...
ХЛОР PDF Печать E-mail

ХЛОР


План

1. Історична довідка.
2. Поширення в природі.
3. Фізичні і хімічні властивостей :).
4. Отримання хлору.
5. Застосування хлору.
6. Хлор в організмі.
7. Отруєння хлором.
1. ІСТОРИЧНА ДОВІДКА
Хлор (лат. Chlorum), Cl - хімічний елемент VII групи
періодичної системи Менделєєва, атомний номер 17, атомна
маса 34,453; відноситься до сімейства галогенів. При нормальних
умовах хлор - жовто-зелений газ з різким дратівливим
запахом. Природний хлор складається з двох стабільних
ізотопів: МС1 (75,77%) і 37С1 (24,23%). Штучно отримані
радіоактивні ізотопи з масовими числами 32, 33,
34, 36, 38, 39, 40 і періодами напіврозпаду Т 1/2 відповідно
0,0,31; 2,5; 1,56 сік; 3,1-105 роки, 37,3; 55,5 і 1,4 мин.3бС1 иКС1
використовуються як ізотопні індикатори.

Хлор отриманий уперше в 1774 р.. До, Шеєле взаємодією
соляної кислоти з піролюзитом МпО Проте толь
до в 1810 році Г. Деві встановив, що хлор - елемент і назвав
його chlorine (від греч. слова chloros - жовто-зелений). У 1813
року Ж. Л. Гей-Люссак запропонував для цього елементу назву
хлор.

2. ПОШИРЕННЯ В ПРИРОДІ
Хлор зустрічається в природі тільки у вигляді з'єднань,
середній зміст хлору в земній корі 1,7 - 10~2 % по масі, в
кислих вивержених породах - гранітах - 2,4 - 10~2 %, в основних
і ультраосновных - 5 - 10" 3%. Основний шлях, яким
хлор потрапляє в земну кору - водна міграція. У виді
іона Or він міститься у Світовому океані (1,93 %), підземних
розсолах і соляних озерах. Число власних мінералів (переважне
природних хлоридів) - 97, головний з них -
кам'яна сіль NaCi. Відомі також великі родовища
хлоридів калію і магнію і змішаних хлоридів : сильвин КС1,
сильвініт (Na, К) С1, корналит КС1 - MgCl2 - 6Н2О, каїніт

КС1 - MgSO - ЗНО, бішофіт MgCl - 6НО. У історії Землі
велике значення мало вступ що міститься у вулканічних
газах HCI у верхні частини земної кори.

42 22

3. ФІЗИЧНІ І ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
ХЛОРУ
Хлор має температуру кипіння 34,05°З, температуру плавлення
- 10ГС. Щільність газоподібного хлору при нормальних
умовах 3,214 г/дм3; насиченої пари при 0°З - 12,21 г/дм3;
рідкого хлору при температурі кипіння - 1,557 г/см3; твердого
хлору при 102°З - 1,9 г/см3. Тиск насиченої пари
хлору при 0°З 0,369 Мпа, при 25°З - 0,772 Мпа, при 100 °З


3,814 Мпа. Теплота плавлення 90,3 кДж/кг; теплота випару
288 кДж/кг; теплоємність газу при постійному тиску
0,0,48 кДж/(кг-к). Хлор добре розчиняється в TiCl4, SiCI4, SnCI,
І в деяких органічних розчинниках (особливо в гексэнн
і чотирихлористому вуглеці).

Молекула хлору двовалентна (З!2). Міра термічної
дисоціації С12 + 243 кДж 2С1 при 1 000 До дорівнює 2,07 х
х Ю- 4 %, при 2 500 До - 0,909 %.

Зовнішня електронна конфігурація атома Cl 3s23p5. У
відповідності з цим хлор в з'єднаннях проявляє міри
окислення - 1, +1, +3, +4, +5, +6 і +7. Ковалентний радіус
атома 0,99 Е, іонний радіус З\- 1,82 Е, спорідненості! атома хлору до
електрону 3,65 эВ, енергія іонізації 12,97 эВ.

Хімічно хлор дуже активний, безпосередньо з'єднується
майже з усіма металами (з деякими тільки в присутності
волога або при нагріванні) і з неметалами (окрім
вуглецю, азоту, кисню, інертних газів), утворюючи відповідні
хлориди:

з металами:
кС12 + 2Ме -> 2МеС1",
з неметалами:

Si + 2С12 -* SiCl4 + Q.

2S + С1 SC!

