Clor: Caracterizarea proprietatilor chimice si fizice

În natură, clorul se găsește în stare gazoasă și numai sub formă de compuși cu alte gaze. În condiții apropiate de normal, este un gaz toxic, coroziv, de culoare verzui. Are mai multă greutate decât aerul. Are un miros dulce. Moleculă de clor conține doi atomi. Într-o stare liniștită nu arde, dar la temperaturi înalte vine în contact cu hidrogenul, după care este posibilă o explozie. Ca rezultat, se eliberează fosgenul de gaze. Este foarte toxic. Astfel, chiar și la o concentrație scăzută în aer (0,001 mg per 1 dm³

Istoric faptic

Pentru prima dată în practică, această substanță a fost obținută de K. Shelee în 1774 prin combinarea acidului clorhidric cu pirolusitul. Totuși, până în 1810, P. Davy a fost capabil să caracterizeze clorul și să stabilească faptul că acesta era un element chimic separat.

Este demn de remarcat faptul că în 1772 Joseph Priestley a fost capabil să producă acid clorhidric, un compus cloric cu hidrogen, dar chimistul nu a putut separa aceste două elemente.

Caracterizarea chimică a clorului

Clorul este un element chimic al principalului subgrup al grupului VII din tabelul periodic. Este în a treia perioadă și are un număr atomic de 17 (17 protoni în nucleul atomic). Activ din punct de vedere chimic nemetalic. Denumită prin literele Cl.

Este un reprezentant tipic al halogentelor. Acestea sunt gaze care nu au culori, dar au un miros puternic ascuțit. De regulă, ele sunt toxice. Toți halogeni sunt bine diluați în apă. La contactul cu aer umed, încep să fumeze.

Configurația electronică externă a atomului este Cl3s2Sp5. În consecință, în compuși, elementul chimic prezintă nivele de oxidare de -1, + 1, +3, +4, +5, +6 și +7. Raza covalentă a atomului este de 0,96 Å, raza ionică a lui Cl este 1,83 Å, afinitatea atomului pentru electron este de 3,65 eV, nivelul de ionizare este de 12,87 eV.

După cum sa menționat mai sus, clorul este un metaloid destul de activ, care permite crearea de compusi cu aproape toate metalele (în unele cazuri, utilizând căldura sau prin umiditate bromo deplasând) și nemetale. In forma de praf reacționează numai cu metale la temperaturi ridicate.

Temperatura maximă de ardere este de 2250 ° C. Cu oxigen este capabil sa formeze oxizi, hipocloriti, cloriti si clorati. Toți compușii care conțin oxigen devin exploziv în condiții de interacțiune cu substanțele oxidante. Este demn de remarcat acest lucru cloruri poate exploda după voință, în timp ce clorurile explodează numai atunci când sunt expuse acestora de către orice inițiatori.

Caracterizarea clorului prin poziția în sistemul periodic:

• substanțe simple -
• element al celui de-al șaptesprezecelea grup al tabelului periodic -
• a treia perioadă a celui de-al treilea rând -
• al șaptelea grup de sub-
• Număr atomic 17-
• notat cu simbolul Cl-
• o substanță activă chimic non-
• se află în grupa cu halogen-
• în condiții apropiate de normal, acest gaz otrăvitor are culoarea gălbuie-verde, cu un miros pătrunzător -
• molecula de clor are 2 atomi (formula Cl₂).

Proprietățile fizice ale clorului:

• punct de fierbere: -34,04 ° C-
• Punct de topire: -101,5 ° C-
• densitatea în stare gazoasă este de 3, 214 g / l-
• densitatea clorului lichid (în perioada de fierbere) este de 1.537 g / cm³-
• densitatea clorului solid - 1,9 g / cm³-
• Volum specific - 1.745 x 10^-3 l / g.

Clor: Caracterizarea schimbărilor de temperatură

În stare gazoasă este ușor să se lichefieze. La o presiune de 8 atmosfere și o temperatură de 20 ° C, se pare că este un lichid galben-verzuie. Are proprietăți foarte bune de coroziune. După cum arată practica, acest element chimic poate menține o stare lichidă până la temperatura critică (143 ° C), cu condiția creșterii presiunii.

