Chlor kommt in der Natur gasförmig und nur in Form von Verbindungen mit anderen Gasen vor. Unter nahezu normalen Bedingungen ist es ein grünliches, giftiges, ätzendes Gas. Es hat mehr Gewicht als Luft. Hat einen süßen Geruch. Das Chlormolekül besteht aus zwei Atomen. Es brennt nicht im Ruhezustand, aber bei hohen Temperaturen interagiert es mit Wasserstoff, wonach eine Explosion möglich ist. Als Ergebnis wird Phosgengas freigesetzt. Sehr giftig. So kann selbst eine geringe Konzentration in der Luft (0,001 mg pro 1 dm3) zum Tod führen. Die Haupteigenschaft des nichtmetallischen Chlors ist, dass es schwerer als Luft ist und sich daher immer in Form eines gelblich-grünen Schleiers in Bodennähe befindet.
Historische Fakten
Diese Substanz wurde erstmals 1774 von K. Schelee durch Kombination von Salzsäure und Pyrolusit praktisch gewonnen. P. Davy konnte jedoch erst 1810 Chlor charakterisieren und feststellen, dass es es istein separates chemisches Element.
Es ist erwähnenswert, dass Joseph Priestley 1772 in der Lage war, Chlorwasserstoff zu erh alten - eine Verbindung von Chlor mit Wasserstoff, aber der Chemiker konnte diese beiden Elemente nicht trennen.
Chemische Charakterisierung von Chlor
Chlor ist ein chemisches Element der Hauptuntergruppe der Gruppe VII des Periodensystems. Es steht in der dritten Periode und hat die Ordnungszahl 17 (17 Protonen im Atomkern). Reaktives Nichtmetall. Bezeichnet mit Buchstaben Cl.
ist ein typischer Vertreter von Halogenen. Dies sind Gase, die keine Farbe haben, aber einen scharfen stechenden Geruch haben. Normalerweise giftig. Alle Halogene sind gut wasserlöslich. Sie fangen an zu rauchen, wenn sie feuchter Luft ausgesetzt werden.
Äußere elektronische Konfiguration des Atoms Cl 3s2Зр5. Daher weist das chemische Element in Verbindungen Oxidationsstufen von -1, +1, +3, +4, +5, +6 und +7 auf. Der Kovalenzradius des Atoms beträgt 0,96 Å, der Ionenradius von Cl beträgt 1,83 Å, die Affinität des Atoms zum Elektron beträgt 3,65 eV, das Ionisationsniveau beträgt 12,87 eV.
Wie oben erwähnt, ist Chlor ein ziemlich aktives Nichtmetall, mit dem Sie Verbindungen mit fast jedem Metall (in einigen Fällen durch Erhitzen oder Verwendung von Feuchtigkeit, während Brom verdrängt wird) und Nichtmetallen herstellen können. In Pulverform reagiert es nur bei hohen Temperaturen mit Metallen.
Maximale Verbrennungstemperatur - 2250 °C. Mit Sauerstoff kann es Oxide, Hypochlorite, Chlorite und Chlorate bilden. Alle sauerstoffh altigen Verbindungen werden bei Wechselwirkung mit Oxidationsmitteln explosivSubstanzen. Es ist erwähnenswert, dass Chloroxide zufällig explodieren können, während Chlorate nur explodieren, wenn sie irgendwelchen Initiatoren ausgesetzt werden.
Charakterisierung von Chlor nach Position im Periodensystem:
• einfacher Stoff;
• Element der siebzehnten Gruppe des Periodensystems;
• dritte Periode der dritten Reihe;
• siebte Gruppe der Hauptuntergruppe;
• Ordnungszahl 17;
• bezeichnet durch das Symbol Cl;
• reaktives Nichtmetall;
• steht in der Halogengruppe;
• Unter nahezu normalen Bedingungen ist es ein giftiges Gas mit gelblich-grüner Farbe und stechendem Geruch;
• Chlormolekül hat 2 Atome (Formel Cl2).
