The chlór Jedná se o chemický prvek, který je reprezentován symbolem Cl. Je druhým z halogenů umístěných pod fluorem a je také třetím nejvíce elektronegativním prvkem ze všech. Jeho název je odvozen od jeho nažloutlé zelené barvy, která je intenzivnější než fluorid.
Populárně, když někdo uslyší vaše jméno, první věc, na kterou si vzpomene, jsou bělicí prostředky na oblečení a voda v bazénech. I když chlor v takových příkladech funguje efektivně, bělící a dezinfekční účinek nevyvolává jeho plyn, ale jeho sloučeniny (zejména chlornan)..
Obrázek výše ukazuje kulatou baňku s plynným chlorem. Jeho hustota je větší než hustota vzduchu, což vysvětluje, proč zůstává v baňce a neuniká do atmosféry; jak se to stává u jiných lehčích plynů, řekněme helia nebo dusíku. V tomto stavu jde o vysoce toxickou látku, protože produkuje kyselinu chlorovodíkovou v plicích..
Proto elementární nebo plynný chlor nemá mnoho použití, kromě některých syntéz. Jeho sloučeniny, ať už jsou to soli nebo chlorované organické molekuly, však pokrývají dobrý repertoár použití, který přesahuje bazény a extrémně bílé oblečení..
Podobně se jeho atomy ve formě chloridových aniontů nacházejí v našem těle a regulují hladinu sodíku, vápníku a draslíku i v žaludeční šťávě. Jinak by byl příjem chloridu sodného ještě smrtelnější.
Chlór se vyrábí elektrolýzou solanky bohaté na chlorid sodný, což je průmyslový proces, při kterém se také získává hydroxid sodný a vodík. A protože moře jsou téměř nevyčerpatelným zdrojem této soli, jsou potenciální zásoby tohoto prvku v hydrosféře velmi velké..
Rejstřík článků
Vzhledem k vysoké reaktivitě plynného chloru starověké civilizace nikdy nepředpokládaly jeho existenci. Jeho sloučeniny však byly součástí kultury lidstva od starověku; jeho historie začala souviset s běžnou solí.
Na druhou stranu, chlor vznikl ze sopečných erupcí a když někdo rozpustil zlato v aqua regia; Žádný z těchto prvních přístupů však nestačil ani k formulaci myšlenky, že uvedený žlutozelený plyn je prvek nebo sloučenina.
Objev chloru je přičítán švédskému chemikovi Carlu Wilhelmu Scheeleovi, který v roce 1774 provedl reakci mezi minerálem pyrolusit a kyselinou chlorovodíkovou (tehdy nazývanou kyselina muriatic).
Scheele získal uznání, protože byl prvním vědcem, který studoval vlastnosti chloru; ačkoli dříve uznal (1630) Jan Baptist van Helmont.
Experimenty, kterými Scheele získal svá pozorování, jsou zajímavé: hodnotil bělící účinek chloru na načervenalé a namodralé okvětní lístky květin, stejně jako na listy rostlin a hmyzu, které okamžitě uhynuly..
Rovněž uvedl, že je vysoce reaktivní pro kovy, jeho dusivý zápach a nežádoucí účinek na plíce a že při jeho rozpuštění ve vodě se zvýšila jeho kyselost..
Do té doby chemici považovali jakoukoli sloučeninu, která měla kyslík, za kyselinu; mylně si tedy mysleli, že chlor musí být plynný oxid. Tak tomu říkali „kyselina oxymuratová“ (oxid kyseliny muriatové), název vymyslel slavný francouzský chemik Antoine Lavoisier.
Pak se v roce 1809 Joseph Louis Gay-Lussac a Louis Jacques Thénard pokusili snížit tuto kyselinu dřevěným uhlím; reakce, se kterou získali kovy ze svých oxidů. Tímto způsobem chtěli extrahovat chemický prvek předpokládané kyseliny oxymuratické (kterou nazývali „vzduch zbavený kyseliny muriatové“).
Gay-Lussac a Thénard však ve svých experimentech selhali; ale měli pravdu, když uvažovali o možnosti, že uvedený žlutozelený plyn musí být chemickým prvkem a ne sloučeninou.
Uznání chloru jako chemického prvku bylo zásluhou sira Humphryho Davyho, který v roce 1810 provedl vlastní experimenty s uhlíkovými elektrodami a dospěl k závěru, že takový oxid kyseliny muriatové neexistuje..
A navíc to byl Davy, kdo vytvořil název „chlor“ pro tento prvek z řeckého slova „chloros“, což znamená žlutozelenou barvu..
