DÉFINITION
Chlore- le dix-septième élément du tableau périodique. Désignation - Cl du latin « chlorum ». Situé dans la troisième période, groupe VIIA. Fait référence aux non-métaux. La charge nucléaire est de 17.
Le composé chloré naturel le plus important est le chlorure de sodium (sel commun) NaCl. La masse principale de chlorure de sodium se trouve dans l'eau des mers et des océans. Les eaux de nombreux lacs contiennent également des quantités importantes de NaCl. On le trouve également sous forme solide, formant d'épaisses couches de soi-disant sel gemme à certains endroits de la croûte terrestre. D'autres composés chlorés sont également courants dans la nature, par exemple le chlorure de potassium sous la forme des minéraux carnallite KCl × MgCl 2 × 6H 2 O et sylvite KCl.
Dans des conditions normales, le chlore est un gaz jaune-vert (Fig. 1), très soluble dans l'eau. Lors du refroidissement, des hydrates cristallins sont libérés des solutions aqueuses, qui sont des clarates de composition approximative Cl 2 × 6H 2 O et Cl 2 × 8H 2 O.
Riz. 1. Chlore à l'état liquide. Apparence.
Poids atomique et moléculaire du chlore
La masse atomique relative d'un élément est le rapport de la masse d'un atome d'un élément donné à 1/12 de la masse d'un atome de carbone. La masse atomique relative est sans dimension et est notée A r (l'indice "r" est la lettre initiale du mot anglais relative, qui signifie "relative" en traduction). La masse atomique relative du chlore atomique est de 35,457 amu.
Les masses des molécules, tout comme les masses des atomes, sont exprimées en unités de masse atomique. Le poids moléculaire d'une substance est la masse d'une molécule, exprimée en unités de masse atomique. Le poids moléculaire relatif d'une substance est le rapport de la masse d'une molécule d'une substance donnée à 1/12 de la masse d'un atome de carbone dont la masse est de 12 amu. On sait que la molécule de chlore est diatomique - Cl 2 . Le poids moléculaire relatif d'une molécule de chlore sera égal à :
M r (Cl 2) = 35,457 × 2 ≈ 71.
Isotopes du chlore
On sait que dans la nature le chlore peut se présenter sous la forme de deux isotopes stables 35 Cl (75,78 %) et 37 Cl (24,22 %). Leurs nombres de masse sont respectivement de 35 et 37. Le noyau de l'atome de l'isotope du chlore 35 Cl contient dix-sept protons et dix-huit neutrons, et l'isotope 37 Cl contient le même nombre de protons et vingt neutrons.
Il existe des isotopes artificiels du chlore avec des nombres de masse de 35 à 43, parmi lesquels le plus stable est le 36 Cl avec une demi-vie de 301 000 ans.
Ions de chlore
Au niveau d'énergie externe de l'atome de chlore, il y a sept électrons qui sont de valence :
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 .
Suite à une interaction chimique, le chlore peut perdre ses électrons de valence, c'est-à-dire être leur donneur et se transformer en ions chargés positivement ou accepter des électrons d'un autre atome, c'est-à-dire être leur accepteur et se transformer en ions chargés négativement :
Cl 0 -7e → Cl 7+;
Cl 0 -5e → Cl 5+;
Cl 0 -4e → Cl 4+;
Cl 0 -3e → Cl 3+;
Cl 0 -2e → Cl 2+;
Cl 0 -1e → Cl 1+;
Cl 0 +1e → Cl 1-.
Molécule et atome de chlore
La molécule de chlore est constituée de deux atomes - Cl 2 . Voici quelques propriétés qui caractérisent l'atome et la molécule de chlore :
Exemples de résolution de problèmes
EXEMPLE 1
| Exercer | Quel volume de chlore faut-il prendre pour réagir avec 10 litres d'hydrogène ? Les gaz sont dans les mêmes conditions. |
| La solution | Écrivons l'équation de réaction pour l'interaction du chlore avec l'hydrogène : Cl 2 + H 2 \u003d 2HCl. Calculez la quantité de substance hydrogène qui a réagi : n (H2) = V (H2) / V m ; n (H 2) \u003d 10 / 22,4 \u003d 0,45 mol. Selon l'équation, n (H 2) \u003d n (Cl 2) \u003d 0,45 mol. Alors, le volume de chlore qui est entré dans la réaction d'interaction avec l'hydrogène est : |
Les propriétés physiques du chlore sont prises en compte : la densité du chlore, sa conductivité thermique, sa capacité thermique spécifique et sa viscosité dynamique à différentes températures. Les propriétés physiques du Cl 2 sont présentées sous forme de tableaux à l'état liquide, solide et gazeux de cet halogène.
Propriétés physiques de base du chlore
Le chlore est inclus dans le groupe VII de la troisième période du système périodique des éléments au numéro 17. Il appartient au sous-groupe halogène, a des poids atomiques et moléculaires relatifs de 35,453 et 70,906, respectivement. À des températures supérieures à -30 °C, le chlore est un gaz jaune verdâtre à l'odeur âcre et irritante caractéristique. Il se liquéfie facilement sous pression ordinaire (1,013·10 5 Pa) lorsqu'il est refroidi à -34°C et forme un liquide ambré clair qui se solidifie à -101°C.
