Unsur subkumpulan VII Jadual Berkala D.I. Di peringkat luaran terdapat 7 elektron, oleh itu, apabila berinteraksi dengan agen penurunan, klorin menunjukkan sifat pengoksidaannya, menarik elektron logam kepada dirinya sendiri.
Sifat fizikal klorin.
Klorin ialah gas kuning. Mempunyai bau yang menyengat.
Sifat kimia klorin.
Percuma klorin sangat aktif. Ia bertindak balas dengan semua bahan mudah kecuali oksigen, nitrogen dan gas mulia:
Si + 2 Cl 2 = SiCl 4 + Q.
Apabila berinteraksi dengan hidrogen pada suhu bilik, hampir tidak ada tindak balas, tetapi sebaik sahaja pencahayaan bertindak sebagai pengaruh luaran, tindak balas rantai berlaku, yang telah menemui aplikasinya dalam kimia organik.
Apabila dipanaskan, klorin dapat menggantikan iodin atau bromin daripada asidnya:
Cl 2 + 2 HBr = 2 HCl + Br 2 .
Klorin bertindak balas dengan air, sebahagiannya larut di dalamnya. Campuran ini dipanggil air klorin.
Bertindak balas dengan alkali:
Cl 2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H 2 O (sejuk),
Cl 2 + 6KOH = 5KCl + KClO 3 + 3 H 2 O (haba).
Mendapat klorin.
1. Elektrolisis natrium klorida cair, yang berjalan mengikut skema berikut:
2. Kaedah makmal untuk menghasilkan klorin:
MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O.
Kaedah pengeluaran industri utama ialah NaCl pekat (Rajah 96). Dalam kes ini, (2Сl’ – 2e– = Сl 2) dilepaskan, dan (2Н + 2e – = H2) dilepaskan dalam ruang katod dan membentuk NaOH.
Apabila diperoleh di makmal, mereka biasanya menggunakan kesan MnO 2 atau KMnO 4 pada:
MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O
2KMnO 4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O
Ia adalah serupa dalam fungsi kimia ciri - ia juga merupakan metaloid monovalen aktif. Walau bagaimanapun, ia adalah kurang daripada. Oleh itu, yang terakhir ini mampu mengalihkan sambungan.
Interaksi dengan H 2 + Cl 2 = 2HCl + 44 kcal
dalam keadaan biasa ia berjalan dengan sangat perlahan, tetapi apabila campuran dipanaskan atau diterangi dengan kuat (cahaya matahari langsung, pembakaran, dll.) ia disertai.
NaCl + H 2 SO 4 = NaHSO 4 + HCl
NaCl + NaHSO 4 = Na 2 SO 4 + HCl
Yang pertama berlaku sebahagiannya sudah dalam keadaan normal dan hampir keseluruhannya di bawah pemanasan rendah; yang kedua hanya berlaku pada lebih tinggi. Untuk menjalankan proses tersebut, mesin mekanikal berprestasi tinggi digunakan.
Cl 2 + H 2 O = HCl + HOCl
Sebagai sebatian yang tidak stabil, HOCl perlahan-lahan terurai walaupun dalam keadaan cair. dipanggil asid hipoklorus, atau . HOCl itu sendiri dan sangat kuat.
Cara paling mudah untuk mencapai ini adalah dengan menambah campuran tindak balas. Oleh kerana, apabila H terbentuk, OH akan terikat kepada yang tidak berkait dan akan beralih ke kanan Menggunakan, sebagai contoh, NaOH kita mempunyai:
Cl 2 + H 2 O<–––>HOCl + HCl
HOCl + HCl + 2NaOH –––>NaOCl + NaCl + 2H 2 O
atau secara umum:
Cl 2 + 2NaOH –––>NaOCl + NaCl + H 2 O
Hasil daripada interaksi dengan, campuran hypochlorous dan diperolehi. Hasilnya (“”) mempunyai sifat pengoksidaan yang kuat dan digunakan secara meluas untuk pelunturan dan.
Klorin (atau dikenali sebagai peluntur) ialah bahan putih dengan sifat pengoksidaan yang kuat. Ia digunakan untuk pemutihan dan pembasmian kuman, dan juga berfungsi sebagai salah satu degasser utama, iaitu, cara untuk memusnahkan tentera
Unsur-P, tipikal, bukan logam (astatin ialah separa logam), halogen.
Gambar rajah elektron bagi unsur Hal (Hal ≠ F):
Unsur subkumpulan VIIA dicirikan oleh valensi berikut:
Jadual 2. Valensi
3. Unsur subkumpulan VIIA dicirikan oleh keadaan pengoksidaan berikut:
Jadual 3. Keadaan pengoksidaan unsur
Ciri-ciri unsur kimia
Klorin ialah unsur kumpulan VII A. Nombor siri 17
Jisim atom relatif: 35.4527 a. e.m. (g/mol)
Bilangan proton, neutron, elektron: 17,18,17
Struktur atom:
Formula elektronik:
Keadaan pengoksidaan biasa: -1, 0, +1, +3, +4, +5, +7
Tenaga pengionan: 1254.9(13.01) kJ/mol (eV)
Perkaitan elektron: 349 (kJ/mol)
Keelektronegatifan mengikut Pauling: 3.20
Ciri-ciri bahan ringkas
Jenis ikatan: kovalen bukan kutub
Molekul diatomik
Isotop: 35 Cl (75.78%) dan 37 Cl (24.22%)
Jenis kekisi kristal: molekul
Parameter termodinamik
Jadual 4
Ciri-ciri fizikal
Jadual 5
Sifat kimia
Larutan berair klorin sangat dismutasikan (“air klorin”)
Peringkat 1: Cl 2 + H 2 O = HCl + HOCl
Peringkat 2: HOCl = HCl + [O] – oksigen atom
Kapasiti pengoksidaan dalam subkumpulan berkurangan daripada fluorin kepada iodin = ˃
Klorin adalah agen pengoksidaan yang kuat:
1. Interaksi dengan bahan mudah
a) dengan hidrogen:
Cl 2 + H 2 = 2HCl
b) dengan logam:
Cl 2 + 2Na = 2NaCl
3Cl 2 + 2Fe = 2FeCl 3
c) dengan beberapa bukan logam elektronegatif yang kurang:
3Cl 2 + 2P = 2PCl 3
Cl 2 + S = SCl 2
Dengan oksigen, karbon dan nitrogen, klorin secara langsung tidak bertindak balas!
2. Interaksi dengan bahan kompleks
a) dengan air: lihat di atas
b) dengan asid: tidak bertindak balas!
c) dengan larutan alkali:
dalam keadaan sejuk: Cl 2 +2 NaOH = NaCl + NaClO + H 2 O
apabila dipanaskan: 3Cl 2 + 6 KOH = 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O
e) dengan banyak bahan organik:
Cl 2 + CH 4 = CH 3 Cl + HCl
C 6 H 6 + Cl 2 = C 6 H 5 Cl + HCl
Sebatian klorin yang paling penting
Hidrogen klorida, hidrogen klorida(HCl) ialah gas tidak berwarna, stabil secara haba (dalam keadaan biasa) dengan bau pedas, asap dalam udara lembap, mudah larut dalam air (sehingga 500 isipadu gas setiap isipadu air) untuk membentuk asid hidroklorik (hidroklorik). Pada -114.22 °C, HCl bertukar menjadi keadaan pepejal. Dalam keadaan pepejal, hidrogen klorida wujud dalam bentuk dua pengubahsuaian kristal: ortorombik, stabil di bawah, dan kubik.
