Klor: Karakterisering av kemiska och fysikaliska egenskaper

I naturen finns klor i gasformigttillstånd och endast i form av föreningar med andra gaser. Under förhållanden nära normalt är detta en giftig skarp gas av grönaktig färg. Den har mer vikt än luft. Den har en söt lukt. Klormolekylen innehåller två atomer. Det brinner inte i viloläge, men vid höga temperaturer reagerar det med väte, varefter en explosion är möjlig. Som ett resultat frigöres fosgengas. Mycket giftigt. Så även med låg koncentration i luften (0,001 mg per 1 dm³kan orsaka dödsfall. Huvudegenskapen hos icke-metallklor är att den är tyngre än luft, därför kommer den alltid att ligga på golvet i form av en gulgrön dis.

Historiska fakta

För första gången i praktiken erhölls detta ämne K. Shelee 1774 genom att kombinera saltsyra och pyrolusit. Det var emellertid inte förrän 1810 som P. Devi kunde karakterisera klor och konstatera att det är ett separat kemiskt element.

Det är värt att notera att Joseph Priestley i 1772 kunde få väteklorid - en förening av klor med väte, men kemisten kunde inte skilja dessa två element.

Kemisk karaktärisering av klor

Klor är ett kemiskt element i huvudundergrupp VIIgrupper i det periodiska bordet. Ligger i den tredje perioden och har ett atomnummer på 17 (17 protoner i atomkärnan). Kemiskt aktiva icke-metalliska. Betecknad med bokstäverna Cl.

Det är en typisk representant för halogener. Dessa är gaser som inte har någon färg, men har en skarp, skarp lukt. Allmänt giftigt. Alla halogener späds väl i vatten. Vid kontakt med fuktig luft börjar de röka.

Den yttre elektronkonfigurationen av Cl3s2Zp5-atomen. I föreningar uppvisar därför det kemiska elementet oxidationsnivåer av -1, +1, +3, +4, +5, +6 och +7. Kovalent atomradie är 0,96 Å, den joniska radien är 1,83 Å Å, atomens elektronaffinitet är 3,65 eV, joniseringsnivån är 12,87 eV.

Som sagt ovan är klorganska aktiv icke-metall, vilket gör att du kan skapa föreningar med nästan alla metaller (i vissa fall genom att värma eller använda fukt, fördröja brom) och icke-metaller. I pulverform reagerar den endast med metaller under verkan av höga temperaturer.

Den maximala brinnstemperaturen är 2250 ° С. Med syre kan den bilda oxider, hypokloriter, kloriter och klorater. Alla föreningar som innehåller syre blir explosiva under förhållanden med interaktion med oxidationsmedel. Det bör noteras att kloroxider kan ge godtyckligt explodera, medan klorater exploderar endast när de utsätts för några initiatorer.

Karakteristik av klor på positionen i det periodiska systemet:

• enkel substans;
• En del av det sjuttonde gruppen av det periodiska bordet;
• den tredje perioden av den tredje raden;
• Sjunde gruppen av huvudundergruppen;
• atomnummer 17;
• betecknad av Cl;
• kemiskt aktiv icke-metall;
• ligger i gruppen av halogener;
• Vid förhållanden som är nära normala är det en giftig gas av gulgrön färg med en skarp lukt;
• Klormolekylen har 2 atomer (formel Cl₂).

Fysiska egenskaper hos klor:

• kokpunkt: -34,04 ° С;
• smältpunkt: -101,5 ° C;
• densitet i gasformigt tillstånd - 3, 214 g / l;
• Täthet av flytande klor (under kokning) - 1,537 g / cm³;
• Täthet av fast klor - 1,9 g / cm³;
• Specifik volym - 1,745 x 10^-3 l / g

Klor: ett kännetecken för temperaturförändringar

I gasformigt tillstånd har fastigheten lättatt flyta. Med ett tryck på 8 atmosfärer och en temperatur på 20 ° C, ser det ut som en gröngul vätska. Den har mycket höga frätande egenskaper. Som övningsvisning kan detta kemiska element bibehålla ett vätsketillstånd upp till en kritisk temperatur (143 ° C), förutsatt att trycket ökar.

