kloori

Cl, joka on Mendelejevin jaksollisen järjestelmän ryhmään VII kuuluva kemikaali. Järjestysluku 17, atomipaino 35 453. Halogeeniperheen jäsen.

normaaliolosuhteissa (0°C ja 0,1 meganewton/m2 eli 1 kilogramman voima/cm2) kloori on kellertävänvihreä kaasu, jolla on pistävä, ärsyttävä haju. Se esiintyy luonnossa kahden vakaan isotoopin muodossa: 35Cl (75,77 prosenttia) ja 37Cl (24,23 prosenttia). Useita radioaktiivisia kloori-isotooppeja on saatu keinotekoisesti, massaluvuin 32, 33, 34, 36, 38, 39, ja 40, joiden puoliintumisaika on 0,31 sekuntia, 2,5 sekuntia, 1,56 sekuntia, 3,1 × 105 vuotta, 37,3 minuuttia, 55,5 minuuttia ja 1,4 minuuttia. Isotooppisina merkkiaineina käytetään 36cl: ää ja 38cl: ää.

historia. Klooria sai ensimmäisenä K. Scheele vuonna 1774 suolahapon ja pyrolusiitin (mangaanidioksidin) välisellä reaktiolla. Kuitenkin vasta vuonna 1810 H. Davy vakiinnutti sen alkuaineeksi ja antoi sille nimen kloori (kreikan sanasta chloros, “kellertävänvihreä”). Vuonna 1813 J. L. Gay-Lussac ehdotti tälle alkuaineelle ranskankielistä nimeä chlore, josta venäläinen nimi khlor on johdettu.

jakautuminen luonnossa. Klooria esiintyy luonnossa vain yhdisteiden ainesosana. Kloorin keskimääräinen pitoisuus maankuoressa (clarke) on 1,7 × 10-2 painoprosenttia. Happamissa magmakivissä, kuten graniiteissa, keskimääräinen pitoisuus on 2,4 × l0–2 ja perus-ja ultraemäksisissä kivissä 5 × 10-3. Veden kulkeutumisella on suuri merkitys kloorin historiassa maankuoressa. Cl-ionina kloori on osa maapallon valtameriä (1.93 prosenttia), maanalaiset briinit ja suolajärvet. Kloorimineraaleja on 97, pääasiassa luonnon klorideja, joista tärkeimmät ovat haliitti, NaCl (ks ja vuorisuola). Tunnetaan lukuisia laajoja kalium-ja magnesiumkloridi-ja sekakloridiesiintymiä: sylviitti, KCL, sylviniitti, (Na, K)Cl, karnalliitti, KCl · MgCl2 · 6H2Ó, kainiitti, KCL · MgSO4 · 3H2O ja bischofiitti MgCl2 · 6H2O. vulkaanisten kaasujen sisältämän HCl: n kulkeutumisella maankuoren ylempiin osiin oli suuri merkitys maapallon geologisessa historiassa.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Kloorin kiehumispiste on -34,05°C ja sulamispiste -101°C. kloorikaasun tiheys normaaliolosuhteissa on 3,214 g/litra (g/l), kun taas tyydyttyneen höyryn tiheys 0°C: ssa on 12,21 g/l. nestemäisen kloorin tiheys kiehumispisteessä on 1,557 g/cm3, kun taas kiinteän kloorin tiheys -102°C: ssa on 1,9 g/cm2. Kyllästetyn kloorihöyryn paine on 0,369 meganewton/m2 (MN/m2) eli 3,69 kilogramman voima (kgf/cm2) 0″C, 0,772 MN/m2 (7,72 kgf/cm2) 25°C: ssa ja 3,814 MN/m2 (38,14 kgf/cm2) 100°C: ssa. Fuusiolämpö on 90,3 kilojoulea / kg (kJ/kg) eli 21,5 cal/g, kun taas haihtumislämpö on 288 kJ/kg (68,8 cal/g). Kloorikaasun lämpökapasiteetti vakiopaineessa on 0,48 kJ/(kg · °k) eli 0,11 cal / (g · °c). Kloorin kriittiset vakiot ovat seuraavat: kriittinen lämpötila, 144°C; kriittinen paine, 7,72 MN/m2 (77,2 kgf/cm2); kriittinen tiheys, 573 g/l; ja kriittinen tilavuus, 1,745 × 10–3L/g. kloorin liukoisuus osapaineessa 0,1 MN/m2 (1 kgf/cm2) veteen on 14,8 g/L 0°C: ssa, 5,8 g/L 30°C: ssa, ja 2.8 g/l 70°C: ssa, kun taas 300 g/l NaCl-liuoksessa sen liukoisuus on 1,42 g/l 30°C: ssa ja 0,64 g / l 70°C: ssa.

