U prirodi, hlor se javlja u gasovitom stanju i samo u obliku jedinjenja sa drugim gasovima. U uslovima bliskim normalnim, to je zelenkast, otrovan, kaustičan gas. Ima veću težinu od vazduha. Ima slatkast miris. Molekul hlora sadrži dva atoma. Ne gori u mirovanju, ali na visokim temperaturama stupa u interakciju s vodonikom, nakon čega je moguća eksplozija. Kao rezultat, oslobađa se plin fosgen. Veoma otrovno. Dakle, čak i pri niskoj koncentraciji u zraku (0,001 mg po 1 dm3) može uzrokovati smrt. Glavna karakteristika nemetalnog hlora je da je teži od vazduha, stoga će uvek biti blizu poda u obliku žućkasto-zelene izmaglice.
Istorijske činjenice
Prvi put u praksi, ovu supstancu je dobio K. Schelee 1774. kombinovanjem hlorovodonične kiseline i piroluzita. Međutim, tek 1810. P. Davy je uspio okarakterizirati hlor i ustanoviti da jeposeban hemijski element.
Vrijedi napomenuti da je 1772. Joseph Priestley uspio dobiti hlorovodonik - jedinjenje hlora sa vodonikom, ali hemičar nije mogao da razdvoji ova dva elementa.
Hemijska karakterizacija hlora
Hlor je hemijski element glavne podgrupe grupe VII periodnog sistema. Nalazi se u trećem periodu i ima atomski broj 17 (17 protona u atomskom jezgru). Reaktivni nemetal. Označeno slovima Cl.
Tipičan je predstavnik halogena. To su plinovi koji nemaju boju, ali imaju oštar oštar miris. Obično toksično. Svi halogeni su visoko rastvorljivi u vodi. Počinju da puše kada su izloženi vlažnom vazduhu.
Spoljna elektronska konfiguracija atoma Cl 3s2Zr5. Stoga, u jedinjenjima, hemijski element pokazuje nivoe oksidacije od -1, +1, +3, +4, +5, +6 i +7. Kovalentni radijus atoma je 0,96Å, ionski radijus Cl je 1,83 Å, afinitet atoma prema elektronu je 3,65 eV, nivo jonizacije je 12,87 eV.
Kao što je gore spomenuto, hlor je prilično aktivan nemetal, koji vam omogućava stvaranje spojeva sa gotovo bilo kojim metalom (u nekim slučajevima, zagrijavanjem ili korištenjem vlage, dok istiskuje brom) i nemetala. U obliku praha, reaguje sa metalima samo kada je izložen visokim temperaturama.
Maksimalna temperatura sagorevanja - 2250 °C. Sa kiseonikom može formirati okside, hipohlorite, hlorite i hlorate. Sva jedinjenja koja sadrže kiseonik postaju eksplozivna kada su u interakciji sa oksidacijomsupstance. Vrijedi napomenuti da oksidi klora mogu eksplodirati nasumično, dok hlorati eksplodiraju samo kada su izloženi bilo kojem inicijatoru.
Karakterizacija hlora prema poziciji u periodnom sistemu:
• jednostavna supstanca;
• element sedamnaeste grupe periodnog sistema;
• treći period trećeg reda;
• sedma grupa glavne podgrupe;
• atomski broj 17;
• označen simbolom Cl;
• reaktivni nemetal;
• je u halogenoj grupi;
• u skoro normalnim uslovima, to je otrovni gas žućkasto-zelene boje sa oštrim mirisom;
• molekul hlora ima 2 atoma (formula Cl2).
Fizička svojstva hlora:
• Tačka ključanja: -34,04 °S;
• Tačka topljenja: -101,5 °S;
• Gustina gasa - 3,214 g/l;
• gustina tečni hlor (u toku ključanja) - 1,537 g/cm3;
• gustina čvrstog hlora - 1,9 g/cm 3;
• specifična zapremina – 1.745 x 10-3 l/godina.
Hlor: karakteristike temperaturnih promjena
U gasovitom stanju, lako se rastvara. Pri pritisku od 8 atmosfera i temperaturi od 20 °C izgleda kao zelenkasto-žuta tekućina. Ima vrlo visoka svojstva korozije. Kao što pokazuje praksa, ovaj hemijski element može održavati tečno stanje do kritične temperature (143 °C), podložan povećanju pritiska.
