APIBRĖŽIMAS
Chloras- septynioliktasis periodinės lentelės elementas. Pavadinimas – Cl iš lotyniško žodžio „chlorum“. Įsikūręs trečiajame periode, VIIA grupėje. Nurodo nemetalus. Branduolinis užtaisas yra 17.
Svarbiausias natūralus chloro junginys yra natrio chloridas (valgomosios druskos) NaCl. Pagrindinė natrio chlorido masė randama jūrų ir vandenynų vandenyje. Daugelio ežerų vandenyse taip pat yra nemažai NaCl. Jis taip pat randamas kieto pavidalo, žemės plutoje vietomis formuojant storus vadinamosios akmens druskos sluoksnius. Gamtoje taip pat paplitę kiti chloro junginiai, pavyzdžiui, kalio chloridas mineralų karnalito KCl × MgCl 2 × 6H 2 O ir silvitas KCl pavidalu.
Normaliomis sąlygomis chloras yra geltonai žalios dujos (1 pav.), kurios gerai tirpsta vandenyje. Atvėsus, iš vandeninių tirpalų išsiskiria kristaliniai hidratai, kurie yra apytikslės sudėties Cl 2 × 6H 2 O ir Cl 2 × 8H 2 O klaratai.
Ryžiai. 1. Chloras skystas. Išvaizda.
Chloro atominė ir molekulinė masė
Santykinė elemento atominė masė yra tam tikro elemento atomo masės ir 1/12 anglies atomo masės santykis. Santykinė atominė masė yra be matmenų ir žymima A r (indeksas „r“ yra pradinė angliško žodžio relatīvi raidė, reiškianti „santykinė“). Santykinė atominio chloro masė yra 35,457 amu.
Molekulių masės, kaip ir atomų masės, išreiškiamos atominės masės vienetais. Medžiagos molekulinė masė yra molekulės masė, išreikšta atominės masės vienetais. Santykinė medžiagos molekulinė masė yra tam tikros medžiagos molekulės masės ir 1/12 anglies atomo masės santykis, kurio masė yra 12 amu. Yra žinoma, kad chloro molekulė yra dviatomė - Cl 2. Santykinė chloro molekulės masė bus lygi:
M r (Cl 2) = 35,457 × 2 ≈ 71.
Chloro izotopai
Yra žinoma, kad gamtoje chloro galima rasti dviejų stabilių izotopų 35 Cl (75,78%) ir 37 Cl (24,22%) pavidalu. Jų masės skaičiai yra atitinkamai 35 ir 37. Chloro izotopo 35 Cl atomo branduolyje yra septyniolika protonų ir aštuoniolika neutronų, o izotopas 37 Cl – tiek pat protonų ir dvidešimt neutronų.
Yra dirbtinių chloro izotopų, kurių masės skaičius yra nuo 35 iki 43, tarp kurių stabiliausias yra 36 Cl, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 301 tūkst.
Chloro jonai
Išorinis chloro atomo energijos lygis turi septynis elektronus, kurie yra valentiniai elektronai:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5.
Dėl cheminės sąveikos chloras gali prarasti valentinius elektronus, t.y. būti jų donoru, ir virsti teigiamai įkrautais jonais arba priimti elektronus iš kito atomo, t.y. būti jų akceptoriumi ir virsti neigiamo krūvio jonais:
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- .
Chloro molekulė ir atomas
Chloro molekulė susideda iš dviejų atomų – Cl2. Štai keletas savybių, apibūdinančių chloro atomą ir molekulę:
Problemų sprendimo pavyzdžiai
1 PAVYZDYS
| Pratimas | Kokį tūrį chloro reikia paimti, kad reaguotų su 10 litrų vandenilio? Dujos yra tomis pačiomis sąlygomis. |
| Sprendimas | Parašykime chloro ir vandenilio reakcijos lygtį: Cl2 + H2 = 2HCl. Apskaičiuokime sureagavusios vandenilio medžiagos kiekį: n (H2) = V (H2) / V m; n (H2) = 10 / 22,4 = 0,45 mol. Pagal lygtį n (H 2) = n (Cl 2) = 0,45 mol. Tada su vandeniliu sureagavusio chloro tūris yra lygus: |
Nagrinėjamos fizinės chloro savybės: chloro tankis, jo šilumos laidumas, savitoji šiluma ir dinaminis klampumas esant įvairioms temperatūroms. Fizinės Cl 2 savybės pateiktos šio halogeno skystosios, kietosios ir dujinės būsenos lentelių pavidalu.
Pagrindinės fizinės chloro savybės
Chloras įtrauktas į III periodinės elementų lentelės VII periodo grupę 17 numeriu. Jis priklauso halogenų pogrupiui, jo santykinė atominė ir molekulinė masė yra atitinkamai 35,453 ir 70,906. Esant aukštesnei nei -30°C temperatūrai, chloras yra žalsvai gelsvos dujos, turinčios būdingą stiprų, dirginantį kvapą. Jis lengvai suskystėja esant normaliam slėgiui (1,013·10 5 Pa), atvėsęs iki -34°C, ir sudaro skaidrų gintaro spalvos skystį, kuris kietėja esant -101°C.
