Sa kalikasan, ang chlorine ay nangyayari sa gas na estado at sa anyo lamang ng mga compound kasama ng iba pang mga gas. Sa ilalim ng mga kondisyon na malapit sa normal, ito ay isang maberde, lason, mapang-usok na gas. Ito ay may mas timbang kaysa sa hangin. May matamis na amoy. Ang chlorine molecule ay naglalaman ng dalawang atoms. Hindi ito nasusunog sa pahinga, ngunit sa mataas na temperatura ay nakikipag-ugnayan ito sa hydrogen, pagkatapos nito ay posible ang pagsabog. Bilang resulta, ang phosgene gas ay pinakawalan. Napakalason. Kaya, kahit na sa mababang konsentrasyon sa hangin (0.001 mg bawat 1 dm3) ay maaaring magdulot ng kamatayan. Ang pangunahing katangian ng non-metal chlorine ay na ito ay mas mabigat kaysa sa hangin, samakatuwid, ito ay palaging malapit sa sahig sa anyo ng isang madilaw-dilaw na berdeng manipis na ulap.
Mga makasaysayang katotohanan
Sa unang pagkakataon sa pagsasanay, ang sangkap na ito ay nakuha ni K. Schelee noong 1774 sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng hydrochloric acid at pyrolusite. Gayunpaman, noong 1810 lamang, nagawang makilala ni P. Davy ang murang luntian at naitatag na itoisang hiwalay na elemento ng kemikal.
Kapansin-pansin na noong 1772 ay nakakuha si Joseph Priestley ng hydrogen chloride - isang tambalan ng chlorine na may hydrogen, ngunit hindi maaaring paghiwalayin ng chemist ang dalawang elementong ito.
Chemical characterization ng chlorine
Ang
Chlorine ay isang kemikal na elemento ng pangunahing subgroup ng pangkat VII ng periodic table. Ito ay nasa ikatlong yugto at mayroong atomic number na 17 (17 proton sa atomic nucleus). Reaktibong nonmetal. Itinalaga ng mga titik Cl.
Ang
Ay isang tipikal na kinatawan ng mga halogens. Ito ay mga gas na walang kulay, ngunit may matalas na masangsang na amoy. Karaniwang nakakalason. Ang lahat ng mga halogens ay lubos na natutunaw sa tubig. Nagsisimula silang manigarilyo kapag nalantad sa basang hangin.
Panlabas na electronic configuration ng atom Cl 3s2Зр5. Samakatuwid, sa mga compound, ang elemento ng kemikal ay nagpapakita ng mga antas ng oksihenasyon ng -1, +1, +3, +4, +5, +6 at +7. Ang covalent radius ng atom ay 0.96Å, ang ionic radius ng Cl ay 1.83 Å, ang affinity ng atom sa electron ay 3.65 eV, ang antas ng ionization ay 12.87 eV.
Gaya ng nabanggit sa itaas, ang chlorine ay isang medyo aktibong non-metal, na nagbibigay-daan sa iyong lumikha ng mga compound na may halos anumang metal (sa ilang mga kaso, sa pamamagitan ng pag-init o paggamit ng moisture, habang inialis ang bromine) at mga non-metal. Sa anyo ng pulbos, tumutugon lamang ito sa mga metal kapag nalantad sa mataas na temperatura.
Pinakamataas na temperatura ng pagkasunog - 2250 °C. Sa oxygen, maaari itong bumuo ng mga oxide, hypochlorite, chlorites at chlorates. Ang lahat ng mga compound na naglalaman ng oxygen ay nagiging paputok kapag nakikipag-ugnayan sa oxidizingmga sangkap. Kapansin-pansin na ang mga chlorine oxide ay maaaring sumabog nang random, habang ang mga chlorate ay sumasabog lamang kapag nalantad sa anumang mga initiator.
Pagsasalarawan ng chlorine ayon sa posisyon sa Periodic Table:
• simpleng substance;
• elemento ng ikalabing pitong pangkat ng periodic table;
• ikatlong yugto ng ikatlong row;
• ikapitong pangkat ng pangunahing subgroup;
• atomic number 17;
• na tinutukoy ng simbolo na Cl;
• reaktibong hindi metal;
• ay nasa pangkat ng halogen;
• sa ilalim ng halos normal na mga kondisyon, ito ay isang makamandag na gas na madilaw-berdeng kulay na may masangsang na amoy;
• ang molekula ng chlorine ay may 2 atoms (formula Cl2).