Ako se ohladi na -32 °C,promijenit će svoje agregatno stanje u tečno, bez obzira na atmosferski pritisak. Daljnjim smanjenjem temperature dolazi do kristalizacije (na -101°C).
Hlor u prirodi
Zemljina kora sadrži samo 0,017% hlora. Najveći deo je u vulkanskim gasovima. Kao što je gore navedeno, tvar ima visoku kemijsku aktivnost, zbog čega se javlja u prirodi u spojevima s drugim elementima. Međutim, mnogi minerali sadrže klor. Karakteristika elementa omogućava stvaranje oko stotinu različitih minerala. Po pravilu, to su metalni hloridi.
Također, velika količina je u okeanima - skoro 2%. To je zbog činjenice da se hloridi vrlo aktivno otapaju i prenose rijekama i morima. Moguć je i obrnuti proces. Hlor se vraća na obalu, a onda ga vetar nosi okolo. Zbog toga se njegova najveća koncentracija uočava u obalnim područjima. U sušnim područjima planete, plin koji razmatramo nastaje isparavanjem vode, uslijed čega se pojavljuju slane močvare. Godišnje se u svijetu iskopa oko 100 miliona tona ove supstance. Što, međutim, nije iznenađujuće, jer ima mnogo naslaga koje sadrže hlor. Njegove karakteristike, međutim, u velikoj mjeri zavise od geografske lokacije.
Metode za dobijanje hlora
Danas postoji niz metoda za dobijanje hlora, od kojih su sledeće najčešće:
1. dijafragma. Najjednostavniji je i najjeftiniji. hlorovodoničnaotopina u dijafragmskoj elektrolizi ulazi u anodni prostor. Dalje, čelična katodna mreža teče u dijafragmu. Sadrži malu količinu polimernih vlakana. Važna karakteristika ovog uređaja je protivtok. Usmjeren je iz anodnog prostora u katodni prostor, što omogućava odvojeno dobijanje hlora i lužine.
2. Membrane. Energetski najefikasniji, ali težak za implementaciju u organizaciji. Slično dijafragmi. Razlika je u tome što su anodni i katodni prostori potpuno odvojeni membranom. Dakle, izlaz su dva odvojena toka.
Vrijedi napomenuti da je karakteristika kem. element (hlor) dobijen ovim metodama bit će drugačiji. Membranska metoda se smatra "čistijom".
3. Živina metoda sa tečnom katodom. U poređenju sa drugim tehnologijama, ova opcija vam omogućava da dobijete najčistiji hlor.
Glavni dijagram instalacije sastoji se od elektrolizera i međusobno povezane pumpe i razlagača amalgama. Živa koju pumpa pumpa zajedno sa rastvorom kuhinjske soli služi kao katoda, a ugljenične ili grafitne elektrode služe kao anoda. Princip rada instalacije je sljedeći: iz elektrolita se oslobađa hlor koji se zajedno sa anolitom uklanja iz elektrolizera. Iz potonjeg se uklanjaju nečistoće i ostaci hlora, zasićeni halitom i ponovo vraćaju na elektrolizu.
Zahtjevi industrijske sigurnosti i neisplativost proizvodnje doveli su do zamjene tekuće katode čvrstom.
Upotreba hlora u industrijisvrhe
Svojstva hlora omogućavaju da se aktivno koristi u industriji. Uz pomoć ovog hemijskog elementa dobijaju se različita organoklorna jedinjenja (vinil hlorid, hlor-kaučuk, itd.), lekovi i dezinfekciona sredstva. Ali najveća niša koju zauzima industrija je proizvodnja hlorovodonične kiseline i vapna.
Metode za prečišćavanje vode za piće se široko koriste. Danas se pokušavaju odmaknuti od ove metode, zamjenjujući je ozoniranjem, jer tvar koju razmatramo negativno utječe na ljudsko tijelo, osim toga, klorirana voda uništava cjevovode. To je zbog činjenice da u slobodnom stanju Cl negativno utječe na cijevi napravljene od poliolefina. Međutim, većina zemalja preferira metodu hloriranja.
Takođe, hlor se koristi u metalurgiji. Uz njegovu pomoć dobiva se niz rijetkih metala (niobijum, tantal, titanijum). U hemijskoj industriji, različita organohlorna jedinjenja se aktivno koriste za suzbijanje korova i za druge poljoprivredne svrhe, element se koristi i kao izbeljivač.
