Chlor: charakterystyka właściwości chemicznych i fizycznych

Bez względu na to, jak negatywnie traktujemy publiczne toalety, natura dyktuje własne zasady i musimy na nie liczyć. Oprócz naturalnych (dla tego miejsca) zapachów, innym znanym zapachem jest wybielacz stosowany do dezynfekcji pomieszczenia. Otrzymała swoją nazwę ze względu na główny składnik aktywny - Cl. Daj nam znać o tym pierwiastku chemicznym i jego właściwościach, a także nadaj charakterystykę chloru na pozycji w układzie okresowym.

Jak został otwarty ten przedmiot

Pierwszy związek zawierający chlor (HCl) został zsyntetyzowany w 1772 roku przez brytyjskiego księdza Joseph Priestley.

Po 2 latach jego szwedzki odpowiednik Karl Scheele był w stanie opisać sposób, w jaki Cl jest ekstrahowany za pomocą reakcji pomiędzy kwas chlorowodorowy i dwutlenek manganu. Jednak ten chemik nie rozumiał, że w wyniku syntezy powstał nowy pierwiastek chemiczny.

Prawie 40 lat zajęło naukowcom, aby nauczyć się, jak wydobywać chlor w praktyce. Po raz pierwszy dokonał tego brytyjski Humphry Davy w 1811 roku. W tym samym czasie użył innej reakcji niż jego poprzedni teoretycy. Davy za pomocą elektrolizy rozłożył się na składniki NaCl (znane głównie jako sól kuchenna).

Po zbadaniu substancji chemik brytyjski zdał sobie sprawę, że jest to elementarny. Po tym odkryciu Davy nazwał go nie tylko chlorem (chlor), ale potrafił scharakteryzować chlor, chociaż był bardzo prymitywny.

Chlor zamienił się w chlor (chlore) dzięki Josephowi Gay-Lussacowi i jako taki istnieje dziś w języku francuskim, niemieckim, rosyjskim, białoruskim, ukraińskim, czeskim, bułgarskim i niektórych innych językach. W języku angielskim do dziś używa się nazwy "chlor", a w języku włoskim i hiszpańskim "chloro".

Omawiany element został opisany bardziej szczegółowo przez Jensa Berzeliusa w 1826 roku. To on był w stanie określić swoją masę atomową.

Co to jest chlor (Cl)

Po rozważeniu historii odkrycia tego pierwiastka chemicznego warto wiedzieć o nim więcej.

Nazwa chloru pochodzi od greckiego słowa χλωρός ("green"). Podano go z powodu żółtawo-zielonkawego zabarwienia substancji

Chlor istnieje niezależnie jako dwuatomowy gaz Cl _2, jednak w tej formie w przyrodzie praktycznie nie występuje. Częściej pojawia się w różnych połączeniach.

Oprócz charakterystycznego odcienia, chlorek ma słodko-ostry zapach. Jest to bardzo toksyczna substancja, dlatego jeśli jest uwalniana do powietrza i wdychana przez człowieka lub zwierzę, może doprowadzić do jej śmierci w ciągu kilku minut (w zależności od stężenia Cl).

Ponieważ chlor jest prawie 2,5 razy cięższy od powietrza, zawsze znajdzie się pod nim, to znaczy blisko samego gruntu. Z tego powodu, jeśli podejrzewa się Cl, należy wspiąć się tak wysoko, jak to możliwe, ponieważ będzie mniejsze stężenie tego gazu.

Ponadto, w przeciwieństwie do niektórych innych substancji toksycznych, produkty zawierające chlor mają charakterystyczny kolor, co pozwala im na wizualną identyfikację i podjęcie działań. Większość standardowych masek gazowych pomaga chronić organy oddechowe i błony śluzowe przed Cl. Jednak dla pełnego bezpieczeństwa konieczne jest podjęcie bardziej poważnych środków, w tym neutralizacji substancji toksycznych.

Warto zauważyć, że użycie chloru przez Niemców jako trującego gazu w 1915 roku rozpoczęło historię broni chemicznej. W wyniku użycia prawie 200 ton substancji, w ciągu kilku minut zatruło się 15 000 osób. Jedna trzecia zmarła niemal natychmiast, trzecia otrzymała trwałe obrażenia, a tylko 5 tysięcy zdołało uciec.

Dlaczego tak niebezpieczna substancja wciąż nie jest zakazana i co roku produkowane są miliony ton? Chodzi o jego szczególne właściwości, ale aby je zrozumieć, warto wziąć pod uwagę właściwości chloru. Najłatwiej to zrobić za pomocą układu okresowego.