Larutan akueus hidrogen klorida dipanggil asid hidroklorik. Apabila larut dalam air, proses berikut berlaku:
HCl g + H 2 O l = H 3 O + l + Cl − l
Proses pembubaran adalah sangat eksotermik. Dengan air, HCl membentuk campuran azeotropik. Ia adalah asid monoprotik yang kuat. Berinteraksi secara bertenaga dengan semua logam dalam siri voltan di sebelah kiri hidrogen, dengan oksida asas dan amfoterik, bes dan garam, membentuk garam - klorida:
Mg + 2 HCl → MgCl 2 + H 2
FeO + 2 HCl → FeCl 2 + H 2 O
Apabila terdedah kepada agen pengoksidaan kuat atau semasa elektrolisis, hidrogen klorida mempamerkan sifat pengurangan:
MnO 2 + 4 HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2 H 2 O
Apabila dipanaskan, hidrogen klorida dioksidakan oleh oksigen (mangkin - kuprum(II) klorida CuCl 2):
4 HCl + O 2 → 2 H 2 O +2 Cl 2
Walau bagaimanapun, asid hidroklorik pekat bertindak balas dengan kuprum untuk membentuk kompleks kuprum monovalen:
2 Cu + 4 HCl → 2 H + H 2
Campuran 3 bahagian mengikut isipadu asid hidroklorik pekat dan 1 bahagian mengikut isipadu asid nitrik pekat dipanggil "aqua regia". Aqua regia juga boleh melarutkan emas dan platinum. Aktiviti oksidatif tinggi aqua regia adalah disebabkan oleh kehadiran di dalamnya nitrosil klorida dan klorin, yang berada dalam keseimbangan dengan bahan permulaan:
4 H 3 O + + 3 Cl − + NO 3 − = NOCl + Cl 2 + 6 H 2 O
Oleh kerana kepekatan ion klorida yang tinggi dalam larutan, logam terikat ke dalam kompleks klorida, yang menggalakkan pembubarannya:
3 Pt + 4 HNO 3 + 18 HCl → 3 H 2 + 4 NO + 8 H 2 O
Hidrogen klorida juga dicirikan oleh tindak balas penambahan kepada pelbagai ikatan (penambahan elektrofilik):
R-CH=CH 2 + HCl → R-CHCl-CH 3
R-C≡CH + 2 HCl → R-CCl 2 -CH 3
Oksida klorin- sebatian kimia tak organik klorin dan oksigen, dengan formula am: Cl x O y.
Klorin membentuk oksida berikut: Cl 2 O, Cl 2 O 3, ClO 2, Cl 2 O 4, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7. Di samping itu, yang berikut diketahui: radikal jangka pendek ClO, radikal klorin peroksida ClOO dan radikal klorin tetroksida ClO 4 .
Jadual di bawah menunjukkan sifat oksida klorin yang stabil:
Jadual 6
| Harta benda | Cl2O | ClO2 | ClOClO 3 | Cl 2 O 6 (l)↔2ClO 3 (g) | Cl2O7 |
| Warna dan keadaan di bilik. suhu | Gas kuning-coklat | Gas kuning-hijau | Cecair kuning muda | Cecair merah gelap | Cecair tidak berwarna |
| Keadaan pengoksidaan klorin | (+1) | (+4) | (+1), (+7) | (+6) | (+7) |
| T. pl., °C | −120,6 | −59 | −117 | 3,5 | −91,5 |
| Suhu Bp, °C | 2,0 | 44,5 | |||
| d(f, 0°C), g*cm -3 | - | 1,64 | 1,806 | - | 2,02 |
| ΔH° sampel (gas, 298 K), kJ*mol -1 | 80,3 | 102,6 | ~180 | (155) | |
| ΔG° sampel (gas, 298 K), kJ*mol -1 | 97,9 | 120,6 | - | - | - |
| Sampel S° (gas, 298 K), J*K -1 *mol -1 | 265,9 | 256,7 | 327,2 | - | - |
| Momen dipol μ, D | 0.78 ± 0.08 | 1.78 ± 0.01 | - | - | 0.72 ± 0.02 |
Klorin oksida (I), Diklor oksida, asid hipoklorus anhidrida - sebatian klorin dalam keadaan pengoksidaan +1 dengan oksigen.
Dalam keadaan biasa, ia adalah gas kuning kecoklatan dengan bau ciri yang mengingatkan klorin. Pada suhu di bawah 2 °C cecair berwarna merah keemasan. Toksik: menjejaskan saluran pernafasan. Secara spontan perlahan-lahan terurai:
Bahan letupan pada kepekatan tinggi. Ketumpatan dalam keadaan biasa ialah 3.22 kg/m³. Larut dalam karbon tetraklorida. Larut dalam air untuk membentuk asid hipoklorus lemah:
Bertindak balas dengan cepat dengan alkali:
Cl 2 O + 2NaOH (dil.) = 2NaClO + H 2 O
Klorin dioksida- asid oksida. Apabila dilarutkan dalam air, asid klorus dan perklorik terbentuk (tindak balas disproportionation). Larutan cair stabil dalam gelap dan terurai perlahan dalam cahaya:
Klorin dioksida- klorin oksida ( IV), sebatian klorin dan oksigen, formula: ClO 2.
Dalam keadaan biasa, ClO 2 ialah gas kuning kemerahan dengan bau yang khas. Pada suhu di bawah 10 °C ClO 2 ialah cecair merah-coklat. Kestabilan rendah, meletup dalam cahaya, bersentuhan dengan agen pengoksida dan apabila dipanaskan. Mari larut dengan baik dalam air. Disebabkan bahaya letupannya, klorin dioksida tidak boleh disimpan sebagai cecair.
Oksida berasid. Apabila dilarutkan dalam air, asid klorus dan perklorik terbentuk (tindak balas disproportionation). Larutan cair stabil dalam gelap dan perlahan-lahan terurai dalam cahaya:
Asid klorus yang terhasil sangat tidak stabil dan terurai:
Mempamerkan sifat redoks.
2ClO 2 + 5H 2 SO 4 (dicairkan) + 10FeSO 4 = 5Fe 2 (SO 4) 3 + 2HCl + 4H 2 O
ClO 2 + 2NaOH sejuk. = NaClO 2 + NaClO 3 + H 2 O
ClO 2 + O 3 = ClO 3 + O 2
ClO 2 bertindak balas dengan banyak sebatian organik dan bertindak sebagai agen pengoksidaan berkekuatan sederhana.
Asid hipoklorit- HClO, asid monoprotik yang sangat lemah di mana klorin mempunyai keadaan pengoksidaan +1. Wujud hanya dalam penyelesaian.
Dalam larutan akueus, asid hipoklorit sebahagiannya terurai menjadi proton dan anion hipoklorit ClO - :
Tak stabil. Asid hipoklorit dan garamnya - hipoklorit- agen pengoksidaan yang kuat. Bertindak balas dengan asid hidroklorik HCl, membentuk klorin molekul:
HClO + NaOH (dicairkan) = NaClO + H 2 O 
Asid klor- HClO 2, asid monobes dengan kekuatan sederhana.
Asid klor HClO 2 dalam bentuk bebasnya tidak stabil walaupun dalam larutan akueus cair ia cepat terurai:
Dinetralkan oleh alkali.
HClO 2 + NaOH (dil. sejuk) = NaClO 2 + H 2 O
Anhidrida asid ini tidak diketahui.
Larutan asid disediakan daripada garamnya - klorit terbentuk hasil daripada interaksi ClO 2 dengan alkali:
Menunjukkan sifat redoks.
5HClO2 + 3H2SO4 (dicairkan) + 2KMnO4 = 5HClO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O
Asid klorik- HClO 3, asid monobes yang kuat di mana klorin mempunyai keadaan pengoksidaan +5. Tidak diterima dalam bentuk percuma; dalam larutan akueus pada kepekatan di bawah 30% dalam keadaan sejuk ia agak stabil; dalam larutan yang lebih pekat ia terurai:
Asid hipoklorit ialah agen pengoksidaan yang kuat; kapasiti pengoksidaan meningkat dengan peningkatan kepekatan dan suhu. HClO 3 mudah dikurangkan kepada asid hidroklorik:
HClO 3 + 5HCl (conc.) = 3Cl 2 + 3H 2 O
HClO 3 + NaOH (dicairkan) = NaClO 3 + H 2 O
Apabila campuran SO 2 dan udara disalurkan melalui larutan berasid kuat, klorin dioksida terbentuk:
Dalam 40% asid perklorik, kertas penapis, sebagai contoh, menyala.
8. Berada dalam alam semula jadi:
Dalam kerak bumi, klorin adalah halogen yang paling biasa. Oleh kerana klorin sangat aktif, ia berlaku di alam semula jadi hanya dalam bentuk sebatian dalam mineral.