2 22.
I, + ЗС12 -> 21С13.
Хлор вступає в реакцію з багатьма з'єднаннями:
заміщає ВІН" в граничних вуглеводнях:
ROH + С1- ?=> RC1 + ОН-,
приєднується до ненасичених сполук'
СН, - СН2 + С12 -> СН, -СН2.

II

Cl C1

Хлор витісняє бром і йод з їх з'єднань г подоро
будинок і металами:

MgBr2 + Clj -> MgCl2 + Br2,

2KI + Cl2 -> 2KC1 + Ij,

2HHal + Clj -> 2HC1 + Hal2 (Hai - Br, I).
Із з'єднань хлору з цими елементами він вытггпясггя
фтором:

2МеС1" + nF2 -> 2MeF, + nCl.T.
Лужні метали у присутності вологи взаємнодійству
ют з хлором із займанням, більшість металів реаги
руют з сухим хлором тільки при нагріванні. Сталь, а також
деякі метали стійки в атмосфері сухого хлору в усло
виях невисоких температур, тому їх використовують для изго
товления апаратури І сховищ для сухого хлору. Фосфор
запалюється в атмосфері хлору, утворюючи РС13, а при подальшому
хлоруванні - РС15:
2Р + С12 -> 2РС15.

Сірка з хлором при нагріванні дає S2C12, SC12 і інші
SnClm. Миш'як, сурма, вісмут, стронцій, теллур енергійно .
взаємодіють з хлором. Суміш хлору з воднем горить
безбарвним або жовто-зеленим полум'ям з освітою
хлористого водню (це ланцюгова радикальна реакція) :

Н, + С1, 2НС1.
Максимальна температура воднево-хлористого полум'я
2 200°С. Суміші хлору з воднем, що містять від 5,8 до
88,3 % Н2, вибухонебезпечні.
З киснем хлор утворює оксиди: С12О, С1О2, С12О6,
С12О;, С12Оа, а також гіпохлорити (солі хлорнуватистої кислоти
НС1О), хлорити (солі хлористої кислоти НС1О2), хлорати
((солі хлорнувато-кислої кислоти НС1О3) і перхлораты (солі
хлорної кислоти НС1О4). Усі кисневі з'єднання хлору
утворюють вибухонебезпечні суміші з тими, що легко окислюються
речовинами. Оксиди хл" ра малостойки і можуть мимоволі
вибухати, гіпохлорити при зберіганні повільно розкладаються,
хлорати і перхлораты можуть вибухати під впливом
ініціаторів.
Хлор у воді гидролизуется, утворюючи хлорнуватисту і
соляну' кислоти:
С12 + Н2О *" НС1О + НС1.
При хлоруванні сухого гідроокису кальцію отримують

хлорне вапно:
2С12 + 2Са#002 Са#012
хлорна
СаС12 2Н2О.
вапно

При хлоруванні органічних сполук хлор або
поміщає водень:
R - Н + С1, - RC1 + НС1,
або приєднується по кратних зв'язках:
\ / \
З -С +С12 С-С,
\

//I 1\
С1 Г.]
утворюючи різні хлорвмісні органічні сполуки.
Хлор утворює з іншими галогенами міжгалогенні з'єднання.
Фториди C1F, C1F3, C1F5 дуже реакционноспособны;
наприклад, в атмосфері C1F3 (скляна вата) займається.
Відомі з'єднання хлору з киснем і фтором
- - оксифториды хлору: C1O3F, C1O2F3, C1OF, C1OF3 і перхлорат
фтору FC1O4.

4. ОТРИМАННЯ ХЛОРУ
Хлор почали отримувати в промисловості в 1785 році
язаимодействием соляної кислоти з двоокисом марганцю або
піролюзитом: . .

HCI С12Т + 2Н2О.
У 1867 році англійський.хімік Г. Дикон розробив спосіб
отримання хлору окисленням НС1 киснем повітря в
присутності каталізатора. З кінця XIX - начала XX ст. хлор
отримують електролізом водних розчинів хлоридів лужних
металів. По цих методах в 70-х роках XX ст. вироблялося
90-95 % хлору у світі. Невелика кількість
при виробництві магнію, кальция, натрію і літію електролізом розплавлених хлоридів.
У 1975 році світове виробництво хлору складало
близько 23 млн тонн.

Застосовуються два основні методи електролізу водних
розчинів NaCI : в електролізерах з твердим катодом і пористим
діафрагмою, що фільтрує; у електролізерах з ртутним
катодом. По обом методам на графітовому або оксидному титано-
рутенієвому аноді виділяється газоподібний хлор. По
першому методу на катоді виділяється водень і утворюється
розчин NaOH і NaCI, з якого наступною переробкою
виділяють товарну каустичну соду. По другому методу
на катоді утворюється амальгама натрію, при її розкладанні
чистою водою в окремому апараті виходять розчин
NaOH, водень і чиста ртуть, яка знову йде у виробництво.
Обидва методи дають на 1 тонну хлору 1,125 тонни NaOH.