Om det kyles till en temperatur av -32 ° C, så är detändra sitt aggregeringsläge till vätska, oavsett atmosfärstryck. Med en ytterligare minskning av temperaturen sker kristallisation (med en hastighet av -101 ° C).

Klor i naturen

I jordskorpan innehåller klor endast 0,017%. Volymen är i vulkaniska gaser. Som nämnts ovan har substansen en hög kemisk aktivitet, vilket resulterar i att den finns i naturen i föreningar med andra element. Många mineraler innehåller klor. Elementets kännetecken tillåter att bilda omkring hundra olika mineraler. Dessa är vanligtvis metallklorider.

Också ett stort antal är i världenhavet - nästan 2%. Detta beror på det faktum att klorider är mycket aktivt löst och transporteras genom floder och hav. Den omvända processen är också möjlig. Klor tvättas tillbaka till stranden, och sedan sprider vinden sig runt. Därför observeras dess största koncentration i kustzoner. I de torra områdena på planeten bildas den gas som övervägas genom förångning av vatten, vilket resulterar i att saltmassor uppträder. Varje år bryts runt 100 miljoner ton av detta ämne i världen. Det är dock inte förvånande, eftersom det finns många insättningar som innehåller klor. Dess egenskaper beror till stor del på dess geografiska läge.

Metoder för att producera klor

Idag finns det ett antal metoder för att producera klor, av vilka följande är de vanligaste:

1. Membran. Det är det enklaste och billigare. Saltlösning i membranelektrolysen kommer in i anodutrymmet. Vidare längs stålkatoden rinner strömmen in i membranet. Den innehåller en liten mängd polymerfibrer. En viktig egenskap hos denna enhet är motströmmen. Det riktas från anodutrymmet till katoden, vilket gör det möjligt för oss att separat uppnå klor och lut.

2. Membran. Den mest energieffektiva, men svåra i organisationen. Liknande membranet. Skillnaden är att anoden och katodutrymmena är fullständigt åtskilda av ett membran. Följaktligen erhålles utgången i två separata strömmar.

Det är värt att notera att den karakteristiska kemikalien. element (klor) erhållet med dessa metoder kommer att vara annorlunda. Membranmetoden anses vara mer "ren".

3. Kvicksilvermetod med en flytande katod. Jämfört med annan teknik kan du få det renaste kloret med det här alternativet.

Schematiska diagrammet för installationen består avelektrolyser och sammankopplad pump och amalgam-sönderdelare. Katoden pumpas kvicksilver tillsammans med en lösning av natriumklorid, och anoden är kol- eller grafitelektroder. Principen för installationen är följande: Klor frigörs från elektrolyten, som avlägsnas från elektrolytcellen tillsammans med anolyten. Föroreningar och rester av klor avlägsnas från den senare, de mättas med halit och återföres till elektrolys igen.

Industriella säkerhetskrav och olönsamhet i produktionen ledde till att en flytande katod ersattes med en fast substans.

Användning av klor för industriella ändamål

Egenskaperna hos klor tillåter dig att aktivt applicera denindustrin. Med hjälp av detta kemiska element erhålls olika organiska klorföreningar (vinylklorid, klorgummi, etc.), läkemedel och desinfektionsmedel. Men den största nischen i branschen är produktion av saltsyra och kalk.

Metoder för rening av dricksvatten används ofta. Idag försöker de att flytta sig bort från denna metod, ersätta den med ozonisering, eftersom det ämne vi överväger har en negativ inverkan på människokroppen, och dessutom klorerat vatten förstör rörledningar. Det beror på det faktum att det i fria tillståndet Cl har en skadlig effekt på rör som tillverkats av polyolefiner. Ändå föredrar de flesta länder klorineringsmetoden.

