Хлор: характарыстыка хімічных і фізічных уласцівасцяў

У прыродзе хлор сустракаецца ў газападобным стане і толькі ў выглядзе злучэнняў з іншымі газамі. Ва ўмовах, набліжаных да нармальных, гэта атрутны з'едлівы газ зелянявага колеру. Мае большую вагу, чым паветра. Валодае салодкім пахам. Малекула хлору змяшчае два атама. У спакойным стане не гарыць, але пры высокіх тэмпературах ўваходзіць ва ўзаемадзеянне з вадародам, пасля чаго магчымы выбух. У выніку вылучаецца газ фасген. Вельмі атрутны. Так, нават пры малой канцэнтрацыі ў паветры (0,001 мг на 1 дм ³⁾ можа выклікаць лятальны зыход. Асноўная характарыстыка неметалла хлору абвяшчае, што ён цяжэй паветра, такім чынам, заўсёды будзе знаходзіцца ля самай падлогі ў выглядзе жаўтлява-зялёнай імгі.

гістарычныя факты

Упершыню на практыцы гэта рэчыва было атрымана К. Шелее ў 1774 г. шляхам злучэння салянай кіслаты і пиролюзита. Аднак толькі ў 1810 г. П. Дэйві змог даць характарыстыку хлору і ўсталяваць, што гэта асобны хімічны элемент.

Варта адзначыць, што ў 1772 г. Джозэф Прыстлі змог атрымаць Хлоравадарод - злучэнне хлору з вадародам, аднак падзяліць гэтыя два элемента хімік не змог.

Хімічная характарыстыка хлору

Хлор - хімічны элемент асноўны падгрупы VII групы табліцы Мендзялеева. Знаходзіцца ў трэцім перыядзе і мае атамны нумар 17 (17 пратонаў ў атамным ядры). Хімічна актыўны неметалы. Пазначаецца літарамі Cl.

З'яўляецца тыповым прадстаўніком галагенаў. Гэта газы, якія не маюць колеру, але якія валодаюць рэзкім з'едлівым пахам. Як правіла, таксічныя. Усе галагены добра разбаўляюцца ў вадзе. Пры кантакце з вільготным паветрам пачынаюць дыміцца.

Знешняя электронная канфігурацыя атама Cl 3s2Зр5. Такім чынам, у злучэннях хімічны элемент праяўляе ўзроўні акіслення -1, + 1, +3, 4, 5 цяпла, +6 і +7. Кавалентная радыус атама 0,96Å, іённы радыус Cl- 1.83 Å, сродство атама да электронных 3,65 эВ, узровень іянізацыі 12,87 эв.

Як паказана вышэй, хлор ўяўляе сабой даволі актыўны неметалы, што дазваляе ствараць злучэння практычна з любымі металамі (у асобных выпадках пры дапамозе награвання або з дапамогай вільгаці, выцясняючы пры гэтым бром) і неметаламі. У порошкообразной форме рэагуе з металамі толькі пад дзеяннем высокіх тэмператур.

Максімальная тэмпература гарэння - 2250 ° С. З кіслародам здольны ўтвараць аксіды, гипохлориты, хлориты і хлората. Усё злучэнні, якія змяшчаюць кісларод, становяцца выбуханебяспечнымі ва ўмовах ўзаемадзеяння з акісляюцца рэчывы. Варта адзначыць, што аксіды хлору могуць адвольна выбухаць, у той час як хлорат выбухаюць толькі пры ўздзеянні на іх якімі-небудзь ініцыятарамі.

Характарыстыка хлору па становішчы ў перыядычнай сістэме:

• простае рэчыва;
• элемент семнаццатай групы перыядычнай табліцы;
• трэці перыяд трэцяга шэрагу;
• сёмая група галоўнай падгрупы;
• атамны нумар 17;
• пазначаецца сімвалам Cl;
• хімічна актыўны неметалы;
• знаходзіцца ў групе галагенаў;
• ва ўмовах, набліжаных да нармальных, гэта атрутны газ жаўтлява-зялёнага колеру з з'едлівым пахам;
• малекула хлору мае 2 атама (формула Cl _2).