Physikalische Eigenschaften von Chlor:
• Siedepunkt: -34,04 °C;
• Schmelzpunkt: -101,5 °С;
• Gasdichte - 3,214 g/l;
• Dichte von flüssiges Chlor (beim Kochen) - 1,537 g/cm3;
• Dichte von festem Chlor - 1,9 g/cm 3;
• spezifisches Volumen – 1.745 x 10-3 l/Jahr.
Chlor: Eigenschaften von Temperaturänderungen
Im gasförmigen Zustand neigt es dazu, sich leicht zu verflüssigen. Bei einem Druck von 8 Atmosphären und einer Temperatur von 20 ° C sieht es aus wie eine grünlich-gelbe Flüssigkeit. Es hat sehr hohe Korrosionseigenschaften. Wie die Praxis zeigt, kann dieses chemische Element bei einem Druckanstieg bis zu einer kritischen Temperatur (143 ° C) einen flüssigen Zustand beibeh alten.
Wenn es auf -32 °C heruntergekühlt wird,es ändert seinen Aggregatzustand zu flüssig, unabhängig vom atmosphärischen Druck. Bei weiterer Temperaturabsenkung kommt es zur Kristallisation (bei -101 °C).
Chlor in der Natur
Die Erdkruste enthält nur 0,017 % Chlor. Der Großteil liegt in vulkanischen Gasen. Wie oben angegeben, hat der Stoff eine hohe chemische Aktivität, wodurch er in der Natur in Verbindungen mit anderen Elementen vorkommt. Viele Mineralien enth alten jedoch Chlor. Die Eigenschaft des Elements ermöglicht die Bildung von etwa hundert verschiedenen Mineralien. In der Regel handelt es sich dabei um Metallchloride.
Außerdem befindet sich eine große Menge davon in den Ozeanen - fast 2%. Dies liegt daran, dass Chloride sehr aktiv gelöst und von Flüssen und Meeren transportiert werden. Auch der umgekehrte Vorgang ist möglich. Chlor wird an die Küste zurückgespült und dann vom Wind herumgetragen. Deshalb wird seine höchste Konzentration in Küstengebieten beobachtet. In den trockenen Regionen des Planeten entsteht das Gas, das wir betrachten, durch die Verdunstung von Wasser, wodurch Salzwiesen entstehen. Etwa 100 Millionen Tonnen dieser Substanz werden jährlich weltweit abgebaut. Was jedoch nicht verwundert, denn es gibt viele chlorh altige Ablagerungen. Seine Eigenschaften hängen jedoch weitgehend von seiner geografischen Lage ab.
Verfahren zur Gewinnung von Chlor
Heute gibt es eine Reihe von Methoden zur Gewinnung von Chlor, von denen die folgenden am gebräuchlichsten sind:
1. Membran. Es ist das einfachste und billigste. Salzsäuredie Lösung bei der Diaphragmaelektrolyse gelangt in den Anodenraum. Weiter mündet das stählerne Kathodengitter in das Diaphragma. Es enthält eine geringe Menge an Polymerfasern. Ein wichtiges Merkmal dieses Geräts ist der Gegenstrom. Es wird vom Anodenraum zum Kathodenraum geleitet, wodurch Chlor und Lauge getrennt gewonnen werden können.
2. Membran. Die energieeffizienteste, aber schwierig in einer Organisation zu implementieren. Ähnlich wie Diaphragma. Der Unterschied besteht darin, dass Anoden- und Kathodenraum vollständig durch eine Membran getrennt sind. Daher besteht die Ausgabe aus zwei separaten Streams.
Es ist erwähnenswert, dass die Eigenschaft von chem. Element (Chlor), das durch diese Methoden erh alten wird, unterschiedlich sein. Die Membranmethode gilt als "sauberer".
3. Quecksilbermethode mit Flüssigkathode. Im Vergleich zu anderen Technologien erh alten Sie mit dieser Option das reinste Chlor.