Dėl didelio cheminio aktyvumo laisvojo chloro gamtoje nėra, jis egzistuoja tik junginių pavidalu. Jo daugiausia randama mineraliniame halite (), taip pat yra tokių mineralų kaip silvitas (KCl), karnalitas (KCl MgCl 2 6H 2 O) ir silvinitas (KCl NaCl) dalis. Chloro kiekis žemės plutoje artėja prie 0,02% viso žemės plutos atomų skaičiaus, kur jis yra dviejų izotopų 35 Cl ir 37 Cl pavidalu, procentiniu santykiu 75,77% 35 Cl ir 24,23% 37 Cl. .
| Nuosavybė | Reikšmė |
|---|---|
| Lydymosi temperatūra, °C | -100,5 |
| Virimo temperatūra, °C | -30,04 |
| Kritinė temperatūra, °C | 144 |
| Kritinis spaudimas, Pa | 77,1 10 5 |
| Kritinis tankis, kg/m 3 | 573 |
| Dujų tankis (esant 0°C ir 1,013 10 5 Pa), kg/m 3 | 3,214 |
| Sočiųjų garų tankis (esant 0 °C ir 3,664 10 5 Pa), kg/m 3 | 12,08 |
| Skysto chloro tankis (esant 0°C ir 3,664 10 5 Pa), kg/m 3 | 1468 |
| Skysto chloro tankis (esant 15,6°C ir 6,08 10 5 Pa), kg/m 3 | 1422 |
| Kietojo chloro tankis (prie -102°C), kg/m 3 | 1900 |
| Santykinis dujų tankis ore (esant 0 °C ir 1,013 10 5 Pa) | 2,482 |
| Santykinis sočiųjų garų tankis ore (esant 0 °C ir 3,664 10 5 Pa) | 9,337 |
| Santykinis skysto chloro tankis esant 0°C (vandeniui esant 4°C) | 1,468 |
| Savitasis dujų tūris (esant 0 °C ir 1,013 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,3116 |
| Savitasis sočiųjų garų tūris (esant 0 °C ir 3,664 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,0828 |
| Savitasis skysto chloro tūris (esant 0°C ir 3,664 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,00068 |
| Chloro garų slėgis esant 0°C, Pa | 3 664 10 5 |
| Dinaminis dujų klampumas esant 20°C, 10 -3 Pa s | 0,013 |
| Dinaminis skysto chloro klampumas esant 20°C, 10 -3 Pa s | 0,345 |
| Kieto chloro lydymosi šiluma (lydymosi temperatūroje), kJ/kg | 90,3 |
| Garavimo šiluma (virimo temperatūroje), kJ/kg | 288 |
| Sublimacijos šiluma (lydymosi temperatūroje), kJ/mol | 29,16 |
| Dujų molinė šiluminė talpa C p (prie -73…5727°C), J/(mol K) | 31,7…40,6 |
| Skysto chloro molinė šiluminė talpa C p (prie -101…-34°C), J/(mol K) | 67,1…65,7 |
| Dujų šilumos laidumo koeficientas esant 0°C, W/(m K) | 0,008 |
| Skysto chloro šilumos laidumo koeficientas esant 30°C, W/(m K) | 0,62 |
| Dujų entalpija, kJ/kg | 1,377 |
| Sočiųjų garų entalpija, kJ/kg | 1,306 |
| Skysto chloro entalpija, kJ/kg | 0,879 |
| Lūžio rodiklis 14°C temperatūroje | 1,367 |
| Savitasis elektros laidumas esant -70°С, S/m | 10 -18 |
| Elektronų afinitetas, kJ/mol | 357 |
| Jonizacijos energija, kJ/mol | 1260 |
Chloro tankis
Įprastomis sąlygomis chloras yra sunkios dujos, kurių tankis yra maždaug 2,5 karto didesnis. Dujinio ir skysto chloro tankis normaliomis sąlygomis (esant 0°C) yra lygus atitinkamai 3,214 ir 1468 kg/m3. Kaitinamas skystas arba dujinis chloras, jo tankis mažėja dėl tūrio padidėjimo dėl šiluminio plėtimosi.
Chloro dujų tankis
Lentelėje parodytas chloro tankis dujinėje būsenoje esant įvairioms temperatūroms (nuo -30 iki 140°C) ir normaliam atmosferos slėgiui (1,013·10 5 Pa). Chloro tankis kinta priklausomai nuo temperatūros – kaitinant jis mažėja. Pavyzdžiui, 20°C temperatūroje chloro tankis yra 2,985 kg/m3, o šių dujų temperatūrai pakilus iki 100°C, tankio reikšmė sumažėja iki 2,328 kg/m 3.
| t, °С | ρ, kg/m3 | t, °С | ρ, kg/m3 |
|---|---|---|---|
| -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 |
Didėjant slėgiui, didėja chloro tankis. Toliau pateiktose lentelėse parodytas chloro dujų tankis temperatūros intervale nuo -40 iki 140°C ir slėgis nuo 26,6·10 5 iki 213·10 5 Pa. Didėjant slėgiui, chloro tankis dujinėje būsenoje proporcingai didėja. Pavyzdžiui, chloro slėgio padidėjimas nuo 53,2 · 10 5 iki 106,4 · 10 5 Pa 10 ° C temperatūroje šių dujų tankis padidėja dvigubai.
| ↓ t, °С | 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, °С | 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 |
Skysto chloro tankis
Skystas chloras gali egzistuoti gana siaurame temperatūros diapazone, kurio ribos yra nuo minus 100,5 iki plius 144 ° C (tai yra nuo lydymosi temperatūros iki kritinės temperatūros). Esant aukštesnei nei 144°C temperatūrai, chloras jokiu slėgiu nepavirs į skystą būseną. Skysto chloro tankis šiame temperatūros diapazone svyruoja nuo 1717 iki 573 kg/m3.
| t, °С | ρ, kg/m3 | t, °С | ρ, kg/m3 |
|---|---|---|---|
| -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 |
Chloro savitoji šiluminė talpa
Chloro dujų savitoji šiluminė talpa C p kJ/(kg K) temperatūros intervale nuo 0 iki 1200°C ir normaliam atmosferos slėgiui gali būti apskaičiuojama pagal formulę:
kur T yra absoliuti chloro temperatūra Kelvino laipsniais.