Jadual 7. Mencari dalam alam semula jadi
Jadual 7. Bentuk mineral
Rizab klorin terbesar terkandung dalam garam perairan laut dan lautan.
resit
Kaedah kimia untuk menghasilkan klorin tidak berkesan dan mahal. Hari ini mereka mempunyai kepentingan sejarah terutamanya. Boleh didapati dengan bertindak balas kalium permanganat dengan asid hidroklorik:
Kaedah Scheele
Pada mulanya, kaedah perindustrian untuk menghasilkan klorin adalah berdasarkan kaedah Scheele, iaitu tindak balas pirolusit dengan asid hidroklorik:
Kaedah Deacon
Kaedah untuk menghasilkan klorin melalui pengoksidaan katalitik hidrogen klorida dengan oksigen atmosfera.
Kaedah elektrokimia
Hari ini, klorin dihasilkan pada skala industri bersama dengan natrium hidroksida dan hidrogen melalui elektrolisis larutan garam meja, proses utama yang boleh diwakili oleh formula ringkasan:
Permohonan
· Profil tingkap diperbuat daripada polimer yang mengandungi klorin
· Komponen utama peluntur ialah air Labarraco (natrium hipoklorit)
· Dalam pengeluaran polivinil klorida, sebatian plastik, getah sintetik.
· Penghasilan organoklorin. Sebahagian besar klorin yang dihasilkan digunakan untuk mendapatkan produk perlindungan tumbuhan. Salah satu racun serangga yang paling penting ialah hexachlorocyclohexane (sering dipanggil hexachlorane).
· Digunakan sebagai agen perang kimia, serta untuk pengeluaran agen perang kimia lain: gas mustard, fosgen.
· Untuk pembasmian kuman air - "pengklorinan".
· Berdaftar dalam industri makanan sebagai bahan tambahan makanan E925.
· Dalam pengeluaran kimia asid hidroklorik, peluntur, garam berthollet, klorida logam, racun, ubat-ubatan, baja.
· Dalam metalurgi untuk penghasilan logam tulen: titanium, timah, tantalum, niobium.
· Sebagai penunjuk neutrino suria dalam pengesan klorin-argon.
Banyak negara maju berusaha untuk mengehadkan penggunaan klorin dalam kehidupan seharian, termasuk kerana pembakaran sisa yang mengandungi klorin menghasilkan sejumlah besar dioksin.
Klorin(lat. Klorum), Cl, unsur kimia kumpulan VII sistem berkala Mendeleev, nombor atom 17, jisim atom 35.453; tergolong dalam keluarga halogen. Dalam keadaan biasa (0°C, 0.1 Mn/m2, atau 1 kgf/cm2) ia adalah gas kuning-hijau dengan bau yang merengsa tajam. Klorin Asli terdiri daripada dua isotop stabil: 35 Cl (75.77%) dan 37 Cl (24.23%). Isotop radioaktif dengan nombor jisim 31-47 telah diperoleh secara buatan, khususnya: 32, 33, 34, 36, 38, 39, 40 dengan separuh hayat (T ½) masing-masing 0.31; 2.5; 1.56 saat; 3.1·105 tahun; 37.3, 55.5 dan 1.4 min. 36Cl dan 38Cl digunakan sebagai pengesan isotop.
Atom klorin. +17 Cl)2)8)7 rajah struktur atom. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 ialah formula elektronik. Atom terletak dalam tempoh III, dan mempunyai tiga tahap tenaga. Atom terletak dalam kumpulan VII, subkumpulan utama - pada tahap tenaga luar 7 elektron
Pengagihan Klorin dalam alam semula jadi. Klorin berlaku di alam semula jadi hanya dalam bentuk sebatian. Purata kandungan Klorin dalam kerak bumi (clarke) ialah 1.7·10 -2% mengikut jisim, dalam batuan igneus berasid - granit dan lain-lain - 2.4·10 -2, dalam batuan asas dan ultrabes 5·10 -3. Peranan utama dalam sejarah klorin dalam kerak bumi dimainkan oleh migrasi air. Dalam bentuk ion Cl, ia ditemui di Lautan Dunia (1.93%), air garam bawah tanah dan tasik garam. Bilangan mineralnya sendiri (terutamanya klorida semula jadi) ialah 97, yang utama ialah NaCl halit (garam batu). Mendapan besar kalium dan magnesium klorida dan klorida campuran juga dikenali: sylvinite KCl, sylvinite (Na,K)Cl, carnalite KCl MgCl 2 6H 2 O, kainite KCl MgSO 4 3H 2 O, bischofite MgCl 2 6H 2 O Dalam sejarah Bumi, bekalan HCl yang terkandung dalam gas gunung berapi ke bahagian atas kerak bumi adalah sangat penting.
Mendapatkan Klorin. Klorin mula dihasilkan secara industri pada tahun 1785 dengan bertindak balas asid hidroklorik dengan mangan (II) oksida atau pirolusit. Pada tahun 1867, ahli kimia Inggeris G. Deacon membangunkan kaedah untuk menghasilkan klorin dengan mengoksidakan HCl dengan oksigen atmosfera dengan kehadiran mangkin. Sejak akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, klorin telah dihasilkan melalui elektrolisis larutan akueus klorida logam alkali. Kaedah ini menghasilkan 90-95% Klorin di dunia. Sebilangan kecil Klorin diperoleh hasil sampingan dalam penghasilan magnesium, kalsium, natrium dan litium melalui elektrolisis klorida cair. Dua kaedah utama elektrolisis larutan akueus NaCl digunakan: 1) dalam elektrolisis dengan katod pepejal dan diafragma penapis berliang; 2) dalam elektrolisis dengan katod merkuri. Dalam kedua-dua kaedah, gas klorin dibebaskan pada anod grafit atau oksida titanium-ruthenium. Menurut kaedah pertama, hidrogen dilepaskan di katod dan larutan NaOH dan NaCl terbentuk, dari mana soda kaustik komersial dipisahkan dengan pemprosesan berikutnya. Mengikut kaedah kedua, natrium amalgam terbentuk di katod; apabila ia diuraikan dengan air tulen dalam radas yang berasingan, larutan NaOH, hidrogen dan merkuri tulen diperoleh, yang sekali lagi masuk ke dalam pengeluaran. Kedua-dua kaedah menghasilkan 1.125 t NaOH setiap 1 tan Klorin.
Elektrolisis dengan diafragma memerlukan pelaburan modal yang lebih sedikit untuk mengatur pengeluaran Klorin dan menghasilkan NaOH yang lebih murah. Kaedah katod merkuri menghasilkan NaOH yang sangat tulen, tetapi kehilangan merkuri mencemarkan alam sekitar.
Sifat fizikal Klorin. Klorin mempunyai takat didih -34.05°C, takat lebur -101°C. Ketumpatan gas klorin dalam keadaan normal ialah 3.214 g/l; wap tepu pada 0°C 12.21 g/l; cecair Klorin pada takat didih 1.557 g/cm3; pepejal Klorin pada - 102°C 1.9 g/cm 3 . Tekanan wap tepu Klorin pada 0°C 0.369; pada 25°C 0.772; pada 100°C 3.814 Mn/m 2 atau, masing-masing, 3.69; 7.72; 38.14 kgf/cm2. Haba pelakuran 90.3 kJ/kg (21.5 kal/g); haba penyejatan 288 kJ/kg (68.8 kal/g); Muatan haba gas pada tekanan malar ialah 0.48 kJ/(kg K). Pemalar kritikal Klorin: suhu 144°C, tekanan 7.72 Mn/m2 (77.2 kgf/cm2), ketumpatan 573 g/l, isipadu tentu 1.745·10 -3 l/g. Keterlarutan (dalam g/l) Klorin pada tekanan separa 0.1 Mn/m2, atau 1 kgf/cm2, dalam air 14.8 (0°C), 5.8 (30°C), 2.8 ( 70°C); dalam larutan 300 g/l NaCl 1.42 (30°C), 0.64 (70°C). Di bawah 9.6°C, Klorin hidrat komposisi berubah-ubah Cl 2 ·nH 2 O (di mana n = 6-8) terbentuk dalam larutan akueus; Ini adalah hablur padu kuning yang terurai dengan peningkatan suhu menjadi Klorin dan air. Klorin sangat larut dalam TiCl 4, SiCl 4, SnCl 4 dan beberapa pelarut organik (terutama heksana C 6 H 14 dan karbon tetraklorida CCl 4). Molekul Klorin adalah diatomik (Cl 2). Darjah pemisahan haba Cl 2 + 243 kJ = 2Cl pada 1000 K ialah 2.07·10 -4%, pada 2500 K 0.909%.