En raison de sa grande réactivité, le chlore libre n'existe pas dans la nature, mais n'existe que sous forme de composés. On le trouve principalement dans le minéral halite (), il fait également partie de minéraux tels que : la sylvine (KCl), la carnallite (KCl MgCl 2 6H 2 O) et la sylvinite (KCl NaCl). La teneur en chlore de la croûte terrestre approche 0,02% du nombre total d'atomes de la croûte terrestre, où il se présente sous la forme de deux isotopes 35 Cl et 37 Cl dans un pourcentage de 75,77% 35 Cl et 24,23% 37 Cl.
| Propriété | Sens |
|---|---|
| Point de fusion, °С | -100,5 |
| Point d'ébullition, °C | -30,04 |
| Température critique, °C | 144 |
| Pression critique, Pa | 77,1 10 5 |
| Densité critique, kg / m 3 | 573 |
| Densité du gaz (à 0°С et 1.013 10 5 Pa), kg/m 3 | 3,214 |
| Densité de la vapeur saturée (à 0°С et 3.664 10 5 Pa), kg/m 3 | 12,08 |
| Densité du chlore liquide (à 0°C et 3.664 10 5 Pa), kg/m 3 | 1468 |
| Densité du chlore liquide (à 15,6 ° C et 6,08 10 5 Pa), kg / m 3 | 1422 |
| Densité du chlore solide (à -102°С), kg/m 3 | 1900 |
| Densité relative dans l'air du gaz (à 0°C et 1.013 10 5 Pa) | 2,482 |
| Densité relative de l'air de la vapeur saturée (à 0°C et 3.664 10 5 Pa) | 9,337 |
| Densité relative du chlore liquide à 0°С (pour une eau à 4°С) | 1,468 |
| Volume spécifique de gaz (à 0°С et 1.013 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,3116 |
| Volume spécifique de vapeur saturée (à 0°C et 3.664 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,0828 |
| Volume spécifique de chlore liquide (à 0°C et 3.664 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,00068 |
| Pression de vapeur de chlore à 0°С, Pa | 3.664 10 5 |
| Viscosité dynamique du gaz à 20°C, 10 -3 Pa s | 0,013 |
| Viscosité dynamique du chlore liquide à 20°C, 10 -3 Pa s | 0,345 |
| Chaleur de fusion du chlore solide (au point de fusion), kJ/kg | 90,3 |
| Chaleur de vaporisation (au point d'ébullition), kJ/kg | 288 |
| Chaleur de sublimation (au point de fusion), kJ/mol | 29,16 |
| Capacité calorifique molaire C p du gaz (à -73…5727°C), J/(mol K) | 31,7…40,6 |
| Capacité calorifique molaire C p du chlore liquide (à -101…-34°C), J/(mol K) | 67,1…65,7 |
| Coefficient de conductivité thermique du gaz à 0°C, W/(m K) | 0,008 |
| Coefficient de conductivité thermique du chlore liquide à 30°C, W/(m K) | 0,62 |
| Enthalpie des gaz, kJ/kg | 1,377 |
| Enthalpie de la vapeur saturée, kJ/kg | 1,306 |
| Enthalpie du chlore liquide, kJ/kg | 0,879 |
| Indice de réfraction à 14°C | 1,367 |
| Conductivité spécifique à -70°C, Sm/m | 10 -18 |
| Affinité électronique, kJ/mol | 357 |
| Énergie d'ionisation, kJ/mol | 1260 |
Densité de chlore
Dans des conditions normales, le chlore est un gaz lourd dont la densité est environ 2,5 fois supérieure à . Densité du chlore gazeux et liquide dans des conditions normales (à 0 ° C) est égal à 3,214 et 1468 kg / m 3, respectivement. Lorsque le chlore liquide ou gazeux est chauffé, sa densité diminue en raison d'une augmentation de volume due à la dilatation thermique.
Densité du chlore gazeux
Le tableau montre la densité du chlore à l'état gazeux à différentes températures (dans la plage de -30 à 140°C) et à la pression atmosphérique normale (1,013·10 5 Pa). La densité du chlore change avec la température - lorsqu'elle est chauffée, elle diminue. Par exemple, à 20°C, la densité du chlore est de 2,985 kg/m 3, et lorsque la température de ce gaz monte à 100 ° C, la valeur de la densité diminue jusqu'à une valeur de 2,328 kg / m 3.
| t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | ρ, kg / m 3 |
|---|---|---|---|
| -30 | 3,722 | 60 | 2,616 |
| -20 | 3,502 | 70 | 2,538 |
| -10 | 3,347 | 80 | 2,464 |
| 0 | 3,214 | 90 | 2,394 |
| 10 | 3,095 | 100 | 2,328 |
| 20 | 2,985 | 110 | 2,266 |
| 30 | 2,884 | 120 | 2,207 |
| 40 | 2,789 | 130 | 2,15 |
| 50 | 2,7 | 140 | 2,097 |
Avec l'augmentation de la pression, la densité du chlore augmente. Les tableaux ci-dessous indiquent la densité du chlore gazeux dans la plage de température de -40 à 140°C et de pression de 26,6·10 5 à 213·10 5 Pa. Avec l'augmentation de la pression, la densité du chlore à l'état gazeux augmente proportionnellement. Par exemple, une augmentation de la pression du chlore de 53,2.10 5 à 106,4.10 5 Pa à une température de 10°C conduit à doubler la densité de ce gaz.
