захисний шар відновлюють. Всі інші частини електролізної ванни: разлагателі, насос, перетоки - роблять з незахищеною стали, так як ні водень, ні розчин каустику її кородують.

В даний час в ртутному електролізері найбільш поширені графітові аноди. Однак на заміну їм приходять ОРТА.

6.Техніка безпеки в хлорному виробництві
та охорона навколишнього середовища

Небезпека для персоналу у виробництві хлору визначається високою токсичністю хлору і ртуті, можливістю утворення в апаратурі вибухонебезпечних газових сумішей хлору і водню, водню і повітря, а також розчинів треххлористого азоту в рідкому хлорі, застосуванням у виробництві електролізерів - апаратів, які знаходяться під підвищеним електричним потенціалом щодо землі, властивостями їдкого лугу, що виробляється в цьому виробництві.

Вдихання повітря, що містить 0,1 мг / л хлору протягом 30- 60 хв, небезпечно для життя. Вдихання повітря, що містить більше 0,001 мг / л хлору, подразнює дихальні шляхи. Гранично допустима концентрація (ГДК) хлору в повітрі населених пунктів: середньодобова 0,03 мг / м3, максимальна разова 0,1 мг / м3, в повітрі робочої зони виробничих приміщень становить 1 мг / м3, поріг сприйняття запаху 2 мг / м3. При концентрації 3-6 мг / м3 відчувається виразний запах, відбувається подразнення (почервоніння) очей і слизових оболонок носа, при 15 мг / м3 - роздратування носоглотки, при 90 мг / м3 - інтенсивні напади кашлю. Вплив 120 - 180 мг / м3 протягом 30-60 хвилин небезпечно для життя, при 300 мг / м3возможен летальний результат, концентрація 2500 мг / м3 призводить до загибелі протягом 5 хвилин, при концентрації 3000 мг / м3 летальний результат наступає після декількох вдихів . Максимально допустима концентрація хлору для фільтруючих промислових і цивільних протигазів становить 2500 мг / м3.

Наявність хлору в повітрі визначають приладами хімічної розвідки: ВПХР, ППХР, ПХР-МВ з використанням індикаторних трубок ІТ-44 (рожеве забарвлення, поріг чутливості 5 мг / м3), ІТ-45 (оранжеве забарвлення), аспіраторами АМ-5, АМ- 0055, АМ-0059, НП-3М з індикаторними трубками на хлор, універсальним газоаналізатором УГ-2 з діапазоном вимірювання 0-80 мг / м3, Газосигналізатори «Колион-701» в діапазоні 0-20 мг / м3. На відкритому просторі - приладами СІП «КОРСАР-Х». У закритому приміщенні - приладами СІП «ВЕГА-М». Для захисту від хлору при несправності або аварійних ситуаціях все знаходяться в цехах люди повинні мати при собі і своєчасно застосовувати протигази марок «В» або «БКФ» (крім цехів ртутного електролізу), а також захисний спецодяг: суконні або прогумовані костюми, гумові чоботи і рукавиці. Коробки протигазів проти хлору повинні бути пофарбовані в жовтий колір.

Ртуть більш отруйна, ніж хлор. Гранично допустима концентрація її парів в повітрі становить 0,00001 мг / л. Вона вражає організм людини при вдиханні і при попаданні на шкіру, а також при зіткненні з амальгованих предметами. Пари і бризки її адсорбуються (поглинаються) одягом, шкірою, зубами. У той же час ртуть легко випаровується при температурі; наявної в цеху електролізу, і концентрація її парів в повітрі набагато перевищує гранично допустиму. Тому цехи електролізу з рідким катодом обладнають потужною вентиляцією, яка при нормальній роботі забезпечує в атмосфері цеху допустимий рівень концентрації парів ртуті. Однак цього недостатньо для безпечної роботи. Ще необхідно дотримуватися так звану ртутну дисципліну: виконувати правила поводження з ртуттю. Дотримуючись їх, персонал до початку роботи проходить через санпропускник, в чистому відділенні якого залишає домашній одяг і одягає свежевистіранное білизна, що є спецодягом. В кінці зміни верхня спецодяг і брудну білизну залишаються в брудному відділенні санпропускника, а працюючі приймають душ, чистять зуби і в чистому відділенні санпропускника одягають домашні речі.