Atkreiptinas dėmesys, kad normaliomis sąlygomis savitoji chloro šiluminė talpa yra 471 J/(kg K) ir didėja kaitinant. Šiluminės talpos padidėjimas esant aukštesnei nei 500°C temperatūrai tampa nereikšmingas, o aukštoje temperatūroje savitoji chloro šiluma išlieka praktiškai nepakitusi.
Lentelėje pateikiami savitosios chloro šilumos skaičiavimo rezultatai naudojant aukščiau pateiktą formulę (skaičiavimo paklaida yra apie 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 |
Esant temperatūrai, artimai absoliučiam nuliui, chloras yra kietos būsenos ir turi mažą savitąją šiluminę talpą (19 J/(kg K)). Kylant kietojo Cl 2 temperatūrai, jo šiluminė talpa didėja ir pasiekia 720 J/(kg K) vertę esant minus 143°C temperatūrai.
Skysto chloro savitoji šiluminė talpa yra 918...949 J/(kg K) diapazone nuo 0 iki -90 laipsnių Celsijaus. Lentelėje matyti, kad skysto chloro savitoji šiluminė talpa yra didesnė nei dujinio chloro ir mažėja didėjant temperatūrai.
Chloro šilumos laidumas
Lentelėje pateiktos chloro dujų šilumos laidumo koeficientų reikšmės esant normaliam atmosferos slėgiui temperatūros diapazone nuo -70 iki 400°C.
Chloro šilumos laidumo koeficientas normaliomis sąlygomis yra 0,0079 W/(m deg), tai yra 3 kartus mažesnis nei esant tokiai pačiai temperatūrai ir slėgiui. Chloro kaitinimas padidina jo šilumos laidumą. Taigi, esant 100°C temperatūrai, šios fizinės chloro savybės vertė padidėja iki 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 |
Chloro klampumas
Dujinio chloro dinaminio klampumo koeficientą temperatūrų intervale 20...500°C galima apytiksliai apskaičiuoti pagal formulę:
čia η T – chloro dinaminės klampos koeficientas tam tikroje temperatūroje T, K;
η T 0 - chloro dinaminės klampos koeficientas esant temperatūrai T 0 = 273 K (normaliomis sąlygomis);
C yra Satherlando konstanta (chlorui C = 351).
Normaliomis sąlygomis dinaminis chloro klampumas yra 0,0123·10 -3 Pa·s. Kaitinant, fizinės chloro savybės, pvz., klampumas, įgyja didesnes reikšmes.
Skysto chloro klampumas yra eilės tvarka didesnis nei dujinio chloro. Pavyzdžiui, esant 20°C temperatūrai, skysto chloro dinaminis klampumas yra 0,345·10 -3 Pa·s ir mažėja didėjant temperatūrai.
Šaltiniai:
- Barkovas S. A. Halogenai ir mangano pogrupis. D. I. Mendelejevo periodinės lentelės VII grupės elementai. Vadovas studentams. M.: Išsilavinimas, 1976 - 112 p.
- Fizinių dydžių lentelės. Katalogas. Red. akad. I. K. Kikoina. M.: Atomizdat, 1976 - 1008 p.
- Yakimenko L. M., Pasmanik M. I. Chloro, kaustinės sodos ir pagrindinių chloro produktų gamybos vadovas. Red. 2, per. ir kt.. M.: Chemija, 1976 - 440 p.
1774 metais Švedijos chemikas Karlas Scheele pirmą kartą gavo chlorą, tačiau buvo manoma, kad tai ne atskiras elementas, o druskos rūgšties rūšis (kalorizatorius). Elementarų chlorą XIX amžiaus pradžioje gavo G. Davy, kuris elektrolizės būdu suskaidė valgomąją druską į chlorą ir natrį.
Chloras (iš graikų χλωρός - žalias) yra periodinės cheminių elementų lentelės D.I XVII grupės elementas. Mendelejevo atominis skaičius yra 17, o atominė masė 35,452. Priimtas pavadinimas Cl (iš lotynų kalbos Chloras).
Buvimas gamtoje
Chloras yra gausiausias halogenas žemės plutoje, dažniausiai dviejų izotopų pavidalu. Dėl cheminio aktyvumo jis randamas tik daugelio mineralų junginių pavidalu.
Chloras yra nuodingos geltonai žalios dujos, turinčios stiprų, nemalonų kvapą ir saldų skonį. Būtent chloru po jo atradimo buvo pasiūlyta pavadinti halogenas, jis įtrauktas į to paties pavadinimo grupę kaip vienas chemiškai aktyviausių nemetalų.
Kasdienis chloro poreikis
Normaliai sveikas suaugęs žmogus turėtų gauti 4-6 g chloro per dieną, jo poreikis didėja esant aktyviam fiziniam krūviui ar karštam orui (esant padidėjusiam prakaitavimui). Paprastai organizmas kasdienius poreikius gauna iš maisto su subalansuota mityba.
Pagrindinis chloro tiekėjas organizmui yra valgomoji druska – ypač jei ji termiškai neapdorota, todėl jau paruoštus patiekalus geriau sūdyti. Taip pat yra chloro, jūros gėrybių, mėsos ir, ir,.