alle 9,6°C: n vesiliuoksissa muodostuu kloorihydraatteja, joiden koostumus vaihtelee cl2 · Nh2o (missä n vaihtelee 6: sta 8: aan), jotka ovat isometrisen järjestelmän keltaisina kiteinä, jotka hajoavat lämpötilan noustessa klooriksi ja vedeksi. Kloori liukenee helposti TiCl4: ään, SiCl4: ään, SnCl4: ään ja eräisiin orgaanisiin liuottimiin, erityisesti heksaaniin, C6H14: ään ja hiilitetrakloridiin, CCl4: ään. Kloorimolekyyli on diatominen (Cl2). Cl2 + 243 kJ ⇄ 2cl: n terminen dissosiaatioaste on 2,07 × 10-4 prosenttia 1000°K: ssa ja 0,909 prosenttia 2500°K: ssa.

klooriatomin ulompi elektronikonfiguraatio on 3s23p5. Näin ollen yhdisteissään kloorilla voi olla hapetustiloja -1, +1, +3, +4, +5, +6, ja + 7. Klooriatomin kovalenttinen säde on 0,99 Å, kun taas Cl– ionin säde on 1,82 Å. Klooriatomin elektroniaffiniteetti on 3,65 eV, kun taas ionisaatioenergia on 12,97 eV.

kemiallisesti kloori on hyvin reaktiivista ja yhdistyy suoraan lähes kaikkien metallien kanssa (joidenkin metallien kanssa se reagoi vain kosteuden läsnä ollessa tai kuumennettaessa) ja epämetallien kanssa (lukuun ottamatta hiiltä, typpeä, happea ja inerttejä kaasuja) muodostaen vastaavia klorideja. Se reagoi monien yhdisteiden kanssa, korvaa vedyn tyydyttyneissä hiilivedyissä ja yhdistyy tyydyttymättömiin yhdisteisiin. Kloori korvaa bromin ja jodin yhdisteistään vedyllä ja metalleilla ja itse korvautuu yhdisteistään fluorilla näillä alkuaineilla.

pienten kosteusmäärien läsnä ollessa alkalimetallit reagoivat kloorin kanssa palamalla. Useimmat metallit reagoivat kuivan kloorin kanssa vasta kuumennettaessa. Teräs, kuten myös jotkin metallit, ovat stabiileja kuivan kloorin läsnä ollessa kohtalaisissa lämpötiloissa, minkä vuoksi niitä käytetään kuivan kloorin kanssa käytettävien laitteiden ja kuivan kloorin varastointisäiliöiden rakentamisessa. Fosfori syttyy kloorissa muodostaen PCL3: n ja edelleen kloorattaessa PCl5: n. Rikki reagoi kloorin kanssa muodostaen S2Cl2, SCl2 ja muita yhdisteitä yleisellä kaavalla SnClm. Arseeni, antimoni, vismutti, strontium ja telluuri reagoivat voimakkaasti kloorin kanssa.

kloorin ja vedyn seos palaa värittömällä tai kellertävänvihreällä liekillä, jolloin syntyy ketjureaktiossa vetykloridia. Vety-kloori-liekin maksimilämpötila on 2200°C. kloorin ja vedyn seokset, joissa on 5,8-88,5 prosenttia vetyä, ovat räjähtäviä.

hapen kanssa kloori muodostaa oksideja Cl2O, ClO2, O2O6, Cl2O7 ja Cl2O8 sekä hypokloriitteja (hypokloorihapon suoloja), kloriitteja, kloraatteja ja perkloraatteja. Kaikki klooriperkloraattien happiyhdisteet. Kaikki kloorin happiyhdisteet muodostavat räjähtäviä seoksia helposti hapettuvien yhdisteiden kanssa. Kloorioksidien stabiilisuus on alhainen ja ne voivat räjähtää itsestään. Varastoitaessa hypokloriitit hajoavat hitaasti, kun taas kloraatit ja perkloraatit voivat räjähtää initiaattoreiden vaikutuksesta.

kloori hydrolizoituu vedessä muodostaen hypokloori-ja kloorivetyhappoja: Cl2 + H2O ⇆ HClO + HCl. Hypokloriitteja ja klorideja muodostuu kylmien emäksisten vesiliuosten kloorauksessa: 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2. Kloraatteja muodostuu kuumennettaessa. Kloorattua kalkkia muodostuu klooraamalla kuivaa kalsiumhydroksidia (KS.