В цехах, в яких працюють з хлором і ртуттю, слід користуватися протигазом марки «Г» (коробка протигаза пофарбована в чорний і жовтий кольори) і гумовими рукавичками., Правила «ртутної дисципліни» передбачають, що робота з ртуттю і амальгованих поверхнями повинна проводитися тільки під шаром води; пролита ртуть повинна негайно ж змиватися в каналізацію, де є ртутні пастки.

Для навколишнього середовища становлять небезпеку викиди хлору і парів ртуті в атмосферу, скиди у стічні води солей ртуті і крапельної ртуті, з'єднань, що містять активний хлор, і отруєння грунту ртутними шлаками. Хлор в атмосферу потрапляє при аваріях, з вентиляційними викидами і абгаз з різних апаратів. Пари ртуті виносяться з повітрям з вентиляційних систем. Норма вмісту хлору в повітрі при викиді в атмосферу 0,03 мг / м3. Ця концентрація може бути досягнута, якщо застосовувати лужну багатоступеневу промивку абгазов. Норма вмісту ртуті в повітрі при викидах в атмосферу 0,0003 мг / м3, а в стоках при зливі в водойми 4 мг / м3.

Нейтралізують хлор наступними розчинами:

вапняним молоком, для чого 1 вагову частину гашеного вапна заливають 3 частинами води, ретельно перемішують, потім зверху зливають вапняний розчин (наприклад, 10 кг гашеного вапна + 30 літрів води);

5% -ним водним розчином кальцинованої соди, для чого 2 вагових частини кальцинованої соди розчиняють при перемішуванні з 18 частинами води (наприклад, 5 кг кальцинованої соди + 95 літрів води);

5% -ним водним розчином їдкого натру, для чого 2 вагових частини їдкого натру розчиняють при перемішуванні з 18 частинами води (наприклад, 5 кг. Їдкого натру + 95 літрів води).

При витоку газоподібного хлору для погашення парів розпилюють воду. Норма витрати води не нормується.

При розливі рідкого хлору місце розливу захищають земляним валом, заливають вапняним молоком, розчином кальцинованої соди, їдкого натру, або водою. Для знешкодження 1 тонни рідкого хлору необхідно 0,6-0,9 тонни води або 0,5-0,8 тонни розчинів. Для нейтралізації 1 тонни рідкого хлору необхідно 22-25 тонн розчинів або 333-500 тонн води.

Для розпилення води або розчинів застосовують поливомийні і пожежні машини, авторозливні станції (АЦ, ПМ-130, АРС-14, АРС-15), а також наявні на хімічно небезпечних об'єктах гідранти і спецсистеми.

висновок

Оскільки обсяги хлору, одержуваного лабораторними методами мізерно малі в порівнянні з постійно зростаючим попитом на даний продукт, проводити по ним порівняльний аналіз не має сенсу.

З електрохімічних методів виробництва найлегшим і зручним є електроліз з рідким (ртутним) катодом, однак цей метод не позбавлений недоліків. Він завдає істотної шкоди навколишньому середовищу в результаті випаровування і витоків металевої ртуті і газоподібного хлору.

Електролізери з твердим катодом виключають небезпеку забруднення навколишнього середовища ртуттю. Вибираючи між діафрагмовими і мембранними електролізерами для нових виробничих потужностей, краще використовувати останні, оскільки вони більш економічні, і дають можливість отримати кінцевий продукт більш високої якості.

Список використаної літератури

1.Зарецький С. А., Сучков В. Н., Жівотінскій П. Б. Електрохімічний технологія неорганічних речовин і хімічні джерела струму: Підручник для учнів технікумів. М ..: Вища. Школа, 1980. 423 с.

2.Мазанка А. Ф., Камарьян Г. М., Ромашин О. П. Промисловий мембранний електроліз. М .: изд-во «Хімія», 1989. 240 с.

.Позін М. Є. Технологія мінеральних солей (добрив, пестицидів, промислових солей, оксидів і кислот), ч.1, вид. 4-е, испр. Л., Изд-во «Хімія», 1974. 792 с.

.Фіошін М. Я., Павлов В. Н. Електроліз в неорганічної хімії. М .: изд-во «Наука», 1976. 106 с.

.Якименко Л. М. Виробництво хлору, каустичної соди і неорганічних хлорпродуктов. М .: изд-во «Хімія», 1974. 600 с.

Ітнернет-джерела

6.Правила безпеки при виробництві, зберіганні, транспортуванні та застосуванні хлору // URL: # "justify"\u003e 7. Аварійно хімічно небезпечні речовини // URL: # "justify"\u003e. Хлор: застосування // URL: # "justify"\u003e.