Sąveika su kitais
Organizmo rūgščių-šarmų ir vandens balansą reguliuoja chloras.
Chloro trūkumo požymiai
Chloro trūkumą lemia procesai, lemiantys organizmo dehidrataciją – stiprus prakaitavimas karštyje ar fizinio krūvio metu, vėmimas, viduriavimas ir kai kurios šlapimo sistemos ligos. Chloro trūkumo požymiai yra vangumas ir mieguistumas, raumenų silpnumas, akivaizdus burnos džiūvimas, skonio praradimas ir apetito stoka.
Chloro pertekliaus požymiai
Chloro pertekliaus organizme požymiai: padidėjęs kraujospūdis, sausas kosulys, galvos ir krūtinės skausmai, akių skausmai, ašarojimas, virškinamojo trakto sutrikimai. Paprastai chloro perteklius gali atsirasti geriant įprastą vandentiekio vandenį, kuris yra dezinfekuojamas chloru ir atsiranda pramonės šakų, kurios yra tiesiogiai susijusios su chloro naudojimu, darbuotojams.
Chloras žmogaus organizme:
- reguliuoja vandens ir rūgščių-šarmų pusiausvyrą,
- osmoreguliacijos proceso metu pašalina iš organizmo skysčius ir druskas,
- skatina normalų virškinimą,
- normalizuoja raudonųjų kraujo kūnelių būklę,
- valo kepenis nuo riebalų.
Chloras daugiausia naudojamas chemijos pramonėje, kur iš jo gaminamas polivinilchloridas, polistireninis putplastis, pakavimo medžiagos, taip pat cheminės kovos priemonės ir augalų trąšos. Geriamojo vandens dezinfekavimas chloru yra praktiškai vienintelis vandens valymo būdas.
Chloras(lot. chloras), cl, Mendelejevo periodinės sistemos VII grupės cheminis elementas, atominis skaičius 17, atominė masė 35,453; priklauso šeimai halogenai. Normaliomis sąlygomis (0°C, 0,1 Mn/m2 arba 1 kgf / cm 2) geltonai žalios dujos, turinčios aštrų dirginantį kvapą. Natūralus chromas susideda iš dviejų stabilių izotopų: 35 cl (75,77%) ir 37 cl (24,23%). Radioaktyvieji izotopai, kurių masės skaičius yra 32, 33, 34, 36, 38, 39, 40 ir pusinės eliminacijos laikas ( t 1/2) atitinkamai 0,31; 2,5; 1.56 sek; 3 , 1 ? 10 5 metai; 37,3, 55,5 ir 1,4 min. Naudojami 36 cl ir 38 cl izotopų žymekliai.
Istorinė nuoroda. X. pirmą kartą buvo gautas 1774 m. Scheele druskos rūgšties sąveika su piroliusitu mno 2. Tačiau tik 1810 m Deivis nustatė, kad chloras yra elementas ir pavadino jį chloru (iš graikų chloro s – geltonai žalia). 1813 metais J.L. Gėjus Lussac pasiūlė šiam elementui pavadinimą X.
Paplitimas gamtoje. Chromas gamtoje randamas tik junginių pavidalu. Vidutinis chromo kiekis žemės plutoje (clarke) yra 1,7? 10 -2 % masės, rūgštinėse magminėse uolienose - granituose ir kt. 2.4 ? 10 -2 , pagrindinėje ir ultrabazinėje 5 ? 10 -3. Vandens migracija vaidina pagrindinį vaidmenį chemijos istorijoje žemės plutoje. Cl jonų pavidalu aptinkamas Pasaulio vandenyne (1,93%), požeminiuose sūrymuose ir druskos ežeruose. Savo mineralų skaičius (daugiausia natūralūs chloridai) 97, pagrindinis yra halite naci . Taip pat žinomos didelės kalio ir magnio chloridų bei mišrių chloridų nuosėdos: silvinas kcl, silvinitas(na, k)ci, karnalitas kci? mgcl 2? 6h 2h, Kainitas kci? mgso 4? 3h 2 o, bischofite mgci 2 ? 6h 2h. Žemės istorijoje didelę reikšmę turėjo vulkaninėse dujose esančio hcl tiekimas į viršutines žemės plutos dalis.
