In de natuur komt chloor voor in gasvormige toestand en alleen in de vorm van verbindingen met andere gassen. Onder bijna normale omstandigheden is het een groenachtig, giftig, bijtend gas. Het heeft meer gewicht dan lucht. Heeft een zoete geur. Het chloormolecuul bevat twee atomen. Het brandt niet in rust, maar bij hoge temperaturen interageert het met waterstof, waarna een explosie mogelijk is. Hierdoor komt fosgeengas vrij. Zeer giftig. Dus zelfs bij een lage concentratie in de lucht (0,001 mg per 1 dm3) kan de dood tot gevolg hebben. Het belangrijkste kenmerk van het niet-metalen chloor is dat het zwaarder is dan lucht, daarom zal het altijd in de buurt van de vloer zijn in de vorm van een geelgroene waas.
Historische feiten
Voor het eerst in de praktijk werd deze stof in 1774 door K. Schelee verkregen door zoutzuur en pyrolusiet te combineren. Pas in 1810 was P. Davy echter in staat om chloor te karakteriseren en vast te stellen dat heteen apart chemisch element.
Het is vermeldenswaard dat Joseph Priestley in 1772 waterstofchloride kon verkrijgen - een verbinding van chloor met waterstof, maar de chemicus kon deze twee elementen niet scheiden.
Chemische karakterisering van chloor
Chloor is een scheikundig element van de hoofdsubgroep van groep VII van het periodiek systeem. Het bevindt zich in de derde periode en heeft atoomnummer 17 (17 protonen in de atoomkern). Reactieve niet-metalen. Aangeduid met letters Cl.
Is een typische vertegenwoordiger van halogenen. Dit zijn gassen die geen kleur hebben, maar een scherpe penetrante geur hebben. Meestal giftig. Alle halogenen zijn zeer goed oplosbaar in water. Ze beginnen te roken wanneer ze worden blootgesteld aan vochtige lucht.
Externe elektronische configuratie van het atoom Cl 3s2Зр5. Daarom vertoont het chemische element in verbindingen oxidatieniveaus van -1, +1, +3, +4, +5, +6 en +7. De covalente straal van het atoom is 0,96Å, de ionische straal van Cl is 1,83 Å, de affiniteit van het atoom met het elektron is 3,65 eV, het ionisatieniveau is 12,87 eV.
Zoals hierboven vermeld, is chloor een redelijk actief niet-metaal, waarmee je verbindingen kunt maken met bijna elk metaal (in sommige gevallen door verhitting of door vocht te gebruiken, terwijl je broom verdringt) en niet-metalen. In poedervorm reageert het alleen met metalen bij blootstelling aan hoge temperaturen.
Maximale verbrandingstemperatuur - 2250 °C. Met zuurstof kan het oxiden, hypochlorieten, chlorieten en chloraten vormen. Alle verbindingen die zuurstof bevatten, worden explosief bij interactie met oxidatiestoffen. Het is vermeldenswaard dat chlooroxiden willekeurig kunnen exploderen, terwijl chloraten alleen exploderen wanneer ze worden blootgesteld aan initiators.
Karakterisatie van chloor per positie in het periodiek systeem:
• enkelvoudige substantie;
• element van de zeventiende groep van het periodiek systeem;
• derde periode van de derde rij;
• zevende groep van de hoofdsubgroep;
• atoomnummer 17;
• aangeduid met het symbool Cl;
• reactief niet-metaal;
• zit in de halogeengroep;
• onder bijna normale omstandigheden is het een giftig gas geelachtig groene kleur met een scherpe geur;
• chloormolecuul heeft 2 atomen (formule Cl2).
Fysische eigenschappen van chloor:
• Kookpunt: -34,04 °С;
• Smeltpunt: -101,5 °С;
• Gasdichtheid - 3,214 g/l;
• dichtheid van vloeibaar chloor (tijdens het koken) - 1,537 g/cm3;
• dichtheid van vast chloor - 1,9 g/cm 3;
• specifiek volume – 1.745 x 10-3 l/jaar.
Chloor: kenmerken van temperatuurveranderingen
In gasvormige toestand heeft het de neiging om gemakkelijk vloeibaar te worden. Bij een druk van 8 atmosfeer en een temperatuur van 20°C ziet het eruit als een groengele vloeistof. Het heeft zeer hoge corrosie-eigenschappen. Zoals de praktijk laat zien, kan dit chemische element een vloeibare toestand behouden tot een kritische temperatuur (143 ° C), onder voorbehoud van een toename van de druk.
