Хлор

Хлор

Хлор (Cl) принадлежит к группе галогенов, 7-й основной группы периодической таблице элементов.

История

Хлор был открыт Карлом Вильгельмом Шееле в 1774 году. 

Во время Первой мировой войны газообразный хлор использовали в качестве химического оружия. 22 апреля 1915 года недалеко от города Ипр во Фландрии германскими войсками был распылен газообразный хлор, что привело к гибели большого числа солдат и многочисленным жертвам, некоторые из которых остались инвалидами на всю жизнь.

Однако, вскоре хлор заменили на более эффективные ядовитые газы, например, фосген.

Свойства

Желто-зеленый, негорючий, едкий газ, в 2,5 раза тяжелее воздуха. Хлор очень реактивен и вытесняет бром и йод из их водородных и металлических связей. Вступает в реакцию со многими другими элементами с образованием хлоридов. Умеренно растворим в воде, используется для хлорирования воды. 

Смеси хлора и водорода (газообразный хлор-кислород) взрываются при воздействии тепла или света. 

Нахождение в природе

Хлор не существует в природе в элементарной форме, но главным образом как анион Cl – (хлорид), который является очень реакционноспособным элементом. Но есть и природные органические соединения хлора (соли) с ковалентной связью. Например, хлорид натрия и хлорид калия можно найти во многих крупных солевых отложения. Хлориды составляют примерно 0,05% объема земной коры.

Производство

В промышленном масштабе, хлор получают с помощью так называемого хлорно-щелочного электролиза в виде хлорида натрия – раствора или расплава:

Хлор-1

Соляная кислота, которая образуется в ходе реакции хлора с органическими углеводородами, также может быть использована в качестве исходного сырья. Которая может быть преобразована обратно в хлор с помощью электрического тока в водном растворе:

Хлор-2

До появления электролитического процесса применялось прямое окисление хлористого водорода с кислородом или воздухом:

Хлор-3

Эту равновесную реакцию проводили на катализаторах на основе хлорида меди (II) (CuCl2). Из-за крайне агрессивной реакционной смеси, этот технологический процесс был связан с большими трудностями. 

В лабораторных условиях хлор можно получить реакцией перманганата калия с концентрированной соляной кислотой

Хлор-4

Реакцией диоксида марганца с концентрированной соляной кислотой

Хлор-5

Реакцией хлорной извести с концентрированной соляной кислотой

Хлор-6

Физические свойства

При нормальных условиях хлор является газообразным веществом. Обладает едким, резким запахом и классифицируется как токсичный. Хлор относительно растворим в воде: 0,0921 моль растворяется в одном литре при 25 С при нормальном атмосферном давлении. 

Этот водный раствор хлора называют хлористый водород и содержит небольшие количества соляной кислоты

Химические свойства

Хлор не горит в воздухе, но он является одним из наиболее реактивных элементов в периодической таблице. Даже при нормальной температуре он реагирует с многочисленными элементами, многими органическими и неорганическими соединениями.

Изотопы

Природный хлор представляет собой смесь двух стабильных изотопов: 35 Cl и 37 Cl.

В атмосфере также наблюдается взаимодействие между изотопом хлора и протонами космического излучения с образованием нестабильного изотопа 36 Cl. Большие количества этого изотопа были получены при облучении воздуха во время испытаний ядерного оружия в атмосфере между 1952 и 1958 годами. 

Соединения хлора

Хлор встречается с числами окисления от -1 до +7. В степени окисления -1 хлор присутствует в виде хлорид-аниона во многих солях, особенно в щелочных металлах: хлорид натрия, хлорид калия и хлорид лития. Однако, наиболее важным соединением Cl (-1) является хлористый водород (HCl) и его водный раствор, а также соляная кислота.

Соединения с уровнями окисления +1, +3, +5, +7 существуют в основном в виде хлорангидридов кислот. С уровнем окисления +1 они представляют собой хлористоводородную кислоту (HClO) с ее солями, такими как гипохлорит натрия.

Хлорная кислота (HClO 2), (HClO3) и (HClO4) следуют с повышением уровня окисления. Это самая сильная из этих кислот и единственная хлорно-кислородная кислота, которая является стабильной, но, тем не менее, взрывоопасной. Остальные стабильны только в виде раствора или соли.

