În natură, clorul apare în stare gazoasă și numai sub formă de compuși cu alte gaze. În condiții apropiate de normal, este un gaz verzui, otrăvitor, caustic. Are mai multă greutate decât aerul. Are un miros dulce. Molecula de clor conține doi atomi. Nu arde în repaus, dar la temperaturi ridicate interacționează cu hidrogenul, după care este posibilă o explozie. Ca rezultat, este eliberat gaz fosgen. Foarte otravitoare. Deci, chiar și la o concentrație scăzută în aer (0,001 mg per 1 dm3) poate provoca moartea. Principala caracteristică a clorului nemetalic este că este mai greu decât aerul, prin urmare, acesta va fi întotdeauna aproape de podea sub formă de ceață verde-gălbui.
Fapte istorice
Pentru prima dată în practică, această substanță a fost obținută de K. Schelee în 1774 prin combinarea acidului clorhidric și a piroluzitului. Cu toate acestea, abia în 1810, P. Davy a reușit să caracterizeze clorul și să stabilească că acestaun element chimic separat.
Este de remarcat faptul că în 1772 Joseph Priestley a reușit să obțină clorură de hidrogen - un compus de clor cu hidrogen, dar chimistul nu a putut separa aceste două elemente.
Caracterizarea chimică a clorului
Clorul este un element chimic al subgrupului principal al grupei VII a tabelului periodic. Este în a treia perioadă și are numărul atomic 17 (17 protoni în nucleul atomic). Nemetal reactiv. Desemnat prin literele Cl.
Este un reprezentant tipic al halogenilor. Acestea sunt gaze care nu au culoare, dar au un miros ascuțit și înțepător. De obicei toxice. Toți halogenii sunt foarte solubili în apă. Încep să fumeze când sunt expuși la aer umed.
Configurația electronică externă a atomului Cl 3s2Зр5. Prin urmare, în compuși, elementul chimic prezintă niveluri 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 de 1,83 Å, afinitatea atomului pentru electron este de 3,65 eV, nivelul de ionizare este de 12,87 eV.
După cum am menționat mai sus, clorul este un nemetal destul de activ, care vă permite să creați compuși cu aproape orice metal (în unele cazuri, prin încălzire sau prin utilizarea umidității, în timp ce înlocuiți bromul) și nemetale. Sub formă de pulbere, reacționează cu metalele numai atunci când este expus la temperaturi ridicate.
Temperatura maximă de ardere - 2250 °C. Cu oxigen, poate forma oxizi, hipocloriți, cloriți și clorați. Toți compușii care conțin oxigen devin explozivi atunci când interacționează cu oxidareasubstante. Este demn de remarcat faptul că oxizii de clor pot exploda aleatoriu, în timp ce clorații explodează numai atunci când sunt expuși oricăror inițiatori.
Caracterizarea clorului în funcție de poziție în tabelul periodic:
• substanță simplă;
• element din a șaptesprezecea grupă a tabelului periodic;
• a treia perioadă a celui de-al treilea rând;
• a șaptea grupă a subgrupului principal;
• numărul atomic 17;
• notat cu simbolul Cl;
• nemetal reactiv;
• este în grupa halogenului;
• în condiții aproape normale, este un gaz otrăvitor de culoare verde-gălbui, cu un miros înțepător;
• molecula de clor are 2 atomi (formula Cl2).
Proprietățile fizice ale clorului:
• Punct de fierbere: -34,04 °С;
• Punct de topire: -101,5 °С;
• Densitatea gazoasă - 3,214 g/l;
• densitate de clor lichid (în timpul fierberii) - 1,537 g/cm3;
• densitatea clorului solid - 1,9 g/cm 3;
• volum specific – 1,745 x 10-3 l/an.
Clor: caracteristici ale schimbărilor de temperatură
În stare gazoasă, tinde să se lichefieze ușor. La o presiune de 8 atmosfere și o temperatură de 20 ° C, arată ca un lichid galben-verzui. Are proprietăți de coroziune foarte ridicate. După cum arată practica, acest element chimic poate menține o stare lichidă până la o temperatură critică (143 ° C), sub rezerva creșterii presiunii.