Klorin ialah gas kuning-hijau yang berat (2.5 kali lebih berat daripada udara). Pada tekanan rendah, klorin hampir dengan gas ideal: 1 mol klorin dalam keadaan normal menduduki isipadu 22.06 liter. Apabila disejukkan kepada –34° C, klorin mencair, dan pada –101° C ia menjadi pejal. Suhu pencairan gas klorin boleh ditingkatkan dengan mudah dengan meningkatkan tekanan; Jadi, pada tekanan 5 atm, klorin sudah mendidih pada +10.3° C.
Klorin dalam sebatiannya boleh mempamerkan semua keadaan pengoksidaan - dari -1 hingga +7. Dengan oksigen, klorin membentuk sejumlah oksida, kesemuanya dalam bentuk tulennya tidak stabil dan mudah meletup: Cl2O ialah gas kuning-oren, ClO2 ialah gas kuning (di bawah 9.7 o C ialah cecair merah terang), klorin perklorat Cl2O 4 (ClO–ClO 3, cecair kuning muda), Cl2O 6 (O 2 Cl–O–ClO 3, cecair merah terang), Cl2O 7 – cecair tidak berwarna, sangat mudah meletup. Pada suhu rendah, oksida tidak stabil Cl2O 3 dan ClO3 diperolehi. ClO2 oksida dihasilkan pada skala industri dan digunakan sebagai ganti klorin untuk melunturkan pulpa dan membasmi kuman air minuman dan air sisa. Dengan halogen lain, klorin membentuk beberapa sebatian interhalogen yang dipanggil, contohnya, ClF, ClF3, ClF 5, BrCl, ICl, ICl 3.
Sifat kimia Klorin. Klorin larut dengan baik dalam air: pada 10°C, 3.15 liter klorin larut dalam 1 liter air, pada 20°C – 2.3 liter. Larutan yang terhasil biasanya dipanggil air klorin. Jika anda menepu air sejuk (di bawah 9.6 ° C) dengan klorin pada tekanan atmosfera, hablur kekuningan komposisi Cl2 6H 2 O dibebaskan daripada larutan Kristal klorin hidrat yang sama terbentuk apabila gas klorin basah disejukkan. Secara kimia, klorin sangat aktif. Ia bertindak balas dengan hampir semua bahan, walaupun dengan platinum (pada suhu melebihi 560 ° C). Dan emas juga larut dalam air klorin. Pada tahun 1869, James Alfred Wanklyn, seorang profesor kimia di Edinburgh, menyedari bahawa klorin yang dikeringkan dengan baik tidak mempunyai kesan ke atas besi dan beberapa logam lain. Akibatnya, ia menjadi mungkin untuk menyimpan klorin cecair kontang dalam silinder keluli. Klorin bertindak balas secara aktif dan dengan pembebasan sejumlah besar haba dengan hidrogen:
Cl 2 + H 2 2HCl + 184 kJ. Tindak balas mengikut mekanisme rantai, dan jika kelajuan permulaannya tinggi (pencahayaan kuat dengan cahaya ultraungu atau biru-ungu, pemanasan ke suhu tinggi), campuran gas (jika mengandungi lebih daripada 11.5 klorin dan kurang daripada 95 %) meletup
Dalam larutan akueus, klorin bertindak balas separa dan agak perlahan dengan air; pada 25° C, keseimbangan: Cl2 + H 2 O HClO + HCl ditubuhkan dalam masa dua hari. Asid hipoklorus terurai dalam cahaya: HClO HCl + O. Ia adalah oksigen atom yang dikreditkan dengan kesan pelunturan (klorin yang benar-benar kering tidak mempunyai keupayaan ini).
Konfigurasi elektronik luaran atom Cl 3s 2 Sp 5. Selaras dengan ini, Klorin dalam sebatian mempamerkan keadaan pengoksidaan -1, +1, +3, +4, +5, +6 dan +7. Jejari kovalen atom ialah 0.99Å, jejari ionik Cl ialah 1.82Å, pertalian elektron atom Klorin ialah 3.65 eV, dan tenaga pengionan ialah 12.97 eV.
Secara kimia, Klorin sangat aktif, secara langsung bergabung dengan hampir semua logam (dengan beberapa hanya dengan kehadiran lembapan atau apabila dipanaskan) dan dengan bukan logam (kecuali karbon, nitrogen, oksigen, gas lengai), membentuk klorida yang sepadan, bertindak balas dengan banyak sebatian, menggantikan hidrogen dalam hidrokarbon tepu dan bergabung dengan sebatian tak tepu. Klorin menyesarkan bromin dan iodin daripada sebatiannya dengan hidrogen dan logam; Daripada sebatian klorin dengan unsur-unsur ini, ia digantikan oleh fluorin. Logam alkali dengan kehadiran kesan lembapan bertindak balas dengan Klorin dengan penyalaan; Keluli, serta beberapa logam, tahan dalam suasana Klorin kering pada suhu rendah, jadi ia digunakan untuk pembuatan peralatan dan kemudahan penyimpanan untuk Klorin kering. Fosforus menyala dalam suasana Klorin, membentuk PCl 3, dan dengan pengklorinan selanjutnya - PCl 5; sulfur dengan Klorin apabila dipanaskan memberikan S 2 Cl 2, SCl 2 dan S n Cl m yang lain. Arsenik, antimoni, bismut, strontium, telurium berinteraksi dengan kuat dengan Klorin. Campuran klorin dan hidrogen terbakar dengan nyalaan tidak berwarna atau kuning-hijau dengan pembentukan hidrogen klorida (ini adalah tindak balas berantai).
Suhu maksimum nyalaan hidrogen-klorin ialah 2200°C. Campuran klorin dengan hidrogen yang mengandungi 5.8 hingga 88.5% H 2 adalah mudah meletup.
Dengan oksigen, Klorin membentuk oksida: Cl 2 O, ClO 2, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7, Cl 2 O 8, serta hipoklorit (garam asid hipoklorat), klorit, klorat dan perklorat. Semua sebatian oksigen klorin membentuk campuran mudah letupan dengan bahan mudah teroksida. Oksida klorin adalah lemah dan boleh meletup secara spontan, hipoklorit perlahan-lahan terurai semasa penyimpanan dan perklorat boleh meletup di bawah pengaruh pemula;
Klorin dalam air menghidrolisis, membentuk asid hipoklorik dan hidroklorik: Cl 2 + H 2 O = HClO + HCl. Apabila larutan akueus alkali diklorin dalam sejuk, hipoklorit dan klorida terbentuk: 2NaOH + Cl 2 = NaClO + NaCl + H 2 O, dan apabila dipanaskan, klorat terbentuk. Pengklorinan kalsium hidroksida kering menghasilkan peluntur.
Apabila ammonia bertindak balas dengan klorin, nitrogen triklorida terbentuk. Apabila mengklorinan sebatian organik, Klorin sama ada menggantikan hidrogen atau menambah berbilang ikatan, membentuk pelbagai sebatian organik yang mengandungi klorin.
Klorin membentuk sebatian interhalogen dengan halogen lain. Fluorida ClF, ClF 3, ClF 3 sangat reaktif; contohnya, dalam suasana ClF 3, bulu kaca menyala secara spontan. Sebatian klorin dengan oksigen dan fluorin yang diketahui ialah Klorin oksifluorida: ClO 3 F, ClO 2 F 3, ClOF, ClOF 3 dan fluorin perklorat FClO 4.
Peranan biologi klorin.