Charakterystyka chloru w układzie okresowym

• Chlor to prosta substancja.
• Ma on numer siedemnasty (posiada 17 protonów w jądrze atomowym).
• Znajduje się w trzecim okresie i trzecim rzędzie.
• Chlor znajduje się w grupie VII (podgrupa "a").
• Masa atomowa Cl wynosi 35,453 a. e. m.
• Cząsteczka prostej substancji chloru składa się z dwóch atomów: Cl _{2 .}
• Chlor jest niemetalowy i trafia do grupy halogenowej. By the way, w przeszłości chcieli nazwać ten element tym terminem. Ale później stało się powszechną nazwą 17 grupy. Oprócz chloru, halogeny obejmują fluor, brom, jod, astat, a ostatnio odkryto tennesyn.
• Konfiguracja elektroniczna chlor - 3s ² 3p ⁵ .
• Atom Cl na poziomie walencyjnym zawiera jeden niesparowany elektron. W związku z tym, przy wartościowości І jest bardzo stabilny (NaCl, Cl ₂ ).
• Ten element na poziomie atomowym ma pusty orbital d-sublevel. Z tego powodu chlor jest w stanie manifestować się różnymi stany utleniania (od -1 do +7).

Chlor jako halogen

Oprócz ekstremalnej toksyczności i żrącego zapachu (charakterystyczny dla wszystkich członków tej grupy) Cl jest doskonale rozpuszczalny w wodzie. Praktycznym potwierdzeniem tego jest dodanie detergentów zawierających chlor do wody w basenie.

W kontakcie z wilgotnym powietrzem dana substancja zaczyna palić.

Właściwości Cl jako niemetalowe

Biorąc pod uwagę charakterystykę chemiczną chloru, należy zwrócić uwagę na jego niemetaliczne właściwości.

Ma zdolność do tworzenia związków z niemal wszystkimi metalami i niemetalami. Jako przykład można wymienić reakcję z atomami żelaza: 2Fe + 3Cl ₂ e → 2FeCl _3.

Często do przeprowadzania reakcji konieczne jest stosowanie katalizatorów. H ₂ O może odgrywać tę rolę.

Często reakcje z Cl mają charakter endotermiczny (absorbują ciepło).

Należy zauważyć, że w postaci krystalicznej (w postaci proszku) chlor oddziałuje z metalami tylko po ogrzaniu do wysokiej temperatury.

Reagując z innymi niemetalami (z wyjątkiem O ₂ ↑, N, F, C i gazami obojętnymi), Cl tworzy związki - chlorki.

Reakcja z O ₂ ↑ powstają bardzo niestabilne i podatne na próchnicę tlenki. W nich stopień utlenienia Cl może objawiać się od +1 do +7.

Podczas interakcji z F powstają fluorki. Stopień utlenienia może być różny.

Chlor: charakterystyka substancji pod względem jej właściwości fizycznych

Oprócz właściwości chemicznych, przedmiotowy element ma również właściwości fizyczne.

• Jak wspomniano powyżej, stan gazowy (w normalnych warunkach) jest naturalny dla danej substancji. Jednakże, gdy zmienia się temperatura, może pozostać zarówno w stanie ciekłym, jak i stałym.
• Kolor: żółto-zielony.
• Gęstość Cl w standardowych warunkach wynosi 3,214 g / l.
• Gdy gęstość wrzenia (cieczy) zmienia się i staje się 1,537 g / cm3.
• Będąc w stanie stałym agregacji, Cl uzyskuje gęstość 1,9 g / cm3.
• Promień atomowy wynosi 0,073 nm.
• Chlor wrze w temperaturze t-34 stopni Celsjusza.
• Temperatura topnienia wynosi -100 stopni Celsjusza.
• Specyficzna objętość chloru wynosi 1,745 x ^10-3 l / g.

Wpływ temperatury na stan skupienia Cl

Po rozważeniu właściwości fizycznych pierwiastka chloru, rozumiemy, że jest on zdolny do przejścia w inny stan agregacji. Wszystko zależy od temperatury.

W stanie normalnym Cl jest gazem o wysokich właściwościach korozyjnych. Jednak może łatwo upłynnić. Wpływa na to temperatura i ciśnienie. Na przykład, jeśli jest to 8 atmosfer, a temperatura wynosi +20 stopni Celsjusza, Cl ₂ - żółta ciecz kwasowa. Ten stan skupienia jest w stanie utrzymać do +143 stopni, jeśli ciśnienie również wzrasta.