Dacă este răcit la -32 °C,își va schimba starea de agregare în lichid, indiferent de presiunea atmosferică. Odată cu o scădere suplimentară a temperaturii, are loc cristalizarea (la -101 ° C).
Clor în natură
Scora pământului conține doar 0,017% clor. Cea mai mare parte este în gazele vulcanice. După cum s-a indicat mai sus, substanța are o activitate chimică ridicată, ca urmare a căreia apare în natură în compuși cu alte elemente. Cu toate acestea, multe minerale conțin clor. Caracteristica elementului permite formarea a aproximativ o sută de minerale diferite. De regulă, acestea sunt cloruri metalice.
De asemenea, o mare cantitate se află în oceane - 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 la țărm, apoi vântul îl poartă în jur. De aceea, concentrația sa cea mai mare se observă în zonele de coastă. În regiunile aride ale planetei, gazul pe care îl luăm în considerare se formează prin evaporarea apei, în urma căreia apar mlaștini sărate. Aproximativ 100 de milioane de tone din această substanță sunt extrase anual în lume. Ceea ce, însă, nu este surprinzător, deoarece există multe zăcăminte care conțin clor. Cu toate acestea, caracteristicile sale depind în mare măsură de locația sa geografică.
Metode de obținere a clorului
Astăzi, există o serie de metode de obținere a clorului, dintre care următoarele sunt cele mai comune:
1. diafragmă. Este cel mai simplu și cel mai puțin costisitor. clorhidricsoluția în electroliza diafragmei intră în spațiul anodic. Mai departe, grila catodului de oțel curge în diafragmă. Conține o cantitate mică de fibre polimerice. O caracteristică importantă a acestui dispozitiv este contracurent. Este direcționat din spațiul anodic către spațiul catodic, ceea ce face posibilă obținerea separată de clor și leșie.
2. Membrană. Cel mai eficient energetic, dar greu de implementat într-o organizație. Similar cu diafragma. Diferența este că spațiile anodului și catodic sunt complet separate de o membrană. Prin urmare, ieșirea este două fluxuri separate.
Este de remarcat faptul că caracteristica chimică. elementul (clorul) obținut prin aceste metode va fi diferit. Metoda membranei este considerată a fi mai „curată”.
3. Metoda mercurului cu catod lichid. În comparație cu alte tehnologii, această opțiune vă permite să obțineți cel mai pur clor.
Schema principală a instalației constă dintr-un electrolizor și o pompă interconectată și un descompozitor de amalgam. Mercurul pompat de pompă împreună cu o soluție de sare comună servește drept catod, iar electrozii de carbon sau grafit servesc drept anod. Principiul de funcționare al instalației este următorul: clorul este eliberat din electrolit, care este îndepărtat din electrolizor împreună cu anolit. Impuritățile și reziduurile de clor sunt îndepărtate din acesta din urmă, saturate cu halit și readuse din nou la electroliză.
Cerințele de siguranță industrială și nerentabilitatea producției au dus la înlocuirea catodului lichid cu unul solid.
Utilizarea clorului în industriescopuri
Proprietățile clorului îi permit să fie utilizat activ în industrie. Cu ajutorul acestui element chimic se obțin diverși compuși organoclorați (clorură de vinil, cloro-cauciuc etc.), medicamente și dezinfectanți. Dar cea mai mare nișă ocupată de industrie este producția de acid clorhidric și var.
Metodele de purificare a apei potabile sunt utilizate pe scară largă. Astăzi, ei încearcă să se îndepărteze de această metodă, înlocuind-o cu ozonarea, deoarece substanța pe care o luăm în considerare afectează negativ corpul uman, în plus, apa cu clor distruge conductele. Acest lucru se datorează faptului că, în stare liberă, Cl afectează negativ țevile din poliolefine. Cu toate acestea, majoritatea țărilor preferă metoda de clorinare.