Применение

Хлор является одним из важнейших основных веществ в химической промышленности и используется:

Высокая реакционная способность (является активным окислителем) привела к использованию хлора в качестве отбеливателя (например, в бумажной промышленности). Сейчас в этой роли все чаще используют перекись водорода, из-за вредного воздействия хлора на окружающую среду.

Хлор используется в качестве недорогого дезинфицирующего средства для питьевой воды. Получающаяся в результате хлорноватистая кислота убивает практически все вирусы и бактерии.

Так называемый хлорный эффект (депо) имеет преимущество перед другими агентами. То есть после добавления хлора в водопровод, он оказывает дезинфицирующее действие на трубопроводную сеть еще в течение длительного времени. 

Большинство общественных бассейнов используют хлор в качестве дезинфицирующего средства. 

Строительство

В прошлом в кирпичную кладку иногда добавляли хлорсодержащий антифриз. Выцветание хлоридов на необработанных кирпичных поверхностях может быть результатом неправильного подкисления. Кладка должна быть тщательно влажной перед подкислением, а после обработки ее следует быстро и обильно промыть.

Цель состоит в том, чтобы преобразовать CaCO3 (нерастворимый в воде раствор), который уже застыл с разбавленной соляной кислотой, в растворимый и моющийся хлорид кальция.

Хлорсодержащие материалы, применяемые в строительстве и быту:

  • Покрытия, плиты, фасадные, настенные и напольные покрытия, содержащие ПВХ (поливинилхлорид);
  • Краски, клеи или герметики с ПВХ, полихлоропреном или другим хлорсодержащим агентом;
  • Средства для снятия краски, разбавители, средства для чистки кистей, содержащие хлорированные углеводороды в качестве компонентов растворителя.

Биологическое значение

Физиологически, хлор имеет большое значение в ионной форме хлорида как минерала. Употребляется в пищу в основном в форме поваренной соли (хлорид натрия). Ежедневно человек потребляет от 3 до 12г соли, которая выводится через почки и пот.

Хлорид натрия необходим для выработки желудочной кислоты, поддержания осмоса в организме, а также для проводимости нервных импульсов. 

Обнаружение

Хлорид (Cl -) может обнаружен в реакции водного раствора путем подкисления азотной кислотой с нитратом серебра. В результате образуется белый осадок хлорида серебра. В дополнение к хлоридам, этот эксперимент может также обнаружить йодиды и бромиды в разбавленной аммиачной воде (реакция комплексообразования).

Хлор-7

Опасность для здоровья

При попадании на слизистые оболочки, образуются хлорноватистая и соляная кислоты. В зависимости от концентрации, вдыхание приводит к раздражению слизистых оболочек, кашлю и одышке, а также к удушью. 

Попадание жидкого хлора может вызвать ожоги как слизистых оболочек, так и кожи.  

Газообразный хлор крайне токсичен при вдыхании, раздражает дыхательные пути, глаза, кожу и пищеварительный тракт. Вызывает повреждение легких с тяжелыми хроническими последствиями, различные сердечно-сосудистые заболевания. 

Концентрация хлора около 0,5% в воздухе смертельна для человека. Концентрация около 0,001% уже может вызывать симптомы отравления. 

Одно из научных исследований установило, что хлорированная вода увеличивает риск рака мочевого пузыря на 35 процентов. Плавание в хлорированной воде увеличивает опасность уже на 57 процента. 

Техника безопасности

Хранить контейнеры, содержащие хлор, плотно закрытыми в хорошо проветриваемом месте, вдали от открытого огня, тепла и солнечного света, а также влаги. При входе в помещение с газообразным хлором всегда надевать защитные респираторы. 

Замена баллона с газообразным хлором возможна только при защите рук (защитные перчатки) и органов дыхания (полнолицевая маска с кислородным фильтром или автономный дыхательный аппарат). 

После каждой замены баллона необходимо проверять герметичность фитингов и предохранять баллоны от опрокидывания (фиксация на кронштейне).

Первая помощь при отравлении хлором

  • При попадании на одежду: немедленно снять загрязненную одежду.
  • После вдыхания: вынести пациента на свежий воздух, при возможности дать подышать чистым кислородом. Немедленно доставить в больницу. 
  • При попадании на кожу: немедленно промыть водой с мылом, в случае ожога –  наложить стерильную повязку. Немедленная транспортировка в больницу. 

При попадании в глаза: промыть под проточной водой в течение 10–15 минут с широко открытым веком. Затем немедленно обратиться к офтальмологу.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

шестнадцать + двенадцать =

Пролистать наверх