Фізічныя ўласцівасці хлору:

• тэмпература кіпення: -34,04 ° С;
• тэмпература плаўлення: -101,5 ° С;
• шчыльнасць ў газападобным стане - 3, 214 г / л;
• шчыльнасць вадкага хлору (у перыяд кіпення) - 1,537 г / см ^3;
• шчыльнасць цвёрдага хлору - 1,9 г / см ^3;
• удзельная аб'ём - 1,745 х 10 ^-3 л / г.

Хлор: характарыстыка тэмпературных змен

У газападобным стане мае ўласцівасць лёгка звадкоўваюцца. Пры ціску ў 8 атмасфер і тэмпературы 20 ° С выглядае як зелянява-жоўтая вадкасць. Валодае вельмі высокімі каразійную ўласцівасцямі. Як паказвае практыка, гэты хімічны элемент можа захоўваць вадкае стан аж да крытычнай тэмпературы (143 ° С), пры ўмове павелічэння ціску.

Калі яго астудзіць да тэмпературы -32 ° С, ён зменіць сваё агрэгатны стан на вадкае па-за залежнасці ад атмасфернага ціску. Пры далейшым паніжэнні тэмпературы адбываецца крышталізацыя (пры паказчыку -101 ° С).

Хлор у прыродзе

У зямной кары хлору змяшчаецца ўсяго 0,017%. Асноўная маса знаходзіцца ў вулканічных газах. Як паказана вышэй, рэчыва мае вялікую хімічную актыўнасць, з прычыны чаго ў прыродзе сустракаецца ў злучэннях з іншымі элементамі. Пры гэтым мноства мінералаў ўтрымліваюць хлор. Характарыстыка элемента дазваляе ўтвараць каля ста розных мінералаў. Як правіла, гэта хларыды металаў.

Таксама вялікая яго колькасць знаходзіцца ў Сусветным акіяне - амаль 2%. Гэта абумоўлена тым, што хларыды вельмі актыўна раствараюцца і разносяцца з дапамогай рэк і мораў. Магчымы і зваротны працэс. Хлор вымываецца назад на бераг, а далей вецер разносіць яго па наваколлі. Менавіта таму найбольшая яго канцэнтрацыя назіраецца ў прыбярэжных зонах. У засушлівых раёнах планеты разгляданы намі газ утвараецца пры дапамозе выпарэння вады, з прычыны чаго з'яўляюцца саланчакі. Штогод у свеце здабываюць каля 100 млн тон дадзенага рэчыва. Што, зрэшты, нядзіўна, бо існуе шмат радовішчаў, якія змяшчаюць хлор. Характарыстыка яго, аднак, шмат у чым залежыць менавіта ад яго геаграфічнага становішча.

Метады атрымання хлору

Сёння існуе шэраг метадаў атрымання хлору, з якіх найбольш распаўсюджаныя наступныя:

1. дыяфрагменыя. З'яўляецца самым простым і менш затратным. Салянай раствор у дыяфрагменыя электролізе паступае ў прастору анода. Далей па сталёвай катоднай сетцы перацякае ў дыяфрагму. У ёй знаходзіцца невялікая колькасць палімерных валокнаў. Важнай асаблівасцю гэтай прылады з'яўляецца противоток. Ён накіраваны з аноднага прасторы ў катоднай, што дазваляе асобна атрымаць хлор і шчолаку.

2. Мембранны. Найбольш энергоэффективен, але сложноосуществим ў арганізацыі. Падобны з дыяфрагменнай. Адрозненне складаецца ў тым, што аноднае і катоднай прасторы цалкам падзеленыя мембранай. Такім чынам, на выхадзе атрымліваюцца два асобных патоку.

Варта адзначыць, што характарыстыка хім. элемента (хлору), атрыманага дадзенымі метадамі, будзе іншая. Больш "чыстым" прынята лічыць мембранны метад.

3. І ртутны метад з вадкім катодам. У параўнанні з астатнімі тэхналогіямі, гэты варыянт дазваляе атрымліваць найбольш чысты хлор.

