Хлор: Характеристика на химичните и физичните свойства

В природата хлорът се намира в газообразно състояние и само под формата на съединения с други газове. При условия, близки до нормалните, това е токсичен, корозивен газ със зеленикав цвят. Има повече тегло от въздуха. Има сладка миризма. Молекулата на хлора съдържа два атома. В тихо състояние той не гори, но при високи температури влиза в контакт с водород, след което е възможно експлозия. В резултат на това се отделя газ фосген. То е много токсично. Така че, дори при ниска концентрация във въздуха (0,001 mg на 1 dm³

Исторически факти

За първи път на практика, това вещество е получено от К. Шели през 1774 г. чрез комбиниране на солна киселина и пиролит. Въпреки това, едва през 1810 г. П. Дави е могъл да характеризира хлора и да установи, че това е отделен химически елемент.

Заслужава да се отбележи, че през 1772 година Джоузеф Пристли беше в състояние да произведе хлороводород, хлорно съединение с водород, но химикът не можеше да отдели тези два елемента.

Химическа характеристика на хлора

Хлорът е химически елемент от основната подгрупа на групата VII на периодичната таблица. Той е в третия период и има атомно число 17 (17 протона в атомното ядро). Химически активен неметал. Обозначена с буквите Cl.

Той е типичен представител на халогени. Това са газове, които нямат цветове, но имат остър, остър мирис. Като правило те са токсични. Всички халогени са добре разредени във вода. При контакт с влажен въздух те започват да пушат.

Външната електронна конфигурация на атома е Cl 3s2Sp5. Следователно, в химичните елементи химичният елемент показва нива на окисление от -1, + 1, +3, +4, +5, +6 и +7. Ковалентният радиус на атома е 0.96 А, йонният радиус на С1 е 1.83 А, афинитетът на атома за електрона е 3.65 eV, нивото на йонизация е 12.87 eV.

Както е отбелязано по-горе, хлор е доста активен неметални че позволява създаването на съединения с почти всички метали (в някои случаи се използва топлина или влага изместване бромо) и неметали. В прахообразна форма реагира с метали само под въздействието на високи температури.

Максималната температура на горене е 2250 ° C. С кислород той може да образува оксиди, хипохлорити, хлорити и хлорати. Всички съединения, съдържащи кислород, стават експлозивни при условия на взаимодействие с оксидиращи вещества. Струва си да се отбележи това хлорни оксиди могат да експлодират по желание, докато хлоратите експлодират само когато са изложени на тях от инициатори.

Характеризиране на хлора по позиция в периодичната система:

• прости вещества,
• елемент от седемнадесетата група на периодичната таблица -
• третият период от третия ред -
• седмата група на основния под-
• Атомен номер 17-
• означен със символа Cl-
• химически активен не-
• е в халоген-
• в условия, близки до нормалните, този отровен газ е жълтеникаво-зелен на цвят с остър мирис,
• молекулата на хлора има 2 атома (формулата С1₂).

Физични свойства на хлора:

• точка на кипене: -34,04 ° С-
• Точка на топене: -101.5 ° С-
• плътността в газообразното състояние е 3, 214 g / l-
• плътността на течния хлор (по време на периода на кипене) е 1.537 g / cm³-
• плътност на твърдия хлор - 1,9 g / cm³-
• Специален обем - 1,745 х 10^-3 l / g.

Хлор: Характеристика на температурните промени

В газообразно състояние е лесно да се втечнява. При налягане 8 атмосфери и температура от 20 ° C тя изглежда като зеленикаво-жълта течност. Има много високи корозионни свойства. Както показва практиката, този химичен елемент може да поддържа течно състояние до критичната температура (143 ° C), при условие, че налягането се повишава.

Ако се охлади до -32 ° C, то ще се промени агрегатно състояние за течност, независимо от атмосферното налягане. При по-нататъшно понижаване на температурата се получава кристализация (при -101 ° С).

Хлор в природата

Земната кора съдържа само 0.017% хлор. По-голямата част е във вулканични газове. Както е посочено по-горе, веществото има висока химическа активност, поради което се среща естествено в съединения с други елементи. В този случай много минерали съдържат хлор. Характеристиката на елемента дава възможност да се формират около сто различни минерали. Като правило, това са метални хлориди.

Също така, голям брой от тях са в Световния океан - почти 2%. Това се дължи на факта, че хлоридите са много активно разтворени и пренасяни от реки и морета. Обратният процес също е възможен. Хлорът се измива обратно до брега, а после вятърът го носи наоколо. Ето защо най-голямата концентрация се наблюдава в крайбрежните зони. В сухите райони на планетата газът, който обмисляме, се формира с помощта на изпаряване на вода, в резултат на което се появяват solonchaks. Годишно в света около 100 милиона тона от това вещество се добиват. Което, обаче, не е изненадващо, защото има много отлагания, съдържащи хлор. Характеристиките му обаче до голяма степен зависят от географското му местоположение.