Klorin adalah salah satu unsur biogenik, komponen tetap tisu tumbuhan dan haiwan. Kandungan Klorin dalam tumbuhan (banyak Klorin dalam halofit) adalah antara perseribu peratus hingga keseluruhan peratus, dalam haiwan - persepuluh dan perseratus peratus. Keperluan harian seorang dewasa untuk Klorin (2-4 g) dilindungi oleh produk makanan. Klorin biasanya dibekalkan secara berlebihan dengan makanan dalam bentuk natrium klorida dan kalium klorida. Roti, daging dan produk tenusu terutamanya kaya dengan Klorin. Dalam badan haiwan, Klorin adalah bahan aktif osmotik utama dalam plasma darah, limfa, cecair serebrospinal dan beberapa tisu. Memainkan peranan dalam metabolisme garam air, menggalakkan pengekalan tisu air. Pengawalseliaan keseimbangan asid-bes dalam tisu dijalankan bersama-sama dengan proses lain dengan menukar pengagihan Klorin antara darah dan tisu lain. Klorin terlibat dalam metabolisme tenaga dalam tumbuhan, mengaktifkan kedua-dua fosforilasi oksidatif dan fotofosforilasi. Klorin mempunyai kesan positif terhadap penyerapan oksigen oleh akar. Klorin diperlukan untuk penghasilan oksigen semasa fotosintesis oleh kloroplas terpencil. Kebanyakan media nutrien untuk penanaman tiruan tumbuhan tidak mengandungi klorin. Ada kemungkinan kepekatan Klorin yang sangat rendah mencukupi untuk pembangunan tumbuhan.
Keracunan klorin mungkin berlaku dalam industri kimia, pulpa dan kertas, tekstil, farmaseutikal dan lain-lain. Klorin merengsakan membran mukus mata dan saluran pernafasan. Perubahan keradangan primer biasanya disertai oleh jangkitan sekunder. Keracunan akut berkembang hampir serta-merta. Apabila menyedut kepekatan sederhana dan rendah Klorin, sesak dan sakit di dada, batuk kering, pernafasan yang cepat, sakit di mata, lacrimation, peningkatan tahap leukosit dalam darah, suhu badan, dan lain-lain diperhatikan , kemurungan, sawan adalah mungkin. Dalam kes ringan, pemulihan berlaku dalam masa 3-7 hari. Sebagai akibat jangka panjang, catarrh saluran pernafasan atas, bronkitis berulang, pneumosklerosis dan lain-lain diperhatikan; kemungkinan pengaktifan tuberkulosis pulmonari. Dengan penyedutan berpanjangan kepekatan kecil Klorin, bentuk penyakit yang serupa tetapi perlahan-lahan berkembang diperhatikan. Pencegahan keracunan: menutup kemudahan pengeluaran, peralatan, pengudaraan yang berkesan, menggunakan topeng gas jika perlu. Pengeluaran klorin, peluntur dan sebatian lain yang mengandungi klorin dikelaskan sebagai pengeluaran dengan keadaan kerja yang berbahaya.
Sebatian klorin yang paling penting.
Sebatian klorin dengan keadaan pengoksidaan -1.
Hidrogen klorida (asid hidroklorik) HCl. Terkandung dalam gas dan air gunung berapi, dalam jus gastrik. Ia adalah gas tidak berwarna; ia berasap di udara kerana pembentukan titisan kabus dengan wap air. Ia mempunyai bau yang tajam, sangat merengsakan saluran pernafasan atas, dan mempunyai rasa yang sangat masam. t pl =-112 o C, t mendidih =-84 o C. Ketumpatan gas hidrogen klorida berbanding udara pada 0 o C ialah 1.3601. Sifat kimia bergantung pada keadaan ia (boleh dalam keadaan gas, cecair atau larutan). Dalam larutan, HCl ialah asid kuat. Mengalihkan asid lemah daripada garamnya. Kekonduksian elektrik molar pada pencairan tak terhingga pada 25 o C ialah 426.15 cm. cm 2 /mol. Digunakan untuk menghasilkan hidrogen, klorin, klorida, pelbagai sebatian organik, dalam kimia analitik, metalurgi, dll.
Sebatian klorin dengan keadaan pengoksidaan +1.
Klorin(I) oksida Cl 2 O. Gas tersebut berwarna kuning kecoklatan dengan bau yang menyengat. t pl = -116 o C, t boil = 2 o C. Menjejaskan organ pernafasan. Ketumpatannya berbanding udara ialah 3.007. Mudah larut dalam air, membentuk asid hipoklorus. Pada +4 o C ia terpeluwap menjadi cecair merah keemasan. Sebatian yang sangat tidak stabil yang terurai secara meletup. Diperolehi dengan kaedah Pelouse dengan bertindak balas HgO dengan klorin.
Asid hipoklorus HClO. Wujud hanya dalam penyelesaian. Ia adalah asid yang lemah dan tidak stabil. Mudah terurai menjadi asid hidroklorik dan oksigen. Agen pengoksidaan yang kuat. Terbentuk apabila klorin larut dalam air.
Sebatian klorin dengan keadaan pengoksidaan +3.
Asid klor HClO 2 . Dalam bentuk bebasnya ia tidak stabil, walaupun dalam larutan akueus cair ia cepat terurai. Dalam larutan akueus, asid klorus ialah asid dengan kekuatan sederhana. Kekonduksian elektrik molar pada pencairan tak terhingga pada 25 o C ialah 401.8 cm. cm 2 /mol.
Sebatian klorin dengan keadaan pengoksidaan +4.
Klorin(IV) oksida ClO 2 . Gas kuning kehijauan dengan bau yang tidak menyenangkan (menyenangkan), ketumpatan berbanding udara ialah 2.315. t mendidih = 11 o C, t pl = -59 o C. Gas mudah cair menjadi cecair merah-coklat. Pada +65 o C ia terurai secara meletup. Fosforus, arsenik dan sulfur mengurai ClO 2, penguraian berlaku secara meletup. Merupakan agen pengoksidaan yang kuat. Di makmal ia diperoleh dengan tindakan asid sulfurik pekat pada garam bertholite.
Sebatian klorin dengan keadaan pengoksidaan +5.
Asid hipoklorus HClO 3 . Dalam bentuk bebasnya ia tidak stabil: ia tidak seimbang kepada ClO 2 dan HClO 4. Kekonduksian elektrik molar pada pencairan tak terhingga pada 25 o C ialah 414.4 C cm. cm 2 /mol. Ia diperoleh dengan merawat garamnya dengan asid sulfurik cair.
Sebatian klorin dengan keadaan pengoksidaan +7.
Asid perklorik HClO 4 . t pl = -101 o C, t mendidih = 16 o C. Dalam larutan akueus, asid perklorik adalah yang paling stabil daripada semua asid klorin yang mengandungi oksigen. Asid perklorik kontang, yang diperoleh menggunakan asid sulfurik pekat daripada 72% HClO 4, tidak begitu stabil. Asap asid perklorik kontang di udara dan meletup pada suhu 92 o C. Larutan cair tidak menunjukkan sifat pengoksidaan, tetapi dari segi sifat berasid, HClO 4 adalah asid klorin yang mengandungi oksigen terkuat. Kekonduksian elektrik molar pada pencairan tak terhingga pada 25 o C ialah 417.1 C cm. cm 2 /mol. Dalam larutan cair ia digunakan sebagai reagen dalam analisis kimia. Anhydrous mengoksidakan kertas, kayu dan arang batu sehingga mereka menyala.
Klorin dalam keadaan pengoksidaan yang berbeza membentuk beberapa asid: HCl - hidroklorik (hidroklorik, garam - klorida), HClO - hipoklorit (garam - hipoklorit), HClO2 - klorik (garam - klorit), HClO3 - hipoklorit (garam - klorat), HClO4 - klorik (garam – perklorat). Daripada asid oksigen, hanya asid perklorik yang stabil dalam bentuk tulennya. Daripada garam asid oksigen, hipoklorit digunakan dalam amalan, natrium klorit NaClO2 - untuk pelunturan fabrik, untuk pembuatan sumber piroteknik padat oksigen ("lilin oksigen"), kalium klorat (garam Bertholometa), kalsium dan magnesium (untuk mengawal perosak pertanian, sebagai komponen komposisi piroteknik dan bahan letupan, dalam pengeluaran mancis), perklorat - komponen bahan letupan dan komposisi piroteknik; Ammonium perchlorate ialah komponen bahan api roket pepejal.
Tindak balas klorin dengan sebatian organik membawa kepada pembentukan banyak produk organoklorin, antaranya pelarut yang digunakan secara meluas: metilena klorida CH2Cl 2, kloroform CHCl3, karbon tetraklorida CCl4, trichlorethylene CHCl=CCl2, tetrachlorethylene C2Cl 4. Dengan kehadiran lembapan, klorin mencacatkan warna daun hijau tumbuhan dan banyak pewarna. Ini digunakan kembali pada abad ke-18. untuk pelunturan kain.
