Looduses esineb kloor gaasilises olekus ja ainult ühendite kujul koos teiste gaasidega. Normaalsetes tingimustes on see rohekas mürgine söövitav gaas. Sellel on suurem kaal kui õhul. On magus lõhn. Kloori molekul sisaldab kahte aatomit. Puhkeolekus see ei põle, kuid kõrgel temperatuuril interakteerub vesinikuga, misjärel on võimalik plahvatus. Selle tulemusena eraldub fosgeen. Väga mürgine. Seega võib isegi madala kontsentratsiooniga õhus (0,001 mg 1 dm kohta3) põhjustada surma. Mittemetallilise kloori peamine omadus on see, et see on õhust raskem, mistõttu on see alati põranda lähedal kollakasrohelise uduna.
Ajaloolised faktid
Esimest korda praktikas sai selle aine K. Schelee 1774. aastal vesinikkloriidhappe ja pürolusiidi kombineerimisel. Kuid alles 1810. aastal suutis P. Davy kloori iseloomustada ja tuvastada, et seeeraldi keemiline element.
Väärib märkimist, et 1772. aastal suutis Joseph Priestley saada vesinikkloriidi – kloori ja vesiniku ühendit, kuid keemik ei suutnud neid kahte elementi eraldada.
Kloori keemiline iseloomustus
Kloor on perioodilisuse tabeli VII rühma peamise alarühma keemiline element. See on kolmandas perioodis ja selle aatomnumber on 17 (17 prootonit aatomituumas). Reaktiivne mittemetall. Tähistatakse tähtedega Cl.
On tüüpiline halogeenide esindaja. Need on gaasid, millel pole värvi, kuid millel on terav terav lõhn. Tavaliselt mürgine. Kõik halogeenid lahustuvad vees hästi. Nad hakkavad niiske õhuga kokkupuutel suitsetama.
Aatomi väline elektrooniline konfiguratsioon Cl 3s2Зр5. Seetõttu on ühendites keemilise elemendi oksüdatsioonitasemed -1, +1, +3, +4, +5, +6 ja +7. Aatomi kovalentne raadius on 0,96Å, Cl ioonraadius on 1,83 Å, aatomi afiinsus elektroni suhtes on 3,65 eV, ionisatsioonitase on 12,87 eV.
Nagu eespool mainitud, on kloor üsna aktiivne mittemetall, mis võimaldab luua ühendeid peaaegu kõigi metallidega (mõnel juhul kuumutades või niiskust kasutades, samal ajal broomi välja tõrjudes) ja mittemetallidega. Pulbri kujul reageerib see metallidega ainult kõrge temperatuuriga kokkupuutel.
Maksimaalne põlemistemperatuur - 2250 °C. Hapnikuga võib see moodustada oksiide, hüpokloriite, kloriite ja kloraate. Kõik hapnikku sisaldavad ühendid muutuvad oksüdeerivaga suhtlemisel plahvatusohtlikuksained. Väärib märkimist, et klooroksiidid võivad plahvatada juhuslikult, samas kui kloraadid plahvatavad ainult siis, kui nad puutuvad kokku initsiaatoritega.
Kloori iseloomustus positsiooni järgi perioodilises tabelis:
• lihtaine;
• perioodilisuse tabeli seitsmeteistkümnenda rühma element;
• kolmanda rea kolmas periood;
• põhialarühma seitsmes rühm;
• aatomnumber 17;
• tähistatud sümboliga Cl;
• reaktiivne mittemetall;
• on halogeenrühmas;
• peaaegu normaalsetes tingimustes on see terava lõhnaga kollakasroheline mürgine gaas;
• kloori molekulis on 2 aatomit (valem Cl2).
Kloori füüsikalised omadused:
• Keemistemperatuur: -34,04 °С;
• Sulamistemperatuur: -101,5 °С;
• Gaasiline tihedus - 3,214 g/l;
• tihedus vedel kloor (keemise ajal) - 1,537 g/cm3;
• tahke kloori tihedus - 1,9 g/cm 3;
• konkreetne maht – 1,745 x 10-3 l/aastas.
Kloor: temperatuurimuutuste omadused
Gaasilises olekus kipub see kergesti veelduma. Rõhul 8 atmosfääri ja temperatuuril 20 ° C näeb see välja nagu rohekaskollane vedelik. Sellel on väga kõrged korrosiooniomadused. Nagu praktika näitab, suudab see keemiline element säilitada vedelat olekut kuni kriitilise temperatuurini (143 °C), sõltuv alt rõhu tõusust.
