Klor: karakteristika kemijskih i fizikalnih svojstava

Bez obzira na to koliko negativno postupamo s javnim zahodima, priroda diktira vlastita pravila, a mi ih moramo pohađati. Osim prirodnih (za ovo mjesto) mirisa, još jedan poznati miris je bjelilo koje se koristi za dezinfekciju prostorije. Ime je dobila zbog glavne aktivne tvari u njoj - Cl. Javite nam o ovom kemijskom elementu i njegovim svojstvima, kao i dajte karakteristiku klora na položaju u periodičnom sustavu.

Kako je otvorena ova stavka

Prvi spoj koji sadrži klor (HCl) sintetiziran je 1772. godine od strane britanskog svećenika Joseph Priestley.

Nakon dvije godine, njegov švedski kolega Karl Scheele bio je u stanju opisati način na koji je Cl ekstrahiran pomoću reakcije između klorovodična kiselina i manganov dioksid. Međutim, ovaj kemičar nije shvatio da je kao posljedica toga sintetiziran novi kemijski element.

Gotovo 40 godina znanstvenicima je trebalo naučiti kako izlučiti klor u praksi. To je prvi put učinio britanski Humphry Davy 1811. U isto vrijeme, on je koristio drugačiju reakciju od svojih prethodnika. Davy je elektrolizom razgradio komponente NaCl-a (koje su većinom poznate kao kuhinjska sol).

Proučavajući tvar, britanski kemičar je shvatio da je to elementarno. Nakon tog otkrića, Davy ga nije nazvao samo klor (klor), već je mogao karakterizirati klor, iako je bio vrlo primitivan.

Klor se pretvorio u klor (chlore) zahvaljujući Josephu Gay-Lussacu i kao takav danas postoji u francuskom, njemačkom, ruskom, bjeloruskom, ukrajinskom, češkom, bugarskom i nekim drugim jezicima. Na engleskom jeziku do danas se koristi naziv "klor", a na talijanskom i španjolskom "kloro".

Riječ je o elementu koji je detaljnije opisao Jens Berzelius 1826. godine. On je bio taj koji je mogao odrediti njegovu atomsku masu.

Što je klor (Cl)

Uzimajući u obzir povijest otkrića ovog kemijskog elementa, vrijedi znati više o tome.

Ime klor potječe od grčke riječi χλωρός ("zelena"). Dano je zbog žućkasto-zelenkaste boje tvari

Klor postoji neovisno kao dijatomejski plin Cl2 _, međutim, u takvom obliku u prirodi se praktički ne događa. Češće se pojavljuje u raznim vezama.

Osim prepoznatljivog nijansi, klor ima i miris koji djeluje slatko. To je vrlo otrovna tvar, stoga, ako se ispušta u zrak i udiše čovjek ili životinja, može dovesti do njihove smrti u roku od nekoliko minuta (ovisno o koncentraciji Cl).

Budući da je klor gotovo 2,5 puta teži od zraka, uvijek će biti ispod njega, tj. Blizu samog tla. Iz tog razloga, ako se sumnja na Cl, treba se popeti što je moguće više, jer će biti niža koncentracija tog plina.

Također, za razliku od nekih drugih toksičnih tvari, proizvodi koji sadrže klor imaju karakterističnu boju, što im može omogućiti da vizualno identificiraju i poduzmu mjere. Većina standardnih plinskih maski štiti dišne ​​organe i sluznicu Cl. Međutim, za potpunu sigurnost potrebno je poduzeti ozbiljnije mjere, uključujući neutralizaciju otrovnih tvari.

Važno je napomenuti da je uporaba klora od strane Nijemaca kao otrovni plin 1915. godine započela povijest kemijskog oružja. Kao rezultat upotrebe gotovo 200 tona tvari, 15.000 ljudi je otrovano u nekoliko minuta. Trećina njih umrla je gotovo odmah, trećina je dobila trajnu štetu, a samo 5 tisuća uspjeli su pobjeći.

Zašto takva opasna tvar još uvijek nije zabranjena, a godišnje se proizvode milijuni tona? Sve je u njegovim posebnim svojstvima, ali da bi ih razumjeli, vrijedi razmotriti karakteristike klora. Najlakši način da to učinite je uz pomoć periodnog sustava.

