Klor: karakterizacija kemijskih in fizikalnih lastnosti

V naravi se nahaja klor v plinastem stanju in le v obliki spojin z drugimi plini. V razmerah, ki so blizu normalni, je toksičen, koroziven plin zelenkaste barve. Ima večje teže kot zrak. Ima sladek vonj. Molekula klora vsebuje dva atoma. V mirnem stanju ne gorijo, vendar pri visokih temperaturah pride v stik z vodikom, po katerem je možna eksplozija. Posledično se sprosti plinski fosgen. To je zelo strupeno. Torej tudi pri nizki koncentraciji v zraku (0,001 mg na 1 dm³

Zgodovinska dejstva

Prvič v praksi je to snov dobila K. Shelee leta 1774 s kombiniranjem klorovodikove kisline in pirolusita. Vendar pa je šele leta 1810 P. Davy lahko označil klor in ugotovil, da gre za ločen kemični element.

Omeniti velja, da je leta 1772 Joseph Priestley je lahko proizvedla vodikov klorid, klorno spojino z vodikom, vendar kemik ni mogel ločiti teh dveh elementov.

Kemijska karakterizacija klora

Klor je kemijski element glavne podskupine VII skupine periodične tabele. Je v tretjem obdobju in ima atomsko število 17 (17 protonov v atomskem jedru). Kemično aktivna nekovinska. Označena s črki Cl.

To je tipičen predstavnik halogenov. To so plini, ki nimajo barv, imajo pa oster okusen vonj. Praviloma so strupeni. Vsi halogeni so dobro razredčeni v vodi. Ko pride v stik z vlažnim zrakom, začnejo kaditi.

Zunanja elektronska konfiguracija atoma je Cl 3s2Sp5. Posledično v spojinah kemični element kaže stopnje oksidacije -1, + 1, +3, +4, +5, +6 in +7. Kovalentni radij atoma je 0,96 Å, ionski polmer Cl je 1,83 Å, afiniteta atoma za elektron je 3,65 eV, ionizacijski nivo 12,87 eV.

Kot je navedeno zgoraj, klor je dokaj aktivna nekovinskih ki omogoča izdelavo spojin s skoraj vse kovine (v nekaterih primerih s segrevanjem ali z vlago premeščeni bromo) in nekovin. V praškasti obliki reagira s kovinami samo pod vplivom visokih temperatur.

Najvišja zgorevalna temperatura je 2250 ° C. S kisikom lahko tvorijo okside, hipoklorite, klorite in klorate. Vse spojine, ki vsebujejo kisik, postanejo eksplozivne v pogojih interakcije z oksidacijskimi snovmi. Omeniti je treba to klorni oksidi lahko eksplodirajo po svoji volji, medtem ko klorati eksplodirajo le, če so jim izpostavljeni vsi iniciatorji.

Karakterizacija klora po položaju v periodičnem sistemu:

• preprosta snov,
• element sedemnajste skupine periodične tabele-
• tretje obdobje tretje vrstice -
• sedma skupina glavnih podskupin,
• Atomska številka 17-
• označen s simbolom Cl-
• kemično aktivne snovi,
• je v halogen-
• v okoliščinah, ki so blizu normalni, je ta strupen plin rumenkasto zelene barve z žarečim vonjem,
• molekula klora ima 2 atoma (formula Cl₂).

Fizikalne lastnosti klora:

• vrelišče: -34,04 ° C-
• Tališče: -101,5 ° C-
• gostota plinastega stanja je 3, 214 g / l-
• Gostota tekočega klora (v času vrelišča) je 1,537 g / cm³-
• gostota trdnega klora - 1,9 g / cm³-
• Specifični volumen - 1,745 x 10^-3 l / g.

Klor: značilnost sprememb temperature

V plinastem stanju je težko utekočiniti. Pri tlaku 8 atmosfer in pri temperaturi 20 ° C je videti kot zelenkasto rumena tekočina. Ima zelo visoke korozijske lastnosti. Kot kaže praksa, lahko ta kemični element ohrani tekoče stanje do kritične temperature (143 ° C), pod pogojem, da se tlak poveča.