Prinzipschema der Anlage besteht aus einem Elektrolyseur und einer zwischengesch alteten Pumpe und einem Amalgamzersetzer. Als Kathode dient das von der Pumpe gepumpte Quecksilber zusammen mit einer Kochsalzlösung, als Anode dienen Kohlenstoff- oder Graphitelektroden. Das Funktionsprinzip der Anlage ist wie folgt: Aus dem Elektrolyten wird Chlor freigesetzt, das zusammen mit dem Anolyten aus dem Elektrolyseur entfernt wird. Letztere werden von Verunreinigungen und Chlorresten befreit, mit Halit gesättigt und wieder der Elektrolyse zugeführt.
Arbeitsschutzauflagen und Unrentabilität in der Produktion führten zum Ersatz der Flüssigkathode durch eine Feststoffkathode.
Die Verwendung von Chlor in der IndustrieZwecke
Die Eigenschaften von Chlor ermöglichen eine aktive Nutzung in der Industrie. Mit Hilfe dieses chemischen Elements werden verschiedene chlororganische Verbindungen (Vinylchlorid, Chlorkautschuk usw.), Medikamente und Desinfektionsmittel gewonnen. Aber die größte Nische der Industrie ist die Produktion von Salzsäure und Kalk.
Verfahren zur Reinigung von Trinkwasser sind weit verbreitet. Heute versuchen sie, sich von dieser Methode zu entfernen und sie durch Ozonung zu ersetzen, da die Substanz, die wir in Betracht ziehen, den menschlichen Körper negativ beeinflusst, außerdem zerstört chloriertes Wasser Rohrleitungen. Dies liegt daran, dass Cl im freien Zustand Rohre aus Polyolefinen negativ beeinflusst. Die meisten Länder bevorzugen jedoch die Chlorierungsmethode.
Chlor wird auch in der Metallurgie verwendet. Mit seiner Hilfe werden eine Reihe seltener Metalle (Niob, Tantal, Titan) gewonnen. In der chemischen Industrie werden verschiedene Organochlorverbindungen aktiv zur Unkrautbekämpfung und für andere landwirtschaftliche Zwecke eingesetzt, das Element wird auch als Bleichmittel verwendet.
Chlor zerstört aufgrund seiner chemischen Struktur die meisten organischen und anorganischen Farbstoffe. Dies wird erreicht, indem sie vollständig entfärbt werden. Ein solches Ergebnis ist nur möglich, wenn Wasser vorhanden ist, da der Bleichprozess durch atomaren Sauerstoff erfolgt, der nach dem Abbau von Chlor entsteht: Cl2 + H2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Diese Methode wurde von einigen verwendetvor Jahrhunderten und ist noch heute beliebt.
Die Verwendung dieser Substanz ist sehr beliebt bei der Herstellung von chlororganischen Insektiziden. Diese landwirtschaftlichen Präparate töten schädliche Organismen ab und lassen die Pflanzen intakt. Ein erheblicher Teil des gesamten auf der Erde geförderten Chlors wird für landwirtschaftliche Zwecke verwendet.
Es wird auch bei der Herstellung von Kunststoffmischungen und Gummi verwendet. Mit ihrer Hilfe werden Kabelisolierungen, Schreibwaren, Geräte, Schalen von Haush altsgeräten usw. hergestellt. Es gibt die Meinung, dass auf diese Weise erh altene Gummis einer Person schaden, dies wird jedoch nicht von der Wissenschaft bestätigt.
Es ist erwähnenswert, dass Chlor (die Eigenschaften des Stoffes wurden zuvor von uns ausführlich offengelegt) und seine Derivate wie Senfgas und Phosgen auch für militärische Zwecke zur Gewinnung chemischer Kampfstoffe verwendet werden.
Chlor als leuchtender Vertreter der Nichtmetalle
Nichtmetalle sind einfache Substanzen, zu denen Gase und Flüssigkeiten gehören. In den meisten Fällen leiten sie den elektrischen Strom schlechter als Metalle und weisen erhebliche Unterschiede in den physikalischen und mechanischen Eigenschaften auf. Mit Hilfe eines hohen Ionisationsgrades sind sie in der Lage, kovalente chemische Verbindungen einzugehen. Im Folgenden wird eine Eigenschaft eines Nichtmetalls am Beispiel von Chlor angegeben.