Klorin(dari bahasa Yunani χλωρ?ς - "hijau") - unsur subkumpulan utama kumpulan ketujuh, tempoh ketiga sistem berkala unsur kimia D. I. Mendeleev, dengan nombor atom 17. Ditunjukkan oleh simbol Cl(lat. Klorum). Bukan logam aktif secara kimia. Ia adalah sebahagian daripada kumpulan halogen (asalnya nama "halogen" digunakan oleh ahli kimia Jerman Schweiger untuk klorin [harfiah, "halogen" diterjemahkan sebagai garam), tetapi ia tidak menangkap, dan kemudiannya menjadi biasa untuk kumpulan VII unsur, yang termasuk klorin).
Bahan mudah klorin (nombor CAS: 7782-50-5) dalam keadaan biasa ialah gas beracun berwarna hijau kekuningan, dengan bau yang tajam. Molekul klorin adalah diatomik (formula Cl 2).
Sejarah penemuan klorin
Gas hidrogen klorida kontang mula dikumpulkan oleh J. Prisley pada tahun 1772. (lebih cecair merkuri). Klorin pertama kali diperoleh pada tahun 1774 oleh Scheele, yang menerangkan pelepasannya semasa interaksi pirolusit dengan asid hidroklorik dalam risalahnya tentang pirolusit:
4HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + 2H2O
Scheele menyatakan bau klorin, sama dengan bau aqua regia, keupayaannya untuk bertindak balas dengan emas dan cinnabar, dan sifat pelunturannya.
Walau bagaimanapun, Scheele, mengikut teori phlogiston yang dominan dalam kimia pada masa itu, mencadangkan bahawa klorin adalah asid hidroklorik dephlogisticated, iaitu oksida asid hidroklorik. Berthollet dan Lavoisier mencadangkan bahawa klorin ialah oksida unsur Muria, bagaimanapun, percubaan untuk mengasingkannya tetap tidak berjaya sehingga kerja Davy, yang berjaya menguraikan garam meja menjadi natrium dan klorin melalui elektrolisis.
Taburan dalam alam semula jadi
Terdapat dua isotop klorin yang terdapat di alam semula jadi: 35 Cl dan 37 Cl. Dalam kerak bumi, klorin adalah halogen yang paling biasa. Klorin sangat aktif - ia secara langsung bergabung dengan hampir semua unsur jadual berkala. Oleh itu, secara semula jadi ia hanya terdapat dalam bentuk sebatian dalam mineral: halit NaCl, sylvite KCl, sylvinite KCl NaCl, bischofite MgCl 2 6H2O, carnallite KCl MgCl 2 6H 2 O, kainit KCl MgSO 4 3H 2 O. rizab klorin terkandung dalam garam perairan laut dan lautan (kandungan dalam air laut ialah 19 g/l). Klorin menyumbang 0.025% daripada jumlah atom dalam kerak bumi, bilangan klark klorin ialah 0.017%, dan badan manusia mengandungi 0.25% ion klorin mengikut jisim. Dalam badan manusia dan haiwan, klorin ditemui terutamanya dalam cecair antara sel (termasuk darah) dan memainkan peranan penting dalam pengawalan proses osmotik, serta dalam proses yang berkaitan dengan fungsi sel saraf.
Sifat fizik dan fiziko-kimia
Dalam keadaan biasa, klorin ialah gas kuning-hijau dengan bau yang menyesakkan. Beberapa sifat fizikalnya dibentangkan dalam jadual.
Beberapa sifat fizikal klorin
| Harta benda |
Maknanya |
|---|---|
| Warna (gas) | Kuning hijau |
| Suhu mendidih | −34 °C |
| Suhu lebur | −100 °C |
| Suhu penguraian (penceraian kepada atom) |
~1400 °C |
| Ketumpatan (gas, n.s.) | 3.214 g/l |
| Afiniti elektron bagi atom | 3.65 eV |
| Tenaga pengionan pertama | 12.97 eV |
| Kapasiti haba (298 K, gas) | 34.94 (J/mol K) |
| Suhu kritikal | 144 °C |
| Tekanan kritikal | 76 atm |
| Entalpi pembentukan piawai (298 K, gas) | 0 (kJ/mol) |
| Entropi pembentukan piawai (298 K, gas) | 222.9 (J/mol K) |
| Entalpi lebur | 6.406 (kJ/mol) |
| Entalpi mendidih | 20.41 (kJ/mol) |
| Tenaga pembelahan homolitik ikatan X-X | 243 (kJ/mol) |
| Tenaga pembelahan heterolitik ikatan X-X | 1150 (kJ/mol) |
| Tenaga pengionan | 1255 (kJ/mol) |
| Tenaga pertalian elektron | 349 (kJ/mol) |
| Jejari atom | 0.073 (nm) |
| Keelektronegatifan menurut Pauling | 3,20 |
| Keelektronegatifan mengikut Allred-Rochow | 2,83 |
| Keadaan pengoksidaan yang stabil | -1, 0, +1, +3, (+4), +5, (+6), +7 |
Gas klorin mencair dengan mudah. Bermula dari tekanan 0.8 MPa (8 atmosfera), klorin akan menjadi cecair pada suhu bilik. Apabila disejukkan kepada -34 °C, klorin juga menjadi cecair pada tekanan atmosfera biasa. Klorin cecair ialah cecair kuning-hijau yang sangat menghakis (disebabkan oleh kepekatan molekul yang tinggi). Dengan meningkatkan tekanan, adalah mungkin untuk mencapai kewujudan klorin cecair sehingga suhu +144 °C (suhu kritikal) pada tekanan kritikal 7.6 MPa.
Pada suhu di bawah -101 °C, cecair klorin menghablur menjadi kekisi ortorombik dengan kumpulan angkasa Cmca dan parameter a=6.29 Å b=4.50 Å, c=8.21 Å. Di bawah 100 K, pengubahsuaian ortorombik klorin kristal menjadi tetragonal, mempunyai kumpulan angkasa P4 2/ncm dan parameter kekisi a=8.56 Å dan c=6.12 Å.
Keterlarutan
Darjah penceraian molekul klorin Cl 2 → 2Cl. Pada 1000 K ialah 2.07×10 −4%, dan pada 2500 K ialah 0.909%.
Ambang untuk persepsi bau di udara ialah 0.003 (mg/l).
Dari segi kekonduksian elektrik, klorin cecair berada di antara penebat terkuat: ia mengalirkan arus hampir satu bilion kali lebih teruk daripada air suling, dan 10 22 kali lebih teruk daripada perak. Kelajuan bunyi dalam klorin adalah lebih kurang satu setengah kali lebih rendah daripada di udara.
Sifat kimia
Struktur kulit elektron
Tahap valens atom klorin mengandungi 1 elektron tidak berpasangan: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5, jadi valens 1 untuk atom klorin adalah sangat stabil. Disebabkan kehadiran orbital d-sublevel yang tidak berpenghuni dalam atom klorin, atom klorin boleh mempamerkan valens lain. Skema pembentukan keadaan tereksitasi suatu atom:
Sebatian klorin juga diketahui di mana atom klorin secara rasmi mempamerkan valency 4 dan 6, contohnya ClO 2 dan Cl 2 O 6. Walau bagaimanapun, sebatian ini adalah radikal, bermakna ia mempunyai satu elektron yang tidak berpasangan.
Interaksi dengan logam
Klorin bertindak balas secara langsung dengan hampir semua logam (dengan beberapa hanya dengan kehadiran lembapan atau apabila dipanaskan):
Cl 2 + 2Na → 2NaCl 3Cl 2 + 2Sb → 2SbCl 3 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3
Interaksi dengan bukan logam
Dengan bukan logam (kecuali karbon, nitrogen, oksigen dan gas lengai), ia membentuk klorida yang sepadan.
