V naravi se klor pojavlja v plinastem stanju in le v obliki spojin z drugimi plini. V pogojih, ki so blizu normalnim, je zelenkast, strupen, jedki plin. Ima večjo težo kot zrak. Ima sladek vonj. Molekula klora vsebuje dva atoma. V mirovanju ne gori, vendar pri visokih temperaturah sodeluje z vodikom, po katerem je možna eksplozija. Posledično se sprosti plin fosgen. Zelo strupeno. Torej lahko celo pri nizki koncentraciji v zraku (0,001 mg na 1 dm3) povzroči smrt. Glavna značilnost nekovinskega klora je, da je težji od zraka, zato bo vedno blizu tal v obliki rumenkasto zelene meglice.
Zgodovinska dejstva
Prvič v praksi je to snov pridobil K. Schelee leta 1774 s kombinacijo klorovodikove kisline in piroluzita. Vendar je P. Davy šele leta 1810 uspel opredeliti klor in ugotoviti, da jeločen kemični element.
Omeniti velja, da je Joseph Priestley leta 1772 uspel pridobiti vodikov klorid - spojino klora z vodikom, vendar kemik teh dveh elementov ni mogel ločiti.
Kemijska karakterizacija klora
Klor je kemični element glavne podskupine skupine VII periodnega sistema. Je v tretjem obdobju in ima atomsko številko 17 (17 protonov v atomskem jedru). Reaktivna nekovina. Označeno s črkami Cl.
Je tipičen predstavnik halogenov. To so plini, ki nimajo barve, imajo pa oster oster vonj. Običajno strupeno. Vsi halogeni so zelo topni v vodi. Začnejo kaditi, ko so izpostavljeni vlažnemu zraku.
Zunanja elektronska konfiguracija atoma Cl 3s2Зр5. Zato ima kemični element v spojinah stopnje oksidacije -1, +1, +3, +4, +5, +6 in +7. Kovalentni polmer atoma je 0,96Å, ionski polmer Cl je 1,83 Å, afiniteta atoma do elektrona je 3,65 eV, nivo ionizacije je 12,87 eV.
Kot že omenjeno, je klor dokaj aktivna nekovina, ki vam omogoča ustvarjanje spojin s skoraj vsako kovino (v nekaterih primerih s segrevanjem ali uporabo vlage, medtem ko izpodriva brom) in nekovinami. V obliki prahu reagira s kovinami le, če je izpostavljen visokim temperaturam.
Maksimalna temperatura zgorevanja - 2250 °C. S kisikom lahko tvori okside, hipoklorite, klorite in klorate. Vse spojine, ki vsebujejo kisik, postanejo eksplozivne pri interakciji z oksidacijosnovi. Omeniti velja, da lahko klorovi oksidi eksplodirajo naključno, medtem ko klorati eksplodirajo le, če so izpostavljeni katerim koli iniciatorjem.
Opredelitev klora glede na položaj v periodnem sistemu:
• preprosta snov;
• element sedemnajste skupine periodnega sistema;
• tretja faza tretje vrstice;
• sedma skupina glavne podskupine;
• atomsko število 17;
• označeno s simbolom Cl;
• reaktivna nekovina;
• je v skupini halogenov;
• v skoraj normalnih pogojih je strupen plin rumenkasto zelene barve z ostrim vonjem;
• molekula klora ima 2 atoma (formula Cl2).
Fizikalne lastnosti klora:
• Vrelišče: -34,04 °С;
• Tališče: -101,5 °С;
• Gostota plina - 3,214 g/l;
• gostota tekoči klor (med vrenjem) - 1,537 g/cm3;
• gostota trdnega klora - 1,9 g/cm 3;
• specifična prostornina – 1,745 x 10-3 l/leto.
Klor: značilnosti temperaturnih sprememb
V plinastem stanju se zlahka utekočini. Pri tlaku 8 atmosfer in temperaturi 20 ° C izgleda kot zelenkasto rumena tekočina. Ima zelo visoke korozijske lastnosti. Kot kaže praksa, lahko ta kemični element vzdržuje tekoče stanje do kritične temperature (143 ° C), če se tlak poveča.