Методи за производство на хлор

Днес съществуват редица методи за получаване на хлор, от които най-често срещаните са:

1. Диафрагма. Това е най-простият и по-евтин. Салатът в диафрагмената електролиза навлиза в анодното пространство. По-нататък по стоманената катодна решетка се влива в диафрагмата. Той съдържа малко количество полимерни влакна. Важна особеност на това устройство е противопоток. Тя е насочена от анодното пространство към катода, което позволява отделно да се произвеждат хлор и течности.

2. Мембраната. Най-енергийно ефективни, но трудни за изпълнение в организацията. Това е подобно на диафрагмата. Разликата е, че анодните и катодните пространства са напълно разделени от мембрана. Следователно, продукцията е два отделни потока.

Струва си да се отбележи, че характеристиките на химически. елемент (хлор), получен по тези методи, ще бъде различен. По;"чист" се счита за мембранен метод.

3. Метод на живака с течен катод. В сравнение с други технологии, тази опция ви позволява да получите най-чистия хлор.

Основната схема на инсталацията се състои от електролизер и помпа, свързани помежду си, и амоняк за разграждане. Като катод живакът се изпомпва от помпата заедно с разтвор на обикновена сол и като анод - въглерод или графитни електроди. Принципът на инсталацията е, както следва: хлор се отделя от електролита, който се отделя от клетката заедно с анолита. От последното, замърсяванията и хлорните остатъци се отстраняват, подлагат се на халит и се връщат в електролиза.

Изискванията за промишлена безопасност и нерентабилно производство доведоха до замяната на течния катод с твърд.

Използване на хлор за промишлени цели

Свойствата на хлора позволяват активното му използване в промишлеността. С помощта на този химичен елемент се получават различни органохлорни съединения (винил хлорид, хлоро-каучук и др.), Лекарства, дезинфектанти. Но най-голямата ниша в промишлеността е производството солна киселина и вар.

Методите за пречистване на питейната вода са широко използвани. Към днешна дата се опитваме да се отдръпнем от този метод, замествайки го с озониране, защото веществото, което обмисляме, оказва негативно влияние върху човешкото тяло, освен хлорирана вода, унищожава тръбопроводите. Това се дължи на факта, че в свободно състояние С1 оказва неблагоприятно въздействие върху тръбите от полиолефини. Въпреки това, повечето страни предпочитат метода на хлориране.

Също хлор се използва в металургията. С негова помощ се получават редки метали (ниобий, тантал, титан). В химическата промишленост, различни органохлорни съединения се използват активно за борба с плевелите и за други селскостопански цели, елементът се използва и като избелващо средство.

Благодарение на своята химическа структура хлорът разрушава повечето органични и неорганични багрила. Това се постига чрез цялостно обезцветяване. Такъв резултат е възможно само при наличие на вода, защото се дължи на процеса на обезцветяване атомен кислород, който се образува след разпадането на хлор: Cl₂ + Н₂O → HCl + HClO → 2HCl + O. Този метод е използван преди няколко века и все още е популярен днес.

Много е популярно да се използва това вещество за производството на органохлорни инсектициди. Тези селскостопански препарати убиват вредните организми, оставяйки растенията недокоснати. Значителна част от целия хлор, произвеждан на планетата, е предназначен за селскостопански нужди.

Използва се и за производство на пластмаса и каучук. С тяхна помощ, направена изолацията на проводниците, канцеларски материали, хардуер, домакински уреди черупка, и така нататък. D. Съществува мнение, че гумичките, получени по този начин, здравето на хората, но това не се потвърждава от науката.

Заслужава да се отбележи, че хлорът (характеристиката на веществото е разкрит подробно по-рано) и неговите производни, като синаперен газ и фосген, също се използват за военни цели за получаване на бойни химически агенти.

Хлорът като ярък представител на неметали

Неметите са прости вещества, които включват газове и течности. В повечето случаи те правят електрически ток по-лош от металите и имат значителни разлики във физико-механичните характеристики. С помощта на високо ниво на йонизация могат да се образуват ковалентни химични съединения. По-долу ще дадем описание на неметала на базата на примера на хлора.

Както вече беше споменато по-горе, този химически елемент е газ. При нормални условия тя напълно няма свойства, подобни на тези на металите. Без външна помощ тя не може да взаимодейства с кислорода, азота, въглерода и т.н. Оксидиращите му свойства се проявяват във връзка с прости вещества и някои сложни. Отнася се за халогени, което ясно се отразява в химическите му характеристики. В съединенията с останалите халогени (бром, астатин, йод) те се разместват. В газообразно състояние хлорът (неговата характеристика е пряко потвърждение за това) е лесно разтворим. Той е отличен дезинфектант. Той убива само живите организми, което го прави незаменимо в селското стопанство и медицината.

Приложение като отровно вещество

Характеристиката на хлорния атом дава възможност да се използва като отрова. За първи път газът е бил използван от Германия на 22.04.1915 г. по време на Първата световна война, в резултат на което загинаха около 15 хиляди души. В момента и двете отровно вещество не се прилага.