| ↓ t, °C | P, kPa → | 26,6 | 53,2 | 79,8 | 101,3 |
|---|---|---|---|---|
| -40 | 0,9819 | 1,996 | — | — |
| -30 | 0,9402 | 1,896 | 2,885 | 3,722 |
| -20 | 0,9024 | 1,815 | 2,743 | 3,502 |
| -10 | 0,8678 | 1,743 | 2,629 | 3,347 |
| 0 | 0,8358 | 1,678 | 2,528 | 3,214 |
| 10 | 0,8061 | 1,618 | 2,435 | 3,095 |
| 20 | 0,7783 | 1,563 | 2,35 | 2,985 |
| 30 | 0,7524 | 1,509 | 2,271 | 2,884 |
| 40 | 0,7282 | 1,46 | 2,197 | 2,789 |
| 50 | 0,7055 | 1,415 | 2,127 | 2,7 |
| 60 | 0,6842 | 1,371 | 2,062 | 2,616 |
| 70 | 0,6641 | 1,331 | 2 | 2,538 |
| 80 | 0,6451 | 1,292 | 1,942 | 2,464 |
| 90 | 0,6272 | 1,256 | 1,888 | 2,394 |
| 100 | 0,6103 | 1,222 | 1,836 | 2,328 |
| 110 | 0,5943 | 1,19 | 1,787 | 2,266 |
| 120 | 0,579 | 1,159 | 1,741 | 2,207 |
| 130 | 0,5646 | 1,13 | 1,697 | 2,15 |
| 140 | 0,5508 | 1,102 | 1,655 | 2,097 |
| ↓ t, °C | P, kPa → | 133 | 160 | 186 | 213 |
|---|---|---|---|---|
| -20 | 4,695 | 5,768 | — | — |
| -10 | 4,446 | 5,389 | 6,366 | 7,389 |
| 0 | 4,255 | 5,138 | 6,036 | 6,954 |
| 10 | 4,092 | 4,933 | 5,783 | 6,645 |
| 20 | 3,945 | 4,751 | 5,565 | 6,385 |
| 30 | 3,809 | 4,585 | 5,367 | 6,154 |
| 40 | 3,682 | 4,431 | 5,184 | 5,942 |
| 50 | 3,563 | 4,287 | 5,014 | 5,745 |
| 60 | 3,452 | 4,151 | 4,855 | 5,561 |
| 70 | 3,347 | 4,025 | 4,705 | 5,388 |
| 80 | 3,248 | 3,905 | 4,564 | 5,225 |
| 90 | 3,156 | 3,793 | 4,432 | 5,073 |
| 100 | 3,068 | 3,687 | 4,307 | 4,929 |
| 110 | 2,985 | 3,587 | 4,189 | 4,793 |
| 120 | 2,907 | 3,492 | 4,078 | 4,665 |
| 130 | 2,832 | 3,397 | 3,972 | 4,543 |
| 140 | 2,761 | 3,319 | 3,87 | 4,426 |
Densité du chlore liquide
Le chlore liquide peut exister dans une plage de température relativement étroite, dont les limites vont de moins 100,5 à plus 144 °C (c'est-à-dire du point de fusion à la température critique). Au-dessus d'une température de 144 ° C, le chlore ne passera à l'état liquide à aucune pression. La densité du chlore liquide dans cette plage de température varie de 1717 à 573 kg/m 3 .
| t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | ρ, kg / m 3 |
|---|---|---|---|
| -100 | 1717 | 30 | 1377 |
| -90 | 1694 | 40 | 1344 |
| -80 | 1673 | 50 | 1310 |
| -70 | 1646 | 60 | 1275 |
| -60 | 1622 | 70 | 1240 |
| -50 | 1598 | 80 | 1199 |
| -40 | 1574 | 90 | 1156 |
| -30 | 1550 | 100 | 1109 |
| -20 | 1524 | 110 | 1059 |
| -10 | 1496 | 120 | 998 |
| 0 | 1468 | 130 | 920 |
| 10 | 1438 | 140 | 750 |
| 20 | 1408 | 144 | 573 |
Capacité thermique spécifique du chlore
La capacité thermique spécifique du chlore gazeux C p en kJ / (kg K) dans la plage de température de 0 à 1200 ° C et à la pression atmosphérique normale peut être calculée par la formule:
où T est la température absolue du chlore en degrés Kelvin.
Il convient de noter que dans des conditions normales, la capacité thermique spécifique du chlore est de 471 J/(kg K) et augmente lors du chauffage. L'augmentation de la capacité calorifique à des températures supérieures à 500°C devient insignifiante et à des températures élevées, la capacité calorifique spécifique du chlore reste pratiquement inchangée.
Le tableau montre les résultats du calcul de la capacité thermique spécifique du chlore à l'aide de la formule ci-dessus (l'erreur de calcul est d'environ 1%).
| t, °С | C p , J/(kg·K) | t, °С | C p , J/(kg·K) |
|---|---|---|---|
| 0 | 471 | 250 | 506 |
| 10 | 474 | 300 | 508 |
| 20 | 477 | 350 | 510 |
| 30 | 480 | 400 | 511 |
| 40 | 482 | 450 | 512 |
| 50 | 485 | 500 | 513 |
| 60 | 487 | 550 | 514 |
| 70 | 488 | 600 | 514 |
| 80 | 490 | 650 | 515 |
| 90 | 492 | 700 | 515 |
| 100 | 493 | 750 | 515 |
| 110 | 494 | 800 | 516 |
| 120 | 496 | 850 | 516 |
| 130 | 497 | 900 | 516 |
| 140 | 498 | 950 | 516 |
| 150 | 499 | 1000 | 517 |
| 200 | 503 | 1100 | 517 |
A une température proche du zéro absolu, le chlore est à l'état solide et a une faible capacité calorifique spécifique (19 J/(kg·K)). Lorsque la température du Cl 2 solide augmente, sa capacité calorifique augmente et atteint 720 J/(kg K) à moins 143°C.
Le chlore liquide a une capacité thermique spécifique de 918 ... 949 J / (kg K) dans la plage de 0 à -90 degrés Celsius. Selon le tableau, on peut voir que la chaleur spécifique du chlore liquide est supérieure à celle du chlore gazeux et diminue avec l'augmentation de la température.
Conductivité thermique du chlore
Le tableau montre les valeurs des coefficients de conductivité thermique du chlore gazeux à pression atmosphérique normale dans la plage de température de -70 à 400°C.