Če se ohladi na -32 °C,spremenila bo svoje agregacijsko stanje v tekoče, ne glede na atmosferski tlak. Z nadaljnjim znižanjem temperature pride do kristalizacije (pri -101 ° C).
Klor v naravi
Zemeljska skorja vsebuje le 0,017 % klora. Glavnina je v vulkanskih plinih. Kot je navedeno zgoraj, ima snov visoko kemično aktivnost, zaradi česar se v naravi pojavlja v spojinah z drugimi elementi. Vendar pa mnogi minerali vsebujejo klor. Značilnost elementa omogoča tvorbo okoli sto različnih mineralov. Praviloma so to kovinski kloridi.
Veliko ga je tudi v oceanih - skoraj 2%. To je posledica dejstva, da se kloridi zelo aktivno raztopijo in prenašajo po rekah in morjih. Možen je tudi obratni postopek. Klor se spere nazaj na obalo, nato pa ga veter prenaša naokoli. Zato je njegova največja koncentracija opažena v obalnih območjih. V sušnih predelih planeta plin, ki ga obravnavamo, nastane z izhlapevanjem vode, zaradi česar se pojavijo slana močvirja. Na svetu se letno izkoplje približno 100 milijonov ton te snovi. Kar pa ni presenetljivo, saj je veliko nahajališč, ki vsebujejo klor. Njegove značilnosti pa so v veliki meri odvisne od njegove geografske lokacije.
Metode za pridobivanje klora
Danes obstajajo številni načini za pridobivanje klora, od katerih so najpogostejši naslednji:
1. diafragma. Je najpreprostejši in najcenejši. klorovodikovaraztopina pri membranski elektrolizi vstopi v anodni prostor. Nadalje jeklena katodna mreža teče v diafragmo. Vsebuje majhno količino polimernih vlaken. Pomembna lastnost te naprave je protitok. Usmerjen je iz anodnega prostora v katodni prostor, kar omogoča ločeno pridobivanje klora in luga.
2. membrana. Energetsko najbolj učinkovit, vendar težko izvedljiv v organizaciji. Podobno kot diafragma. Razlika je v tem, da sta anodni in katodni prostor popolnoma ločena z membrano. Zato sta izhod dva ločena toka.
Omeniti velja, da je značilnost kem. element (klor), pridobljen s temi metodami, bo drugačen. Membranska metoda velja za bolj "čisto".
3. Živosrebrna metoda s tekočo katodo. V primerjavi z drugimi tehnologijami vam ta možnost omogoča, da dobite najčistejši klor.
Glavni diagram inštalacije je sestavljen iz elektrolizerja in med seboj povezane črpalke in razgrajevalnika amalgama. Živo srebro, ki ga črpa črpalka, skupaj z raztopino navadne soli služi kot katoda, ogljikove ali grafitne elektrode pa kot anoda. Načelo delovanja instalacije je naslednje: iz elektrolita se sprosti klor, ki se skupaj z anolitom odstrani iz elektrolizerja. Iz slednjega odstranimo nečistoče in ostanke klora, nasičimo s halitom in ponovno vrnemo v elektrolizo.
Zahteve industrijske varnosti in nerentabilnost proizvodnje so privedle do zamenjave tekoče katode s trdno.
Uporaba klora v industrijinameni
Lastnosti klora omogočajo, da se aktivno uporablja v industriji. S pomočjo tega kemičnega elementa se pridobivajo različne organoklorove spojine (vinilklorid, kloro-guma itd.), Zdravila in razkužila. Toda največja niša, ki jo zaseda industrija, je proizvodnja klorovodikove kisline in apna.
Metode za prečiščevanje pitne vode se pogosto uporabljajo. Danes se poskušajo odmakniti od te metode in jo nadomestiti z ozoniranjem, saj snov, o kateri razmišljamo, negativno vpliva na človeško telo, poleg tega klorirana voda uničuje cevovode. To je posledica dejstva, da v prostem stanju Cl negativno vpliva na cevi iz poliolefinov. Vendar pa večina držav raje uporablja metodo kloriranja.
Prav tako se klor uporablja v metalurgiji. Z njegovo pomočjo se pridobivajo številne redke kovine (niobij, tantal, titan). V kemični industriji se različne organoklorove spojine aktivno uporabljajo za zatiranje plevela in za druge kmetijske namene, element se uporablja tudi kot belilo.