Fizinės ir cheminės savybės. H. turi t kip -34,05°С, t nл - 101°C. Dujinio chromo tankis normaliomis sąlygomis yra 3,214 g/l; sotieji garai 0°C temperatūroje 12.21 g/l; skystas chloras, kurio virimo temperatūra 1,557 g/cm 3 ; kieta cheminė medžiaga esant -102°c 1.9 g/cm 3 . Cheminių medžiagų sočiųjų garų slėgis 0°C temperatūroje yra 0,369; esant 25°c 0,772; esant 100°C 3.814 Mn/m2 arba atitinkamai 3,69; 7,72; 38.14 kgf / cm 2 . Lydymosi šiluma 90,3 kJ/kg (21,5 kal/g); garavimo šiluma 288 kJ/kg (68,8 kal/g); pastovaus slėgio dujų šiluminė talpa 0,48 kJ/(kilogramas? KAM) . Cheminių medžiagų kritinės konstantos: temperatūra 144°c, slėgis 7,72 Mn/m 2 (77,2 kgf / cm 2) , tankis 573 g/l, specifinis tūris 1,745? 10 -3 l/g. Tirpumas (in g/l) X. esant 0,1 daliniam slėgiui Mn/m 2 , arba 1 kgf / cm 2 , vandenyje 14,8 (0 °C), 5,8 (30 °c), 2,8 (70 °c); 300 tirpale g/l naci 1,42 (30°c), 0,64 (70°c). Žemesnėje nei 9,6°C temperatūroje įvairios sudėties chloro hidratai cl ? n h 2 o (kur n = 6? 8); Tai geltoni kubiniai kristalai, kurie kylant temperatūrai skyla į chemines medžiagas ir vandenį. Chromas gerai tirpsta ticl 4, sic1 4, sncl 4 ir kai kuriuose organiniuose tirpikliuose (ypač heksane c 6 h 14 ir anglies tetrachloride ccl 4). X. molekulė yra dviatomė (cl 2). Šiluminės disociacijos laipsnis cl 2 + 243 kj u 2cl esant 1000 K yra lygus 2,07? 10 -40%, esant 2500 K 0,909%. Išorinė elektroninė cl 3 atomo konfigūracija s 2 3 p 5 . Pagal tai junginiuose esantis chromas pasižymi -1, +1, +3, +4, +5, +6 ir +7 oksidacijos laipsniais. Atomo kovalentinis spindulys yra 0,99 å, joninis spindulys cl yra 1,82 å, X atomo elektronų afinitetas yra 3,65 ev, jonizacijos energija 12,97 ev.
Chemiškai chromas yra labai aktyvus, jis tiesiogiai jungiasi su beveik visais metalais (su kai kuriais tik esant drėgmei arba kaitinant) ir su nemetalais (išskyrus anglį, azotą, deguonį ir inertines dujas), sudarydamas atitinkamus metalus. chloridai, reaguoja su daugeliu junginių, pakeičia vandenilį sočiųjų angliavandenilių ir prideda prie nesočiųjų junginių. Chromas išstumia bromą ir jodą iš jų junginių su vandeniliu ir metalais; Iš chromo junginių su šiais elementais jis pakeičiamas fluoru. Šarminiai metalai, esant drėgmės pėdsakams, su chemikalais reaguoja užsidegdami, dauguma metalų su sausais chemikalais reaguoja tik kaitinant. Plienas, kaip ir kai kurie metalai, yra atsparūs sausoje cheminėje atmosferoje esant žemai temperatūrai, todėl naudojami sausų chemikalų įrangos ir sandėliavimo patalpų gamybai.Fosforas užsidega cheminėje atmosferoje, susidaro pcl 3, o toliau chloruojant - 5 vnt; siera su chromu kaitinant duoda s 2 cl 2, scl 2 ir tt s n kl m. Arsenas, stibis, bismutas, stroncis ir telūras energingai sąveikauja su chloru. Chloro ir vandenilio mišinys dega bespalve arba geltonai žalia liepsna ir susidaro vandenilio chloridas(tai grandininė reakcija)
Maksimali vandenilio-chloro liepsnos temperatūra yra 2200°C. Chloro ir vandenilio mišiniai, kuriuose yra nuo 5,8 iki 88,5 % h 2 , yra sprogūs.
Su deguonimi chromas sudaro oksidus: cl 2 o, cl 2, cl 2 o 6, cl 2 o 7, cl 2 o 8 , taip pat hipochloritai (druskos hipochloro rūgštis) , chloritai, chloratai ir perchloratai. Visi chloro deguonies junginiai sudaro sprogius mišinius su lengvai oksiduojamomis medžiagomis. Chromo oksidai yra silpnai stabilūs ir gali savaime sprogti; hipochloritai lėtai skyla sandėliavimo metu; chloratai ir perchloratai gali sprogti veikiami iniciatorių.
Chromas hidrolizuojasi vandenyje, sudarydamas hipochlorinę ir druskos rūgštis: cl 2 + h 2 o u hclo + hcl. Šaltyje chloruojant šarmų vandeninius tirpalus, susidaro hipochloritai ir chloridai: 2naoh + cl 2 = nacio + naci + h 2 o, o kaitinant susidaro chloratai. Gaunamas sauso kalcio hidroksido chlorinimas baliklis.
Kai amoniakas reaguoja su cheminėmis medžiagomis, susidaro azoto trichloridas . Chloruojant organinius junginius, chromas arba pakeičia vandenilį: r-h + ci 2 = rcl + hci, arba sujungia daugybę ryšių, sudarydamas įvairius chloro turinčius organinius junginius. .
X. susidaro su kitais halogenais interhalogeniniai junginiai. Fluoridai clf, clf 3, clf 5 yra labai reaktyvūs; Pavyzdžiui, clp 3 atmosferoje stiklo vata savaime užsidega. Žinomi chloro junginiai su deguonimi ir fluoru yra X. oksifluoridai: clo 3 f, clo 2 f 3, clof, clof 3 ir fluoro perchloratas fclo 4.