Dalam cahaya atau apabila dipanaskan, ia bertindak balas secara aktif (kadangkala dengan letupan) dengan hidrogen mengikut mekanisme radikal. Campuran klorin dengan hidrogen, yang mengandungi daripada 5.8 hingga 88.3% hidrogen, meletup apabila disinari untuk membentuk hidrogen klorida. Campuran klorin dan hidrogen dalam kepekatan kecil terbakar dengan nyalaan tidak berwarna atau kuning-hijau. Suhu maksimum nyalaan hidrogen-klorin 2200 °C:
Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2
Dengan oksigen, klorin membentuk oksida di mana ia mempamerkan keadaan pengoksidaan dari +1 hingga +7: Cl 2 O, ClO 2, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7. Mereka mempunyai bau pedas, tidak stabil dari segi haba dan fotokimia, dan terdedah kepada penguraian bahan letupan.
Apabila bertindak balas dengan fluorin, bukan klorida yang terbentuk, tetapi fluorida:
Cl 2 + 3F 2 (cth.) → 2ClF 3
Harta lain
Klorin menyesarkan bromin dan iodin daripada sebatiannya dengan hidrogen dan logam:
Cl 2 + 2HBr → Br 2 + 2HCl Cl 2 + 2NaI → I 2 + 2NaCl
Apabila bertindak balas dengan karbon monoksida, fosgen terbentuk:
Cl 2 + CO → COCl 2
Apabila larut dalam air atau alkali, klorin terdismutasikan, membentuk hipoklorik (dan apabila dipanaskan, perklorik) dan asid hidroklorik, atau garamnya:
Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO 3Cl 2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O
Pengklorinan kalsium hidroksida kering menghasilkan peluntur:
Cl 2 + Ca(OH) 2 → CaCl(OCl) + H 2 O
Kesan klorin pada ammonia, nitrogen triklorida boleh diperolehi:
4NH 3 + 3Cl 2 → NCl 3 + 3NH 4 Cl
Sifat pengoksidaan klorin
Klorin adalah agen pengoksidaan yang sangat kuat.
Cl 2 + H 2 S → 2HCl + S
Tindak balas dengan bahan organik
Dengan sebatian tepu:
CH 3 -CH 3 + Cl 2 → C 2 H 5 Cl + HCl
Melekat pada sebatian tak tepu melalui pelbagai ikatan:
CH 2 =CH 2 + Cl 2 → Cl-CH 2 -CH 2 -Cl
Sebatian aromatik menggantikan atom hidrogen dengan klorin dengan kehadiran pemangkin (contohnya, AlCl 3 atau FeCl 3):
C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl
Kaedah mendapatkan
Kaedah perindustrian
Pada mulanya, kaedah perindustrian untuk menghasilkan klorin adalah berdasarkan kaedah Scheele, iaitu tindak balas pirolusit dengan asid hidroklorik:
MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O
Pada tahun 1867, Deacon membangunkan kaedah untuk menghasilkan klorin melalui pengoksidaan pemangkin hidrogen klorida dengan oksigen atmosfera. Proses Deacon kini digunakan untuk mendapatkan semula klorin daripada hidrogen klorida, hasil sampingan daripada pengklorinan industri sebatian organik.
4HCl + O 2 → 2H 2 O + 2Cl 2
Hari ini, klorin dihasilkan pada skala industri bersama-sama dengan natrium hidroksida dan hidrogen melalui elektrolisis larutan garam meja:
2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOH Anod: 2Cl − — 2е − → Cl 2 0 Katod: 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH −
Oleh kerana elektrolisis air berlaku selari dengan elektrolisis natrium klorida, persamaan keseluruhan boleh dinyatakan seperti berikut:
1.80 NaCl + 0.50 H 2 O → 1.00 Cl 2 + 1.10 NaOH + 0.03 H 2
Tiga varian kaedah elektrokimia untuk menghasilkan klorin digunakan. Dua daripadanya ialah elektrolisis dengan katod pepejal: kaedah diafragma dan membran, yang ketiga ialah elektrolisis dengan katod merkuri cecair (kaedah pengeluaran merkuri). Antara kaedah pengeluaran elektrokimia, kaedah yang paling mudah dan paling mudah ialah elektrolisis dengan katod merkuri, tetapi kaedah ini menyebabkan kemudaratan yang ketara kepada alam sekitar akibat daripada penyejatan dan kebocoran merkuri logam.
Kaedah diafragma dengan katod pepejal
Rongga elektrolisis dibahagikan dengan partition asbestos berliang - diafragma - ke dalam ruang katod dan anod, di mana katod dan anod elektrolisis terletak masing-masing. Oleh itu, elektrolisis sedemikian sering dipanggil diafragma, dan kaedah pengeluaran adalah elektrolisis diafragma. Aliran anolit tepu (larutan NaCl) secara berterusan memasuki ruang anod elektrolisis diafragma. Hasil daripada proses elektrokimia, klorin dibebaskan di anod akibat penguraian halit, dan hidrogen dibebaskan di katod akibat penguraian air. Dalam kes ini, zon katod diperkaya dengan natrium hidroksida.
Kaedah membran dengan katod pepejal
Kaedah membran pada asasnya serupa dengan kaedah diafragma, tetapi ruang anod dan katod dipisahkan oleh membran polimer pertukaran kation. Kaedah pengeluaran membran adalah lebih cekap daripada kaedah diafragma, tetapi lebih sukar untuk digunakan.
Kaedah merkuri dengan katod cecair
Proses ini dijalankan dalam mandi elektrolitik, yang terdiri daripada elektrolisis, pengurai dan pam merkuri, yang saling berkaitan dengan komunikasi. Dalam mandian elektrolitik, merkuri beredar di bawah tindakan pam merkuri, melalui elektrolisis dan pengurai. Katod elektrolisis ialah aliran merkuri. Anod - grafit atau haus rendah. Bersama-sama dengan merkuri, aliran anolit, larutan natrium klorida, terus mengalir melalui elektrolisis. Hasil daripada penguraian elektrokimia klorida, molekul klorin terbentuk di anod, dan di katod, natrium yang dibebaskan larut dalam merkuri, membentuk amalgam.
Kaedah makmal
Di makmal, klorin biasanya dihasilkan menggunakan proses berdasarkan pengoksidaan hidrogen klorida dengan agen pengoksidaan yang kuat (contohnya, mangan (IV) oksida, kalium permanganat, kalium dikromat):
2KMnO 4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 +8H 2 O K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O
Penyimpanan klorin
Klorin yang dihasilkan disimpan dalam "tangki" khas atau dipam ke dalam silinder keluli tekanan tinggi. Silinder dengan klorin cecair di bawah tekanan mempunyai warna khas - warna paya. Perlu diingatkan bahawa semasa penggunaan silinder klorin yang berpanjangan, nitrogen triklorida yang sangat meletup terkumpul di dalamnya, dan oleh itu, dari semasa ke semasa, silinder klorin mesti menjalani pembasuhan rutin dan pembersihan nitrogen klorida.
Piawaian Kualiti Klorin
Menurut GOST 6718-93 “Cecair klorin. Spesifikasi teknikal" gred klorin berikut dihasilkan
Permohonan
Klorin digunakan dalam banyak industri, sains dan keperluan isi rumah:
- Dalam pengeluaran polivinil klorida, sebatian plastik, getah sintetik, dari mana mereka membuat: penebat wayar, profil tingkap, bahan pembungkusan, pakaian dan kasut, linoleum dan rekod gramofon, varnis, peralatan dan plastik buih, mainan, bahagian instrumen, bahan binaan . Polivinil klorida dihasilkan melalui pempolimeran vinil klorida, yang hari ini paling kerap dihasilkan daripada etilena dengan kaedah seimbang klorin melalui perantaraan 1,2-dikloroetana.
- Sifat pelunturan klorin telah diketahui sejak sekian lama, walaupun bukan klorin itu sendiri yang "peluntur," tetapi oksigen atom, yang terbentuk semasa pemecahan asid hipoklorus: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O.. Kaedah pelunturan kain, kertas, kadbod ini telah digunakan selama beberapa abad.
- Pengeluaran racun serangga organoklorin - bahan yang membunuh serangga berbahaya kepada tanaman, tetapi selamat untuk tumbuhan. Sebahagian besar klorin yang dihasilkan digunakan untuk mendapatkan produk perlindungan tumbuhan. Salah satu racun serangga yang paling penting ialah hexachlorocyclohexane (sering dipanggil hexachlorane). Bahan ini pertama kali disintesis pada tahun 1825 oleh Faraday, tetapi ia mendapati aplikasi praktikal hanya lebih daripada 100 tahun kemudian - pada 30-an abad kedua puluh.