Zaradi svoje kemične strukture klor uniči večino organskih in anorganskih barvil. To dosežemo tako, da jih popolnoma razbarvamo. Takšen rezultat je možen le, če je prisotna voda, ker do procesa beljenja pride zaradi atomskega kisika, ki nastane po razpadu klora: Cl2 + H2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. To metodo je uporabil parstoletja in je še danes priljubljen.
Uporaba te snovi je zelo priljubljena za proizvodnjo organoklornih insekticidov. Ti kmetijski pripravki uničijo škodljive organizme, rastline pa ostanejo nedotaknjene. Pomemben del vsega klora, pridobljenega na planetu, gre za kmetijske potrebe.
Uporablja se tudi pri proizvodnji plastičnih zmesi in gume. Z njihovo pomočjo se izdeluje izolacija žic, pisalne potrebščine, oprema, lupine gospodinjskih aparatov itd. Obstaja mnenje, da tako pridobljene gume škodujejo človeku, vendar tega ne potrjuje znanost.
Omeniti velja, da se klor (značilnosti snovi smo podrobno razkrili prej) in njegovi derivati, kot sta gorčični plin in fosgen, uporabljajo tudi v vojaške namene za pridobivanje kemičnih bojnih sredstev.
Klor kot svetel predstavnik nekovin
Nekovine so preproste snovi, ki vključujejo pline in tekočine. V večini primerov prevajajo električni tok slabše kot kovine in imajo pomembne razlike v fizikalnih in mehanskih lastnostih. S pomočjo visoke stopnje ionizacije lahko tvorijo kovalentne kemične spojine. Spodaj bo podana značilnost nekovine na primeru klora.
Kot že omenjeno, je ta kemični element plin. V normalnih pogojih popolnoma nima lastnosti, podobnih kovinam. Brez zunanje pomoči ne more komunicirati s kisikom, dušikom, ogljikom itd.kaže oksidativne lastnosti v vezi s preprostimi in nekaterimi kompleksnimi snovmi. Nanaša se na halogene, kar se jasno odraža v njegovih kemičnih lastnostih. V spojinah z drugimi predstavniki halogenov (brom, astatin, jod) jih izpodriva. V plinastem stanju se klor (njegova značilnost je neposredna potrditev tega) dobro raztopi. Je odlično dezinfekcijsko sredstvo. Ubija samo žive organizme, zaradi česar je nepogrešljiv v kmetijstvu in medicini.
Uporaba kot strupena snov
Značilnost atoma klora omogoča, da se uporablja kot strupeno sredstvo. Prvič je Nemčija plin uporabila 22. aprila 1915 med prvo svetovno vojno, zaradi katere je umrlo približno 15 tisoč ljudi. Trenutno se ne uporablja kot strupena snov.
Podajmo kratek opis kemičnega elementa kot dušilnega sredstva. Vpliva na človeško telo z zadušitvijo. Prvič, draži zgornja dihala in sluznice oči. Močan kašelj se začne z napadi zadušitve. Poleg tega plin, ki prodre v pljuča, razjeda pljučno tkivo, kar vodi do edema. Pomembno! Klor je hitro delujoča snov.
Odvisno od koncentracije v zraku so simptomi različni. Z nizko vsebnostjo pri človeku opazimo pordelost sluznice oči, rahlo težko dihanje. Vsebnost v ozračju 1,5-2 g/m3 povzroča težo in vznemirjenje v prsih, ostre bolečine v zgornjih dihalnih poteh. Tudi stanje lahko spremlja močno solzenje. Po 10-15 minutah bivanja v sobipri takšni koncentraciji klora pride do hude opekline pljuč in smrti. Pri višjih koncentracijah je možna smrt v minuti zaradi paralize zgornjih dihalnih poti.
Pri delu s to snovjo je priporočljivo uporabljati kombinezone, plinske maske, rokavice.
Klor v življenju organizmov in rastlin
Klor je del skoraj vseh živih organizmov. Posebnost je, da ni prisoten v čisti obliki, ampak v obliki spojin.