Le coefficient de conductivité thermique du chlore dans des conditions normales est de 0,0079 W / (m deg), soit 3 fois moins qu'à température et pression identiques. Le chauffage du chlore entraîne une augmentation de sa conductivité thermique. Ainsi, à une température de 100°C, la valeur de cette propriété physique du chlore passe à 0,0114 W/(m deg).
| t, °С | λ, W/(m deg) | t, °С | λ, W/(m deg) |
|---|---|---|---|
| -70 | 0,0054 | 50 | 0,0096 |
| -60 | 0,0058 | 60 | 0,01 |
| -50 | 0,0062 | 70 | 0,0104 |
| -40 | 0,0065 | 80 | 0,0107 |
| -30 | 0,0068 | 90 | 0,0111 |
| -20 | 0,0072 | 100 | 0,0114 |
| -10 | 0,0076 | 150 | 0,0133 |
| 0 | 0,0079 | 200 | 0,0149 |
| 10 | 0,0082 | 250 | 0,0165 |
| 20 | 0,0086 | 300 | 0,018 |
| 30 | 0,009 | 350 | 0,0195 |
| 40 | 0,0093 | 400 | 0,0207 |
Viscosité du chlore
Le coefficient de viscosité dynamique du chlore gazeux dans la plage de température de 20...500°C peut être calculé approximativement par la formule :
où η T est le coefficient de viscosité dynamique du chlore à une température donnée T, K ;
η T 0 est le coefficient de viscosité dynamique du chlore à une température T 0 = 273 K (à n.a.) ;
C est la constante de Sutherland (pour le chlore C=351).
Dans des conditions normales, la viscosité dynamique du chlore est de 0,0123·10 -3 Pa·s. Lorsqu'il est chauffé, une propriété physique du chlore telle que la viscosité prend des valeurs plus élevées.
Le chlore liquide a une viscosité d'un ordre de grandeur plus élevé que le chlore gazeux. Par exemple, à une température de 20°C, la viscosité dynamique du chlore liquide a une valeur de 0,345.10 -3 Pa.s et diminue avec l'augmentation de la température.
Sources:
- Barkov S. A. Halogènes et un sous-groupe de manganèse. Éléments du groupe VII du système périodique de D. I. Mendeleïev. Aide aux étudiants. M.: Education, 1976 - 112 p.
- Tableaux de grandeurs physiques. Annuaire. Éd. acad. I.K. Kikoina. Moscou : Atomizdat, 1976 - 1008 p.
- Yakimenko L. M., Pasmanik M. I. Ouvrage de référence sur la production de chlore, de soude caustique et de produits chlorés basiques. Éd. 2e, trad. etc. M. : Chimie, 1976 - 440 p.
En 1774, Carl Scheele, un chimiste suédois, a obtenu pour la première fois du chlore, mais on pensait qu'il ne s'agissait pas d'un élément séparé, mais d'un type d'acide chlorhydrique (calorizateur). Le chlore élémentaire a été obtenu au début du XIXe siècle par G. Davy, qui décomposait le sel de table en chlore et en sodium par électrolyse.
Le chlore (du grec χλωρός - vert) est un élément du groupe XVII du tableau périodique des éléments chimiques de D.I. Mendeleev, a un numéro atomique de 17 et une masse atomique de 35,452. La désignation acceptée Cl (du latin Chlore).
Être dans la nature
Le chlore est l'halogène le plus courant dans la croûte terrestre, le plus souvent sous la forme de deux isotopes. En raison de son activité chimique, on ne le trouve que sous forme de composés de nombreux minéraux.
Le chlore est un gaz jaune-vert toxique avec une odeur piquante et un goût sucré. C'est le chlore qui, après sa découverte, a été proposé d'être appelé halogène, il est inclus dans le groupe du même nom comme l'un des non-métaux les plus actifs chimiquement.
Besoin quotidien en chlore
Normalement, un adulte en bonne santé devrait recevoir 4 à 6 g de chlore par jour, le besoin en augmente avec un effort physique actif ou par temps chaud (avec une transpiration accrue). Habituellement, le corps reçoit la norme quotidienne des aliments avec une alimentation équilibrée.
Le principal fournisseur de chlore pour le corps est le sel de table - surtout s'il n'est pas soumis à un traitement thermique, il est donc préférable de saler les plats déjà préparés. Contient également du chlore, des fruits de mer, de la viande et, et,.
Interaction avec les autres
L'équilibre acido-basique et hydrique du corps est régulé par le chlore.
Signes d'un manque de chlore
Le manque de chlore est causé par des processus qui conduisent à la déshydratation du corps - transpiration intense à la chaleur ou lors d'efforts physiques, vomissements, diarrhée et certaines maladies du système urinaire. Les signes d'un manque de chlore sont la léthargie et la somnolence, la faiblesse musculaire, la bouche sèche prononcée, la perte de goût, le manque d'appétit.
Signes d'excès de chlore
Les signes d'un excès de chlore dans le corps sont : augmentation de la pression artérielle, toux sèche, douleurs à la tête et à la poitrine, douleurs aux yeux, larmoiement, troubles du tractus gastro-intestinal. En règle générale, un excès de chlore peut être causé par la consommation d'eau du robinet ordinaire, qui passe par le processus de désinfection au chlore et se produit chez les travailleurs des industries directement liées à l'utilisation du chlore.
Le chlore dans le corps humain :
- régule l'équilibre hydrique et acido-basique,
- élimine les fluides et les sels du corps dans le processus d'osmorégulation,
- stimule la digestion normale,
- normalise l'état des érythrocytes,
- nettoie le foie des graisses.
La principale utilisation du chlore est l'industrie chimique, où il est utilisé pour produire du chlorure de polyvinyle, de la mousse de polystyrène, des matériaux d'emballage, ainsi que des agents de guerre chimique et des engrais pour les plantes. La désinfection de l'eau potable avec du chlore est pratiquement le seul moyen disponible pour purifier l'eau.
Chlore(lat. chlorum), cl, élément chimique du groupe vii du système périodique de Mendeleev, numéro atomique 17, masse atomique 35,453 ; appartient à la famille halogènes. Dans des conditions normales (0°C, 0,1 MN/m2 ou 1 kgf/cm 2) gaz jaune-vert avec une forte odeur irritante. Natural H. se compose de deux isotopes stables : 35 cl (75,77 %) et 37 cl (24,23 %). Isotopes radioactifs avec des nombres de masse 32, 33, 34, 36, 38, 39, 40 et des demi-vies ( t1/2) respectivement 0,31 ; 2,5 ; 1,56 seconde; 3 , une ? 10 5 ans ; 37.3, 55.5 et 1.4 min. 36 cl et 38 cl sont utilisés comme indicateurs isotopiques.