- Ia digunakan sebagai agen perang kimia, serta untuk pengeluaran agen perang kimia lain: gas mustard, fosgen.
- Untuk membasmi kuman air - "pengklorinan". Kaedah yang paling biasa untuk membasmi kuman air minuman; adalah berdasarkan keupayaan klorin bebas dan sebatiannya untuk menghalang sistem enzim mikroorganisma yang memangkinkan proses redoks. Untuk membasmi kuman air minuman, yang berikut digunakan: klorin, klorin dioksida, kloramin dan peluntur. SanPiN 2.1.4.1074-01 menetapkan had berikut (koridor) kandungan yang dibenarkan sisa klorin bebas dalam air minuman bekalan air berpusat 0.3 - 0.5 mg/l. Sebilangan saintis dan juga ahli politik di Rusia mengkritik konsep pengklorinan air paip, tetapi tidak boleh menawarkan alternatif kepada kesan pembasmian kuman sebatian klorin. Bahan dari mana paip air dibuat berinteraksi secara berbeza dengan air paip berklorin. Klorin percuma dalam air paip mengurangkan hayat perkhidmatan saluran paip berasaskan poliolefin dengan ketara: pelbagai jenis paip polietilena, termasuk polietilena bersilang, juga dikenali sebagai PEX (PE-X). Di Amerika Syarikat, untuk mengawal kemasukan saluran paip yang diperbuat daripada bahan polimer untuk digunakan dalam sistem bekalan air dengan air berklorin, mereka terpaksa mengguna pakai 3 piawaian: ASTM F2023 berhubung dengan paip polietilena (PEX) silang silang dan air berklorin panas, ASTM F2263 berhubung dengan semua paip polietilena dan air berklorin, dan ASTM F2330 digunakan pada paip berbilang lapisan (logam-polimer) dan air berklorin panas. Dari segi ketahanan apabila berinteraksi dengan air berklorin, paip air tembaga menunjukkan hasil yang positif.
- Berdaftar dalam industri makanan sebagai bahan tambahan makanan E925.
- Dalam pengeluaran kimia asid hidroklorik, peluntur, garam berthollet, klorida logam, racun, ubat-ubatan, baja.
- Dalam metalurgi untuk pengeluaran logam tulen: titanium, timah, tantalum, niobium.
- Sebagai penunjuk neutrino suria dalam pengesan klorin-argon.
Banyak negara maju berusaha untuk mengehadkan penggunaan klorin dalam kehidupan seharian, termasuk kerana pembakaran sisa yang mengandungi klorin menghasilkan sejumlah besar dioksin.
Peranan biologi
Klorin adalah salah satu unsur biogenik yang paling penting dan merupakan sebahagian daripada semua organisma hidup.
Dalam haiwan dan manusia, ion klorida terlibat dalam mengekalkan keseimbangan osmotik ion klorida mempunyai jejari optimum untuk penembusan melalui membran sel. Inilah yang menjelaskan penyertaan bersamanya dengan ion natrium dan kalium dalam mewujudkan tekanan osmotik berterusan dan mengawal metabolisme garam air. Di bawah pengaruh GABA (neurotransmitter), ion klorin mempunyai kesan perencatan pada neuron dengan mengurangkan potensi tindakan. Di dalam perut, ion klorin mewujudkan persekitaran yang baik untuk tindakan enzim proteolitik jus gastrik. Saluran klorida terdapat dalam banyak jenis sel, membran mitokondria dan otot rangka. Saluran ini melaksanakan fungsi penting dalam mengawal isipadu bendalir, pengangkutan ion transepithelial dan menstabilkan potensi membran, dan terlibat dalam mengekalkan pH sel. Klorin terkumpul dalam tisu viseral, kulit dan otot rangka. Klorin diserap terutamanya dalam usus besar. Penyerapan dan perkumuhan klorin berkait rapat dengan ion natrium dan bikarbonat, dan pada tahap yang lebih rendah dengan aktiviti mineralokortikoid dan Na + /K + -ATPase. 10-15% daripada semua klorin terkumpul dalam sel, di mana 1/3 hingga 1/2 daripadanya berada dalam sel darah merah. Kira-kira 85% klorin terdapat dalam ruang ekstraselular. Klorin dikeluarkan dari badan terutamanya melalui air kencing (90-95%), najis (4-8%) dan melalui kulit (sehingga 2%). Perkumuhan klorin dikaitkan dengan ion natrium dan kalium, dan secara timbal balik dengan HCO 3 − (keseimbangan asid-bes).
Seseorang mengambil 5-10 g NaCl setiap hari. Keperluan minimum manusia untuk klorin adalah kira-kira 800 mg sehari. Bayi menerima jumlah klorin yang diperlukan melalui susu ibu, yang mengandungi 11 mmol/l klorin. NaCl diperlukan untuk penghasilan asid hidroklorik dalam perut, yang menggalakkan penghadaman dan memusnahkan bakteria patogen. Pada masa ini, penglibatan klorin dalam kejadian penyakit tertentu pada manusia tidak dikaji dengan baik, terutamanya disebabkan oleh bilangan kajian yang kecil. Cukuplah untuk mengatakan bahawa walaupun cadangan mengenai pengambilan harian klorin belum dibangunkan. Tisu otot manusia mengandungi 0.20-0.52% klorin, tisu tulang - 0.09%; dalam darah - 2.89 g/l. Rata-rata badan seseorang (berat badan 70 kg) mengandungi 95 g klorin. Setiap hari seseorang menerima 3-6 g klorin daripada makanan, yang lebih daripada meliputi keperluan untuk unsur ini.
Ion klorin adalah penting untuk tumbuhan. Klorin terlibat dalam metabolisme tenaga dalam tumbuhan, mengaktifkan fosforilasi oksidatif. Ia diperlukan untuk pembentukan oksigen semasa fotosintesis oleh kloroplas terpencil, dan merangsang proses tambahan fotosintesis, terutamanya yang berkaitan dengan pengumpulan tenaga. Klorin mempunyai kesan positif terhadap penyerapan oksigen, kalium, kalsium, dan sebatian magnesium oleh akar. Kepekatan ion klorin yang berlebihan dalam tumbuhan juga boleh mempunyai sisi negatif, contohnya, mengurangkan kandungan klorofil, mengurangkan aktiviti fotosintesis, dan melambatkan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.
Tetapi ada tumbuhan yang, dalam proses evolusi, sama ada disesuaikan dengan kemasinan tanah, atau, dalam perjuangan untuk ruang, menduduki paya garam kosong di mana tiada persaingan. Tumbuhan yang tumbuh di tanah masin dipanggil halofit; mereka mengumpul klorida semasa musim tumbuh, dan kemudian menyingkirkan lebihan melalui kejatuhan daun atau melepaskan klorida ke permukaan daun dan dahan dan menerima faedah berganda dengan menaungi permukaan daripada cahaya matahari.
Antara mikroorganisma, halofil - halobacteria - juga dikenali, yang hidup di perairan atau tanah yang sangat masin.
Ciri-ciri operasi dan langkah berjaga-jaga
Klorin ialah gas toksik dan sesak nafas yang, jika ia masuk ke dalam paru-paru, menyebabkan tisu paru-paru terbakar dan lemas. Ia mempunyai kesan merengsa pada saluran pernafasan pada kepekatan di udara kira-kira 0.006 mg/l (iaitu, dua kali ganda ambang untuk persepsi bau klorin). Klorin adalah salah satu agen kimia pertama yang digunakan oleh Jerman dalam Perang Dunia I. Apabila bekerja dengan klorin, anda harus menggunakan pakaian pelindung, topeng gas dan sarung tangan. Untuk masa yang singkat, anda boleh melindungi organ pernafasan daripada klorin memasukinya dengan pembalut kain yang dibasahkan dengan larutan natrium sulfit Na 2 SO 3 atau natrium tiosulfat Na 2 S 2 O 3.
Kepekatan maksimum klorin yang dibenarkan dalam udara atmosfera adalah seperti berikut: purata harian - 0.03 mg/m³; dos tunggal maksimum - 0.1 mg/m³; di premis kerja perusahaan perindustrian - 1 mg/m³.