V organizmih živali in ljudi kloridni ioni ohranjajo osmotsko enakost. To je posledica dejstva, da imajo najprimernejši polmer za prodiranje v membranske celice. Cl skupaj s kalijevimi ioni uravnava ravnotežje vode in soli. V črevesju kloridni ioni ustvarjajo ugodno okolje za delovanje proteolitičnih encimov želodčnega soka. Klorni kanali so na voljo v številnih celicah našega telesa. Preko njih poteka izmenjava medcelične tekočine in ohranja se pH celice. Približno 85% celotne prostornine tega elementa v telesu se nahaja v medceličnem prostoru. Iz telesa se izloča skozi sečnico. Proizvaja žensko telo med dojenjem.
Na tej stopnji razvoja je težko nedvoumno reči, katere bolezni izzovejo klor in njegove spojine. To je posledica pomanjkanja raziskav na tem področju.
Prav tako so v rastlinskih celicah prisotni kloridni ioni. Aktivno sodeluje pri izmenjavi energije. Brez tega elementa je proces fotosinteze nemogoč. Z njegovo pomočjokorenine aktivno absorbirajo potrebne snovi. Toda visoka koncentracija klora v rastlinah ima lahko škodljiv učinek (upočasni proces fotosinteze, ustavi razvoj in rast).
Vendar pa obstajajo takšni predstavniki flore, ki bi se lahko "spoprijateljili" ali se vsaj razumeli s tem elementom. Značilnost nekovine (klora) vsebuje tako postavko, kot je sposobnost snovi, da oksidira tla. V procesu evolucije so zgoraj omenjene rastline, imenovane halofiti, zasedle prazna solina, ki so bila prazna zaradi prevelike količine tega elementa. Absorbirajo kloridne ione, nato pa se jih znebijo s pomočjo odpadanja listov.
Prevoz in skladiščenje klora
Obstaja več načinov za premikanje in shranjevanje klora. Značilnost elementa pomeni potrebo po posebnih visokotlačnih jeklenkah. Takšni zabojniki imajo identifikacijsko oznako - navpično zeleno črto. Jeklenke je treba vsak mesec temeljito sprati. Pri dolgotrajnem skladiščenju klora v njih nastane zelo eksplozivna oborina - dušikov triklorid. Spontani vžig in eksplozija sta možna, če se ne upoštevajo vsa varnostna pravila.
Študij klora
Prihodnji kemiki bi morali poznati značilnosti klora. Po načrtu lahko učenci 9. razreda na podlagi osnovnega znanja discipline celo izvajajo laboratorijske poskuse s to snovjo. Seveda je učitelj dolžan izvesti varnostni pouk.
Vrstni red dela je naslednji: vzeti morate bučkoklora in vanj nalijte drobne kovinske ostružke. Med letom se bodo čipi razplamteli s svetlimi svetlimi iskricami, hkrati pa nastane lahek bel dim SbCl3. Ko folijo potopimo v posodo s klorom, se bo tudi ta spontano vžgal, ognjene snežinke pa bodo počasi padale na dno bučke. Med to reakcijo nastane dimljena tekočina - SnCl4. Ko v posodo damo železne ostružke, nastanejo rdeče "kaplje" in pojavi se rdeč dim FeCl3.
Ob praktičnem delu se ponavlja teorija. Zlasti takšno vprašanje, kot je karakterizacija klora po položaju v periodnem sistemu (opisano na začetku članka).
Kot rezultat poskusov se izkaže, da element aktivno reagira na organske spojine. Če v kozarec s klorom postavite vato, namočeno s terpentinom, se bo ta v trenutku vžgal in saje bodo močno padle iz bučke. Natrij učinkovito tli z rumenkastim plamenom, na stenah kemičnih posod pa se pojavijo kristali soli. Študente bo zanimalo, da je N. N. Semenov (kasneje dobitnik Nobelove nagrade), ko je bil še mlad kemik, po izvedbi takšnega poskusa pobral sol s sten bučke in jo poškropil s kruhom. Izkazalo se je, da je kemija prava in znanstvenika ni pustila na cedilu. Kot rezultat poskusa, ki ga je izvedel kemik, se je res izkazala navadna kuhinjska sol!