Référence historique. H. a obtenu pour la première fois en 1774 K. Scheele l'interaction de l'acide chlorhydrique avec la pyrolusite mno 2. Cependant, ce n'est qu'en 1810 Davy a établi que le chlore est un élément et l'a nommé chlore (du grec chlor o s - jaune-vert). En 1813, J.L. Gay-Lussac suggéré le nom X pour cet élément.
distribution dans la nature. H. n'existe dans la nature que sous forme de composés. Le contenu moyen de Ch. dans la croûte terrestre (clarke) 1,7? 10 -2% en poids, dans des roches ignées acides - granites, etc. 2.4 ? 10-2 , en basic et ultrabasic 5 ? 10 -3 . La migration de l'eau joue un rôle majeur dans l'histoire du christianisme dans la croûte terrestre. Sous forme de cl ion, on le trouve dans l'océan mondial (1,93 %), les saumures souterraines et les lacs salés. Le nombre de minéraux propres (principalement chlorures naturels) 97, le principal est halite naci . D'importants gisements de chlorures de potassium et de magnésium et de chlorures mixtes sont également connus : sylvin kcl, sylvinite(na, k) ci, carnallite kci? mgcl2 ? 6h2o, Caïnite kci? mgso 4 ? 3h 2 o, bischofite mgci 2 ? 6h2o. Dans l'histoire de la Terre, l'afflux de hcl contenu dans les gaz volcaniques dans les parties supérieures de la croûte terrestre a été d'une grande importance.
Proprietes physiques et chimiques. H. a t kip -34.05°С, t nl - 101°C. Densité de Ch. gazeux dans des conditions normales 3.214 g/l; vapeur saturée à 0°С 12.21 g/l; liquide H. à un point d'ébullition de 1,557 g/cm 3 ; solide froid à - 102°c 1.9 g/cm 3 . Pression de vapeur saturante Ch. à 0°C 0,369 ; à 25°C 0,772 ; à 100°c 3.814 MN/m2 ou respectivement 3,69 ; 7,72 ; 38.14 kgf/cm 2 . Chaleur de fusion 90,3 kJ/kg (21,5 cal/g); chaleur d'évaporation 288 kJ/kg (68,8 cal/g); capacité calorifique du gaz à pression constante 0,48 kJ/(kg? À) . Constantes critiques H. : température 144°c, pression 7.72 Mn/m 2 (77,2 kgf/cm 2) , densité 573 g/l, volume spécifique 1.745 ? 10-3 l/g. Solubilité (en g/l) X. à une pression partielle de 0,1 Mn/m 2 , ou 1 kgf/cm 2 , dans l'eau 14,8 (0°C), 5,8 (30°c), 2,8 (70°c); en solution 300 g/l naci 1,42 (30°c), 0,64 (70°c). En dessous de 9,6°C, des hydrates de chlore se forment dans les solutions aqueuses Composition variable cl ? n h 2 o (où n = 6 × 8); ce sont des cristaux jaunes du système cubique, qui se décomposent en chlore et en eau lorsque la température s'élève. Le chlore se dissout bien dans le ticl 4, le sic1 4, le sncl 4 et certains solvants organiques (en particulier dans l'hexane c 6 h 14 et le tétrachlorure de carbone ccl 4). La molécule X. est diatomique (cl 2). Le degré de dissociation thermique cl 2 + 243 kJ u 2cl à 1000 K c'est 2.07 ? 10 -40%, à 2500K 0,909%. Configuration électronique externe de l'atome cl 3 s 2 3 p 5 . Conformément à cela, H. dans les composés présente des états d'oxydation de -1, +1, +3, +4, +5, +6 et +7. Le rayon covalent de l'atome est de 0,99 å, le rayon ionique cl est de 1,82 å, l'affinité de l'atome X avec l'électron est de 3,65 ev,énergie d'ionisation 12,97 ev.
Chimiquement, le chlore est très actif; il se combine directement avec presque tous les métaux (certains uniquement en présence d'humidité ou lorsqu'ils sont chauffés) et avec des non-métaux (à l'exception du carbone, de l'azote, de l'oxygène et des gaz inertes), formant le composé correspondant. chlorures, réagit avec de nombreux composés, remplace l'hydrogène dans les hydrocarbures saturés et rejoint les composés insaturés. H. déplace le brome et l'iode de leurs composés avec l'hydrogène et les métaux ; il est déplacé des composés chlorés avec ces éléments par le fluor. Les métaux alcalins en présence de traces d'humidité interagissent avec le chlore avec inflammation ; la plupart des métaux ne réagissent avec le chlore sec que lorsqu'ils sont chauffés. L'acier, ainsi que certains métaux, sont stables dans une atmosphère de chlore sec à basse température, ils sont donc utilisés pour fabriquer des équipements et des installations de stockage de chlore sec.Le phosphore s'enflamme dans une atmosphère de chlore, formant du pcl 3 , et lors d'une chloration supplémentaire, pcl 5; soufre avec H. lorsqu'il est chauffé donne s 2 cl 2, scl 2, etc. s n CL m. L'arsenic, l'antimoine, le bismuth, le strontium et le tellure réagissent vigoureusement avec le chlore. Un mélange de chlore et d'hydrogène brûle avec une flamme incolore ou jaune-vert pour former chlorure d'hydrogène(c'est une réaction en chaîne)
La température maximale de la flamme hydrogène-chlore est de 2200°c. Les mélanges de chlore avec de l'hydrogène contenant de 5,8 à 88,5 % h 2 sont explosifs.