Wie oben erwähnt, ist dieses chemische Element ein Gas. Metallähnliche Eigenschaften fehlen ihm unter normalen Bedingungen vollständig. Ohne fremde Hilfe kann es nicht mit Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff usw. interagieren.zeigt oxidierende Eigenschaften in Bindungen mit einfachen und einigen komplexen Substanzen. Bezieht sich auf Halogene, was sich deutlich in seinen chemischen Eigenschaften widerspiegelt. In Verbindungen mit anderen Vertretern von Halogenen (Brom, Astat, Jod) verdrängt es diese. Im gasförmigen Zustand löst sich Chlor (seine Eigenschaft ist eine direkte Bestätigung dafür) gut auf. Es ist ein ausgezeichnetes Desinfektionsmittel. Tötet nur lebende Organismen, was es in der Landwirtschaft und Medizin unverzichtbar macht.
Verwendung als Giftstoff
Die Eigenschaft des Chloratoms erlaubt es, es als Giftstoff zu verwenden. Zum ersten Mal wurde Gas von Deutschland am 22. April 1915 während des Ersten Weltkriegs eingesetzt, wodurch etwa 15.000 Menschen starben. Im Moment wird es nicht als giftige Substanz verwendet.
Beschreiben wir kurz das chemische Element als Erstickungsmittel. Beeinflusst den menschlichen Körper durch Ersticken. Erstens reizt es die oberen Atemwege und die Schleimhäute der Augen. Ein starker Husten beginnt mit Erstickungsanfällen. Wenn das Gas in die Lunge eindringt, korrodiert es das Lungengewebe, was zu Ödemen führt. Wichtig! Chlor ist eine schnell wirkende Substanz.
Je nach Konzentration in der Luft sind die Symptome unterschiedlich. Bei einem geringen Geh alt bei einer Person wird eine Rötung der Augenschleimhaut und eine leichte Atemnot beobachtet. Der Geh alt in der Atmosphäre von 1,5-2 g/m3 verursacht Schweregefühl und Nervenkitzel in der Brust, scharfe Schmerzen in den oberen Atemwegen. Der Zustand kann auch von starkem Tränenfluss begleitet sein. Nach 10-15 Minuten im RaumBei einer solchen Chlorkonzentration kommt es zu einer schweren Verbrennung der Lunge und zum Tod. Bei höheren Konzentrationen ist der Tod innerhalb einer Minute durch Lähmung der oberen Atemwege möglich.
Bei der Arbeit mit dieser Substanz wird empfohlen, Overalls, Gasmasken und Handschuhe zu tragen.
Chlor im Leben von Organismen und Pflanzen
Chlor ist Bestandteil fast aller lebenden Organismen. Die Besonderheit ist, dass es nicht in reiner Form, sondern in Form von Verbindungen vorliegt.
In Organismen von Tieren und Menschen sorgen Chloridionen für die osmotische Gleichheit. Dies liegt daran, dass sie den am besten geeigneten Radius zum Eindringen in Membranzellen haben. Zusammen mit Kaliumionen reguliert Cl den Wasser-Salz-Haush alt. Im Darm schaffen Chloridionen ein günstiges Umfeld für die Wirkung proteolytischer Enzyme des Magensaftes. Chlorkanäle sind in vielen Zellen unseres Körpers vorhanden. Durch sie findet ein interzellulärer Flüssigkeitsaustausch statt und der pH-Wert der Zelle wird aufrechterh alten. Etwa 85 % des Gesamtvolumens dieses Elements im Körper befinden sich im Interzellularraum. Es wird über die Harnröhre aus dem Körper ausgeschieden. Wird vom weiblichen Körper während des Stillens produziert.
In diesem Entwicklungsstadium ist es schwierig, eindeutig zu sagen, welche Krankheiten durch Chlor und seine Verbindungen hervorgerufen werden. Dies ist auf den Mangel an Forschung in diesem Bereich zurückzuführen.