De asemenea, clorul este folosit în metalurgie. Cu ajutorul lui, se obțin o serie de metale rare (niobiu, tantal, titan). În industria chimică, diverși compuși organoclorați sunt utilizați activ pentru combaterea buruienilor și în alte scopuri agricole, elementul fiind folosit și ca 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 doar dacă este prezentă apă, deoarece procesul de albire are loc datorită oxigenului atomic, care se formează după descompunerea clorului: Cl2 + H2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Această metodă a fost folosită de un cuplucu secole în urmă și este încă popular astăzi.
Utilizarea acestei substanțe este foarte populară pentru producerea de insecticide organoclorurate. Aceste preparate agricole ucid organismele dăunătoare, lăsând plantele intacte. O parte semnificativă din tot clorul extras de pe planetă este destinată nevoilor agricole.
Se folosește și în producția de compuși din plastic și cauciuc. Cu ajutorul lor se realizează izolații de sârmă, articole de papetărie, echipamente, carcase de aparate de uz casnic etc.. Există o părere că cauciucurile obținute în acest fel dăunează unei persoane, dar acest lucru nu este confirmat de știință.
Este de remarcat faptul că clorul (caracteristicile substanței au fost dezvăluite în detaliu de noi mai devreme) și derivații săi, cum ar fi gazul muștar și fosgenul, sunt, de asemenea, folosiți în scopuri militare pentru a obține agenți de război chimic.
Clorul ca reprezentant luminos al nemetalelor
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 caracteristicile fizice și mecanice. Cu ajutorul unui nivel ridicat de ionizare, sunt capabili să formeze compuși chimici covalenti. Mai jos, o caracteristică a unui nemetal va fi dată folosind exemplul clorului.
După cum sa menționat mai sus, acest element chimic este un gaz. În condiții normale, îi lipsește complet proprietăți similare cu cele ale metalelor. Fără ajutor extern, nu poate interacționa cu oxigenul, azotul, carbonul etc.prezintă proprietăţi oxidante în legăturile cu substanţe simple şi unele complexe. Se referă la halogeni, ceea ce se reflectă în mod clar în caracteristicile sale chimice. În compușii cu alți reprezentanți ai halogenilor (brom, astatin, iod), îi înlocuiește. În stare gazoasă, clorul (caracteristica sa este o confirmare directă a acestui lucru) se dizolvă bine. Este un dezinfectant excelent. Omoara numai organismele vii, ceea ce o face indispensabila in agricultura si medicina.
Folosire ca substanță otrăvitoare
Caracteristica atomului de clor îi permite să fie folosit ca agent otrăvitor. Pentru prima dată, gazul a fost folosit de Germania pe 22 aprilie 1915, în timpul Primului Război Mondial, în urma căruia au murit aproximativ 15 mii de oameni. În prezent, nu este folosit ca substanță otrăvitoare.
Să facem o scurtă descriere a elementului chimic ca agent sufocant. Afectează corpul uman prin sufocare. În primul rând, irită tractul respirator superior și membranele mucoase ale ochilor. O tuse puternică începe cu atacuri de sufocare. În plus, pătrunzând în plămâni, gazul corodează țesutul pulmonar, ceea ce duce la edem. Important! Clorul este o substanță cu acțiune rapidă.
În funcție de concentrația din aer, simptomele sunt diferite. Cu un conținut scăzut la o persoană, se observă înroșirea membranei mucoase a ochilor, o ușoară dificultăți de respirație. Conținutul din atmosferă de 1,5-2 g/m3 provoacă greutate și frison în piept, dureri ascuțite în tractul respirator superior. De asemenea, afecțiunea poate fi însoțită de lacrimare severă. După 10-15 minute de stat în camerăcu o astfel de concentrație de clor, are loc o arsură gravă a plămânilor și moartea. La concentrații mai mari, moartea este posibilă într-un minut de la paralizia tractului respirator superior.
Când lucrați cu această substanță, este recomandat să folosiți salopete, măști de gaz, mănuși.
Clorul în viața organismelor și a plantelor
Clorul face parte din aproape toate organismele vii. Particularitatea este că este prezent nu în forma sa pură, ci sub formă de compuși.