Avec l'oxygène, X. forme des oxydes : cl 2 o, clo 2, cl 2 o 6, cl 2 o 7, cl 2 o 8 , ainsi que les hypochlorites (sels acide hypochloreux) , chlorites, chlorates et les perchlorates. Tous les composés oxygénés du chlore forment des mélanges explosifs avec des substances facilement oxydables. Les oxydes de chlore ne sont pas stables et peuvent exploser spontanément ; les hypochlorites se décomposent lentement pendant le stockage ; les chlorates et les perchlorates peuvent exploser sous l'influence d'initiateurs.
H. s'hydrolyse dans l'eau, formant des acides hypochloreux et chlorhydrique : cl 2 + h 2 ou hclo + hcl. Lors de la chloration de solutions aqueuses d'alcalis à froid, des hypochlorites et des chlorures se forment: 2naoh + cl 2 \u003d nacio + naci + h 2 o, et lorsqu'ils sont chauffés - des chlorates. Chloration de l'hydroxyde de calcium sec eau de Javel.
Lorsque l'ammoniac réagit avec le chlore, il se forme du trichlorure d'azote. . Lors de la chloration des composés organiques, le chlore remplace soit l'hydrogène : r-h + ci 2 = rcl + hci, soit s'ajoute via des liaisons multiples pour former divers composés organiques chlorés .
H. se forme avec d'autres halogènes composés interhalogènes. Les fluorures clf, clf 3 , clf 5 sont très réactifs ; par exemple, dans une atmosphère de clp 3, la laine de verre s'enflamme spontanément. Les composés de chlore avec l'oxygène et le fluor sont connus - oxyfluorures X.: clo 3 f, clo 2 f 3, clof, clof 3 et perchlorate de fluor fclo 4.
Reçu. Le chlore a commencé à être produit commercialement en 1785 par l'interaction de l'acide chlorhydrique avec le dioxyde de manganèse ou la pyrolusite. En 1867, le chimiste anglais H. Deacon a mis au point une méthode de production de chlore en oxydant le hcl avec de l'oxygène atmosphérique en présence d'un catalyseur. De la fin du 19e - début du 20e siècles. Le chlore est obtenu par électrolyse de solutions aqueuses de chlorures de métaux alcalins. Par ces méthodes dans les années 70. 20ième siècle 90-95% de H. est produit dans le monde. De petites quantités de chlore sont obtenues accidentellement lors de la production de magnésium, de calcium, de sodium et de lithium par électrolyse de chlorures fondus. En 1975, la production mondiale de chlore était d'environ 25 millions de tonnes. t. Deux méthodes principales d'électrolyse de solutions aqueuses de naci sont utilisées : 1) dans des électrolyseurs à cathode solide et à membrane filtrante poreuse ; 2) dans les électrolyseurs à cathode au mercure. Selon les deux méthodes, X gazeux est libéré sur une anode en graphite ou en oxyde de titane-ruthénium Selon la première méthode, de l'hydrogène est libéré à la cathode et une solution de naoh et de nacl se forme, à partir de laquelle la soude caustique commerciale est isolée par En traitement. Selon la deuxième méthode, l'amalgame de sodium se forme sur la cathode, lorsqu'il est décomposé avec de l'eau pure dans un appareil séparé, une solution de naoh, de l'hydrogène et du mercure pur sont obtenus, qui entrent à nouveau en production. Les deux méthodes donnent 1 t X.1.125 t non.
L'électrolyse à diaphragme nécessite moins d'investissement en capital pour l'organisation de la production chimique et produit du naoh moins cher. La méthode de la cathode au mercure produit du naoh très pur, mais la perte de mercure pollue l'environnement. En 1970, 62,2% de la production chimique mondiale était produite par la méthode de la cathode au mercure, 33,6% par la méthode de la cathode solide et 4,2% par d'autres méthodes. Après 1970, l' électrolyse à cathode solide avec une membrane échangeuse d'ions a commencé à être utilisée, permettant d'obtenir du naoh pur sans utiliser de mercure.
Application. L'industrie du chlore est l'une des branches importantes de l'industrie chimique. Les principales quantités de chlore sont transformées sur le lieu de sa production en composés chlorés. Stocker et transporter H. sous forme liquide dans des cylindres, barils, chemin de fer. citernes ou dans des navires spécialement équipés. Pour les pays industriels, la consommation approximative suivante de chlore est typique: pour la production de composés organiques contenant du chlore - 60-75%; composés inorganiques contenant Ch. - 10-20%; pour blanchir la pâte et les tissus - 5-15%; pour les besoins sanitaires et la chloration de l'eau - 2-6% de la production totale.
Le chlore est également utilisé pour la chloration de certains minerais afin d'extraire le titane, le niobium, le zirconium et autres.
L. M. Yakimenko.
H. dans le corps. H. est l'un des éléments biogéniques, composant permanent des tissus végétaux et animaux. Le contenu de Ch. dans les plantes (de nombreux Ch. dans halophytes) - de millièmes de pour cent à pour cent entiers, chez les animaux - dixièmes et centièmes de pour cent. Les besoins quotidiens d'un adulte en H. (2-4 g) est couvert par la nourriture. Avec la nourriture, H. vient généralement en excès sous forme de chlorure de sodium et de chlorure de potassium. X. le pain, la viande et les produits laitiers sont particulièrement riches. Le chlore est la principale substance osmotiquement active dans le corps des animaux dans le plasma sanguin, la lymphe, le liquide céphalo-rachidien et certains tissus. Joue un rôle dans échange eau-sel, aider les tissus à retenir l'eau. La régulation de l'équilibre acido-basique dans les tissus s'effectue parallèlement à d'autres processus en modifiant la répartition du cholestérol entre le sang et les autres tissus. X. est impliqué dans le métabolisme énergétique des plantes, activant à la fois la phosphorylation oxydative, et la photophosphorylation. Ch. a un effet positif sur l'absorption d'oxygène par les racines. Ch. est nécessaire à la formation d'oxygène dans le processus de photosynthèse isolé chloroplastes. Ch. n'est pas inclus dans la plupart des milieux nutritifs pour la culture artificielle de plantes. Il est possible que de très faibles concentrations de Ch suffisent au développement des plantes.