Електроліз з діафрагмою вимагає менших капіталовкладень
для організації виробництва хлору, дає більш
дешевий NaOH. Метод з ртутним катодом дозволяє отримувати
дуже чистий NaOH, але втрати ртуті забруднюють ту, що оточує
середовище. У 1970 році по методу з ртутним катодом вироблялося
62,2 % світового вироблення хлору, з твердим катодом
- 33,6 % і іншими способами - 4,3 %. Після 1970 року
почали застосовувати електроліз з твердим катодом і іонообмінним
мембраною, що дозволяє отримувати чистий NaOH
використання ртуті.

5. ЗАСТОСУВАННЯ ХЛОРУ
Одній з важливих галузей хімічної промисловості
являється хлорна промисловість. Основні кількості
хлору переробляються на місці його виробництва в хлорвмісних
з'єднання. Зберігають і перевозять хлор в рідкому
виді в балонах, бочках, залізничних цистернах або в
спеціально обладнаних судах. Для індустріальних країн
характерно наступне застосування хлору : на виробництво
хлорвмісних органічних сполук - 60-75 %; на виробництво
неорганічних з'єднань, що містять хлор, 10 -
20 %, на вибілювання целюлози і тканин - 5-15 %, на санітарних
потреби і хлорування води - 2-6 % від загального вироблення.

Хлор застосовується також для хлорування некоюрых
руд з метою витягання титану, ніобію, цирконію та ін.

б. ХЛОР В ОРГАНІЗМІ

Хлор - один з біогенних елементів, постійний компонент
тканин рослин і тварин. Зміст хлору в рослинах
- від тисячних доль відсотка до цілих відсотків, у
тварин - десяті і соті долі відсотка. Добова потреба
дорослої людини в хлорі (2-4 г) покривається
за рахунок харчових продуктів. З їжею хлор поступає зазвичай
у надлишку у вигляді хлориду натрію і хлориду калію. Особливо
багаті хлором хліб, м'ясні і молочні продукти.

У організмі тварин хлор - основне осмотически
активна речовина плазми крові, лімфи, спинномозкової
рідини і деяких тканин. Хлор грає важливу роль в
водно-сольовому обміні, сприяючи утриманню тканинами води.
Регуляція кислотно-лужної рівноваги в тканинах осуще

ствляется разом з іншими процесами шляхом зміни в
розподілі хлору між кров'ю і іншими тканинами. Хлор
бере участь в енергетичному обміні у рослин, активуючи як
окислювальне фосфорилювання, так і фотофосфорилювання.
Хлор позитивно впливає на поглинання корінням
кисню.

Хлор потрібний для утворення кисню в процесі
фотосинтезу ізольованими хлоропластами. До складу більшості
поживних середовищ для штучного культивування
рослин хлор не входить. Можливо, для розвитку рослин
достатні дуже малі концентрації хлору.

7. ОТРУЄННЯ ХЛОРОМ
Отруєння хлором можливі в хімічній, целлюлозно-
паперовій, текстильній, фармацевтичній промисловості.
Хлор дратує слизові оболонки очей і дихальні
шляхів. До первинних запальних змін зазвичай
приєднується вторинна інфекція. Гостре отруєння
розвивається майже негайно. При вдиханні середніх і низ
ких концентрацій хлору відзначаються ніяковість і біль в грудях,
сухий кашель, прискорене дихання, різь в очах, сльозотеча,
підвищення змісту лейкоцитів в крові, підвищення
температури тіла. Можливі бронхопневмонія, токсичний
набряк легенів, депресивні стани, судоми. У легких випадках
одужання настає через 3-7 діб. Як віддалені
наслідки спостерігаються катары верхніх дихальних
шляхів, рецидивуючий бронхіт, пневмосклероз; можливі
активізація туберкульозу легенів.

При тривалому вдиханні невеликих концентрацій хлору
спостерігаються аналогічні, але повільно past ивающиеся
форми захворювання.

Профілактика отруєнь : герметизація виробництва
і устаткування, ефективна вентиляція, при необхідності
використання протигаза. Гранично допустима концентрація
хлору в повітрі виробничих псмещений -
1 міліграм/м3. Виробництво хлору, хлорному вапну і іншому хлорвмісному
з'єднань відноситься до виробництв з шкідливими
умовами праці.

 

Яндекс.Метрика >