Klor används också vid metallurgi. Med hjälp får man ett antal sällsynta metaller (niob, tantal, titan). I kemisk industri används olika organiska klorföreningar aktivt för bekämpning av ogräs och för andra jordbruksändamål, elementet används även som blekmedel.

På grund av sin kemiska struktur, klorförstör mest organiska och oorganiska färgämnen. Detta uppnås genom fullständig missfärgning. Detta resultat är endast möjligt om vatten är närvarande, eftersom blekningsprocessen sker på grund av atomsyror, som bildas efter sönderdelning av klor: Cl₂ + H₂O → HCl + HClO → 2HCl + O. Denna metod hittades för några hundra år sedan och är fortfarande populär idag.

Användningen av detta ämne är mycket populär.skaffa organoklorinsekticider. Dessa jordbruksprodukter dödar skadliga organismer och lämnar växterna intakta. Mycket av klor som produceras på planeten går till jordbruksbehoven.

Det används också i produktionenplast och gummi. Med hjälp av dem gör de isolering av trådar, brevpapper, utrustning, hushållsapparatskåp etc. Det är uppfattningen att gummi som erhållits på så sätt skadar människor, men detta bekräftas inte av vetenskapen.

Det bör noteras att klor (ämnets karaktäristikaVi har tidigare beskrivit i detalj) och dess derivat, såsom senap och fosgen, används också för militära ändamål för att erhålla kemiska krigsmedel.

Klor som en ljus representant för icke-metaller

Icke-metaller är enkla ämnen som inkluderarsig själva gaser och vätskor. I de flesta fall utför de elektriska strömmen värre än metaller, och har betydande skillnader i fysiska och mekaniska egenskaper. Med hjälp av en hög joniseringsnivå kan kovalenta kemiska föreningar bildas. Nedan är en karaktäristik av icke-metall på exemplet av klor.

Som nämnts ovan, denna kemiskaelementet är en gas. Under normala förhållanden saknar det helt egenskaper som liknar metallerna. Utan extern hjälp kan den inte interagera med syre, kväve, kol etc. Det visar sina oxidativa egenskaper i bindningar med enkla ämnen och några komplexa. Avser halogener, vilket tydligt påverkar dess kemiska egenskaper. I föreningar med andra representanter för halogener (brom, astatin, jod) förskjuter dem. I gasformigt tillstånd, klor (dess karakteristik är en direkt bekräftelse på detta) löses väl. Det är ett utmärkt desinfektionsmedel. Det dödar bara levande organismer, vilket gör den oumbärlig inom jordbruk och medicin.

Använd som ett gift

Karaktäristiken för kloratom tillåter dig att appliceraDet är som ett giftigt medel. Gassen användes först av Tyskland den 22 april 1915 under första världskriget, varav cirka 15 tusen människor dog. För närvarande används inte giftig substans.

Vi ger en kort beskrivning av det kemiska elementetsom en kvävningsmedel. Påverkar människokroppen genom kvävning. För det första irriterar det övre luftvägarna och ögonets slemhinnor. En stark host börjar med kvävningsattacker. Vidare, genomträngande i lungorna, eroderar gas lungvävnad, vilket leder till ödem. Det är viktigt! Klor är en snabbtverkande substans.

Beroende på koncentrationen i luften är symtomen olika. Med ett litet innehåll hos människor finns det rodnad i ögons slemhinnor, mild andnöd. Innehåll i atmosfären 1,5-2 g / m³ orsakar tyngd och spänningar i bröstet,skarp smärta i övre luftvägarna. Också kan tillståndet åtföljas av allvarlig rivning. Efter 10-15 minuter att vara i ett rum med en sådan koncentration av klor uppträder svåra brännskador i lungorna och döden. Vid tätare koncentrationer är döden möjlig inom en minut från förlamning av övre luftvägarna.

Under arbetet med detta ämne rekommenderas att använda överaller, en gasmask, handskar.

Klor i organismers och växters liv

Klor är en del av nästan alla levande organismer. Den särdrag är att den inte är närvarande i sin rena form, men i form av föreningar.