M. Ya. Shkolnik.
Empoisonnement X . possible dans les industries chimiques, pâtes et papiers, textiles, pharmaceutiques, etc. H. irrite les muqueuses des yeux et des voies respiratoires. L'infection secondaire rejoint généralement les modifications inflammatoires primaires. L'intoxication aiguë se développe presque immédiatement. Lorsque des concentrations moyennes et faibles de chlore sont inhalées, on note une oppression thoracique et des douleurs, une toux sèche, une respiration rapide, des douleurs dans les yeux, des larmoiements et une augmentation de la teneur en leucocytes dans le sang, une augmentation de la température corporelle, etc. Bronchopneumonie possible, œdème pulmonaire toxique, dépression, convulsions. Dans les cas bénins, la récupération se produit en 3-7 journée Comme conséquences à long terme, on observe des catarrhes des voies respiratoires supérieures, des bronchites récurrentes, des pneumoscléroses, etc.; éventuelle activation de la tuberculose pulmonaire. Avec l'inhalation prolongée de petites concentrations de Ch., des formes similaires, mais à développement lent, de la maladie sont observées. Prévention des intoxications : étanchéité des équipements de production, ventilation efficace, si nécessaire, utilisation d'un masque à gaz. Concentration maximale admissible de H. dans l'air des locaux industriels 1 mg/m 3 . La production d'eau de Javel, d'eau de Javel et d'autres composés contenant du chlore est classée comme une industrie aux conditions de travail nocives, où, selon Sov. La législation limite l'emploi des femmes et des mineurs.
A. A. Kasparov.
Litt. : Yakimenko L. M., Production de chlore, de soude caustique et de produits chlorés inorganiques, M., 1974 ; Nekrasov B.V., Fundamentals of General Chemistry, 3e éd., [vol.] 1, M., 1973; Substances nocives dans l'industrie, éd. N. V. Lazareva, 6e éd., volume 2, L., 1971 ; chimie inorganique complète, éd. J. c. Bailar, v. 1-5, oxf. - , 1973.
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Le chlore a été obtenu pour la première fois en 1772 par Scheele, qui décrit sa libération lors de l'interaction de la pyrolusite avec l'acide chlorhydrique dans son traité sur la pyrolusite : 4HCl + MnO 2 = Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O
Scheele a noté l'odeur du chlore, semblable à l'odeur de l'eau régale, sa capacité à interagir avec l'or et le cinabre, ainsi que ses propriétés blanchissantes. Cependant, Scheele, conformément à la théorie du phlogistique qui prévalait en chimie à cette époque, a suggéré que le chlore est de l'acide chlorhydrique déphlogistiqué, c'est-à-dire de l'oxyde d'acide chlorhydrique.
Berthollet et Lavoisier ont suggéré que le chlore est un oxyde de l'élément murium, mais les tentatives pour l'isoler sont restées infructueuses jusqu'aux travaux de Davy, qui a réussi à décomposer le sel de table en sodium et en chlore par électrolyse.
Le nom de l'élément vient du grec clwroz- "vert".
Être dans la nature, obtenir :
Le chlore naturel est un mélange de deux isotopes 35 Cl et 37 Cl. Le chlore est l'halogène le plus abondant dans la croûte terrestre. Le chlore étant très actif, il n'apparaît dans la nature que sous forme de composés entrant dans la composition des minéraux : halite NaCl, sylvine KCl, sylvinite KCl NaCl, bischofite MgCl 2 6H 2 O, carnallite KCl MgCl 2 6H 2 O, kaïnite KCl MgSO 4 3H 2 O. Les plus grandes réserves de chlore sont contenues dans les sels des eaux des mers et des océans.
À l'échelle industrielle, le chlore est produit avec de l'hydroxyde de sodium et de l'hydrogène par électrolyse d'une solution de chlorure de sodium :
2NaCl + 2H 2 O => H 2 + Cl 2 + 2NaOH
Pour récupérer le chlore du chlorure d'hydrogène, qui est un sous-produit de la chloration industrielle des composés organiques, on utilise le procédé Deacon (oxydation catalytique du chlorure d'hydrogène avec l'oxygène atmosphérique) :
4HCl + O 2 \u003d 2H 2 O + 2Cl 2
Les laboratoires utilisent généralement des procédés basés sur l'oxydation du chlorure d'hydrogène avec des agents oxydants forts (par exemple, l'oxyde de manganèse (IV), le permanganate de potassium, le dichromate de potassium) :
2KMnO 4 + 16HCl \u003d 5Cl 2 + 2MnCl 2 + 2KCl + 8H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl = 3Cl 2 + 2CrCl 3 + 2KCl + 7H 2 O
Propriétés physiques:
Dans des conditions normales, le chlore est un gaz jaune-vert à l'odeur suffocante. Le chlore est visiblement soluble dans l'eau (« eau chlorée »). A 20°C, 2,3 volumes de chlore se dissolvent dans un volume d'eau. Point d'ébullition = -34°C ; point de fusion = -101°C, densité (gaz, N.O.) = 3,214 g/l.
Propriétés chimiques:
Le chlore est très actif - il se combine directement avec presque tous les éléments du système périodique, les métaux et les non-métaux (sauf le carbone, l'azote, l'oxygène et les gaz inertes). Le chlore est un oxydant très puissant, il déplace les non-métaux moins actifs (brome, iode) de leurs composés avec l'hydrogène et les métaux :
Cl 2 + 2HBr = Br 2 + 2HCl; Cl 2 + 2NaI \u003d I 2 + 2NaCl
Lorsqu'il est dissous dans de l'eau ou des alcalis, le chlore se dismute, formant des acides hypochloreux (et lorsqu'il est chauffé, perchlorique) et chlorhydrique, ou leurs sels.