Zbog svoje hemijske strukture, hlor uništava većinu organskih i neorganskih boja. To se postiže potpunim obezbojenjem. Takav rezultat je moguć samo ako je prisutna voda, jer do procesa izbjeljivanja dolazi zbog atomskog kiseonika, koji nastaje nakon razgradnje hlora: Cl2 + H2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Ovu metodu je koristio parprije nekoliko stoljeća i još uvijek je popularan i danas.
Upotreba ove supstance je veoma popularna za proizvodnju organoklornih insekticida. Ovi poljoprivredni preparati ubijaju štetne organizme, ostavljajući biljke netaknutim. Značajan dio cjelokupnog hlora koji se iskopava na planeti ide za poljoprivredne potrebe.
Koristi se i u proizvodnji plastičnih jedinjenja i gume. Uz njihovu pomoć izrađuju se izolacija žica, pribor za pisanje, oprema, školjke kućanskih aparata itd. Postoji mišljenje da guma dobijena na ovaj način šteti čovjeku, ali to ne potvrđuje nauka.
Vrijedi napomenuti da se hlor (karakteristike supstance smo ranije detaljno otkrili) i njegovi derivati, kao što su iperit i fosgen, takođe koriste u vojne svrhe za dobijanje hemijskih ratnih agenasa.
Hlor kao svetao predstavnik nemetala
Nemetali su jednostavne supstance koje uključuju gasove i tečnosti. U većini slučajeva provode električnu struju lošije od metala i imaju značajne razlike u fizičkim i mehaničkim karakteristikama. Uz pomoć visokog nivoa jonizacije, oni su u stanju da formiraju kovalentna hemijska jedinjenja. U nastavku će biti data karakteristika nemetala na primjeru hlora.
Kao što je gore pomenuto, ovaj hemijski element je gas. U normalnim uslovima, potpuno mu nedostaju svojstva slična metalima. Bez vanjske pomoći, ne može stupiti u interakciju s kisikom, dušikom, ugljikom itd.ispoljava oksidirajuća svojstva u vezama s jednostavnim i nekim složenim tvarima. Odnosi se na halogene, što se jasno odražava na njegove hemijske karakteristike. U spojevima s drugim predstavnicima halogena (brom, astatin, jod), istiskuje ih. U plinovitom stanju, klor (njegova karakteristika je direktna potvrda toga) se dobro otapa. Odlično je sredstvo za dezinfekciju. Ubija samo žive organizme, što ga čini nezamjenjivim u poljoprivredi i medicini.
Koristite kao otrovnu supstancu
Karakteristike atoma hlora omogućavaju da se koristi kao otrovno sredstvo. Prvi put gas je Nemačka upotrebila 22. aprila 1915. godine, tokom Prvog svetskog rata, usled čega je stradalo oko 15 hiljada ljudi. Trenutno se ne koristi kao otrovna supstanca.
Dajmo kratak opis hemijskog elementa kao sredstva za gušenje. Utječe na ljudsko tijelo putem gušenja. Prvo, iritira gornje disajne puteve i sluzokožu očiju. Jak kašalj počinje napadima gušenja. Nadalje, prodirući u pluća, plin korodira plućno tkivo, što dovodi do edema. Bitan! Hlor je supstanca koja brzo deluje.
U zavisnosti od koncentracije u vazduhu, simptomi su različiti. Sa niskim sadržajem kod osobe, uočava se crvenilo sluznice očiju, lagana otežano disanje. Sadržaj u atmosferi od 1,5-2 g/m3 izaziva težinu i uzbuđenje u grudima, oštar bol u gornjim disajnim putevima. Takođe, stanje može biti praćeno jakim suzenjem. Nakon 10-15 minuta boravka u prostorijisa takvom koncentracijom hlora dolazi do teške opekotine pluća i smrti. Pri višim koncentracijama smrt je moguća u roku od jedne minute od paralize gornjih disajnih puteva.
Pri radu sa ovom supstancom preporučuje se upotreba kombinezona, gas maski, rukavica.
Hlor u životu organizama i biljaka
Hlor je deo skoro svih živih organizama. Posebnost je u tome što nije prisutan u svom čistom obliku, već u obliku jedinjenja.