Če se ohladi na -32 ° C, se bo spremenil agregatno stanje za tekočino ne glede na atmosferski tlak. Z nadaljnjim znižanjem temperature pride do kristalizacije (pri -101 ° C).

Klor v naravi

Zemljina skorja vsebuje le 0,017% klora. Največji del je v vulkanskih plinih. Kot je navedeno zgoraj, ima snov visoko kemijsko aktivnost, zato se naravno pojavlja v spojinah z drugimi elementi. V tem primeru veliko mineralov vsebuje klor. Značilnost elementa omogoča oblikovanje približno sto različnih mineralov. Praviloma gre za kovinske kloride.

Tudi veliko število je v Svetovnem oceanu - skoraj 2%. To je posledica dejstva, da kloride zelo aktivno raztopijo in nosijo reke in morja. Možen je tudi povratni proces. Klorov speremo nazaj na obalo, nato pa ga veter prenaša. Zato je v obalnih območjih največja koncentracija. V sušnih regijah planeta se plin, ki ga razmišljamo, oblikuje s pomočjo izhlapevanje vode, zaradi česar se pojavijo solončaji. Vsako leto na svetu se izkoplje okoli 100 milijonov ton te snovi. Kljub temu pa ni presenetljivo, ker je veliko depozitov, ki vsebujejo klor. Njene značilnosti pa so v veliki meri odvisne od njegove geografske lege.

Metode za proizvodnjo klora

Danes obstaja več metod za pridobivanje klora, od katerih so najpogostejši:

1. Diafragmatični. To je najpreprostejši in cenejši. Slanica elektrolize diafragme vstopi v anodni prostor. Nadalje vzdolž jeklene katodne mreže teče v membrano. Vsebuje majhno količino polimernih vlaken. Pomembna lastnost te naprave je protipotresna. Usmerjen je iz anodnega prostora na katodo, ki omogoča ločeno proizvodnjo klora in alkoholnih pijač.

2. Membrana. Najbolj energetsko učinkovite, vendar težko izvajati v organizaciji. Podobno je diafragme. Razlika je v tem, da so anodni in katodni prostori popolnoma ločeni z membrano. Posledično je izhod dveh ločenih tokov.

Treba je omeniti, da značilnosti kemikalije. element (klor), pridobljen s temi metodami, bo drugačen. Več "čista" se šteje za membransko metodo.

3. Metoda živega s tekočo katodo. V primerjavi z drugimi tehnologijami ta možnost omogoča, da dobite najbolj čist klor.

Osnovna shema naprave je sestavljena iz elektrolizerja in črpalke, ki sta medsebojno povezana in amalgamskega dekompresorja. Kot katodo črpalko črpalka skupaj z raztopino običajne soli in kot anodno-ogljik ali grafitne elektrode. Načelo naprave je sledeče: klor se sprosti iz elektrolita, ki je odstranjen iz celice skupaj z anolitom. Iz slednjega odstranimo nečistoče in klorov ostanke, jih dopolnimo s halitom in vrnemo v elektrolizo.

Zahteve industrijske varnosti in nedonosne proizvodnje so privedle do zamenjave tekoče katode s trdno.

Uporaba klora za industrijske namene

Lastnosti klora omogočajo aktivno uporabo v industriji. S pomočjo tega kemijskega elementa se pridobivajo različne organoklorne spojine (vinil klorid, kloro-kavčuk, itd.), Zdravila, razkužila. Toda največja niša v industriji je proizvodnja klorovodikova kislina in apna.

Na splošno se uporabljajo metode čiščenja pitne vode. Do danes se poskušamo odmakniti od te metode in jo zamenjati z ozoniranjem, ker snov, ki jo razmišljamo negativno vpliva na človeško telo, poleg klorirane vode uničuje cevovode. To je posledica dejstva, da v prosti državi Cl negativno vpliva na cevi iz poliolefinov. Kljub temu večina držav raje kloriranje.

V metalurgiji se uporablja tudi klor. S svojo pomočjo dobimo vrsto redkih kovin (niobij, tantal, titan). V kemični industriji se različne organoklorne spojine aktivno uporabljajo za zatiranje plevelov in za druge kmetijske namene, element se uporablja tudi kot belilo.