Typpitrikloridia muodostuu ammoniakin ja kloorin välisessä reaktiossa. Orgaanisten yhdisteiden kloorauksessa kloori joko korvaa vedyn, esimerkiksi R-H + Cl2 = RCl + HCl, tai kiinnittyy useiden sidosten kautta esimerkiksi,

muodostaen erilaisia klooria sisältäviä orgaanisia yhdisteitä (orgaanisia klorideja).

muiden halogeenien kanssa kloori muodostaa interhalogeeniyhdisteitä. Fluoridit ClF, ClF3 ja ClF5 ovat hyvin reaktiivisia; esimerkiksi lasivilla ingnites spontaanisti clf3: n läsnä ollessa. Kloorin yhdisteitä hapen ja fluorin kanssa ovat kloorioksifluoridit, kuten ClO3F, ClO2F3, ClOF ja ClOF3, sekä fluoriperkloraatti, FClO4.

tuotanto. Kloorin teollinen valmistus aloitettiin vuonna 1785 suolahapon ja mangaanidioksidin eli pyrolusiitin välisellä reaktiolla. Vuonna 1867 brittiläinen kemisti H. Deacon kehitti menetelmän, jolla klooria voidaan valmistaa hapettamalla HCl: ää ilmakehän hapen avulla katalyytin läsnä ollessa. Klooria valmistettiin 1900-luvun vaihteessa elektrolyysillä alkalimetallien kloridien vesiliuoksista. Noin 90-95 prosenttia maailman kloorituotannosta saatiin näillä menetelmillä 1970-luvulla. pieniä määriä klooria saadaan sivutuotteena magnesiumin, kalsiumin, natriumin ja litiumin valmistuksessa elektrolyysillä sulista klorideista. Vuonna 1975 kloorin tuotanto maailmassa oli noin 25 miljoonaa tonnia.

kaksi päämenetelmää NaCl: n vesiliuosten elektrolyysissä ovat elektrolyysi kalvokennossa kiinteällä katodilla ja elektrolyysi elohopeakatodikennossa. Molemmissa menetelmissä kloorikaasu vapautuu grafiittianodilla tai titaanioksidi-ruteniumoksidi-anodilla. Ensimmäisessä menetelmässä katodilla vapautuu vetyä ja muodostuu NaOH: n ja NaCl: n liuos, josta saadaan kaupallista emäksistä soodaa myöhemmällä käsittelyllä. Toisessa menetelmässä katodilla muodostuu natriumamalgaamia. NaOH-liuos, vety ja puhdas elohopea muodostuvat natriumamalgaamin hajotessa puhtaalla vedellä erillisessä laitteessa. Muodostunut puhdas elohopea käytetään uudelleen tuotannossa. Molemmat menetelmät tuottavat 1,125 tonnia NaOH: ta tuotettua klooritonnia kohti.

elektrolyysi kalvokennossa on halvempi prosessi ja tuottaa halvempaa NaOH: ta. Elohopeakatodimenetelmä mahdollistaa hyvin puhtaan NaOH: n tuotannon, joskin tuotannon aikana tapahtuvat elohopeahäviöt saastuttavat ympäristöä. Vuonna 1970 62.2 prosenttia maailman kloorin tuotannosta tapahtui elohopeakatodimenetelmällä, kun taas kalvokennoa käyttävän menetelmän osuus oli 33,6 prosenttia ja muiden menetelmien 4,2 prosenttia. Vuodesta 1970 lähtien käytettiin elektrolyysiä kiinteällä katodilla ja ioninvaihtokalvolla, mikä mahdollisti puhtaan NaOH: n tuotannon ilman elohopeaa.