U organizmima životinja i ljudi, joni klorida održavaju osmotsku jednakost. To je zbog činjenice da imaju najpogodniji radijus za prodiranje u membranske ćelije. Zajedno sa jonima kalijuma, Cl reguliše ravnotežu vode i soli. U crijevima hloridni joni stvaraju povoljno okruženje za djelovanje proteolitičkih enzima želučanog soka. Kanali za hlor su obezbeđeni u mnogim ćelijama našeg tela. Preko njih dolazi do razmene međustanične tečnosti i održava se pH ćelije. Oko 85% ukupnog volumena ovog elementa u tijelu nalazi se u međućelijskom prostoru. Izlučuje se iz organizma putem uretre. Proizvedeno od strane ženskog tijela tokom dojenja.
U ovoj fazi razvoja, teško je nedvosmisleno reći koje bolesti izaziva hlor i njegova jedinjenja. To je zbog nedostatka istraživanja u ovoj oblasti.
Takođe, hloridni joni su prisutni u biljnim ćelijama. Aktivno učestvuje u razmeni energije. Bez ovog elementa proces fotosinteze je nemoguć. Uz njegovu pomoćkorijenje aktivno apsorbira potrebne tvari. Ali visoka koncentracija hlora u biljkama može imati štetan učinak (usporavanje procesa fotosinteze, zaustavljanje razvoja i rasta).
Međutim, postoje takvi predstavnici flore koji bi se mogli "sprijateljiti" ili barem slagati sa ovim elementom. Karakteristika nemetala (hlor) sadrži takvu stavku kao što je sposobnost tvari da oksidira tlo. U procesu evolucije, gore spomenute biljke, nazvane halofiti, zauzimale su prazne slane močvare, koje su bile prazne zbog prevelike količine ovog elementa. Oni apsorbuju jone klorida, a zatim ih se riješe uz pomoć opadanja lišća.
Transport i skladištenje hlora
Postoji nekoliko načina za premještanje i skladištenje hlora. Karakteristika elementa implicira potrebu za posebnim cilindrima visokog pritiska. Takvi kontejneri imaju identifikacijsku oznaku - okomitu zelenu liniju. Cilindri se moraju temeljito ispirati mjesečno. Uz dugotrajno skladištenje hlora, u njima se stvara vrlo eksplozivan talog - dušikov triklorid. Spontano paljenje i eksplozija je moguća ako se ne poštuju sva sigurnosna pravila.
Proučavanje hlora
Budući hemičari bi trebali znati karakteristike hlora. Prema planu, učenici 9. razreda mogu čak i da rade laboratorijske eksperimente sa ovom supstancom na osnovu osnovnog znanja iz ove discipline. Naravno, nastavnik je obavezan da obavi sigurnosni brifing.
Redoslijed rada je sljedeći: potrebno je ponijeti tikvicuhlora i u njega sipajte sitne metalne strugotine. U letu, čips će se rasplamsati jarkim svetlim iskrama i istovremeno se formira lagani beli dim SbCl3. Kada se limena folija uroni u posudu sa hlorom, i ona će se spontano zapaliti, a vatrene pahulje će polako padati na dno tikvice. Tokom ove reakcije nastaje zadimljena tečnost - SnCl4. Kada se gvozdene strugotine stave u posudu, formiraju se crvene "kapi" i pojavljuje se crveni dim FeCl3.
Uporedo sa praktičnim radom, ponavlja se teorija. Konkretno, takvo pitanje kao što je karakterizacija hlora po položaju u periodičnom sistemu (opisano na početku članka).
Kao rezultat eksperimenata, ispostavilo se da element aktivno reaguje na organska jedinjenja. Ako stavite vatu natopljenu terpentinom u teglu s hlorom, ona će se momentalno zapaliti, a čađ će naglo pasti iz tikvice. Natrijum efikasno tinja žućkastim plamenom, a kristali soli se pojavljuju na zidovima hemijskih posuda. Studente će zanimati da je, još kao mladi hemičar, N. N. Semenov (kasniji dobitnik Nobelove nagrade), nakon sprovođenja takvog eksperimenta, skupljao sol sa stijenki boce i, posipajući njome kruh, jeo je. Pokazalo se da je hemija bila u pravu i nije iznevjerila naučnika. Kao rezultat eksperimenta koji je proveo hemičar, obična kuhinjska so se zaista pokazala!