Als het wordt afgekoeld tot -32 °C,het zal zijn aggregatietoestand veranderen in vloeistof, ongeacht de atmosferische druk. Bij een verdere temperatuurdaling treedt kristallisatie op (bij -101 ° C).
Chloor in de natuur
De aardkorst bevat slechts 0,017% chloor. Het grootste deel zit in vulkanische gassen. Zoals hierboven aangegeven heeft de stof een hoge chemische activiteit, waardoor het in de natuur voorkomt in verbindingen met andere elementen. Veel mineralen bevatten echter chloor. Het kenmerk van het element maakt de vorming van ongeveer honderd verschillende mineralen mogelijk. In de regel zijn dit metaalchloriden.
Een groot deel ervan bevindt zich ook in de oceanen - bijna 2%. Dit komt door het feit dat chloriden zeer actief worden opgelost en door rivieren en zeeën worden vervoerd. Het omgekeerde proces is ook mogelijk. Chloor wordt teruggespoeld naar de kust, en dan voert de wind het rond. Dat is de reden waarom de hoogste concentratie wordt waargenomen in kustgebieden. In de droge gebieden van de planeet wordt het gas waar we naar kijken gevormd door verdamping van water, waardoor kwelders ontstaan. Jaarlijks wordt in de wereld ongeveer 100 miljoen ton van deze stof gewonnen. Wat echter niet verwonderlijk is, omdat er veel afzettingen zijn die chloor bevatten. De kenmerken hangen echter grotendeels af van de geografische ligging.
Methoden voor het verkrijgen van chloor
Tegenwoordig zijn er een aantal methoden om chloor te verkrijgen, waarvan de volgende de meest voorkomende zijn:
1. diafragma. Het is de eenvoudigste en goedkoopste. zoutzuurde oplossing in diafragma-elektrolyse komt de anoderuimte binnen. Verderop stroomt het stalen kathoderooster in het membraan. Het bevat een kleine hoeveelheid polymeervezels. Een belangrijk kenmerk van dit apparaat is de tegenstroom. Het wordt van de anoderuimte naar de kathoderuimte geleid, waardoor chloor en loog afzonderlijk kunnen worden verkregen.
2. Membraan. De meest energiezuinige, maar moeilijk te implementeren in een organisatie. Vergelijkbaar met diafragma. Het verschil is dat de anode- en kathoderuimten volledig gescheiden zijn door een membraan. Daarom is de uitvoer twee afzonderlijke streams.
Het is vermeldenswaard dat het kenmerk van chem. element (chloor) dat met deze methoden wordt verkregen, zal anders zijn. De membraanmethode wordt als "schooner" beschouwd.
3. Kwikmethode met vloeibare kathode. In vergelijking met andere technologieën kunt u met deze optie het zuiverste chloor krijgen.
Hoofdschema van de installatie bestaat uit een elektrolyseur en een onderling verbonden pomp en amalgaamafscheider. Het kwik dat door de pomp wordt gepompt, samen met een oplossing van keukenzout, dient als kathode en koolstof- of grafietelektroden als anode. Het werkingsprincipe van de installatie is als volgt: uit de elektrolyt komt chloor vrij, die samen met de anoliet uit de elektrolyt wordt verwijderd. Van deze laatste worden onzuiverheden en chloorresten verwijderd, verzadigd met haliet en weer teruggevoerd naar elektrolyse.
Industriële veiligheidseisen en onrendabele productie leidden tot de vervanging van de vloeibare kathode door een vaste kathode.
Het gebruik van chloor in de industriedoeleinden
Door de eigenschappen van chloor kan het actief worden gebruikt in de industrie. Met behulp van dit chemische element worden verschillende organochloorverbindingen (vinylchloride, chloorrubber, enz.), Geneesmiddelen en ontsmettingsmiddelen verkregen. Maar de grootste niche die de industrie inneemt, is de productie van zoutzuur en kalk.
Methoden voor het zuiveren van drinkwater worden veel gebruikt. Tegenwoordig proberen ze afstand te nemen van deze methode en deze te vervangen door ozonisatie, omdat de stof die we overwegen een negatief effect heeft op het menselijk lichaam, bovendien vernietigt chloorwater pijpleidingen. Dit is te wijten aan het feit dat Cl in de vrije toestand buizen van polyolefinen nadelig beïnvloedt. De meeste landen geven echter de voorkeur aan de chloreringsmethode.
Ook in de metallurgie wordt chloor gebruikt. Met zijn hulp worden een aantal zeldzame metalen (niobium, tantaal, titanium) verkregen. In de chemische industrie worden verschillende organochloorverbindingen actief gebruikt voor onkruidbestrijding en voor andere landbouwdoeleinden wordt het element ook als bleekmiddel gebruikt.
