klór

Cl, a Mendelejev periodikus rendszerének VII.csoportjának kémiai eleme. Atomszám, 17; atomtömeg, 35.453. A halogén család tagja.

normál körülmények között (0 db C és 0,1 meganewton/m2, vagy 1 kg erő/cm2) a klór sárgászöld gáz, csípős, irritáló szaggal. A természetben két stabil izotóp formájában fordul elő: 35cl (75,77%) és 37Cl (24,23%). Számos radioaktív klór izotópot nyertek mesterségesen, tömegszámokkal 32, 33, 34, 36, 38, 39, 40, amelyek felezési ideje 0,31 MP, 2,5 MP, 1,56 MP, 3,1 605 év, 37,3 perc, 55,5 perc, illetve 1,4 perc. A 36cl-t és a 38cl-t izotópos jelölőanyagként használják.

történelem. A klórt először 1774-ben K. Scheele állította elő sósav pirolusittal (mangán-dioxid) történő reakciójával. H. Davy azonban csak 1810-ben hozta létre elemként, és nevezte el klórnak (görögül klór, “sárgászöld”). 1813-Ban J. L. Gay-Lussac javasolta a francia chlore nevet erre az elemre, amelyből az orosz khlor név származik.

Eloszlás a természetben. A klór a természetben csak vegyületek komponenseként található meg. Az átlagos klórtartalom a földkéregben (clarke)1,7 kb 10-2 tömegszázalék. A savas magmás kőzetek, mint például a gránitok átlagos tartalma 2,4 ~ L0–2, a bázikus és ultrabázisos kőzetekben pedig 5 ~ 10-3. A vízvándorlás nagy szerepet játszik a földkéreg klórtörténetében. Cl-ion formájában a klór a Föld óceánjainak egyik alkotóeleme (1.93%), földalatti sóoldatok és sós tavak. 97 klórásvány van, elsősorban természetes kloridok, amelyek közül a legfontosabb a Halit, A NaCl (lásd és kősó). Számos kiterjedt kálium-és magnézium-kloridos és kevert kloridos lerakódás ismert: szilvitet, KCL-t, szilvinitet, (Na,K)Cl-t, karnallitot, KCl · MgCl2 · 6H2-t, KAINITOT, KCl · MgSO4 · 3H2O-t és bischofit MgCl2 · 6h2o-t. a vulkáni gázokban található HCl vándorlása a földkéreg felső részeibe nagy jelentőséggel bírt a föld geológiai történetében.

fizikai és kémiai tulajdonságok. A klór forráspontja -34,05 C, olvadáspontja -101 C. a klórgáz sűrűsége normál körülmények között 3,214 g/liter (g/l), míg a telített gőz sűrűsége 0 C-nél 12,21 g/l. a folyékony klór sűrűsége forráspontjában 1,557 g/cm3, míg a szilárd klór sűrűsége -102-nél C-nél 1,9 g/cm2. A telített klórgőz nyomása 0,369 meganewton/m2 (MN/m2), vagy 3,69 kg-erő (kgf/cm2), 0″C-nál, 0,772 MN/m2 (7,72 kgf/cm2) 25 C-nál és 3,814 MN/m2 (38,14 kgf/cm2) 100 C-nál. A fúziós hő 90,3 kilojoule / kg (kJ/kg), vagy 21,5 cal/g, míg a párolgási hő 288 kJ/kg (68,8 cal/g). A klórgáz hőkapacitása állandó nyomáson 0,48 kJ/(kg · kb) vagy 0,11 cal / (g · c). A klór kritikus állandói a következők: kritikus hőmérséklet, 144 db C; kritikus nyomás, 7,72 MN/m2 (77,2 kgf/cm2); kritikus sűrűség, 573 g/l; kritikus térfogat, 1,745 db 10-3 L/G. a klór oldhatósága 0,1 MN/m2 parciális nyomáson (1 kgf/cm2) vízben 14,8 g/l 0 db C–nál, 5,8 g/l 30 db-nál, és 2.8 g/l 70 6-8-nál, míg 300 g/l NaCl-oldatban az oldhatósága 1,42 g/l 30 C-nál és 0,64 g / l 70 C-nál.