Když studovali chemické vlastnosti chloru, bylo zjištěno, že mnoho z jeho sloučenin má v přírodě fyziologický roztok; proto jej pojmenovali „halogen“, což znamená sůl. Poté byl termín halogen použit s ostatními prvky stejné skupiny (F, Br a I).
Michaelovi Faradayovi se dokonce podařilo zkapalnit chlor na pevnou látku, která v důsledku kontaminace vodou vytvořila hydrát CldvaHdvaNEBO.
Zbytek historie chloru je spojen s jeho dezinfekčními a bělícími vlastnostmi až do vývoje průmyslového procesu elektrolýzy solanky za vzniku obrovského množství chloru..
Je to hustý, neprůhledný, žlutozelený plyn s dráždivým štiplavým zápachem (vysoce vylepšená verze komerčního chloru) a je také extrémně jedovatý..
17
35,45 u.
Pokud není uvedeno jinak, všechny ostatní vlastnosti odpovídají množstvím naměřeným pro molekulární chlor, Cldva.
-34,04 ° C
-101,5 ° C
-Za normálních podmínek 3,2 g / l
-Přímo při bodu varu 1,5624 g / ml
Pamatujte, že kapalný chlor je přibližně pětkrát hustší než jeho plyn. Hustota jeho par je také 2,49krát větší než hustota vzduchu. Proto na prvním obrázku nemá chlor tendenci unikat z kulaté baňky, protože je hustší než vzduch a nachází se na dně. Tato vlastnost z něj činí ještě nebezpečnější plyn..
6 406 kJ / mol
20,41 kJ / mol
33,95 J / (mol K)
1,46 g / 100 ml při 0 ° C
7,67 atm při 25 ° C Tento tlak je ve srovnání s jinými plyny relativně nízký.
3,16 na Paulingově stupnici.
-První: 1251,2 kJ / mol
-Za druhé: 2298 kJ / mol
-Za třetí: 3822 kJ / mol
8,9 10-3 W / (mK)
Chlór se v přírodě vyskytuje především jako dva izotopy: 35Cl, s hojností 76%, a 37Cl, s hojností 24%. Atomová hmotnost (35,45 u) je tedy průměrem atomových hmot těchto dvou izotopů s příslušnými procenty hojnosti..
Všechny radioizotopy chloru jsou umělé, mezi nimi i 36Cl jako nejstabilnější s poločasem rozpadu 300 000 let.
Chlor může mít různá oxidační čísla nebo stavy, pokud je součástí sloučeniny. Být jedním z nejvíce elektronegativních atomů v periodické tabulce, obvykle má negativní oxidační čísla; kromě případů, kdy narazí na kyslík nebo fluor, v jejichž oxidech a fluoridech musí „ztratit“ elektrony.
V jejich oxidačních číslech se předpokládá existence nebo přítomnost iontů se stejnou velikostí náboje. Máme tedy: -1 (Cl-, slavný chloridový anion), +1 (Cl+), +2 (Cldva+), +3 (Cl3+), +4 (kl.)4+), +5 (Cl5+), +6 (Cl6+) a +7 (Cl7+). Ze všech z nich jsou -1, +1, +3, +5 a +7 nejčastější v chlorovaných sloučeninách..
Například v ClF a ClF3 oxidační čísla pro chlor jsou +1 (Cl+F-) a +3 (Cl3+F3-). V CldvaNebo je to +1 (Cldva+NEBOdva-); zatímco v ClOdva, CldvaNEBO3 a CldvaNEBO7, jsou +4 (kl4+NEBOdvadva-), +3 (Cldva3+NEBO3dva-) a +7 (Cldva7+NEBO7dva-).
Ve všech chloridech má naopak chlor oxidační číslo -1; jako v případě NaCl (Na+Cl-), kde lze platně říci, že Cl existuje- vzhledem k iontové povaze této soli.
Atomy chloru v základním stavu mají následující elektronickou konfiguraci:
[Ne] 3 sdva 3p5
Proto má každý z nich sedm valenčních elektronů. Pokud nebudou přetíženi energií, ve vesmíru budou jednotlivé atomy Cl, jako zelené kuličky. Jejich přirozenou tendencí je však vytvářet mezi nimi kovalentní vazby, aby doplnili své valenční oktety..
Všimněte si, že stěží potřebují jeden elektron, aby měli osm valenčních elektronů, takže tvoří jednu jednoduchou vazbu; to je ten, který spojuje dva atomy Cl a vytváří molekulu Cldva (horní obrázek), Cl-Cl. Proto je chlor za normálních a / nebo suchozemských podmínek molekulárním plynem; není monatomický, jako u vzácných plynů.