Прынцыповая схема ўстаноўкі складаецца з электролизера і злучаных паміж сабой помпы і разлагателя амальгамы. У якасці катода служыць перапампоўваюць помпай ртуць разам з растворам паваранай солі, а ў якасці анода - вугальныя або графітавыя электроды. Прынцып дзеяння ўстаноўкі наступны: з электраліта вылучаецца хлор, які адводзіцца з электролизера разам з анолитом. З апошняга выдаляюць прымешкі і рэшткі хлору, донасыщают Галіт і зноў вяртаюць на электроліз.

Патрабаванні прамысловай бяспекі і нерэнтабельнасць вытворчасці прывялі да замены вадкага катода цвёрдым.

Прымяненне хлору ў прамысловых мэтах

Ўласцівасці хлору дазваляюць актыўна ўжываць яго ў прамысловасці. З дапамогай гэтага хімічнага элемента атрымліваюць розныя хлорарганічных злучэння (вінілхларыд, хлор-каўчук і інш.), Лекавыя прэпараты, дэзінфікуючыя сродкі. Але самая вялікая ніша, занятая ў прамысловасці, гэта вытворчасць салянай кіслаты і вапны.

Шырока ўжываюцца метады ачышчэння пітной вады. На сённяшні дзень спрабуюць адысці ад гэтага метаду, замяніўшы яго азанаванню, паколькі разгляданая намі рэчыва негатыўна ўплывае на арганізм чалавека, да таго ж хлараваная вада разбурае трубаправоды. Выклікана гэта тым, што ў вольным стане Cl згубна ўплывае на трубы, вырабленыя з полиолефинов. Тым не менш большасць краін аддае перавагу менавіта метадзе хларавання.

Таксама хлор ўжываецца ў металургіі. З яго дапамогай атрымліваюць шэраг рэдкіх металаў (ніёбія, тантал, тытан). У хімічнай прамысловасці актыўна выкарыстоўваюць розныя хлорарганічных злучэння для барацьбы супраць пустазелля і для іншых сельскагаспадарчых мэтаў, выкарыстоўваецца элемент і ў якасці Адбельвальнік.

Дзякуючы сваёй хімічнай структуры хлор руйнуе большасць арганічных і неарганічных фарбавальнікаў. Дасягаецца гэта шляхам поўнага іх абескаляроўвання. Такі вынік магчымы толькі пры ўмове прысутнасцi вады, бо працэс абескаляроўвання адбываецца дзякуючы атамарным кісларод, які ўтвараецца пасля распаду хлору: Cl ₂ + H ₂ O → HCl + HClO → 2HCl + O. Дадзены спосаб знайшоў прымяненне пару стагоддзяў таму і карыстаецца папулярнасцю і па гэты дзень.

Вельмі папулярна прымяненне гэтага рэчыва для атрымання хлорарганічных інсектыцыдаў. Гэтыя сельскагаспадарчыя прэпараты забіваюць шкоднасныя арганізмы, пакідаючы некранутымі расліны. Значная частка ўсяго здабываецца на планеце хлору сыходзіць на сельскагаспадарчыя патрэбы.

Таксама выкарыстоўваецца ён пры вытворчасці пластикатов і каўчук. З іх дапамогай вырабляюць ізаляцыю правадоў, канцылярскія тавары, апаратуру, абалонкі бытавой тэхнікі і т. Д. Існуе меркаванне, што каучукі, атрыманыя такім чынам, шкодзяць чалавеку, але гэта не пацверджана навукай.

Варта адзначыць, што хлор (характарыстыка рэчывы была падрабязна раскрытая намі раней) і яго вытворныя, такія як іпрыт і фасген, прымяняюцца і ў ваенных мэтах для атрымання баявых атрутных сродкаў.