Zaradi kemijske strukture klor uniči večino organskih in anorganskih barvil. To dosežemo tako, da jih popolnoma razbarvamo. Takšen rezultat je mogoč le s prisotnostjo vode, ker je proces razbarvanja posledica atomski kisik, ki nastane po razpadu klora: Cl₂ + H₂O → HCl + HClO → 2HCl + O. Ta metoda je bila uporabljena pred nekaj stoletji in je danes še vedno priljubljena.

Zelo priljubljena je uporaba te snovi za proizvodnjo organoklornih insekticidov. Ti kmetijski preparati ubijajo škodljive organizme, tako da rastline ostanejo nedotaknjene. Pomemben del vsega klora, proizvedenega na planetu, zadeva kmetijske potrebe.

Uporablja se tudi pri proizvodnji plastike in gume. Z njihovo pomočjo so žice izolacijo, pisarniški material, strojne opreme, gospodinjskih aparatov lupino, in tako naprej. D. je mnenje, da so gume, pridobljeni na ta način, nevarnosti za zdravje ljudi, vendar ni potrjena z znanostjo.

Treba je omeniti, da je klor (značilnost snovi je bila podrobneje opisana prej) in se njegovi derivati, kot so gorčični plin in fosgen, uporabljajo tudi v vojaške namene za pridobitev bojnih kemičnih snovi.

Klor kot svetel predstavnik nekovin

Nekovine so preproste snovi, ki vključujejo pline in tekočine. V večini primerov vodijo električni tok slabše kot kovine in imajo občutne razlike v fizikalno-mehanskih značilnostih. S pomočjo visoke ravni ionizacije lahko nastanejo kovalentne kemične spojine. V nadaljevanju bomo opisali nekovino na osnovi primera klora.

Kot je bilo že omenjeno, je ta kemični element plin. V normalnih pogojih popolnoma nima lastnosti, podobnih tistim iz kovin. Brez zunanje pomoči ne more vplivati ​​na kisik, dušik, ogljik itd. Njene oksidacijske lastnosti se kažejo v povezavah s preprostimi snovmi in nekaterimi kompleksnimi. Nanaša se na halogene, kar se jasno odraža v njegovih kemijskih lastnostih. V spojinah z ostalimi halogeni (brom, astatin, jod) se premaknejo. V plinastem stanju je klor (njegova lastnost je neposredna potrditev tega) zlahka topna. Je odlično razkužilo. Ubija samo žive organizme, zaradi česar je v kmetijstvu in medicini nenadomestljivo.

Uporaba kot strupena snov

Značilnost klornega atoma omogoča njegovo uporabo kot strup. Prvič je Nemčija 22. aprila 1915 prvič uporabila plin, v času prve svetovne vojne pa je umrlo okoli 15 tisoč ljudi. Trenutno sta oba strupena snov se ne uporablja.

Dajte kratek opis kemijskega elementa kot zadušnega sredstva. Vdihuje človeško telo. Najprej razdraži zgornji dihalni trakt in mukozno membrano oči. Nasilni kašelj se začne z zadušitvijo. Nadalje, prodiranje v pljuča, plin povzroča pljučno tkivo, kar vodi v edem. Pomembno! Klor je hitro delujoča snov.

Glede na koncentracijo v zraku je simptomatologija drugačna. Pri majhnem vzdrževanju pri osebi, pordelju sluznice membrane, se opazuje lahka dispneja ali kratek veter. Vsebnost v ozračju je 1,5-2 g / m³ povzroča težo in akutne občutke v prsih, hude bolečine v zgornjem dihalnem traktu. Tudi stanje lahko spremlja močna slepota. Po 10-15 minutah, ko so v sobi s takšno koncentracijo klora, je huda opekline pljuč in smrti. V gostih koncentracijah je smrt možna v minuti po paralizi zgornjih dihalnih poti.

Pri delu s to snovjo priporočamo uporabo zaščitnih oblačil, plinske maske, rokavic.