Dacă se răcește la -32 ° C, se va schimba stare agregată pentru lichide, indiferent de presiunea atmosferică. Cu o scădere suplimentară a temperaturii, apare cristalizarea (la -101 ° C).

Clorul în natură

Crusta pământului conține doar 0,017% clor. Vracul este în gaze vulcanice. Așa cum sa indicat mai sus, substanța are o activitate chimică ridicată, motiv pentru care apare în mod natural în compuși cu alte elemente. În acest caz, multe minerale conțin clor. Caracteristica elementului face posibilă formarea a circa o sută de minerale diferite. De regulă, acestea sunt cloruri metalice.

De asemenea, un număr mare este în Oceanul Mondial - aproape 2%. Acest lucru se datorează faptului că clorurile sunt dizolvate foarte activ și transportate de râuri și mări. Procesul invers este de asemenea posibil. Clorul este spălat înapoi spre țărm, iar apoi vântul îl înconjoară. De aceea, concentrația sa cea mai mare se observă în zonele de coastă. În regiunile aride ale planetei, gazul pe care îl gândim se formează cu ajutorul lui evaporarea apei, ca urmare a cărora apar solonchaks. Anual, în lume, aproximativ 100 de milioane de tone de substanță sunt minate. Cu toate acestea, nu este surprinzător, deoarece există multe depozite care conțin clor. Caracteristicile sale, totuși, în mare măsură depind de localizarea sa geografică.

Metode de producere a clorului

Astăzi, există o serie de metode de obținere a clorului, dintre care cele mai frecvente sunt:

1. Diafragmatică. Este cel mai simplu și mai puțin costisitor. Solul în electroliza diafragmei intră în spațiul anodic. Mai departe de-a lungul grila catodică din oțel curge în diafragmă. Conține o cantitate mică de fibre polimerice. O caracteristică importantă a acestui dispozitiv este contracurent. Acesta este direcționat de la spațiul anodic la catod, ceea ce permite să se producă separat clor și lichioruri.

2. Membrana. Cele mai eficiente din punct de vedere energetic, dar dificil de implementat în cadrul organizației. Este similar cu diafragma. Diferența este că spațiile anodice și catodice sunt complet separate printr-o membrană. În consecință, producția este de două fluxuri separate.

Este demn de remarcat faptul că caracteristicile chimice. element (clor) obținut prin aceste metode vor fi diferite. Mai mult "pur" este considerat metoda membranei.

3. Metoda de mercur cu catod lichid. În comparație cu alte tehnologii, această opțiune vă permite să obțineți cel mai pur clor.

Schema de bază a instalației constă dintr-un electrolizer și o pompă conectată între ele și un descompunere de amalgam. Deoarece catod este pompat cu soluție de sare și pompa de mercur un anod - carbon sau electrozii de grafit. Principiul instalației este după cum urmează: electrolitul este eliberat din clorul, care este evacuat din celula cu anolit. Din cele din urmă, impuritățile și reziduurile de clor sunt îndepărtate, dopate cu halit și returnate la electroliză.

Cerințele de siguranță industrială și de producție neprofitabilă au condus la înlocuirea catodului lichid cu unul solid.

Utilizarea clorului în scopuri industriale

Proprietățile clorului fac posibilă utilizarea activă a acestuia în industrie. Cu ajutorul acestui element chimic se obțin diferiți compuși organoclorurați (clorură de vinil, cloro-cauciuc etc.), medicamente, dezinfectanți. Dar cea mai mare nișă din industrie este producția acid clorhidric și var.

Metodele de purificare a apei potabile sunt utilizate pe scară largă. Până în prezent, încercând să se îndepărteze de la această metodă, înlocuindu-l cu ozonizare, pentru că avem în vedere substanța are un impact negativ asupra organismului uman, apa cu clor, de asemenea, distruge conducte. Acest lucru se datorează faptului că în stare liberă, Cl afectează în mod negativ conductele fabricate din poliolefine. Cu toate acestea, majoritatea țărilor preferă metoda de clorurare.

De asemenea, clorul este utilizat în metalurgie. Cu ajutorul său, se obțin un număr de metale rare (niobiu, tantal, titan). În industria chimică, diferiți compuși organoclorici sunt utilizați în mod activ pentru controlul buruienilor și în alte scopuri agricole, elementul fiind, de asemenea, utilizat ca un înălbitor.