Značajke klora u periodnom sustavu

• Klor je jednostavna supstanca.
• Ima sedamnaesti broj u redu (posjeduje 17 protona u atomskoj jezgri).
• Nalazi se u trećem razdoblju i trećem redu.
• Klor se nalazi u VII skupini (podgrupa "a").
• Atomska masa Cl je 35.453 a. e. m.
• Molekula jednostavne tvari klora sastoji se od dva atoma: Cl2 _.
• Klor je nemetal i ide u skupinu halogena. Usput, u prošlosti su željeli nazvati ovaj element ovim pojmom. Kasnije je to postalo opće ime 17. skupine. Osim klora, halogeni uključuju fluor, brom, jod, astatin i nedavno otkriveni tennesin.
• Elektronička konfiguracija klor - 3s ² 3p ⁵ .
• Cl atom na razini valencije sadrži jedan nespareni elektron. Zbog toga je valenca is vrlo stabilna (NaCl, Cl ₂ ).
• Ovaj element na atomskoj razini ima praznu orbitalu d-sub-razine. Zbog toga se klor može manifestirati na različite načine oksidacijska stanja (od -1 do +7).

Klor kao halogen

Uz ekstremnu toksičnost i kaustični miris (karakterističan za sve članove ove skupine), Cl je savršeno topljiv u vodi. Praktična potvrda toga je dodavanje deterdženata koji sadrže klor u vodu u bazenu.

Nakon kontakta s vlažnim zrakom, predmetna tvar počinje pušiti.

Svojstva Cl kao nemetala

S obzirom na kemijska svojstva klora, obratite pozornost na njezina nemetalna svojstva.

Ima sposobnost stvaranja spojeva s gotovo svim metalima i ne-metalima. Kao primjer može se navesti reakcija s atomima željeza: 2Fe + 3Cl2 e → 2FeCl3 _.

Često je za provođenje reakcija potrebno koristiti katalizatore. H20 može igrati ovu ulogu.

Često su reakcije sa Cl u prirodi endotermne (one apsorbiraju toplinu).

Treba napomenuti da u kristalnom obliku (u obliku praha) klor interagira s metalima samo kada se zagrijava do visokih temperatura.

Reagirajući s drugim nemetalima (osim O ₂ N, N, F, C i inertnim plinovima), Cl tvori spojeve - kloride.

Kada reagira s O2 ↑ formiraju se izrazito nestabilni i propadljivi oksidi. U njima se stupanj oksidacije Cl može manifestirati od +1 do +7.

U interakciji s F nastaju fluoridi. Stupanj oksidacije može varirati.

Klor: karakteristika tvari u smislu njezinih fizikalnih svojstava

Osim kemijskih svojstava, dotični element ima i fizičke.

• Kao što je gore spomenuto, plinovito stanje (u normalnim uvjetima) je prirodno za određenu tvar. Međutim, kada se temperatura promijeni, ona može ostati i u tekućini iu čvrstom stanju.
• Boja: žuto-zelena.
• Gustoća Cl pod standardnim uvjetima je 3,214 g / l.
• Kod miješanja gustoće (tekućine) postaje 1,537 g / cm3.
• Biti u čvrstom stanju agregacije, Cl dobiva gustoću od 1,9 g / cm3.
• Atomski polumjer je 0.073 nm.
• Klor kipi na t -34 stupnja Celzija.
• Točka taljenja je -100 stupnjeva Celzija.
• Specifični volumen klora je 1.745 x 10 ^-3 l / g.

Učinak temperature na agregacijsko stanje Cl

Uzimajući u obzir fizičke karakteristike elementa klora, razumijemo da je sposoban preći u različito agregatno stanje. Sve ovisi o temperaturi.

U normalnom stanju, Cl je plin s visokim korozivnim svojstvima. Međutim, lako se može rastopiti. Na to utječe temperatura i tlak. Primjerice, ako je 8 atmosfera, a temperatura +20 stupnjeva Celzija, Cl ₂ - tekuća kiselina žuta. Ovo agregatno stanje može održavati i do +143 stupnjeva, ako pritisak i dalje raste.