Klorjoner i djur och människorstödja osmotisk jämlikhet. Det beror på att de har den lämpligaste raden för penetration i membrancellerna. Tillsammans med kaliumjoner reglerar Cl vattensaltbalansen. I tarmarna skapar klorjoner en gynnsam miljö för verkan av proteolytiska enzymer av magsaft. Klorkanaler tillhandahålls i många celler i vår kropp. Genom dem sker den intercellulära utbytet av fluider och cellens pH bibehålls. Omkring 85% av den totala volymen av detta element i kroppen ligger i det intercellulära utrymmet. Utsöndras från kroppen genom urinröret. Det produceras av den kvinnliga kroppen i amningsprocessen.

Vid detta utvecklingsstadium är det svårt att säga exakt vilka sjukdomar klor och dess föreningar ger upphov till. Detta beror på bristen på forskning inom detta område.

Klorjoner är också närvarande i växtceller. Han är aktivt engagerad i energiutbyte. Utan detta element är processen för fotosyntes omöjlig. Med det absorberar rötterna aktivt de nödvändiga ämnena. Men en hög koncentration av klor i växter kan ha en skadlig effekt (saktar processen för fotosyntes, stoppar utveckling och tillväxt).

Det finns dock sådana representanter för floran,vem kan "göra vänner" eller åtminstone komma överens med detta element. Karakteristiken för icke-metall (klor) innehåller ett sådant föremål som ett ämnes förmåga att oxidera jorden. Under utvecklingsprocessen upptog de ovannämnda växterna, kallade halofyter, tomma saltmassor, vilka var tomma på grund av ett överflöd av detta element. De absorberar klorjoner, och sedan bli av med dem med lövfall.

Transport och lagring av klor

Det finns flera sätt att flytta ochlagra klor. Elementets karakteristik kräver behovet av speciella högtryckscylindrar. Sådana behållare har en identifieringsmärkning - en vertikal grön linje. Skölj cylindrarna noggrant varje månad. När klor lagras under lång tid, bildas en mycket explosiv fällning i dem - kvävetriklorid. Om alla säkerhetsregler inte följs kan spontan tändning och explosion uppträda.

Studera klor

Framtida kemister bör vara medvetna omkarakteristisk för klor. Enligt planen kan 9: e graders till och med genomföra laboratorieexperiment med detta ämne baserat på grundläggande kunskaper i disciplinen. Naturligtvis är läraren skyldig att utföra säkerhetsinstruktioner.

Arbetsordningen är följande: det är nödvändigt att ta en kolv med klor och häll små metallspån i den. Under flygningen kommer flisorna att lysa upp ljusa gnistor och samtidigt bildas ljus vit SbCl-rök.₃. När den nedsänktes i ett tennfoliebehållare med klor, kommer det också att tändas själv och eldsvävar faller långsamt till bottnen av kolven. Under denna reaktion bildar en rökig vätska - SnCl₄. När man placerar järnspån i ett kärl bildas röda "droppar" och röd rök av FeCl uppträder.₃.

Tillsammans med praktiskt arbete upprepar teorin. I synnerhet frågan om hur klorens egenskaper på situationen i det periodiska systemet (beskrivet i början av artikeln).

Som ett resultat av experimenten visar det sig att elementetreagerar aktivt på organiska föreningar. Om bomull placeras i en burk klor och blötläggs i terpentin på förhand, kommer den genast att tända och sot kommer att falla ur kolven. Effektivt slammande natrium med en gulaktig flamma, och saltkristaller uppträder på väggarna av kemiska kärl. Eleverna kommer att vara intresserade av att lära sig det, medan en ung kemiker, N. N. Semenov (senare nobelpristagare), med en sådan erfarenhet, samlat salt från kolvens väggar och sprinklade bröd på den, åt det. Kemi hade rätt och lät inte forskaren gå ner. Som ett resultat av det experiment som utförs av kemisten visade det sig att vanligt bordsalt gjorde!