Po osiągnięciu Stan chloru -32 ° С przestaje zależeć od ciśnienia i nadal pozostaje płynny.

Krystalizacja substancji (stan stały) występuje przy -101 stopniach.

Gdzie Cl ma naturę?

Biorąc pod uwagę ogólną charakterystykę chloru, warto wiedzieć, gdzie w przyrodzie może wystąpić taki niełatwy element.

Ze względu na wysoką reaktywność prawie nigdy nie występuje w czystej postaci (dlatego na początku badania naukowcy tego pierwiastka potrzebowali lat, aby nauczyć się go syntetyzować). Zazwyczaj Cl występuje w związkach w różnych minerałach: halicie, sylwinie, kainicie, bischoficie itp.

Przede wszystkim zawarty jest w solach wydobywanych z wody morskiej lub oceanicznej.

Wpływ na ciało

Rozważając charakterystykę chloru, już wielokrotnie mówiono, że jest wyjątkowo toksyczny. Jednocześnie atomy substancji zawarte są nie tylko w minerałach, ale praktycznie we wszystkich organizmach, od roślin po ludzi.

Ze względu na szczególne właściwości jony Cl przenikają błonę komórkową lepiej niż inne (dlatego ponad 80% całkowitego chloru w ludzkim ciele znajduje się w przestrzeni międzykomórkowej).

Wraz z K, Cl jest odpowiedzialny za regulację równowagi wodno-solnej, a co za tym idzie, równości osmotycznej.

Pomimo tak ważnej roli w ciele, w czystej postaci Cl ₂ ↑ zabija wszystkie żywe stworzenia - od komórek po całe organizmy. Jednak w kontrolowanych dawkach i przy krótkotrwałym narażeniu nie ma czasu na spowodowanie uszkodzenia.

Żywym przykładem ostatniego stwierdzenia jest dowolna pula. Jak wiadomo, woda w takich placówkach jest dezynfekowana za pomocą Cl. W tym samym czasie, jeśli dana osoba rzadko odwiedza taką instytucję (raz na tydzień lub miesiąc) - jest mało prawdopodobne, że będzie cierpiał z powodu obecności tej substancji w wodzie. Jednak pracownicy takich instytucji, zwłaszcza ci, którzy spędzają większość dnia w wodzie (ratownicy, instruktorzy) często cierpią na choroby skóry lub mają osłabioną odporność.

W związku z tym konieczne jest wzięcie prysznica po wizycie w basenach - w celu zmywania ewentualnych pozostałości chloru ze skóry i włosów.

Używanie Cl przez człowieka

Biorąc pod uwagę charakterystykę chloru, który jest "kapryśnym" pierwiastkiem (jeśli chodzi o interakcję z innymi substancjami), interesujące będzie dowiedzenie się, że jest on często stosowany w przemyśle.

Przede wszystkim jest używany do dezynfekcji wielu substancji.

Cl jest również wykorzystywany do produkcji niektórych rodzajów pestycydów, co pomaga chronić rośliny przed szkodnikami.

Zdolność tej substancji do interakcji z prawie wszystkimi pierwiastkami układu okresowego pierwiastków (charakterystyczna dla chloru jako niemetalu) pomaga z jego pomocą w wydobywaniu pewnych rodzajów metali (Ti, Ta i Nb), a także wapna i kwasu solnego.

Oprócz wszystkich powyższych, Cl jest używany do produkcji substancji przemysłowych (polichlorek winylu) i leków (chlorheksydyna).

Warto wspomnieć, że dzisiaj znaleziono bardziej skuteczny i bezpieczny środek dezynfekujący - ozon (O ₃ ). Jednak jego produkcja jest droższa niż chlor, a ten gaz jest jeszcze bardziej niestabilny niż chlor (krótki opis właściwości fizycznych 6-7 p.). Dlatego tylko nieliczne mogą sobie pozwolić na stosowanie ozonowania zamiast chlorowania.

Jak powstaje chlor

Obecnie istnieje wiele sposobów na syntezę tej substancji. Wszystkie są podzielone na dwie kategorie:

• Chemiczny.
• Elektrochemiczne.

W pierwszym przypadku Cl otrzymano z powodu reakcja chemiczna. Jednak w praktyce są one bardzo kosztowne i nieefektywne.

Dlatego w przemyśle preferują metody elektrochemiczne (elektroliza). Istnieją trzy z nich: elektroliza przeponowa, membranowa i rtęciowa.