Mga pisikal na katangian ng chlorine:
• Boiling point: -34.04 °С;
• Melting point: -101.5 °С;
• Gaseous density - 3.214 g/l;
• density ng likidong klorin (habang kumukulo) - 1.537 g/cm3;
• density ng solid chlorine - 1.9 g/cm 3;
• partikular na volume – 1.745 x 10-3 l/taon.
Chlorine: mga katangian ng mga pagbabago sa temperatura
Sa gaseous state, ito ay madaling matunaw. Sa isang presyon ng 8 atmospheres at isang temperatura ng 20 ° C, ito ay mukhang isang maberde-dilaw na likido. Ito ay may napakataas na mga katangian ng kaagnasan. Gaya ng ipinapakita ng kasanayan, ang elementong kemikal na ito ay maaaring mapanatili ang isang likidong estado hanggang sa isang kritikal na temperatura (143 ° C), na napapailalim sa pagtaas ng presyon.
Kung pinalamig ito hanggang -32 °C,babaguhin nito ang estado ng pagsasama-sama sa likido, anuman ang presyon ng atmospera. Sa karagdagang pagbaba ng temperatura, nangyayari ang pagkikristal (sa -101 ° C).
Clorine sa kalikasan
Ang crust ng lupa ay naglalaman lamang ng 0.017% chlorine. Ang bulk ay nasa mga bulkan na gas. Tulad ng ipinahiwatig sa itaas, ang sangkap ay may mataas na aktibidad ng kemikal, bilang isang resulta kung saan ito ay nangyayari sa kalikasan sa mga compound na may iba pang mga elemento. Gayunpaman, maraming mineral ang naglalaman ng chlorine. Ang katangian ng elemento ay nagpapahintulot sa pagbuo ng halos isang daang iba't ibang mga mineral. Bilang panuntunan, ito ay mga metal chloride.
Gayundin, ang malaking halaga nito ay nasa karagatan - halos 2%. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga klorido ay aktibong natutunaw at dinadala ng mga ilog at dagat. Posible rin ang reverse process. Ang klorin ay hinuhugasan pabalik sa dalampasigan, at pagkatapos ay dinadala ito ng hangin. Iyon ang dahilan kung bakit ang pinakamataas na konsentrasyon nito ay sinusunod sa mga coastal zone. Sa tuyong mga rehiyon ng planeta, ang gas na aming isinasaalang-alang ay nabuo sa pamamagitan ng pagsingaw ng tubig, bilang isang resulta kung saan lumilitaw ang mga s alt marshes. Humigit-kumulang 100 milyong tonelada ng sangkap na ito ang mina taun-taon sa mundo. Na, gayunpaman, ay hindi nakakagulat, dahil maraming mga deposito na naglalaman ng murang luntian. Ang mga katangian nito, gayunpaman, ay higit na nakadepende sa heograpikal na lokasyon nito.
Mga paraan para sa pagkuha ng chlorine
Ngayon, may ilang paraan para sa pagkuha ng chlorine, kung saan ang mga sumusunod ay ang pinakakaraniwan:
1. dayapragm. Ito ang pinakasimple at hindi gaanong mahal. hydrochloricang solusyon sa diaphragm electrolysis ay pumapasok sa anode space. Karagdagang sa steel cathode grid ay dumadaloy sa dayapragm. Naglalaman ito ng isang maliit na halaga ng mga hibla ng polimer. Ang isang mahalagang katangian ng device na ito ay ang counterflow. Ito ay nakadirekta mula sa anode space patungo sa cathode space, na ginagawang posible na makakuha ng chlorine at lye nang magkahiwalay.
2. Lamad. Ang pinakamatipid sa enerhiya, ngunit mahirap ipatupad sa isang organisasyon. Katulad ng diaphragm. Ang pagkakaiba ay ang mga puwang ng anode at cathode ay ganap na pinaghihiwalay ng isang lamad. Samakatuwid, ang output ay dalawang magkahiwalay na stream.
Nararapat tandaan na ang katangian ng chem. elemento (chlorine) na nakuha sa mga pamamaraang ito ay magkakaiba. Itinuturing na mas "malinis" ang paraan ng lamad.
3. Mercury method na may liquid cathode. Kung ikukumpara sa iba pang mga teknolohiya, binibigyang-daan ka ng opsyong ito na makuha ang pinakamadalisay na chlorine.