Kvitas. Chromas pramoniniu būdu pradėtas gaminti 1785 m., reaguojant druskos rūgščiai su mangano dioksidu arba piroliusitu. 1867 metais anglų chemikas G. Deaconas sukūrė chromo gamybos metodą, oksiduojant hcl atmosferos deguonimi, esant katalizatoriui. Nuo XIX amžiaus pabaigos iki XX amžiaus pradžios. Chromas gaunamas elektrolizės būdu iš šarminių metalų chloridų vandeninių tirpalų. Naudojant šiuos metodus 70 m. 20 a Pasaulyje pagaminama 90-95% cheminių medžiagų. Nedideli chromo kiekiai gaunami kaip šalutinis produktas gaminant magnį, kalcį, natrį ir litį elektrolizės būdu išlydytus chloridus. 1975 metais pasaulyje buvo pagaminta apie 25 mln. T. Naudojami du pagrindiniai nacių vandeninių tirpalų elektrolizės būdai: 1) elektrolizatoriuose su kietu katodu ir akyta filtro diafragma; 2) elektrolizatoriuose su gyvsidabrio katodu. Pagal abu būdus prie grafito arba oksido titano-rutenio anodo išsiskiria dujinis X. Pagal pirmąjį metodą prie katodo išsiskiria vandenilis ir susidaro naoh ir nacl tirpalas, iš kurio vėliau atskiriama komercinė kaustinė soda. apdorojimas. Pagal antrąjį metodą prie katodo susidaro natrio amalgama, kurią skaidant grynu vandeniu atskirame aparate gaunamas naoh, vandenilio ir gryno gyvsidabrio tirpalas, kuris vėl pradedamas gaminti. Abu metodai suteikia 1 T X. 1.125 T nao.
Elektrolizė su diafragma reikalauja mažiau kapitalo investicijų organizuoti cheminę gamybą ir gamina pigesnį naoh. Taikant gyvsidabrio katodo metodą gaunamas labai grynas naoh, tačiau gyvsidabrio praradimas teršia aplinką. 1970 metais 62,2 % pasaulio chemijos produkcijos buvo pagaminta naudojant gyvsidabrio katodo metodą, 33,6 % – kietuoju katodu, o 4,2 % – kitais metodais. Po 1970 metų pradėta naudoti elektrolizė su kietu katodu ir jonų mainų membrana, todėl buvo galima gauti gryną naoh nenaudojant gyvsidabrio.
Taikymas. Viena iš svarbiausių chemijos pramonės šakų yra chloro pramonė. Pagrindinis chloro kiekis perdirbamas jo gamybos vietoje į chloro turinčius junginius. Chromas skystas laikomas ir gabenamas cilindruose, statinėse ir geležinkeliuose. cisternose arba specialiai įrengtuose laivuose. Pramonės šalims būdingas toks apytikslis cheminių medžiagų suvartojimas: chloro turinčių organinių junginių gamybai - 60-75%; neorganiniai junginiai, kurių sudėtyje yra cheminių medžiagų - 10-20%; plaušienos ir audinių balinimui - 5-15%; sanitariniams poreikiams ir vandens chloravimui - 2-6% visos produkcijos.
Chromas taip pat naudojamas tam tikrų rūdų chloravimui, siekiant išgauti titaną, niobį, cirkonį ir kt.
L. M. Jakimenko.
X. kūne. H. – vienas iš biogeniniai elementai, nuolatinis augalų ir gyvūnų audinių komponentas. Ch. kiekis augaluose (daug ch. in halofitai) - nuo tūkstantųjų iki sveikų procentų, gyvūnams – dešimtosioms ir šimtinėms procento dalims. Suaugusio žmogaus dienos poreikis H. (2-4 G) yra įtrauktas į maisto produktus. Chromo perteklius paprastai tiekiamas su maistu natrio chlorido ir kalio chlorido pavidalu. Duonoje, mėsoje ir pieno produktuose ypač daug X. Gyvūnų organizme chromas yra pagrindinė osmosiškai aktyvi medžiaga kraujo plazmoje, limfoje, smegenų skystyje ir kai kuriuose audiniuose. Vaidina vaidmenį vandens ir druskos metabolizmas, skatinant vandens susilaikymą audiniuose. Rūgščių ir šarmų pusiausvyra audiniuose reguliuojama kartu su kitais procesais keičiant cheminių medžiagų pasiskirstymą tarp kraujo ir kitų audinių. X. dalyvauja energijos apykaitoje augaluose, aktyvindamas abu oksidacinis fosforilinimas, ir fotofosforilinimas. X. teigiamai veikia deguonies įsisavinimą šaknimis. Chromas yra būtinas deguonies susidarymui fotosintezės metu izoliuotai chloroplastai. Chromas nėra įtrauktas į daugumą maistinių medžiagų, skirtų dirbtiniam augalų auginimui. Gali būti, kad augalų vystymuisi pakanka labai mažos X koncentracijos.
M. Ya. Shkolnik.
Apsinuodijimas X . galima chemijos, celiuliozės ir popieriaus, tekstilės, farmacijos pramonėje ir kt. X. dirgina akių ir kvėpavimo takų gleivinę. Pirminius uždegiminius pokyčius dažniausiai lydi antrinė infekcija. Ūmus apsinuodijimas išsivysto beveik iš karto. Įkvepiant vidutinę ir mažą chromo koncentraciją, pastebimas spaudimas ir skausmas krūtinėje, sausas kosulys, dažnas kvėpavimas, akių skausmas, ašarojimas, padidėjęs leukocitų kiekis kraujyje, padidėjusi kūno temperatūra ir kt. Galima bronchopneumonija, toksinė plaučių edema, depresinės būsenos ir traukuliai. Lengvais atvejais pasveikimas įvyksta per 3-7 dienų Kaip ilgalaikės pasekmės stebimas viršutinių kvėpavimo takų kataras, pasikartojantis bronchitas, pneumosklerozė ir kt.; galimas plaučių tuberkuliozės suaktyvėjimas. Ilgai įkvėpus mažos koncentracijos chromo, pastebimos panašios, bet lėtai besivystančios ligos formos. Apsinuodijimo prevencija: gamybos įrangos sandarinimas, efektyvus vėdinimas, esant reikalui naudojant dujokaukę. Didžiausia leistina cheminių medžiagų koncentracija pramoninių patalpų ore 1 mg/m 3 . Cheminių medžiagų, baliklių ir kitų chloro turinčių junginių gamyba priskiriama gamybai su pavojingomis darbo sąlygomis, kur pagal Sov. Įstatymai riboja moterų ir nepilnamečių darbo jėgos naudojimą.