Хлор як яркі прадстаўнік неметаллов

Неметалы - простыя рэчывы, якія ўключаюць у сябе газы і вадкасці. У большасці выпадкаў яны горш праводзяць электрычны ток, чым металы, і маюць істотныя адрозненні ў фізіка-механічных характарыстыках. Пры дапамозе высокага ўзроўню іянізацыі здольныя ўтвараць кавалентным хімічныя злучэнні. Ніжэй будзе дадзена характарыстыка неметалла на прыкладзе хлору.

Як ужо было сказана вышэй, гэты хімічны элемент ўяўляе сабой газ. У нармальных умовах у яго цалкам адсутнічаюць ўласцівасці, падобныя з такімі ў металаў. Без старонняй дапамогі не можа ўзаемадзейнічаць з кіслародам, азотам, вугляродам і інш. Свае акісляльныя ўласцівасці праяўляе ў сувязях з простымі рэчывамі і некаторымі складанымі. Ставіцца да галагенаў, што яскрава адлюстроўваецца на яго хімічных асаблівасцях. У злучэннях з астатнімі прадстаўнікамі галагенаў (бром, астат, ёд), выцясняе іх. У газападобным стане хлор (характарыстыка яго - прамое таму пацверджанне) добра раствараецца. З'яўляецца выдатным дэзінфектара. Забівае толькі жывыя арганізмы, што робіць яго незаменным у сельскай гаспадарцы і медыцыне.

Ужыванне ў якасці атрутнага рэчыва

Характарыстыка атама хлору дазваляе ўжываць яго як атрутнае сродак. Упершыню газ быў ужыты Германіяй 1915/04/22 г., у ходзе Першай сусветнай вайны, з прычыны чаго загінула каля 15 тыс. Чалавек. На дадзены момант як атрутнае рэчыва не ўжываецца.

Дамо кароткую характарыстыку хімічнага элемента як задушлівага сродкі. Ўплывае на арганізм чалавека з дапамогай задушвання. Спачатку аказвае раздражненне верхніх дыхальных шляхоў і слізістай абалонкі вачэй. Пачынаецца моцны кашаль з прыступамі ўдушша. Далей, пранікаючы ў лёгкія, газ раз'ядае лёгачную тканіну, што прыводзіць да ацёку. Важна! Хлор з'яўляецца хуткадзейным рэчывам.

У залежнасці ад канцэнтрацыі ў паветры, сімптаматыка бывае рознай. Пры малым змесце ў чалавека назіраецца пачырваненне слізістай абалонкі вачэй, лёгкая дыхавіца. Ўтрыманне ў атмасферы 1,5-2 г / м ³ выклікае цяжар і вострыя адчуванні ў грудзі, рэзкі боль у верхніх дыхальных шляхах. Таксама стан можа суправаджацца моцным слёзацёкам. Пасля 10-15 хвілін знаходжання ў памяшканні з такой канцэнтрацыяй хлору надыходзіць моцны апёк лёгкіх і смерць. Пры больш шчыльных канцэнтрацыях смерць магчымая на працягу хвіліны ад паралічу верхніх дыхальных шляхоў.

Пры працы з гэтым рэчывам рэкамендуецца выкарыстоўваць спецвопратку, процігаз, пальчаткі.

Хлор ў жыцці арганізмаў і раслін

Хлор ўваходзіць у склад практычна ўсіх жывых арганізмаў. Асаблівасць складаецца ў тым, што прысутнічае ён не ў чыстым выглядзе, а ў выглядзе злучэнняў.

У арганізмах жывёл і чалавека іёны хлору падтрымліваюць асматычны роўнасць. Выклікана гэта тым, што яны маюць найбольш прыдатны радыус для пранікнення ў мембранныя клеткі. Нароўні з іёнамі калія Cl рэгулюе водна-солевы баланс. У кішачніку іёны хлору ствараюць спрыяльную сераду для дзеяння пратэялітычных ферментаў страўнікавага соку. Хлоркавай каналы прадугледжаны ў многіх клетках нашага арганізма. З дапамогай іх адбываецца міжклеткавай абмен вадкасцямі і падтрымліваецца pH клеткі. Парадку 85% ад агульнага аб'ёму гэтага элемента ў арганізме знаходзіцца ў міжклеткавым прасторы. Выводзіцца з арганізма па мачавыпускальнага каналах. Выпрацоўваецца жаночым арганізмам у працэсе кармлення грудзьмі.