În organismele animalelor și ale oamenilor, ionii de clorură mențin egalitatea osmotică. Acest lucru se datorează faptului că au cea mai potrivită rază pentru pătrunderea în celulele membranei. Alături de ionii de potasiu, Cl reglează echilibrul apă-sare. În intestin, ionii de clorură creează un mediu favorabil pentru acțiunea enzimelor proteolitice ale sucului gastric. Canalele de clor sunt furnizate în multe celule ale corpului nostru. Prin intermediul acestora are loc schimbul de fluide intercelulare și se menține pH-ul celulei. Aproximativ 85% din volumul total al acestui element din organism rezidă în spațiul intercelular. Este excretat din organism prin uretra. Produs de corpul feminin în timpul alăptării.
În acest stadiu de dezvoltare, este dificil de spus fără echivoc ce boli sunt provocate de clor și compușii săi. Acest lucru se datorează lipsei de cercetare în acest domeniu.
De asemenea, ionii de clorură sunt prezenți în celulele plantelor. El participă activ la schimbul de energie. Fără acest element, procesul de fotosinteză este imposibil. Cu ajutorul luirădăcinile absorb activ substanțele necesare. Dar o concentrație mare de clor în plante poate avea un efect dăunător (încetinirea procesului de fotosinteză, oprirea dezvoltării și creșterii).
Totuși, există astfel de reprezentanți ai florei care s-ar putea „împrieteni” sau măcar să se înțeleagă cu acest element. Caracteristica unui nemetal (clorul) conține un astfel de element precum capacitatea unei substanțe de a oxida solurile. În procesul de evoluție, plantele menționate mai sus, numite halofite, au ocupat mlaștini sărate goale, care erau goale din cauza unei supraabundențe a acestui element. Ei absorb ionii de clorură și apoi scapă de ei cu ajutorul căderii frunzelor.
Transportul și depozitarea clorului
Există mai multe moduri de a muta și depozita clorul. Caracteristica elementului presupune necesitatea unor cilindri speciali de în altă presiune. Astfel de containere au un marcaj de identificare - o linie verde verticală. Cilindrii trebuie clătiți bine lunar. Cu depozitarea prelungită a clorului, se formează în ele un precipitat foarte exploziv - triclorura de azot. Aprinderea spontană și explozia sunt posibile dacă nu sunt respectate toate regulile de siguranță.
Studiind clorul
Viitorii chimiști ar trebui să cunoască caracteristicile clorului. Conform planului, elevii de clasa a IX-a pot face chiar și experimente de laborator cu această substanță pe baza cunoștințelor de bază ale disciplinei. Desigur, profesorul este obligat să țină un briefing de siguranță.
Ordinea de lucru este următoarea: trebuie să luați un balon cuclor și turnați în el așchii mici de metal. În zbor, jetoanele vor izbucni cu scântei strălucitoare și, în același timp, se formează un fum alb ușor SbCl3. Când folia de staniu este scufundată într-un vas cu clor, se va aprinde și spontan, iar fulgii de zăpadă de foc vor cădea încet pe fundul balonului. În timpul acestei reacții, se formează un lichid fumos - SnCl4. Când așchii de fier sunt plasați în vas, se formează „picături” roșii și apare fum roșu FeCl3.
Odată cu lucrările practice, teoria se repetă. În special, o astfel de întrebare precum caracterizarea clorului după poziție în sistemul periodic (descrisă la începutul articolului).
Ca rezultat al experimentelor, se dovedește că elementul reacționează activ la compușii organici. Dacă puneți vată înmuiată în terebentină într-un borcan cu clor, aceasta se va aprinde instantaneu, iar funinginea va cădea brusc din balon. Sodiul mocnește eficient cu o flacără gălbuie, iar pe pereții vaselor chimice apar cristale de sare. Elevii vor fi interesați să știe că, pe când era încă tânăr chimist, N. N. Semenov (mai târziu câștigător al Premiului Nobel), după ce a efectuat un astfel de experiment, a colectat sare de pe pereții vasului și, stropind cu ea pâine, a mâncat-o. Chimia s-a dovedit a fi corectă și nu l-a dezamăgit pe om de știință. Ca rezultat al experimentului efectuat de chimist, sarea obișnuită de masă s-a dovedit cu adevărat!