Cl molekuladva je homonukleární a nepolární, takže jeho intermolekulární interakce jsou řízeny rozptylovými silami v Londýně a jeho molekulovými hmotnostmi. V plynné fázi je vzdálenost Cldva-Cldva je relativně krátký ve srovnání s jinými plyny, které díky jeho hmotnosti z něj dělají plyn třikrát hustší než vzduch.
Světlo může vzrušovat a podporovat elektronické přechody uvnitř molekulárních orbitalů Cldva; následně se objeví jeho charakteristická žlutozelená barva. Tato barva zesílí v kapalném stavu a poté částečně zmizí, když ztuhne.
Jak teplota klesá (-34 ° C), molekuly Cldva ztratit kinetickou energii a vzdálenost Cldva-Cldva klesá; proto se spojují a nakonec definují kapalný chlor. Totéž se stane, když je systém ještě více ochlazen (-101 ° C), nyní s molekulami Cldva tak blízko u sebe, že definují ortorombický krystal.
Skutečnost, že existují krystaly chloru, naznačuje, že jejich disperzní síly jsou dostatečně směrné, aby vytvořily strukturní vzor; tj. molekulární vrstvy Cldva. Oddělení těchto vrstev je takové, že se jejich struktura nemění ani pod tlakem 64 GPa, ani nevykazují elektrické vedení..
Chlór v plynném stavu nelze nikde na povrchu Země najít, protože je velmi reaktivní a má sklon k tvorbě chloridů. Tyto chloridy jsou dobře rozptýleny v zemské kůře a navíc po milionech let, které jsou odplaveny dešti, obohacují moře a oceány..
Ze všech chloridů je NaCl minerálního halitu (horní obrázek) nejběžnější a nejhojnější; následovaný minerály silvin, KCl a karnalit, MgCldvaKCl 6HdvaO. Když se vodní hmoty odpařují působením Slunce, zanechávají za sebou pouštní solná jezera, ze kterých lze přímo extrahovat NaCl jako surovinu pro výrobu chloru..
NaCl se rozpouští ve vodě za vzniku solanky (26%), která je podrobena elektrolýze v chlor-alkalickém článku. Tam v anodovém a katodovém prostoru probíhají dvě poloviční reakce:
2Cl-(ac) => Cldva(g) + 2e- (Anoda)
2HdvaO (l) + 2e- => 2OH-(ac) + Hdvag) (katoda)
A globální rovnice pro obě reakce je:
2NaCl (aq) + 2HdvaO (l) => 2NaOH (aq) + Hdva(g) + Cldva(G)
Jak reakce probíhá, ionty Na+ vytvořené na anodě migrují do katodové komory přes propustnou azbestovou membránu. Z tohoto důvodu je NaOH na pravé straně globální rovnice. Oba plyny, Cldva a Hdva, jsou odebírány z anody a katody.
Obrázek níže ilustruje, co bylo právě napsáno:
Všimněte si, že koncentrace solanky na konci klesá o 2% (jde z 24 na 26%), což znamená, že část jejích aniontů Cl- originály byly transformovány do molekul Cldva. Nakonec industrializace tohoto procesu dala způsob výroby chloru, vodíku a hydroxidu sodného.
Jak je uvedeno v části historie, plynný chlor lze vyrábět rozpuštěním minerálních vzorků pyrolusitu kyselinou chlorovodíkovou. Následující chemická rovnice ukazuje produkty získané z reakce:
MnOdva(s) + 4HCl (vod.) => MnCldva(aq) + 2HdvaO (l) + Cldva(G)
Slitiny chloru neexistují ze dvou jednoduchých důvodů: jejich plynné molekuly nelze zachytit mezi kovovými krystaly a jsou také velmi reaktivní, takže by okamžitě reagovaly s kovy za vzniku příslušných chloridů..
Na druhé straně nejsou žádoucí ani chloridy, protože po rozpuštění ve vodě mají solný účinek, který podporuje korozi ve slitinách; a proto se kovy rozpouštějí za vzniku chloridů kovů. Proces koroze pro každou slitinu je jiný; některé jsou náchylnější než jiné.
Chlor proto není vůbec dobrou přísadou pro slitiny; ani jako Cldva ani jako Cl- (a atomy Cl by byly velmi reaktivní, takže by dokonce mohly existovat).
I když je rozpustnost chloru ve vodě nízká, stačí, když ve vlhkosti naší pokožky a očí produkujeme kyselinu chlorovodíkovou, která nakonec koroduje tkáně a způsobí vážné podráždění až ztrátu zraku..
Ještě horší je, když dýchá své zelenožluté páry, protože jakmile se dostane do plic, znovu vytvoří kyseliny a poškodí plicní tkáň. Díky tomu má člověk bolesti v krku, kašel a dýchací potíže způsobené tekutinami vytvářenými v plicích.