Ang pangunahing diagram ng pag-install ay binubuo ng electrolyzer at magkakaugnay na pump at amalgam decomposer. Ang mercury na binomba ng bomba kasama ang isang solusyon ng karaniwang asin ay nagsisilbing katod, at ang mga carbon o graphite na electrodes ay nagsisilbing anode. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng pag-install ay ang mga sumusunod: ang chlorine ay inilabas mula sa electrolyte, na inalis mula sa electrolyzer kasama ang anolyte. Ang mga impurities at chlorine residues ay inaalis mula sa huli, puspos ng halite at ibinalik muli sa electrolysis.
Ang mga kinakailangan sa kaligtasan ng industriya at kawalan ng kakayahang kumita sa produksyon ay humantong sa pagpapalit ng liquid cathode ng solid.
Ang paggamit ng chlorine sa pang-industriyalayunin
Ang mga katangian ng chlorine ay nagpapahintulot na ito ay aktibong magamit sa industriya. Sa tulong ng elementong kemikal na ito, ang iba't ibang mga organochlorine compound (vinyl chloride, chloro-rubber, atbp.), mga gamot, at mga disinfectant ay nakuha. Ngunit ang pinakamalaking angkop na lugar na inookupahan ng industriya ay ang paggawa ng hydrochloric acid at kalamansi.
Ang mga paraan para sa paglilinis ng inuming tubig ay malawakang ginagamit. Ngayon, sinusubukan nilang lumayo sa pamamaraang ito, pinapalitan ito ng ozonation, dahil ang sangkap na isinasaalang-alang natin ay negatibong nakakaapekto sa katawan ng tao, bukod pa, ang chlorinated na tubig ay sumisira sa mga pipeline. Ito ay dahil sa ang katunayan na sa libreng estado ang Cl ay nakakaapekto sa mga tubo na gawa sa polyolefins. Gayunpaman, mas gusto ng karamihan sa mga bansa ang paraan ng chlorination.
Gayundin, ang chlorine ay ginagamit sa metalurhiya. Sa tulong nito, ang isang bilang ng mga bihirang metal (niobium, tantalum, titanium) ay nakuha. Sa industriya ng kemikal, aktibong ginagamit ang iba't ibang organochlorine compound para sa pagkontrol ng damo at para sa iba pang layuning pang-agrikultura, ginagamit din ang elemento bilang bleach.
Dahil sa chemical structure nito, sinisira ng chlorine ang karamihan sa mga organic at inorganic na tina. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng ganap na pagkawalan ng kulay sa kanila. Ang ganitong resulta ay posible lamang kung may tubig, dahil ang proseso ng pagpapaputi ay nangyayari dahil sa atomic oxygen, na nabuo pagkatapos ng pagkasira ng chlorine: Cl2 + H2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Ang paraang ito ay ginamit ng mag-asawailang siglo na ang nakalipas at sikat pa rin hanggang ngayon.
Ang paggamit ng sangkap na ito ay napakapopular para sa paggawa ng mga organochlorine insecticides. Ang mga pang-agrikulturang paghahanda na ito ay pumapatay ng mga nakakapinsalang organismo, na iniiwan ang mga halaman na buo. Isang mahalagang bahagi ng lahat ng chlorine na minahan sa planeta ay napupunta sa mga pangangailangang pang-agrikultura.
Ginagamit din ito sa paggawa ng mga plastic compound at goma. Sa tulong nila, nagagawa ang wire insulation, stationery, kagamitan, shell ng mga gamit sa bahay, atbp. May opinyon na ang mga goma na nakuha sa ganitong paraan ay nakakapinsala sa isang tao, ngunit hindi ito kinumpirma ng agham.
Nararapat tandaan na ang chlorine (ang mga katangian ng substance ay isiniwalat namin nang detalyado nang mas maaga) at ang mga derivatives nito, tulad ng mustard gas at phosgene, ay ginagamit din para sa mga layuning militar upang makakuha ng mga ahente sa pakikipagdigma ng kemikal.
Chlorine bilang maliwanag na kinatawan ng mga hindi metal
Ang
Hindi metal ay mga simpleng substance na kinabibilangan ng mga gas at likido. Sa karamihan ng mga kaso, nagsasagawa sila ng electric current na mas malala kaysa sa mga metal, at may makabuluhang pagkakaiba sa pisikal at mekanikal na mga katangian. Sa tulong ng isang mataas na antas ng ionization, nagagawa nilang bumuo ng mga covalent chemical compound. Sa ibaba, isang katangian ng isang non-metal ang ibibigay gamit ang halimbawa ng chlorine.