Klor v življenju organizmov in rastlin

Klor je del skoraj vseh živih organizmov. Posebnost je, da je prisotna ne v čisti obliki, temveč v obliki spojin.

V živalskih in človeških organizmih kloridni ioni podpirajo osmotsko enakost. To je posledica dejstva, da imajo najprimernejši polmer za penetracijo v membranske celice. Skupaj s kalijevimi ioni uravnava ravnotežje vode in soli. V črevesnih ionih klora ustvarimo ugodno okolje za delovanje proteolitičnih encimov želodčnega soka. Klorne kanale so na voljo v številnih celicah našega telesa. S tem se pojavi izmenjava medceličnih tekočin in vzdrževanje pH celice. Približno 85% celotne prostornine tega elementa v telesu je v medceličnem prostoru. Iz telesa se izloči iz sečnice. Proizvaja ga žensko telo v procesu dojenja.

Na tej stopnji razvoja je težko nedvoumno reči, katere bolezni povzročajo klor in njegove spojine. To je posledica pomanjkanja raziskav na tem področju.

Klorovi ioni so prisotni tudi v rastlinskih celicah. Aktivno sodeluje pri izmenjavi energije. Brez tega elementa je proces fotosinteze nemogoč. Korenine s svojo pomočjo aktivno absorbirajo potrebne snovi. Toda velika koncentracija klora v rastlinah lahko škodljivo vpliva (upočasnjuje proces fotosinteze, ustavi razvoj in rast).

Vendar pa obstajajo predstavniki flore, ki bi lahko "ustvarjali prijatelje" ali vsaj s tem elementom. Značilnost nekovinskega (klora) vsebuje takšno sredstvo, kot je sposobnost snovi, da oksidira tla. V procesu evolucije so zgoraj omenjene rastline, imenovane halofite, zasedle prazne solončke, ki so bile prazne zaradi prekomernosti tega elementa. Absorbirajo klorove ione, nato pa se jih znebite s pomočjo padca listov.

Prevoz in skladiščenje klora

Obstaja več načinov za premikanje in shranjevanje klora. Značilnost elementa predpostavlja potrebo po posebnih cilindrih z visokim tlakom. Taki posodi imajo identifikacijsko oznako - navpično zeleno črto. Mesečno je treba valje temeljito sprati. Če se klor dolgo časa skladišči, se v njih tvori zelo eksplozivna oborina - dušikov triklorid. V primeru neupoštevanja vseh varnostnih predpisov so možni spontani vžig in eksplozija.

Študija klora

Prihodnji kemiki se morajo zavedati značilnosti klora. V skladu z načrtom lahko 9-grederji s to snovjo opravijo tudi laboratorijske poskuse na podlagi osnovnega znanja discipline. Seveda je učitelj dolžan opraviti navodila glede varnostnih ukrepov.

Vrstni red dela je naslednji: vzemite bučko klora in jo vlijte v majhne kovine. V letu bodo čipi utripali s svetlobnimi iskrami in hkrati svetlo belim dima SbCl₃. Ko se potopi v posodo s folijo iz klorovega kositra, se spontano vname in na dnu bučke počasi spadajo snežinke. Med to reakcijo je dimljena tekočina - SnCl₄. Ko so v posodo postavljeni železni ostružki, nastanejo rdeče "kapljice" in rdeči dim FeCl₃.

Skupaj s praktičnim delom se teorija ponovi. Zlasti takšno vprašanje kot karakterizacija klora po položaju v periodičnem sistemu (opisano na začetku članka).

Kot rezultat poskusov se izkaže, da element aktivno reagira na organske spojine. Če postavite bombažno volno, namočeno v terpentin, prej v kozarcih klora, se bo takoj vžgal in se boja iz žlice strmo padla. Učinkovito tkanje rumenkastega plamena natrija, na stenah kemične rastline pa so kristali soli. Za učence bo zanimivo, da se je mladi kemik NN Semenov (kasneje dobitnik Nobelove nagrade), ki je takšen poskus izvedel, zbral soli iz stene bučke in jo poškropil. Kemija je bila pravica in znanstvenik ni uspel. Kot rezultat izkušenj kemikov, se je običajna namizna sol dejansko izkazala!