Kui see jahutatakse temperatuurini -32 °C,see muudab oma agregatsiooni oleku vedelaks, sõltumata atmosfäärirõhust. Temperatuuri edasisel langemisel toimub kristalliseerumine (temperatuuril -101 °C).
Kloor looduses
Maakoor sisaldab ainult 0,017% kloori. Põhiosa on vulkaanilistes gaasides. Nagu eespool märgitud, on ainel kõrge keemiline aktiivsus, mistõttu seda esineb looduses teiste elementidega ühendites. Paljud mineraalid sisaldavad aga kloori. Elemendi omadus võimaldab moodustada umbes sada erinevat mineraali. Reeglina on need metallkloriidid.
Samuti on suur osa sellest ookeanides – peaaegu 2%. See on tingitud asjaolust, et kloriidid lahustuvad väga aktiivselt ja neid kannavad jõed ja mered. Võimalik on ka vastupidine protsess. Kloor uhutakse tagasi kaldale ja siis kannab tuul selle ringi. Seetõttu on selle kõrgeim kontsentratsioon rannikuvööndites. Planeedi kuivades piirkondades tekib vaadeldav gaas vee aurustumisel, mille tagajärjel tekivad soolased sood. Aastas kaevandatakse maailmas umbes 100 miljonit tonni seda ainet. Mis aga pole üllatav, sest seal on palju kloori sisaldavaid ladestusi. Selle omadused sõltuvad aga suuresti selle geograafilisest asukohast.
Kloori saamise meetodid
Tänapäeval on kloori saamiseks mitmeid meetodeid, millest kõige levinumad on järgmised:
1. diafragma. See on kõige lihtsam ja odavam. vesinikkloriiddiafragma elektrolüüsi lahus siseneb anoodiruumi. Edasi voolab teraskatoodvõre membraani. See sisaldab väikeses koguses polümeerkiude. Selle seadme oluline omadus on vastuvool. See on suunatud anoodiruumist katoodiruumi, mis võimaldab saada kloori ja leelist eraldi.
2. Membraan. Kõige energiasäästlikum, kuid organisatsioonis raskesti rakendatav. Sarnane diafragmaga. Erinevus seisneb selles, et anoodi- ja katoodiruumid on membraaniga täielikult eraldatud. Seetõttu on väljundiks kaks eraldi voogu.
Väärib märkimist, et chem. Nende meetoditega saadud element (kloor) on erinev. Membraanmeetodit peetakse "puhtamaks".
3. Elavhõbeda meetod vedelkatoodiga. Võrreldes teiste tehnoloogiatega võimaldab see valik saada kõige puhtamat kloori.
Paigalduse põhiskeem koosneb elektrolüsaatorist ja omavahel ühendatud pumbast ning amalgaamilagundajast. Katoodina toimib pumba poolt pumbatav elavhõbe koos keedusoola lahusega ja anoodina toimivad süsinik- või grafiitelektroodid. Paigalduse tööpõhimõte on järgmine: elektrolüüdist eraldub kloor, mis koos anolüüdiga eemaldatakse elektrolüsaatorist. Viimasest eemaldatakse lisandid ja kloorijäägid, küllastatakse haliidiga ja suunatakse uuesti elektrolüüsile.
Tööstusohutuse nõuded ja tootmise kahjumlikkus tõid kaasa vedelkatoodi asendamise tahke katoodiga.
Kloori kasutamine tööstuseseesmärkidel
Kloori omadused võimaldavad seda tööstuses aktiivselt kasutada. Selle keemilise elemendi abil saadakse mitmesuguseid kloororgaanilisi ühendeid (vinüülkloriid, klorokummi jne), ravimeid, desinfektsioonivahendeid. Kuid tööstuse suurim nišš on vesinikkloriidhappe ja lubja tootmine.
Joogivee puhastamise meetodeid kasutatakse laialdaselt. Tänapäeval püüavad nad sellest meetodist loobuda, asendades selle osooniga, kuna aine, mida me kaalume, mõjutab inimkeha negatiivselt, lisaks hävitab klooritud vesi torujuhtmeid. See on tingitud asjaolust, et vabas olekus Cl mõjutab polüolefiinidest valmistatud torusid negatiivselt. Enamik riike eelistab siiski kloorimismeetodit.