Cl 2 + H 2 O HClO + HCl;
Le chlore interagit avec de nombreux composés organiques, entrant dans des réactions de substitution ou d'addition :
CH 3 -CH 3 + xCl 2 => C 2 H 6-x Cl x + xHCl
CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 \u003d\u003e Cl-CH 2 -CH 2 -Cl
C 6 H 6 + Cl 2 => C 6 H 6 Cl + HCl
Le chlore a sept états d'oxydation : -1, 0, +1, +3, +4, +5, +7.
Les connexions les plus importantes :
Chlorure d'hydrogène HCl- un gaz incolore qui fume dans l'air en raison de la formation de gouttelettes de brouillard avec de la vapeur d'eau. Il a une forte odeur et est très irritant pour les voies respiratoires. Contenue dans les gaz et les eaux volcaniques, dans le suc gastrique. Les propriétés chimiques dépendent de l'état dans lequel il se trouve (peut être à l'état gazeux, liquide ou en solution). La solution de HCl est appelée acide chlorhydrique (chlorhydrique). C'est un acide fort, déplaçant les acides plus faibles de leurs sels. Sels - chlorures- substances cristallines solides à points de fusion élevés.
chlorures covalents- composés de chlore avec des non-métaux, des gaz, des liquides ou des solides fusibles aux propriétés acides caractéristiques, en règle générale, facilement hydrolysés par l'eau pour former de l'acide chlorhydrique :
PCl 5 + 4H 2 O = H 3 PO 4 + 5HCl;
Oxyde de chlore(I) Cl 2 O., un gaz jaune brunâtre avec une odeur piquante. Affecte les organes respiratoires. Facilement soluble dans l'eau, formant de l'acide hypochloreux.
Acide hypochloreux HClO. N'existe que dans les solutions. C'est un acide faible et instable. Se décompose facilement en acide chlorhydrique et en oxygène. Oxydant puissant. Formé lorsque le chlore est dissous dans l'eau. Sels - hypochlorites, instables (NaClO*H 2 O se décompose avec une explosion à 70 °C), oxydants puissants. Largement utilisé pour le blanchiment et la désinfection poudre blanchissante, sel mixte Ca(Cl)OCl
Acide chlorique HClO 2, sous forme libre est instable, même en solution aqueuse diluée, il se décompose rapidement. Acide de force moyenne, sels - chlorites sont généralement incolores et très solubles dans l'eau. Contrairement aux hypochlorites, les chlorites présentent des propriétés oxydantes prononcées uniquement dans un environnement acide. Le chlorite de sodium NaClO 2 a la plus grande application (pour blanchir les tissus et la pâte à papier).
Oxyde de chlore(IV) ClO 2, - gaz jaune verdâtre avec une odeur désagréable (piquante), ...
Acide chlorique, HClO 3 - sous forme libre est instable : disproportionné par rapport à ClO 2 et HClO 4 . Sels - chlorates; parmi ceux-ci, les chlorates de sodium, de potassium, de calcium et de magnésium sont les plus importants. Ce sont des oxydants puissants, explosifs lorsqu'ils sont mélangés à des agents réducteurs. Chlorure de potassium ( Sel de Berthollet) - KClO 3 , était utilisé pour produire de l'oxygène en laboratoire, mais en raison du danger élevé, il n'était plus utilisé. Des solutions de chlorate de potassium ont été utilisées comme antiseptique faible, médicament externe pour se gargariser.
Acide perchlorique HClO 4, dans les solutions aqueuses, l'acide perchlorique est le plus stable de tous les acides chlorés contenant de l'oxygène. L'acide perchlorique anhydre, qui est obtenu avec de l'acide sulfurique concentré à partir de HClO 4 à 72 %, n'est pas très stable. C'est l'acide monobasique le plus fort (en solution aqueuse). Sels - perchlorates, sont utilisés comme oxydants (moteurs à fusée solide).
Application:
Le chlore est utilisé dans de nombreuses industries, sciences et besoins domestiques :
- Dans la production de chlorure de polyvinyle, de composés plastiques, de caoutchouc synthétique ;
- Pour blanchir le tissu et le papier ;
- Production d'insecticides organochlorés - substances qui tuent les insectes nuisibles aux cultures, mais qui sont sans danger pour les plantes ;
- Pour la désinfection de l'eau - "chloration" ;
- Enregistré dans l'industrie alimentaire en tant qu'additif alimentaire E925;
- Dans la production chimique d'acide chlorhydrique, d'eau de javel, de sel de bertolet, de chlorures métalliques, de poisons, de médicaments, d'engrais ;
- En métallurgie pour la production de métaux purs : titane, étain, tantale, niobium.
Rôle biologique et toxicité :
Le chlore est l'un des éléments biogéniques les plus importants et fait partie de tous les organismes vivants. Chez les animaux et les humains, les ions chlorure sont impliqués dans le maintien de l'équilibre osmotique, l'ion chlorure a un rayon optimal de pénétration à travers la membrane cellulaire. Les ions chlore sont vitaux pour les plantes, participant au métabolisme énergétique des plantes, activant la phosphorylation oxydative.
Le chlore sous la forme d'une substance simple est toxique, s'il pénètre dans les poumons, il provoque une brûlure du tissu pulmonaire, une asphyxie. Il a un effet irritant sur les voies respiratoires à une concentration dans l'air d'environ 0,006 mg/l (soit deux fois le seuil d'odeur de chlore). Le chlore a été l'un des premiers agents de guerre chimique utilisés par l'Allemagne pendant la Première Guerre mondiale.
Korotkova Yu., Shvetsova I.
Université d'État KhF Tyumen, 571 groupes.
Sources : Wikipédia : http://ru.wikipedia.org/wiki/Cl et autres,
Site Web du RCTU DI Mendeleïev :
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