Door zijn chemische structuur vernietigt chloor de meeste organische en anorganische kleurstoffen. Dit wordt bereikt door ze volledig te verkleuren. Een dergelijk resultaat is alleen mogelijk als er water aanwezig is, omdat het bleekproces plaatsvindt door atomaire zuurstof, die wordt gevormd na de afbraak van chloor: Cl2 + H2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Deze methode is gebruikt door een paareeuwen geleden en is vandaag de dag nog steeds populair.
Het gebruik van deze stof is erg populair voor de productie van organochloorinsecticiden. Deze landbouwpreparaten doden schadelijke organismen en laten de planten intact. Een aanzienlijk deel van al het chloor dat op de planeet wordt gewonnen, gaat naar landbouwbehoeften.
Het wordt ook gebruikt bij de productie van kunststofverbindingen en rubber. Met hun hulp worden draadisolatie, briefpapier, apparatuur, omhulsels van huishoudelijke apparaten, enz. gemaakt Er is een mening dat rubbers die op deze manier zijn verkregen een persoon schaden, maar dit wordt niet door de wetenschap bevestigd.
Het is vermeldenswaard dat chloor (de eigenschappen van de stof werden eerder door ons in detail bekendgemaakt) en zijn derivaten, zoals mosterdgas en fosgeen, ook voor militaire doeleinden worden gebruikt om middelen voor chemische oorlogsvoering te verkrijgen.
Chloor als heldere vertegenwoordiger van niet-metalen
Niet-metalen zijn eenvoudige stoffen die gassen en vloeistoffen bevatten. In de meeste gevallen geleiden ze elektrische stroom slechter dan metalen en hebben ze aanzienlijke verschillen in fysieke en mechanische eigenschappen. Met behulp van een hoge mate van ionisatie kunnen ze covalente chemische verbindingen vormen. Hieronder wordt een kenmerk van een niet-metaal gegeven aan de hand van het voorbeeld van chloor.
Zoals hierboven vermeld, is dit chemische element een gas. Onder normale omstandigheden mist het volledig eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van metalen. Zonder hulp van buitenaf kan het geen interactie aangaan met zuurstof, stikstof, koolstof, enz.vertoont oxiderende eigenschappen in bindingen met eenvoudige stoffen en enkele complexe. Verwijst naar halogenen, wat duidelijk tot uiting komt in zijn chemische eigenschappen. In verbindingen met andere vertegenwoordigers van halogenen (broom, astatine, jodium), verdringt het ze. In gasvormige toestand lost chloor (zijn kenmerk is hiervan een directe bevestiging) goed op. Het is een uitstekend desinfectiemiddel. Doodt alleen levende organismen, waardoor het onmisbaar is in de landbouw en de geneeskunde.
Gebruik als een giftige stof
Door de eigenschap van het chlooratoom kan het als giftig middel worden gebruikt. Voor het eerst werd gas door Duitsland gebruikt op 22 april 1915, tijdens de Eerste Wereldoorlog, waarbij ongeveer 15 duizend mensen omkwamen. Op dit moment wordt het niet als giftige stof gebruikt.
Laten we een korte beschrijving geven van het chemische element als verstikkend middel. Beïnvloedt het menselijk lichaam door verstikking. Ten eerste irriteert het de bovenste luchtwegen en de slijmvliezen van de ogen. Een sterke hoest begint met aanvallen van verstikking. Verder, doordringend in de longen, corrodeert het gas het longweefsel, wat leidt tot oedeem. Belangrijk! Chloor is een snelwerkende stof.
Afhankelijk van de concentratie in de lucht zijn de symptomen verschillend. Met een laag geh alte bij een persoon, wordt roodheid van het slijmvlies van de ogen, lichte kortademigheid waargenomen. Het geh alte in de atmosfeer van 1,5-2 g/m3 veroorzaakt zwaarte en sensaties op de borst, scherpe pijn in de bovenste luchtwegen. Ook kan de aandoening gepaard gaan met ernstige tranenvloed. Na 10-15 minuten in de kamer te zijn geweest?bij een dergelijke concentratie van chloor treedt ernstige verbranding van de longen en de dood op. Bij hogere concentraties is de dood mogelijk binnen een minuut na verlamming van de bovenste luchtwegen.
Bij het werken met deze stof wordt het aanbevolen om overalls, gasmaskers, handschoenen te gebruiken.
Chloor in het leven van organismen en planten
Chloor maakt deel uit van bijna alle levende organismen. Het bijzondere is dat het niet in zijn pure vorm aanwezig is, maar in de vorm van verbindingen.