Нека да дадем кратко описание на химическия елемент като задушаващ агент. Последи човешкото тяло чрез удушаване. Първо, той дразни горните дихателни пътища и лигавицата на очите. Силната кашлица започва със задушаване. Освен това, прониквайки в белите дробове, газът корозира белодробната тъкан, което води до оток. Важно! Хлорът е бързо действащо вещество.

В зависимост от концентрацията във въздуха, симптоматиката е различна. При малката поддръжка при лицето зачервяване на лигавицата на очите се наблюдава леко задухване или къс вятър. Съдържанието в атмосферата е 1,5-2 g / m³ причинява тежест и остри усещания в гърдите, силна болка в горните дихателни пътища. Състоянието може да бъде придружено и от силно омазняване. След 10-15 минути в стая с такава концентрация на хлор има тежко изгаряне на белите дробове и смърт. При по-плътни концентрации смъртта е възможна в рамките на минута от парализата на горните дихателни пътища.

При работа с това вещество се препоръчва използването на защитно облекло, газова маска, ръкавици.

Хлор в живота на организмите и растенията

Хлорът е част от почти всички живи организми. Особеността е, че тя не присъства в чиста форма, а под формата на съединения.

В животинските и човешките организми хлоридните йони поддържат осмотично равновесие. Това се дължи на факта, че те имат най-подходящия радиус за проникване в мембранни клетки. Наред с калиевите йони, Cl регулира баланса между вода и сол. В червата йоните на хлора създават благоприятна среда за действието на протеолитичните ензими на стомашния сок. Хлорните канали се осигуряват в много клетки на нашето тяло. Чрез тях се осъществява вътреклетъчен обмен на течности и се поддържа рН на клетката. Около 85% от общия обем на този елемент в тялото се намира в междуклетъчното пространство. Тя се отделя от тялото от уретрата. Тя се произвежда от женското тяло в процеса на кърмене.

На този етап от развитието е трудно да се каже недвусмислено кои заболявания провокират хлора и неговите съединения. Това се дължи на липсата на научни изследвания в тази област.

Хлорни йони също присъстват в растителните клетки. Той активно участва в енергийния обмен. Без този елемент процесът на фотосинтеза е невъзможен. С неговата помощ корените активно абсорбират необходимите вещества. Но голяма концентрация на хлор в растенията може да има пагубен ефект (забавяне на процеса на фотосинтеза, спиране на развитието и растежа).

Има обаче представители на флората, които биха могли да "направят приятели" или поне да се справят с този елемент. Характеристиката на неметала (хлора) съдържа елемент като способността на веществото да окислява почвата. В процеса на еволюцията, споменатите по-горе растения, наречени халофити, заемат празни солничарки, които са празни поради претрупаността на този елемент. Те абсорбират хлорните йони и след това се отървете от тях с помощта на падането на листата.

Транспорт и съхранение на хлор

Има няколко начина за преместване и съхранение на хлор. Характеристиката на елемента предполага необходимостта от специални цилиндри с високо налягане. Такива контейнери имат идентификационна маркировка - вертикална зелена линия. Месечно цилиндрите трябва да се измият обилно. Ако хлорът се съхранява дълго време, в него се образува силно експлозивна утайка - азотен трихлорид. При неспазване на всички правила за безопасност са възможни спонтанни запалвания и експлозии.

Изследване на хлора

Бъдещите химици трябва да са наясно с характеристиките на хлора. Според плана, 9-грейдерите могат дори да поставят лабораторни експерименти с това вещество въз основа на основни познания по дисциплината. Естествено учителят е длъжен да проведе указания за предпазни мерки.

Редът на работа е, както следва: трябва да вземете колба от хлор и да налеете в него малки метални хастари. По време на полет, чиповете ще светят с ярка светлина искри и едновременно лек бял дим на SbCl₃. Когато се потапят в съд с хлорно калайно фолио, той също се запалва спонтанно, а на дъното на колбата бавно падат снежинки. По време на тази реакция, димна течност - SnCl₄. Когато железните стружки се поставят в съда, се образуват червени "капки" и червеният дим на FeCl₃.

Заедно с практическата работа теорията се повтаря. По-специално, такъв въпрос като характеристика на хлора чрез позицията в периодичната система (описана в началото на статията).

В резултат на експериментите се оказва, че елементът реагира активно на органичните съединения. Ако сложите в буркан с хлор памук, напоен в терпентин преди това, тя незабавно запалване и колбата рязко стада сажди. Ефективно тлеещ жълтеникав пламък натрий, а на стените на химическото растение има кристали със сол. Студентите ще се интересуват да научат, че, докато все още е млад химик, NN Семьонов (по-късно Нобеловият лауреат), като такъв опит, събран от стените на колбата и сол, поръсени с хляб и я изяде. Химията е права и не е проваляла учения. В резултат на опита на химика, обичайната маса сол наистина се оказа!