9,6 C-nál alacsonyabb vizes oldatokban klór-hidrátok képződnek változó összetételű Cl2 · nH2O (ahol n 6-8 között mozog), amelyek az izometrikus rendszer sárga kristályai formájában vannak, amelyek a hőmérséklet növekedésével klórra és vízre bomlanak. A klór könnyen oldódik TiCl4 – ben, SiCl4-ben, SnCl4-ben és néhány szerves oldószerben, különösen a hexánban, a C6H14-ben és a szén-tetrakloridban, a CCl4-ben. A klór molekula diatomikus (Cl2). A cl2 + 243 kj (2cl) termikus disszociációjának mértéke 2,07 (10-4) százalék (1000 (k)), és 0,909 (2500 (k)).

a klóratom külső elektronkonfigurációja 3s23p5. Következésképpen vegyületeiben a klór oxidációs állapotai lehetnek -1, +1, +3, +4, +5, +6, + 7. A klór-atom kovalens sugara 0,99 hektár, míg a Cl-Ion sugara 1,82 hektár. A klóratom elektron affinitása 3,65 eV, míg az ionizációs energia 12,97 EV.

kémiailag a klór nagyon reaktív, és közvetlenül keveredik szinte az összes fémmel (egyes fémekkel csak nedvesség jelenlétében vagy melegítés közben reagál) és nemfémekkel (kivéve a szén, nitrogén, oxigén és az inert gázok), a megfelelő kloridokat képezve. Számos vegyülettel reagál, telített szénhidrogénekben helyettesíti a hidrogént, telítetlen vegyületekkel kombinálódik. A klór a vegyületekből származó brómot és jódot hidrogénnel és fémekkel helyettesíti, és maga a vegyületekből származó fluor helyettesíti ezeket az elemeket.

kis mennyiségű nedvesség jelenlétében az alkálifémek égés útján reagálnak a klórral. A legtöbb fém csak melegítéskor reagál száraz klórral. Az acél, valamint egyes fémek mérsékelt hőmérsékleten száraz klór jelenlétében stabilak, ezért száraz klórral használt berendezések és száraz klór tárolására szolgáló tartályok építésére használják. A foszfor klórban meggyullad, PCL3 képződik, majd további klórozás után PCl5. A kén klórral reagálva S2Cl2, Scl2és más vegyületek az SnClm általános képlettel. Az arzén, az antimon, a bizmut, a stroncium és a tellúr erőteljesen reagál a klórral.

klór és hidrogén keveréke színtelen vagy sárgászöld lánggal ég, láncreakcióval hidrogén-kloridot hozva létre. A hidrogén-klór láng maximális hőmérséklete 2200 C. az 5,8-88,5% hidrogént tartalmazó klór és hidrogén keveréke robbanásveszélyes.

oxigénnel a klór a Cl2O, ClO2, O2O6, Cl2O7 és Cl2O8 oxidokat, valamint hipokloritokat (hipoklórsav sói), kloritokat, klorátokat és perklorátokat képez. A klór-Perklorátok összes oxigénvegyülete. A klór összes oxigénvegyülete robbanásveszélyes keverékeket képez könnyen oxidálható vegyületekkel. A klór-oxidok stabilitása alacsony, és spontán felrobbanhatnak. A tárolás során a hipokloritok lassan bomlanak, míg a klorátok és a Perklorátok iniciátorok hatására felrobbanhatnak.

a klór vízben hidrolizál, hipoklórsavakat és sósavakat képezve: Cl2 + H2O hclo + HCl. Hipokloritok és kloridok képződnek hideg lúgos vizes oldatok klórozásakor: 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2. Melegítéskor klorátok képződnek. A klórozott mész száraz kalcium-hidroxid klórozásával képződik (lásd).

nitrogén-triklorid képződik az ammónia és a klór közötti reakcióban. A szerves vegyületek klórozásakor a klór vagy helyettesíti a hidrogént, például R-H + Cl2 = RCl + HCl, vagy több kötésen keresztül kapcsolódik, például,

különböző klórtartalmú szerves vegyületek (szerves kloridok) képzése.

más halogénekkel a klór interhalogén vegyületeket képez. A CLF, ClF3 és ClF5 fluoridok nagyon reakcióképesek; például, üveggyapot ingnites spontán jelenlétében ClF3. A klór oxigénnel és fluorral alkotott vegyületei közé tartoznak a klór-oxifluoridok, mint például a ClO3F, ClO2F3, ClOF és ClOF3, valamint a fluor-perklorát, FClO4.

gyártás. A klór ipari termelését 1785-ben kezdték meg a sósav és a mangán-dioxid, vagyis a pirolusit közötti reakció alapján. 1867-ben a brit kémikus H. Deacon kifejlesztett egy módszert klór előállítására a HCl oxidációjával, atmoszférikus oxigén alkalmazásával katalizátor jelenlétében. A 20.század fordulóján klórt állítottak elő az alkálifémek kloridjainak vizes oldatainak elektrolízisével. A világ klórtermelésének mintegy 90-95%-át ezekkel a módszerekkel nyerték az 1970-es években. kis mennyiségű klórt melléktermékként nyernek magnézium, kalcium, nátrium és lítium előállításában olvadt kloridok elektrolízisével. 1975-ben a klór globális termelése körülbelül 25 millió tonna volt.