In organismen van dieren en mensen behouden chloride-ionen de osmotische gelijkheid. Dit komt door het feit dat ze de meest geschikte straal hebben voor penetratie in membraancellen. Samen met kaliumionen regelt Cl de water-zoutbalans. In de darm creëren chloride-ionen een gunstige omgeving voor de werking van proteolytische enzymen van maagsap. Chloorkanalen zijn aanwezig in veel cellen van ons lichaam. Door hen vindt intercellulaire vloeistofuitwisseling plaats en wordt de pH van de cel gehandhaafd. Ongeveer 85% van het totale volume van dit element in het lichaam bevindt zich in de intercellulaire ruimte. Het wordt via de urethra uit het lichaam uitgescheiden. Geproduceerd door het vrouwelijk lichaam tijdens borstvoeding.
In dit ontwikkelingsstadium is het moeilijk om ondubbelzinnig te zeggen welke ziekten worden veroorzaakt door chloor en zijn verbindingen. Dit komt door het gebrek aan onderzoek op dit gebied.
Ook zijn chloride-ionen aanwezig in plantencellen. Hij neemt actief deel aan de energie-uitwisseling. Zonder dit element is het proces van fotosynthese onmogelijk. Met zijn hulpde wortels nemen actief de nodige stoffen op. Maar een hoge concentratie chloor in planten kan een nadelig effect hebben (het proces van fotosynthese vertragen, ontwikkeling en groei stoppen).
Er zijn echter vertegenwoordigers van de flora die "vrienden kunnen maken" of op zijn minst met dit element kunnen opschieten. De eigenschap van een niet-metaal (chloor) bevat zoiets als het vermogen van een stof om bodems te oxideren. Tijdens het evolutieproces bezetten de hierboven genoemde planten, halofyten genaamd, lege kwelders, die leeg waren vanwege een overvloed aan dit element. Ze absorberen chloride-ionen en verwijderen ze vervolgens met behulp van bladval.
Transport en opslag van chloor
Er zijn verschillende manieren om chloor te verplaatsen en op te slaan. Het kenmerk van het element impliceert de noodzaak van speciale hogedrukcilinders. Dergelijke containers hebben een identificatiemarkering - een verticale groene lijn. Cilinders moeten maandelijks grondig worden gespoeld. Bij langdurige opslag van chloor wordt daarin een zeer explosief neerslag gevormd - stikstoftrichloride. Spontane ontsteking en explosie is mogelijk als alle veiligheidsregels niet worden nageleefd.
Chloor studeren
Toekomstige scheikundigen zouden de eigenschappen van chloor moeten kennen. Volgens het plan kunnen 9de klassers zelfs laboratoriumexperimenten maken met deze stof op basis van basiskennis van het vakgebied. Uiteraard is de leraar verplicht om een veiligheidsbriefing te geven.
De werkvolgorde is als volgt: je moet een kolf nemen metchloor en giet er kleine metaalspaanders in. Tijdens de vlucht zullen de chips opflakkeren met heldere heldere vonken en tegelijkertijd wordt lichte witte rook SbCl3 gevormd. Wanneer aluminiumfolie wordt ondergedompeld in een vat met chloor, zal het ook spontaan ontbranden en zullen vurige sneeuwvlokken langzaam naar de bodem van de fles vallen. Tijdens deze reactie wordt een rokerige vloeistof gevormd - SnCl4. Wanneer ijzerkrullen in het vat worden geplaatst, vormen zich rode "druppels" en verschijnt rode rook FeCl3.
Samen met praktisch werk wordt de theorie herhaald. In het bijzonder een vraag als de karakterisering van chloor per positie in het periodiek systeem (beschreven aan het begin van het artikel).
Als resultaat van de experimenten blijkt dat het element actief reageert op organische verbindingen. Als je watten gedrenkt in terpentijn in een pot met chloor doet, zal het onmiddellijk ontbranden en zal het roet scherp uit de fles vallen. Natrium smeult effectief met een gelige vlam en zoutkristallen verschijnen op de wanden van chemische gerechten. Studenten zullen het interessant vinden om te weten dat N. N. Semenov (later Nobelprijswinnaar), toen hij nog een jonge scheikundige was, na het uitvoeren van een dergelijk experiment zout van de wanden van de kolf verzamelde en er brood mee bestrooide, at. Chemie bleek gelijk te hebben en liet de wetenschapper niet in de steek. Als resultaat van het experiment van de chemicus is gewoon keukenzout echt gelukt!