A. A. Kasparovas.
Lit.: Yakimenko L. M., Chloro, kaustinės sodos ir neorganinių chloro produktų gamyba, M., 1974; Nekrasov B.V., Bendrosios chemijos pagrindai, 3 leidimas, [t.] 1, M., 1973; Kenksmingos medžiagos pramonėje, red. N. V. Lazareva, 6 leidimas, t. 2, L., 1971; visapusė neorganinė chemija, red. j. c. užstatas, v. 1-5, oxf. - 1973 m.
parsisiųsti santrauką
Pirmą kartą chlorą 1772 m. gavo Scheele, kuris savo traktate apie piroliusitą aprašė jo išsiskyrimą piroliusitui sąveikaujant su druskos rūgštimi: 4HCl + MnO 2 = Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O.
Scheele atkreipė dėmesį į chloro kvapą, panašų į Aqua Regia, jo gebėjimą reaguoti su auksu ir cinaberu bei balinančias savybes. Tačiau Scheele, remdamasis tuo metu chemijoje vyravusia flogistono teorija, pasiūlė, kad chloras yra deflogistizuota druskos rūgštis, tai yra, druskos rūgšties oksidas.
Berthollet ir Lavoisier teigė, kad chloras yra elemento muria oksidas, tačiau bandymai jį izoliuoti buvo nesėkmingi iki Davy darbo, kuriam pavyko suskaidyti valgomąją druską į natrį ir chlorą elektrolizės būdu.
Elemento pavadinimas kilęs iš graikų kalbos clwroz- "žalias".
Būnant gamtoje, gauti:
Natūralus chloras yra dviejų izotopų 35 Cl ir 37 Cl mišinys. Žemės plutoje chloras yra labiausiai paplitęs halogenas. Kadangi chloras yra labai aktyvus, gamtoje jis randamas tik junginių pavidalu mineraluose: halite NaCl, silvitas KCl, silvinite KCl NaCl, bischofite MgCl 2 6H 2 O, karnalite KCl MgCl 2 6H 2 O, kainite KCl MgSO ·3H 2 O. Didžiausios chloro atsargos yra jūrų ir vandenynų vandenų druskose.
Pramoniniu mastu chloras gaminamas kartu su natrio hidroksidu ir vandeniliu, elektrolizės būdu iš valgomosios druskos tirpalo:
2NaCl + 2H 2O => H2 + Cl2 + 2NaOH
Chlorui atgauti iš vandenilio chlorido, kuris yra šalutinis produktas pramoninio organinių junginių chlorinimo metu, naudojamas Deacon procesas (katalizinis vandenilio chlorido oksidavimas atmosferos deguonimi):
4HCl + O 2 = 2H 2 O + 2Cl 2
Laboratorijose dažniausiai naudojami procesai yra pagrįsti vandenilio chlorido oksidavimu stipriais oksidatoriais (pavyzdžiui, mangano (IV) oksidu, kalio permanganatu, kalio dichromatu):
2KMnO4 + 16HCl = 5Cl2 + 2MnCl2 + 2KCl +8H2O
K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl = 3Cl 2 + 2CrCl 3 + 2KCl + 7H 2 O
Fizinės savybės:
Įprastomis sąlygomis chloras yra gelsvai žalios dujos, turinčios kvapą. Chloras pastebimai tirpsta vandenyje („chloro vanduo“). 20°C temperatūroje 2,3 tūrio chloro ištirpsta viename tūryje vandens. Virimo temperatūra = -34°C; lydymosi temperatūra = -101°C, tankis (dujos, n.s.) = 3,214 g/l.
Cheminės savybės:
Chloras yra labai aktyvus – jis tiesiogiai jungiasi su beveik visais periodinės lentelės elementais, metalais ir nemetalais (išskyrus anglį, azotą, deguonį ir inertines dujas). Chloras yra labai stiprus oksidatorius, išstumiantis mažiau aktyvius nemetalus (bromą, jodą) iš jų junginių su vandeniliu ir metalais:
Cl2 + 2HBr = Br2 + 2HCl; Cl 2 + 2NaI = I 2 + 2NaCl
Ištirpęs vandenyje ar šarmuose, chloras dismutuojasi, sudarydamas hipochlorinę (o kaitinant – perchloro) ir druskos rūgštis arba jų druskas.
Cl 2 + H 2 O HClO + HCl;
Chloras sąveikauja su daugeliu organinių junginių, pradėdamas pakeitimo ar sudėjimo reakcijas:
CH 3 -CH 3 + xCl 2 => C 2 H 6-x Cl x + xHCl
CH2 =CH2 + Cl2 => Cl-CH2-CH2-Cl
C 6 H 6 + Cl 2 => C 6 H 6 Cl + HCl
Chloras turi septynias oksidacijos būsenas: -1, 0, +1, +3, +4, +5, +7.