На дадзеным этапе развіцця цяжка адназначна сказаць, якія менавіта захворвання правакуе хлор і яго злучэння. Звязана гэта з недахопам даследаванняў у гэтай галіне.

Таксама іёны хлору прысутнічаюць у клетках раслін. Ён актыўна прымае ўдзел у энергетычным абмене. Без гэтага элемента немагчымы працэс фотасінтэзу. З яго дапамогай карані актыўна ўбіраюць неабходныя рэчывы. Але вялікая канцэнтрацыя хлору ў раслінах здольная аказваць згубны ўплыў (запаволенне працэсу фотасінтэзу, прыпынак развіцця і росту).

Аднак існуюць такія прадстаўнікі флоры, якія змаглі "пасябраваць" ці хоць бы ўжыцца з дадзеным элементам. Характарыстыка неметалла (хлору) змяшчае такі пункт, як здольнасць рэчывы акісляць глебы. У працэсе эвалюцыі згаданыя вышэй расліны, званыя галофитами, занялі пустыя саланчакі, якія пуставалі з-за празмернасці гэтага элемента. Яны ўбіраюць іёны хлору, а пасля пазбаўляюцца ад іх пры дапамозе лістапада.

Транспарціроўка і захоўванне хлору

Існуе некалькі спосабаў перамяшчаць і захоўваць хлор. Характарыстыка элемента прадугледжвае неабходнасць спецыяльных балонаў з высокім ціскам. Такія ёмістасці маюць апазнавальных маркіроўку - вертыкальную зялёную лінію. Штомесяц балоны неабходна старанна прамываць. Пры доўгім захоўванні хлору ў іх утворыцца вельмі выбухованебяспечны асадак - трихлорид азоту. Пры незахаванні ўсіх правілаў бяспекі магчыма самаадвольнае ўзгаранне і выбух.

вывучэнне хлору

Будучыняй хімікам павінна быць вядомая характарыстыка хлору. Па плану 9-класнікі могуць нават ставіць лабараторныя досведы з гэтым рэчывам на аснове базавых ведаў па дысцыпліне. Натуральна, выкладчык абавязаны правесці інструктаж па тэхніцы бяспекі.

Парадак работ наступны: неабходна ўзяць колбу з хлорам і насыпаць у яе дробную металічную габлюшку. У палёце габлюшка ўспыхне яркімі светлымі іскрамі і адначасова утворыцца лёгкі белы дым SbCl _3. Пры апусканні ў посуд з хлорам алавянай фальгі яна таксама самовоспламенится, а на дно колбы павольна апусцяцца вогненныя сняжынкі. Падчас гэтай рэакцыі утвараецца дымлівая вадкасць - SnCl _4. Пры памяшканні жалезнай габлюшкі ў пасудзіне утвараюцца чырвоныя «кроплі» і з'явіцца рыжы дым FeCl _3.

Разам з практычнымі працамі паўтараецца тэорыя. У прыватнасці, такое пытанне, як характарыстыка хлору па становішчы ў перыядычнай сістэме (апісана ў пачатку артыкула).

У выніку досведаў высвятляецца, што элемент актыўна рэагуе на арганічныя злучэнні. Калі змясціць у слоік з хлорам вату, змочаную папярэдне ў шкіпінары, то яна імгненна запалымнее, і з колбы рэзка паваліць сажа. Эфектна тлее жаўтлявым полымем натрый, а на сценках химпосуды з'яўляюцца крышталі солі. Студэнтам будзе цікава даведацца, што, будучы яшчэ маладым хімікам, Н. Н. Сямёнаў (пасля лаўрэат Нобелеўскай прэміі), правёўшы такі досвед, сабраў са сценак колбы соль і, пасыпаўшы ёю хлеб, зьеў яго. Хімія апынулася правы і не падвяла навукоўца. У выніку праведзенага хімікам вопыту сапраўды атрымалася звычайная павараная соль!