Po dolasku -32 ° S stanje klora prestaje ovisiti o tlaku, i nastavlja ostati tekuće.

Kristalizacija tvari (krutog stanja) odvija se na -101 stupnjeva.

Gdje Cl postoji u prirodi?

Uzimajući u obzir opća obilježja klora, vrijedno je znati gdje u prirodi može doći do takvog neugodnog elementa.

Zbog svoje visoke reaktivnosti, gotovo nikad se ne pojavljuje u svom čistom obliku (stoga su znanstvenicima ovog elementa na početku istraživanja trebalo nekoliko godina kako bi ga naučili sintetizirati). Tipično, Cl se nalazi u spojevima različitih minerala: halita, silvina, cainita, bischofita, itd.

Najviše od svega, sadržana je u solima ekstrahiranim iz morske ili oceanske vode.

Utjecaj na tijelo

Pri razmatranju karakteristika klora, već je mnogo puta rečeno da je izuzetno toksičan. U isto vrijeme, atomi tvari su sadržani ne samo u mineralima, već praktički u svim organizmima, od biljaka do ljudi.

Zbog posebnih svojstava, Cl ioni prodiru u stanične membrane bolje od drugih (dakle više od 80% ukupnog klora u ljudskom tijelu je u međustaničnom prostoru).

Zajedno s K, Cl je odgovoran za regulaciju vodeno-solne ravnoteže i, kao rezultat, za osmotsku jednakost.

Unatoč tako važnoj ulozi u tijelu, Cl ₂ form u svom čistom obliku ubija sva živa bića - od stanica do cijelih organizama. Međutim, u kontroliranim dozama i kratkotrajnom izlaganju nema vremena za nanošenje štete.

Živ je primjer posljednje izjave bilo koji skup. Kao što znate, voda u takvim ustanovama je dezinficirana s Cl. U isto vrijeme, ako osoba rijetko posjećuje takvu ustanovu (jednom tjedno ili mjesec dana) - malo je vjerojatno da će patiti od prisutnosti ove tvari u vodi. Međutim, zaposlenici takvih ustanova, posebno oni koji većinu dana provode u vodi (spasitelji, instruktori) često pate od kožnih bolesti ili imaju oslabljen imunitet.

U svezi s tim, neophodno je tuširati se nakon obilaska bazena - kako bi se isprali mogući ostaci klora iz kože i kose.

Upotreba Cl od strane čovjeka

Imajući u vidu karakteristike klora da je to „kapriciozan“ element (kada je riječ o interakciji s drugim tvarima), zanimljivo je saznati da se on vrlo često koristi u industriji.

Prije svega, koristi se za dezinfekciju mnogih tvari.

Cl se također koristi u proizvodnji određenih vrsta pesticida, što pomaže u očuvanju usjeva od štetnika.

Sposobnost ove supstance za interakciju s gotovo svim elementima periodnog sustava (karakterističnom za klor kao nemetalni) pomaže u njegovoj ekstrakciji određenih vrsta metala (Ti, Ta i Nb), kao i vapna i klorovodične kiseline.

Uz sve navedeno, Cl se koristi u proizvodnji industrijskih tvari (polivinil klorid) i medicinskih lijekova (klorheksidin).

Važno je napomenuti da je danas pronašao učinkovitiji i sigurniji dezinficijens - ozon (O ₃ ). Međutim, njegova je proizvodnja skuplja od klora, a taj je plin još nestabilniji od klora (kratak opis fizičkih svojstava 6-7 str.). Stoga, samo nekolicina može priuštiti korištenje ozonacije umjesto kloriranja.

Kako se proizvodi klor

Danas postoji mnogo načina za sintetiziranje ove tvari. Svi su podijeljeni u dvije kategorije:

• Kemijski.
• Elektrokemijski.

U prvom slučaju, Cl je dobiven zbog kemijska reakcija. Međutim, u praksi su vrlo skupi i neučinkoviti.

Stoga u industriji preferiraju elektrokemijske metode (elektroliza). Tri su: membranska, membranska i živa elektroliza.