Tulad ng nabanggit sa itaas, ang kemikal na elementong ito ay isang gas. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ito ay ganap na walang mga katangian na katulad ng sa mga metal. Kung walang tulong sa labas, hindi ito maaaring makipag-ugnayan sa oxygen, nitrogen, carbon, atbp.nagpapakita ng mga katangian ng oxidizing sa mga bono na may mga simpleng sangkap at ilang kumplikado. Tumutukoy sa mga halogens, na malinaw na makikita sa mga kemikal na katangian nito. Sa mga compound na may iba pang mga kinatawan ng mga halogens (bromine, astatine, yodo), pinapalitan nito ang mga ito. Sa gaseous state, ang chlorine (ang katangian nito ay isang direktang kumpirmasyon nito) ay natutunaw nang maayos. Ito ay isang mahusay na disinfectant. Pumapatay lamang ng mga nabubuhay na organismo, na ginagawa itong kailangang-kailangan sa agrikultura at medisina.
Gamitin bilang isang nakalalasong substance
Ang katangian ng chlorine atom ay nagpapahintulot na magamit ito bilang isang nakakalason na ahente. Sa kauna-unahang pagkakataon, ang gas ay ginamit ng Alemanya noong Abril 22, 1915, noong Unang Digmaang Pandaigdig, bilang isang resulta kung saan humigit-kumulang 15 libong tao ang namatay. Sa ngayon, hindi ito ginagamit bilang isang nakalalasong substance.
Magbigay tayo ng maikling paglalarawan ng elemento ng kemikal bilang isang ahenteng nakaka-suffocating. Nakakaapekto sa katawan ng tao sa pamamagitan ng inis. Una, iniirita nito ang upper respiratory tract at mauhog lamad ng mata. Ang isang malakas na ubo ay nagsisimula sa mga pag-atake ng inis. Dagdag pa, ang pagtagos sa mga baga, ang gas ay nakakasira sa tisyu ng baga, na humahantong sa edema. Mahalaga! Ang chlorine ay isang mabilis na kumikilos na substance.
Depende sa konsentrasyon sa hangin, iba-iba ang mga sintomas. Sa isang mababang nilalaman sa isang tao, ang pamumula ng mauhog lamad ng mga mata, bahagyang igsi ng paghinga ay sinusunod. Ang nilalaman sa kapaligiran na 1.5-2 g/m3 ay nagdudulot ng bigat at kilig sa dibdib, matinding pananakit sa upper respiratory tract. Gayundin, ang kondisyon ay maaaring sinamahan ng matinding lacrimation. Pagkatapos ng 10-15 minuto na nasa kwartona may tulad na konsentrasyon ng murang luntian, isang matinding pagkasunog ng mga baga at pagkamatay ay nangyayari. Sa mas mataas na konsentrasyon, posibleng mamatay sa loob ng isang minuto mula sa paralisis ng upper respiratory tract.
Kapag nagtatrabaho sa sangkap na ito, inirerekomendang gumamit ng mga overall, gas mask, guwantes.
Chlorine sa buhay ng mga organismo at halaman
Ang
Chlorine ay bahagi ng halos lahat ng buhay na organismo. Ang kakaiba ay na ito ay naroroon hindi sa dalisay nitong anyo, ngunit sa anyo ng mga compound.
Sa mga organismo ng mga hayop at tao, ang mga chloride ions ay nagpapanatili ng osmotic equality. Ito ay dahil sa ang katunayan na mayroon silang pinaka-angkop na radius para sa pagtagos sa mga selula ng lamad. Kasama ng mga potassium ions, kinokontrol ng Cl ang balanse ng tubig-asin. Sa bituka, ang mga chloride ions ay lumikha ng isang kanais-nais na kapaligiran para sa pagkilos ng proteolytic enzymes ng gastric juice. Ang mga chlorine channel ay ibinibigay sa maraming mga selula ng ating katawan. Sa pamamagitan ng mga ito, ang intercellular fluid exchange ay nangyayari at ang pH ng cell ay pinananatili. Humigit-kumulang 85% ng kabuuang dami ng elementong ito sa katawan ay naninirahan sa intercellular space. Ito ay pinalabas mula sa katawan sa pamamagitan ng urethra. Ginagawa ng babaeng katawan habang nagpapasuso.
Sa yugtong ito ng pag-unlad, mahirap na malinaw na sabihin kung aling mga sakit ang pinupukaw ng chlorine at mga compound nito. Ito ay dahil sa kakulangan ng pananaliksik sa lugar na ito.