käyttää. Kloorin tuotanto on kemianteollisuuden johtavia haaroja. Suurin osa tuotetusta kloorista muunnetaan tuotantopaikalla klooria sisältäviksi yhdisteiksi. Klooria varastoidaan ja kuljetetaan nestemäisessä muodossa säiliöissä, sylintereissä, rautatien säiliövaunuissa tai erikoisvarustelluissa laivoissa. Seuraava kloorin kulutus on ominaista teollisuusmaille: 60-75 prosenttia käytetään klooria sisältävien orgaanisten yhdisteiden tuotantoon, 10-20 prosenttia klooria sisältävien epäorgaanisten yhdisteiden tuotantoon, 5-15 prosenttia sellun ja kankaiden valkaisuun ja 2-6 prosenttia saniteettitarkoituksiin ja veden klooraukseen.

klooria käytetään myös eräiden malmien klooraukseen titaanin, niobiumin ja zirkoniumin uuttamiseksi.

eri klooria sisältäviä orgaanisia ja epäorgaanisia yhdisteitä käsitellään erillisissä artikkeleissa(KS.

klooria eliöissä. Kloori on biogeeninen alkuaine ja kasvi-ja eläinkudosten komponentti. Kloorin pitoisuus kasveissa vaihtelee tuhannesosista 1 prosentista useisiin prosentteihin (Halofyytit sisältävät suuria määriä klooria), kun taas eläinten klooripitoisuus vaihtelee sadasosista kymmenesosiin 1 prosentti. Aikuisen ihmisen päivittäinen kloorivaatimus on 2-4 grammaa, ja se täyttyy pelkällä ruoan nauttimisella. Elintarvikkeissa klooria on yleensä liikaa natriumkloridin ja kaliumkloridin muodossa. Leivässä, lihassa ja maitotuotteissa on erityisen paljon klooria.

eläineliöissä kloori on tärkeä osmoottisesti vaikuttava aine veriplasmassa, lymfassa, selkäydinnesteessä ja joissakin kudoksissa. Se on tärkeää vesi-suola-aineenvaihdunnassa, mikä helpottaa veden säilymistä kudoksissa. Kudosten happo-emästasapainon säätely tapahtuu muiden prosessien lisäksi veren ja muiden kudosten välisen kloorin jakautumisen muutoksella.

kasveissa kloori osallistuu energian vaihtoon aktivoiden sekä oksidatiivisen fosforylaation että fotofosforylaation. Se vaikuttaa myös juurten hapen imeytymiseen ja on välttämätön hapen muodostumiselle yhteyttämisessä eristettyjen kloroplastien avulla. Kloori ei sisälly useimpien keinotekoisen kasvinviljelyn ravintoaineiden koostumukseen. On mahdollista, että hyvin pienet klooripitoisuudet riittävät kasvien kehittämiseen.

myrkytys. Kloorimyrkytys on mahdollista kemian -, sellu-ja paperi -, tekstiili-ja lääketeollisuudessa. Kloori ärsyttää silmien limakalvoja ja hengitysteitä. Sekundaariset infektiot seuraavat yleensä primaarisia tulehdusmuutoksia. Akuutti myrkytys kehittyy lähes välittömästi. Keskitason ja pienten klooripitoisuuksien hengittämisen yhteydessä havaittujen oireiden joukossa ovat kiristyminen ja kipu rinnassa, kuiva yskä, nopea hengitys, polttava tunne silmissä ja repiminen, leukosyyttien lisääntynyt pitoisuus veressä ja lisääntynyt ruumiinlämpö. Keuhkokeuhkokuume, myrkyllinen keuhkopöhö, masennus ja kouristukset ovat mahdollisia. Kevyissä tapauksissa toipuminen tapahtuu kolmen tai seitsemän päivän kuluttua. Ylähengitysteiden katarri ja toistuvat keuhkoputkentulehdus ja pneumokosketus ovat pitkäaikaisia jälkitauteja; myös keuhkotuberkuloosin aktivoituminen on mahdollista. Alhaisten klooripitoisuuksien pitkittyneen hengityksen yhteydessä havaitaan samanlaisia, mutta hitaasti kehittyviä häiriöitä.

turvatoimia kloorimyrkytyksen estämiseksi ovat muun muassa tuotantolaitteiden hermeettinen tiivistys, hyvä ilmanvaihto ja tarvittaessa kaasunaamareiden käyttö. Suurin sallittu klooripitoisuus ilmassa tuotantolaitoksilla on 1 mg / m3. Kloorin, klooratun kalkin ja muiden klooria sisältävien yhdisteiden valmistusta pidetään mahdollisesti haitallisena, minkä vuoksi Neuvostoliiton laki rajoittaa nais-ja nuorisotyön käyttöä.