Samuti kasutatakse kloori metallurgias. Selle abiga saadakse mitmeid haruldasi metalle (nioobium, tantaal, titaan). Keemiatööstuses kasutatakse erinevaid kloororgaanilisi ühendeid aktiivselt umbrohutõrjeks ja muudel põllumajanduslikel eesmärkidel, elementi kasutatakse ka valgendajana.
Oma keemilise struktuuri tõttu hävitab kloor enamiku orgaanilisi ja anorgaanilisi värvaineid. See saavutatakse nende täieliku värvi muutmisega. Selline tulemus on võimalik ainult vee olemasolul, sest pleegitamine toimub aatomhapniku toimel, mis tekib pärast kloori lagunemist: Cl2 + H2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Seda meetodit on kasutanud paarsajandeid tagasi ja on populaarne ka tänapäeval.
Selle aine kasutamine on kloororgaaniliste insektitsiidide tootmisel väga populaarne. Need põllumajanduspreparaadid tapavad kahjulikud organismid, jättes taimed puutumata. Märkimisväärne osa kogu planeedil kaevandatavast kloorist läheb põllumajanduse vajadusteks.
Seda kasutatakse ka plastisegude ja kummi tootmisel. Nende abiga valmivad juhtmeisolatsioon, kirjatarbed, seadmed, kodumasinate kestad jne. On olemas arvamus, et sel viisil saadud kummid kahjustavad inimest, kuid teadus seda ei kinnita.
Väärib märkimist, et kloori (aine omadused avalikustasime üksikasjalikult varem) ja selle derivaate, nagu sinepigaas ja fosgeen, kasutatakse sõjalistel eesmärkidel ka keemiliste sõjaainete saamiseks.
Kloor kui mittemetallide särav esindaja
Mittemetallid on lihtsad ained, mis sisaldavad gaase ja vedelikke. Enamasti juhivad nad elektrivoolu halvemini kui metallid ning neil on märkimisväärsed erinevused füüsikalistes ja mehaanilistes omadustes. Kõrge ionisatsioonitaseme abil on nad võimelised moodustama kovalentseid keemilisi ühendeid. Allpool on kloori näitel antud mittemetalli omadus.
Nagu eespool mainitud, on see keemiline element gaas. Norma altingimustes puuduvad sellel täielikult metallidega sarnased omadused. Ilma välise abita ei saa see suhelda hapniku, lämmastiku, süsiniku jne.avaldab oksüdeerivaid omadusi sidemetes lihtsate ja mõnede keerukate ainetega. Viitab halogeenidele, mis kajastub selgelt selle keemilistes omadustes. Ühendites teiste halogeenide esindajatega (broom, astatiin, jood) tõrjub see need välja. Gaasilises olekus lahustub kloor (selle omadus on selle otsene kinnitus) hästi. See on suurepärane desinfektsioonivahend. Tapab ainult elusorganisme, mistõttu on see põllumajanduses ja meditsiinis asendamatu.
Kasutage mürgise ainena
Klooriaatomi omadused võimaldavad seda kasutada mürgisena. Esimest korda kasutas Saksamaa gaasi 22. aprillil 1915, Esimese maailmasõja ajal, mille tagajärjel hukkus umbes 15 tuhat inimest. Hetkel seda mürgise ainena ei kasutata.
Kirjeldame lühid alt keemilist elementi kui lämmatavat ainet. Mõjutab inimkehale lämbumise kaudu. Esiteks ärritab see ülemisi hingamisteid ja silmade limaskesti. Tugev köha algab lämbumishoogudega. Lisaks söövitab gaas kopsudesse tungides kopsukudet, mis põhjustab turset. Tähtis! Kloor on kiiresti toimiv aine.
Sõltuv alt kontsentratsioonist õhus on sümptomid erinevad. Inimese vähese sisalduse korral täheldatakse silmade limaskesta punetust, kerget õhupuudust. Sisaldus atmosfääris 1,5-2 g/m3 põhjustab raskustunnet ja põnevust rinnus, teravat valu ülemistes hingamisteedes. Samuti võib seisundiga kaasneda tugev pisaravool. Pärast 10-15 minutit toas olemistsellise kloori kontsentratsiooniga tekib tõsine kopsupõletus ja surm. Kõrgemate kontsentratsioonide korral on surm võimalik ülemiste hingamisteede halvatusest minuti jooksul.
Selle ainega töötamisel on soovitatav kasutada kombinesooni, gaasimaske, kindaid.