Datorită structurii sale chimice, clorul distruge majoritatea coloranților organici și anorganici. Acest lucru se realizează prin decolorarea completă a acestora. Un astfel de rezultat este posibil numai cu prezența apei, deoarece procesul de decolorare se datorează oxigen atomic, care se formează după descompunerea clorului: Cl₂ + H₂O → HCl + HClO → 2HCl + O. Această metodă a fost folosită cu câteva secole în urmă și este încă populară astăzi.

Este foarte popular să se utilizeze această substanță pentru producerea de insecticide organochlorice. Aceste preparate agricole ucid organisme dăunătoare, lăsând plantele neatinse. O parte semnificativă a întregului clor produs pe planetă se adresează nevoilor agricole.

Este de asemenea utilizat în producția de plastic și cauciuc. Cu ajutorul lor, a făcut izolare sârmă, articole de papetărie, hardware, aparate de uz casnic coajă, și așa mai departe. D. Există o opinie că cauciucurile obținute în acest mod, un pericol pentru oameni, dar nu este confirmat de știință.

Este de remarcat faptul că clorul (o caracteristică a substanței a fost dezvăluit în detaliu mai devreme) și derivații săi, cum ar fi gazul de muștar și fosgenul, sunt de asemenea utilizați în scopuri militare pentru a obține agenți chimici de luptă.

Clorul ca reprezentant luminos al nemetalilor

Nemetalele sunt substanțe simple care includ gaze și lichide. În cele mai multe cazuri, conduc curentul electric mai rău decât metalele și au diferențe semnificative în ceea ce privește caracteristicile fizico-mecanice. Cu ajutorul unui nivel ridicat de ionizare, se pot forma compuși chimici covalenți. Mai jos vom da o descriere a metalelor bazate pe exemplul de clor.

După cum sa menționat deja mai sus, acest element chimic este un gaz. În condiții normale, lipsesc complet proprietăți similare cu cele ale metalelor. Fără asistență externă nu poate reacționa cu oxigen, azot, carbon și altele. Exponat sale oxidante proprietăți ale conexiunilor cu un simplu și anumite substanțe complexe. Se referă la halogeni, care se reflectă clar în caracteristicile sale chimice. În compușii cu restul de halogeni (brom, astatină, iod), aceștia sunt înlocuiți. În stare gazoasă, clorul (caracteristica sa este o confirmare directă a acestui fapt) este ușor de solubil. Este un dezinfectant excelent. Ea ucide doar organismele vii, ceea ce îl face de neînlocuit în agricultură și medicină.

Aplicarea ca substanță otrăvitoare

Caracteristica atomului de clor face posibila folosirea lui ca otrava. Pentru prima dată, gazul a fost folosit de Germania la 22.04.1915, în timpul primului război mondial, ca rezultat al căreia au murit circa 15 mii de oameni. În momentul de față, amândouă substanță otrăvitoare nu se aplică.

Să dăm o scurtă descriere a elementului chimic ca agent de sufocare. Afectează corpul uman prin strangulare. În primul rând, irită tractul respirator superior și membrana mucoasă a ochilor. O tuse violentă începe cu sufocarea. În plus, penetrandu-se în plămâni, gazul corodează țesutul pulmonar, ceea ce duce la edeme. Important! Clorul este o substanță cu acțiune rapidă.

În funcție de concentrația din aer, simptomatologia este diferită. La întreținerea mică la persoana înroșirea unei mucoase de ochi se observă o dispnee ușoară sau un vânt scurt. Conținutul în atmosferă este de 1,5-2 g / m³ provoacă greutate și senzații acute în piept, durere severă în tractul respirator superior. De asemenea, condiția poate fi însoțită de o lacrimare puternică. După 10-15 minute de a fi într-o cameră cu o asemenea concentrație de clor există o arsură severă a plămânilor și moartea. La concentrații mai intense, moartea este posibilă într-un minut de paralizie a tractului respirator superior.

Atunci când se lucrează cu această substanță, se recomandă folosirea de îmbrăcăminte de protecție, o mască de gaz, mănuși.

Clor în viața organismelor și plantelor

Clorul face parte din aproape toate organismele vii. Particularitatea este că nu este prezentă în formă pură, ci sub formă de compuși.