Pokud dojde k úniku chlóru, jste ve zvlášť nebezpečné situaci: vzduch nemůže jednoduše „smést“ své páry; zůstanou tam, dokud nezareagují nebo se pomalu nerozptýlí.
Kromě toho se jedná o vysoce oxidační sloučeninu, takže s ní mohou při nejmenším kontaktu výbušně reagovat různé látky; stejně jako ocelová vlna a hliník. Proto tam, kde je uložen chlór, je třeba učinit všechna nezbytná opatření, aby se zabránilo riziku požáru..
Je ironií, že zatímco plynný chlor je smrtelný, jeho chloridový anion není toxický; Lze jej konzumovat (s mírou), nehoří ani nereaguje, s výjimkou fluoru a jiných činidel.
Asi 81% ročně vyrobeného plynného chloru se používá na syntézu organických a anorganických chloridů. V závislosti na stupni kovalence těchto sloučenin lze chlor nalézt jako pouhé atomy Cl v chlorovaných organických molekulách (s vazbami C-Cl) nebo jako ionty Cl- v několika chloridových solích (NaCl, CaCldva, MgCldva, atd.).
Každá z těchto sloučenin má své vlastní aplikace. Například chloroform (CHCI3) a ethylchlorid (CH3CHdvaCl) jsou rozpouštědla, která se začala používat jako inhalační anestetika; dichlormethan (CHdvaCldva) a tetrachlormethan (CCl4) mezitím jsou v laboratořích organické chemie široce používána rozpouštědla.
Když jsou tyto chlorované sloučeniny kapalné, většinou se používají jako rozpouštědla pro organická reakční média..
V jiných sloučeninách přítomnost atomů chloru představuje zvýšení dipólového momentu, takže mohou interagovat ve větší míře s polární matricí; jeden složený z proteinů, aminokyselin, nukleových kyselin atd., biomolekul. Chlór tedy hraje roli také při syntéze léčiv, pesticidů, insekticidů, fungicidů atd..
Pokud jde o anorganické chloridy, obvykle se používají jako katalyzátory, surovina pro získávání kovů elektrolýzou nebo zdroje iontů Cl.-.
Plynný nebo elementární chlor nemá v živých bytostech žádnou roli kromě ničení jejich tkání. To však neznamená, že jeho atomy nelze v těle najít. Například Cl ionty- jsou velmi hojné v buněčném a extracelulárním prostředí a pomáhají kontrolovat hladinu iontů Na+ a Cadva+, většinou.
Podobně je kyselina chlorovodíková součástí žaludeční šťávy, s níž je potrava trávena v žaludku; jeho ionty Cl-, ve společnosti H3NEBO+, definujte pH blízké 1 z těchto sekretů.
Hustota plynného chloru z něj činí smrtící látku, když se rozlije nebo nalije do uzavřených nebo otevřených prostor. Protože je hustší než vzduch, jeho proud nepřenáší snadno chlór, takže zůstává po značnou dobu, než se konečně rozptýlí.
Například v první světové válce byl tento chlór používán na bojištích. Jakmile se uvolní, vplížil se do zákopů, aby vojáky udusil a donutil je vystoupit na povrch..
Chlorované roztoky, kde byl plynný chlor rozpuštěn ve vodě a poté zalkalizován pufrem, mají vynikající dezinfekční vlastnosti a také potlačují hnilobu tkání. Používají se k dezinfekci otevřených ran k eliminaci patogenních bakterií.
Voda v bazénu je přesně chlorovaná, aby eliminovala bakterie, mikroby a parazity, které se v ní mohou ukrývat. K tomuto účelu se dříve používal plynný chlór, jeho působení je však poměrně agresivní. Místo toho se používají roztoky chlornanu sodného (bělidlo) nebo tablety kyseliny trichlorisokyanurové (TCA)..
Výše uvedené ukazuje, že to není Cldva ten, který působí dezinfekčně, ale kyselina chlorovodíková HClO, která produkuje O radikály, které ničí mikroorganismy.
Chlor je velmi podobný svému dezinfekčnímu účinku a také bělí materiály, protože barviva odpovědná za barvy jsou degradována HClO. Jeho chlorované roztoky jsou tedy ideální pro odstraňování skvrn z bílých oděvů nebo pro bělení papírové buničiny..
Nejdůležitější sloučeninou chloru ze všech, která představuje přibližně 19% zbývající produkce plynného chloru, je polyvinylchlorid (PVC). Tento plast má mnohostranné použití. S ním se vyrábí vodovodní potrubí, okenní rámy, obklady stěn a podlah, elektrické vedení, IV vaky, kabáty atd..
Zatím žádné komentáře