Kloor organismide ja taimede elus
Kloor on osa peaaegu kõigist elusorganismidest. Eripäraks on see, et see ei esine mitte puhtal kujul, vaid ühendite kujul.
Loomade ja inimeste organismides säilitavad kloriidioonid osmootse võrdsuse. See on tingitud asjaolust, et neil on kõige sobivam raadius membraanirakkudesse tungimiseks. Koos kaaliumiioonidega reguleerib Cl vee-soola tasakaalu. Soolestikus loovad kloriidioonid soodsa keskkonna maomahla proteolüütiliste ensüümide toimimiseks. Paljudes meie keharakkudes on kloorikanalid. Nende kaudu toimub rakkudevaheline vedelikuvahetus ja raku pH säilib. Umbes 85% selle elemendi kogumahust kehas asub rakkudevahelises ruumis. See eritub kehast kusiti kaudu. Naise keha toodab rinnaga toitmise ajal.
Selles arengujärgus on raske üheselt öelda, milliseid haigusi kloor ja selle ühendid esile kutsuvad. Selle põhjuseks on selle valdkonna uuringute puudumine.
Ka taimerakkudes leidub kloriidioone. Ta osaleb aktiivselt energiavahetuses. Ilma selle elemendita on fotosünteesi protsess võimatu. Tema abigajuured omastavad aktiivselt vajalikke aineid. Kuid kõrge kloori kontsentratsioon taimedes võib avaldada kahjulikku mõju (aeglustab fotosünteesi protsessi, peatab arengu ja kasvu).
Samas on selliseid taimestiku esindajaid, kes võiksid selle elemendiga "sõpru teha" või vähem alt läbi saada. Mittemetalli (kloor) omadus sisaldab sellist elementi nagu aine võime mulda oksüdeerida. Evolutsiooni käigus hõivasid ülalmainitud taimed, mida nimetatakse halofüütideks, tühjad sooalad, mis olid tühjad selle elemendi ülekülluse tõttu. Nad neelavad kloriidioone ja vabanevad neist lehtede langemise abil.
Kloori transport ja ladustamine
Kloori teisaldamiseks ja säilitamiseks on mitu võimalust. Elemendi omadus eeldab spetsiaalsete kõrgsurvesilindrite vajadust. Sellistel konteineritel on identifitseerimismärgis - vertikaalne roheline joon. Silindreid tuleb põhjalikult loputada kord kuus. Kloori pikaajalisel säilitamisel moodustub neis väga plahvatusohtlik sade - lämmastiktrikloriid. Isesüttimine ja plahvatus on võimalik, kui kõiki ohutusnõudeid ei järgita.
Kloori uurimine
Tulevased keemikud peaksid teadma kloori omadusi. Plaani järgi saavad 9. klassid selle ainega eriala algteadmiste põhjal isegi laborikatseid teha. Loomulikult on õpetaja kohustatud läbi viima ohutusalase instruktaaži.
Töö järjekord on järgmine: tuleb kaasa võtta kolbkloori ja valage sinna väikesed metallilaastud. Lennu ajal süttivad kiibid heledate eredate sädemetega ja samal ajal moodustub kerge valge suits SbCl3. Kui tinafoolium kastetakse klooriga anumasse, süttib see samuti iseenesest ning tulised lumehelbed kukuvad aeglaselt kolvi põhja. Selle reaktsiooni käigus tekib suitsune vedelik - SnCl4. Kui anumasse asetatakse raudlaastud, tekivad punased "tilgad" ja ilmub punane suits FeCl3.
Praktilise töö kõrval korratakse teooriat. Eelkõige selline küsimus nagu kloori iseloomustamine positsiooni järgi perioodilises süsteemis (kirjeldatud artikli alguses).
Katsete tulemusena selgub, et element reageerib aktiivselt orgaanilistele ühenditele. Kui asetate tärpentiniga leotatud vati klooripurki, süttib see koheselt ja kolbist pudeneb järsult tahma. Naatrium hõõgub tõhus alt kollaka leegiga ja keemianõude seintele ilmuvad soolakristallid. Õpilastele on huvitav teada, et N. N. Semenov (hilisem Nobeli preemia laureaat) kogus noore keemikuna pärast sellise katse läbiviimist kolbi seintelt soola ja sõi selle leiba piserdades. Keemia osutus õigeks ega vedanud teadlast alt. Keemiku tehtud katse tulemusena osutus tavaline lauasool tõesti välja!