Svarbiausios jungtys:
Vandenilio chloridas HCl- bespalvės dujos, kurios rūko ore, nes su vandens garais susidaro rūko lašeliai. Jis turi aštrų kvapą ir stipriai dirgina kvėpavimo takus. Esama vulkaninėse dujose ir vandenyse, skrandžio sultyse. Cheminės savybės priklauso nuo jo būsenos (gali būti dujinės, skystos ar tirpalo būsenos). HCl tirpalas vadinamas vandenilio chlorido rūgštis. Tai stipri rūgštis ir išstumia silpnesnes rūgštis iš jų druskų. druskos - chloridai- kietos kristalinės medžiagos, turinčios aukštą lydymosi temperatūrą.
Kovalentiniai chloridai- chloro junginiai su nemetalais, dujomis, skysčiais arba tirpiosiomis kietosiomis medžiagomis, turinčiomis būdingų rūgščių savybių, paprastai lengvai hidrolizuojami vandens, kad susidarytų druskos rūgštis:
PCl5 + 4H2O = H3PO4 + 5HCl;
Chloro (I) oksidas Cl 2 O., rusvai gelsvos spalvos aitraus kvapo dujos. Įtakoja kvėpavimo organus. Lengvai tirpsta vandenyje, sudarydamas hipochloro rūgštį.
Hipochloro rūgštis HClO. Egzistuoja tik sprendimuose. Tai silpna ir nestabili rūgštis. Lengvai skyla į druskos rūgštį ir deguonį. Stiprus oksidatorius. Susidaro, kai chloras ištirpsta vandenyje. druskos - hipochloritai, mažas stabilumas (NaClO*H 2 O sprogstamai suyra 70 °C temperatūroje), stiprūs oksidatoriai. Plačiai naudojamas balinimui ir dezinfekcijai balinimo milteliai, sumaišyta druska Ca(Cl)OCl
Chloro rūgštis HClO 2, laisvoje formoje yra nestabilus, net praskiestame vandeniniame tirpale greitai suyra. Vidutinio stiprumo rūgštis, druskos - chloritai, kaip taisyklė, yra bespalvės ir gerai tirpsta vandenyje. Skirtingai nei hipochloritai, chloritai pasižymi ryškiomis oksidacinėmis savybėmis tik rūgščioje aplinkoje. Labiausiai naudojamas (audiniams ir popieriaus masės balinimui) yra natrio chloritas NaClO 2.
Chloro (IV) oksidas ClO 2, yra žalsvai gelsvos dujos, turinčios nemalonų (aitrų) kvapą, ...
Chloro rūgštis, HClO 3 – laisvoje formoje yra nestabilus: neproporcingas į ClO 2 ir HClO 4. druskos - chloratai; Iš jų svarbiausi yra natrio, kalio, kalcio ir magnio chloratai. Tai yra stiprūs oksidatoriai ir yra sprogūs, kai sumaišomi su reduktoriais. Kalio chloratas ( Berthollet druska) - KClO 3, buvo naudojamas deguoniui gaminti laboratorijoje, tačiau dėl didelio pavojaus jis nebenaudojamas. Kalio chlorato tirpalai buvo naudojami kaip silpnas antiseptikas ir išorinis gydomasis gargaliavimas.
Perchloro rūgštis HClO 4, vandeniniuose tirpaluose perchloro rūgštis yra stabiliausia iš visų deguonies turinčių chloro rūgščių. Bevandenė perchloro rūgštis, gaunama naudojant koncentruotą sieros rūgštį iš 72% HClO 4, nėra labai stabili. Tai stipriausia monoprotinė rūgštis (vandeniniame tirpale). druskos - perchloratai, naudojami kaip oksidatoriai (kietojo kuro raketų varikliai).
Taikymas:
Chloras naudojamas daugelyje pramonės šakų, mokslo ir buities reikmėms:
- Polivinilchlorido, plastiko mišinių, sintetinės gumos gamyboje;
- Audinių ir popieriaus balinimui;
- Organinių chloro insekticidų gamyba – medžiagų, kurios naikina pasėliams kenksmingus vabzdžius, tačiau yra saugios augalams;
- Vandens dezinfekcijai - „chloravimas“;
- Maisto pramonėje registruotas kaip maisto priedas E925;
- Chemiškai gaminant druskos rūgštį, baliklį, bertoleto druską, metalų chloridus, nuodus, vaistus, trąšas;
- Metalurgijoje grynų metalų gamybai: titano, alavo, tantalo, niobio.
Biologinis vaidmuo ir toksiškumas:
Chloras yra vienas iš svarbiausių biogeninių elementų ir yra visų gyvų organizmų dalis. Gyvūnų ir žmonių organizme chloro jonai dalyvauja palaikant osmosinę pusiausvyrą; chlorido jonai turi optimalų spindulį prasiskverbti per ląstelės membraną. Chloro jonai yra gyvybiškai svarbūs augalams, dalyvauja augalų energijos apykaitoje, aktyvina oksidacinį fosforilinimą.
Chloras paprastos medžiagos pavidalu yra nuodingas, patekęs į plaučius sukelia plaučių audinio nudegimus ir uždusimą. Jis dirgina kvėpavimo takus, kai koncentracija ore yra apie 0,006 mg/l (t. y. dvigubai didesnė už chloro kvapo suvokimo slenkstį). Chloras buvo viena iš pirmųjų cheminių medžiagų, kurias Vokietija panaudojo Pirmajame pasauliniame kare.
Korotkova Y., Shvetsova I.
HF Tiumenės valstybinis universitetas, 571 grupė.
Šaltiniai: Vikipedija: http://ru.wikipedia.org/wiki/Cl ir kt.,
Rusijos chemijos technikos universiteto svetainė. D.I. Mendelejevas:
Įkeliama...