Chloridionen sind auch in Pflanzenzellen vorhanden. Er nimmt aktiv am Energieaustausch teil. Ohne dieses Element ist der Prozess der Photosynthese unmöglich. Mit seiner HilfeDie Wurzeln nehmen aktiv die notwendigen Substanzen auf. Aber eine hohe Chlorkonzentration in Pflanzen kann sich nachteilig auswirken (Verlangsamung des Prozesses der Photosynthese, Stoppen der Entwicklung und des Wachstums).
Allerdings gibt es solche Vertreter der Pflanzenwelt, die sich mit diesem Element „anfreunden“oder zumindest auskommen könnten. Die Eigenschaft eines Nichtmetalls (Chlor) enthält beispielsweise die Fähigkeit eines Stoffes, Böden zu oxidieren. Im Laufe der Evolution besetzten die oben erwähnten Pflanzen, Halophyten genannt, leere Salzwiesen, die aufgrund eines Überflusses an diesem Element leer waren. Sie absorbieren Chloridionen und werden sie dann mit Hilfe des Laubfalls los.
Transport und Lagerung von Chlor
Es gibt mehrere Möglichkeiten, Chlor zu transportieren und zu lagern. Die Charakteristik des Elements impliziert die Notwendigkeit spezieller Hochdruckzylinder. Solche Behälter haben eine Kennzeichnung - eine vertikale grüne Linie. Zylinder müssen monatlich gründlich gespült werden. Bei längerer Lagerung von Chlor bildet sich in ihnen ein sehr explosiver Niederschlag - Stickstofftrichlorid. Selbstentzündung und Explosion sind möglich, wenn alle Sicherheitsvorschriften nicht beachtet werden.
Chlor studieren
Zukünftige Chemiker sollten die Eigenschaften von Chlor kennen. Sogar Laborexperimente mit dieser Substanz können laut Plan bereits in der 9. Klasse auf Basis fachwissenschaftlicher Grundkenntnisse durchgeführt werden. Selbstverständlich ist der Lehrer verpflichtet, eine Sicherheitseinweisung durchzuführen.
Die Reihenfolge der Arbeit ist wie folgt: Sie müssen eine Flasche mitnehmenChlor und gießen Sie kleine Metallspäne hinein. Im Flug flammen die Chips mit hellen, hellen Funken auf und gleichzeitig bildet sich leichter weißer Rauch SbCl3. Wenn Zinnfolie in ein Gefäß mit Chlor getaucht wird, entzündet es sich ebenfalls spontan und feurige Schneeflocken fallen langsam auf den Boden des Kolbens. Bei dieser Reaktion entsteht eine rauchige Flüssigkeit - SnCl4. Wenn Eisenspäne in das Gefäß gegeben werden, bilden sich rote „Tropfen“und es entsteht roter Rauch FeCl3.
Neben der praktischen Arbeit wird die Theorie wiederholt. Insbesondere eine solche Frage wie die Charakterisierung von Chlor nach Position im Periodensystem (beschrieben am Anfang des Artikels).
Als Ergebnis der Experimente stellt sich heraus, dass das Element aktiv auf organische Verbindungen reagiert. Wenn Sie in Terpentin getränkte Watte in ein Glas mit Chlor geben, entzündet es sich sofort und Ruß fällt scharf aus der Flasche. Natrium schwelt effektiv mit einer gelblichen Flamme und Salzkristalle erscheinen an den Wänden von chemischem Geschirr. Es wird die Schüler interessieren, dass N. N. Semenov (späterer Nobelpreisträger) als junger Chemiker nach der Durchführung eines solchen Experiments Salz von den Wänden des Kolbens sammelte und Brot damit bestreute und es aß. Die Chemie erwies sich als richtig und ließ den Wissenschaftler nicht im Stich. Als Ergebnis des vom Chemiker durchgeführten Experiments stellte sich heraus, dass es sich tatsächlich um gewöhnliches Speisesalz handelte!