Gayundin, ang mga chloride ions ay naroroon sa mga selula ng halaman. Aktibo siyang nakikibahagi sa pagpapalitan ng enerhiya. Kung wala ang elementong ito, imposible ang proseso ng photosynthesis. Sa tulong niyaang mga ugat ay aktibong sumisipsip ng mga kinakailangang sangkap. Ngunit ang mataas na konsentrasyon ng chlorine sa mga halaman ay maaaring magkaroon ng masamang epekto (pagpapabagal sa proseso ng photosynthesis, pagpapahinto sa pag-unlad at paglaki).
Gayunpaman, may mga ganoong kinatawan ng mga flora na maaaring "makipagkaibigan" o hindi bababa sa makasama ang elementong ito. Ang katangian ng isang non-metal (chlorine) ay naglalaman ng isang bagay tulad ng kakayahan ng isang substance na mag-oxidize ng mga lupa. Sa proseso ng ebolusyon, ang mga halaman na nabanggit sa itaas, na tinatawag na halophytes, ay sumasakop sa mga walang laman na latian ng asin, na walang laman dahil sa labis na kasaganaan ng elementong ito. Sumisipsip sila ng mga chloride ions, at pagkatapos ay inaalis ang mga ito sa tulong ng pagkalagas ng dahon.
Transportasyon at imbakan ng chlorine
May ilang paraan para ilipat at iimbak ang chlorine. Ang katangian ng elemento ay nagpapahiwatig ng pangangailangan para sa mga espesyal na high-pressure cylinders. Ang mga naturang lalagyan ay may marka ng pagkakakilanlan - isang patayong berdeng linya. Ang mga silindro ay dapat na banlawan nang lubusan buwan-buwan. Sa matagal na pag-iimbak ng murang luntian, nabuo ang isang napakasabog na precipitate sa kanila - nitrogen trichloride. Posible ang kusang pag-aapoy at pagsabog kung hindi sinusunod ang lahat ng panuntunang pangkaligtasan.
Nag-aaral ng chlorine
Dapat alam ng mga chemist sa hinaharap ang mga katangian ng chlorine. Ayon sa plano, ang mga nasa ika-9 na baitang ay maaaring gumawa ng mga eksperimento sa laboratoryo gamit ang sangkap na ito batay sa pangunahing kaalaman sa disiplina. Natural, obligado ang guro na magsagawa ng safety briefing.
Ang pagkakasunud-sunod ng trabaho ay ang mga sumusunod: kailangan mong kumuha ng prasko na maychlorine at ibuhos dito ang maliliit na metal shavings. Sa paglipad, ang mga chips ay sumisikat na may maliwanag na matingkad na sparks at kasabay nito ay mapuputing usok na SbCl3 ay nabuo. Kapag ang tin foil ay inilubog sa isang sisidlan na may chlorine, ito ay kusang mag-aapoy, at ang mga nagniningas na snowflake ay dahan-dahang mahuhulog sa ilalim ng prasko. Sa panahon ng reaksyong ito, nabubuo ang mausok na likido - SnCl4. Kapag inilagay ang mga bakal na shavings sa sisidlan, nabubuo ang mga pulang "patak" at lumalabas ang pulang usok FeCl3.
Kasabay ng praktikal na gawain, inuulit ang teorya. Sa partikular, ang tanong gaya ng paglalarawan ng chlorine ayon sa posisyon sa periodic system (inilalarawan sa simula ng artikulo).
Bilang resulta ng mga eksperimento, lumalabas na aktibong tumutugon ang elemento sa mga organic compound. Kung maglalagay ka ng cotton wool na ibinabad sa turpentine sa isang garapon ng murang luntian, ito ay agad na mag-aapoy, at ang soot ay mahuhulog nang husto mula sa prasko. Ang sodium ay epektibong umuusok na may madilaw-dilaw na apoy, at ang mga kristal ng asin ay lumilitaw sa mga dingding ng mga pagkaing kemikal. Magiging interesado ang mga mag-aaral na malaman na, habang bata pa ang chemist, si N. N. Semenov (na kalaunan ay nagwagi ng Nobel Prize), pagkatapos magsagawa ng gayong eksperimento, nakolekta ang asin mula sa mga dingding ng prasko at, pagwiwisik ng tinapay kasama nito, kinain ito. Tama pala ang Chemistry at hindi binigo ang scientist. Bilang resulta ng eksperimento na isinagawa ng chemist, ang ordinaryong table s alt talaga!