În organismele animale și umane, ionii de clorură susțin egalitatea osmotică. Acest lucru se datorează faptului că acestea au raza cea mai potrivită pentru penetrarea în celulele membranare. Împreună cu ionii de potasiu, Cl reglează echilibrul apă-sare. În ionii intestinului de clor, se creează un mediu favorabil acțiunii enzimelor proteolitice ale sucului gastric. Canalele de clor sunt furnizate în multe celule ale corpului nostru. Prin ele, schimbul de fluide intercelulare are loc și pH-ul celulei este menținut. Aproximativ 85% din volumul total al acestui element din organism se află în spațiul intercelular. Este eliminat din organism prin uretra. Este produsă de corpul feminin în timpul alăptării.

În această etapă de dezvoltare este dificil să se spună fără echivoc care boli provoacă clor și compușii săi. Acest lucru se datorează lipsei de cercetare în acest domeniu.

Ionii de clor sunt de asemenea prezenți în celulele plantei. El participă activ la schimbul de energie. Fără acest element, procesul de fotosinteză este imposibil. Cu ajutorul acestuia, rădăcinile absoarbă activ substanțele necesare. Dar o concentrație mare de clor în plante poate avea un efect dăunător (încetinirea procesului de fotosinteză, oprirea dezvoltării și a creșterii).

Cu toate acestea, există reprezentanți ai florei care ar putea "face prieteni" sau cel puțin să se înțeleagă cu acest element. Caracteristica nemetalică (clorul) conține un element precum capacitatea substanței de a oxida solul. În procesul de evoluție, plantele mai sus menționate, numite halofite, au ocupat solonchaks goale, care erau goale datorită suprapunerii acestui element. Ei absorb ionii de clor și apoi scapă de ei cu ajutorul căderii frunzelor.

Transportul și depozitarea clorului

Există mai multe moduri de deplasare și stocare a clorului. Caracteristica elementului presupune necesitatea unor cilindri speciali cu presiune ridicată. Aceste containere au un marcaj de identificare - o linie verde verticală. Lunar, buteliile trebuie spalate bine. Dacă clorul este depozitat mult timp, se formează un precipitat puternic exploziv - triclorura de azot. În cazul nerespectării tuturor normelor de siguranță, este posibilă aprinderea spontană și explozia.

Studiul clorului

Viitorii chimisti ar trebui sa fie constienti de caracteristicile clorului. În conformitate cu planul, elevii din clasa a 9-a pot pune chiar și experimente de laborator cu această substanță pe baza cunoștințelor de bază ale disciplinei. În mod firesc, profesorul este obligat să facă instrucțiuni în ceea ce privește măsurile de siguranță.

Ordinea de lucru este după cum urmează: trebuie să luați un balon de clor și să-l turnați într-un șlefuit metalic mic. În timpul zborului, chips-urile vor clipi cu scânteie de lumină puternică și în același timp cu un fum alb ușor de SbCl₃. Când este scufundat într-un vas cu folie de clorură de staniu, acesta se aprinde și spontan, iar în partea de jos a balonului cad fulii de zăpadă. În timpul acestei reacții, un lichid fum - SnCl₄. Atunci când așchii de fier sunt plasați în vas, se formează "picături" roșii și fumul roșu de FeCl₃.

Împreună cu munca practică, teoria este repetată. În special, o astfel de problemă ca caracterizarea clorului prin poziție în sistemul periodic (descris la începutul articolului).

Ca urmare a experimentelor, rezultă că elementul reacționează activ la compușii organici. Dacă ați pus într-un borcan cu lână de clor din bumbac înmuiată în terebentină anterior, acesta aprins instantaneu, iar balonul transhumant brusc de funingine. Fumează sodiu cu flacără galbenă și pe pereții fabricii chimice se găsesc cristale de sare. Elevii vor fi interesați să afle că, în timp ce încă un chimist tânăr, NN Semenov (mai tarziu laureat al Premiului Nobel), având o astfel de experiență, colectate de pe pereții vasului, și sare, stropite cu pâine și ei au mâncat-o. Chimia a avut dreptate și nu a eșuat pe om de știință. Ca urmare a experienței chimistului, sarea obișnuită de masă sa dovedit cu adevărat!