a NaCl vizes oldatainak elektrolízisének két fő módszere a membráncellában történő elektrolízis szilárd katóddal és a higanykatódcellában történő elektrolízis. Mindkét módszerben klórgázt szabadítanak fel a grafit anódnál vagy titán-oxid-ruténium-oxid anódnál. Az első módszerben a katódnál hidrogén szabadul fel, és NaOH és NaCl oldatot képeznek, amelyből a kereskedelmi forgalomban kapható marónátront későbbi kezeléssel nyerik. A második módszerben nátrium-amalgám képződik a katódon. NaOH-oldat, hidrogén és tiszta higany keletkezik a nátrium-amalgám tiszta vízzel történő bomlásakor egy külön berendezésben. A képződött tiszta higanyt újra felhasználják a termelésben. Mindkét módszer 1,125 tonna NaOH-t eredményez az előállított klór tonnánként.

az elektrolízis egy membráncellában olcsóbb eljárás, és olcsóbb NaOH-t eredményez. A higanykatód módszer lehetővé teszi a nagyon tiszta NaOH előállítását, bár a higanyveszteség a termelés során szennyezi a környezetet. 1970 – ben 62.A világ klórtermelésének 2% – a higanykatódos módszerrel történt, míg a membráncellát használó módszer 33,6% – ot, más módszerek pedig 4,2% – ot tett ki. 1970-től szilárd katóddal és ioncserélő membránnal végzett elektrolízist alkalmaztak, amely lehetővé tette a tiszta NaOH előállítását higany nélkül.

felhasználások. A klórgyártás a vegyipar egyik vezető ága. Az előállított klór nagy részét a gyártási helyszínen klórtartalmú vegyületekké alakítják. A klórt folyékony formában tárolják és szállítják tartályokban, hengerekben, vasúti tartálykocsikban vagy speciálisan felszerelt hajókban. A következő klórfogyasztás jellemző az ipari országokra: 60-75%-ot klórtartalmú szerves vegyületek előállítására, 10-20%-ot klórtartalmú szervetlen vegyületek előállítására, 5-15% – ot cellulóz és szövetek fehérítésére, 2-6% – ot egészségügyi célokra és vízklórozásra használnak.

a klórt egyes ércek klórozására is használják titán, nióbium és cirkónium kivonására.

különböző klórtartalmú szerves és szervetlen vegyületeket külön cikkek tárgyalnak (lásd az Indexet).

klór a szervezetekben. A klór biogén elem és növényi és állati szövetek összetevője. A növényekben a klórtartalom 1 ezred-től több százalékig terjed (a halofiták nagy mennyiségű klórt tartalmaznak), míg az állatok klórtartalma 1 százalék századtól tizedig terjed. A felnőtt ember napi klórigénye 2-4 g, amelyet egyszerűen az élelmiszer elfogyasztásával lehet kielégíteni. Az élelmiszerekben a klór általában feleslegben van jelen nátrium-klorid és kálium-klorid formájában. A kenyér, a hús és a tejtermékek különösen gazdagok klórban.

állati szervezetekben a klór a vérplazma, a nyirok, a gerincfolyadék és egyes szövetek fő ozmotikusan aktív anyaga. Fontos a víz-só anyagcserében, megkönnyítve a víz visszatartását a szövetekben. A sav-bázis egyensúly szabályozása a szövetekben más folyamatok mellett a vér és más szövetek közötti klór Eloszlás megváltoztatásával valósul meg.

növényekben a klór részt vesz az energiacserében, aktiválva mind az oxidatív foszforilációt, mind a fotofoszforilációt. Befolyásolja az oxigén gyökerek általi felszívódását is, és szükséges az oxigén képződéséhez az izolált kloroplasztok fotoszintézisében. A klór nem szerepel a mesterséges növénytermesztéshez szükséges legtöbb tápanyag összetételében. Lehetséges, hogy a klór nagyon alacsony koncentrációja elegendő a növények fejlődéséhez.

mérgezés. Klórmérgezés lehetséges a vegyiparban, a cellulóz-és papíriparban, a textiliparban és a gyógyszeriparban. A klór irritálja a szem nyálkahártyáját és a légutakat. A másodlagos fertőzések általában az elsődleges gyulladásos változásokat követik. Az akut mérgezés szinte azonnal kialakul. A közepes és alacsony klórkoncentráció belégzésekor észlelt tünetek között szerepel a mellkasi szorítás és fájdalom, száraz köhögés, gyors légzés, égő érzés a szemben és könnyezés, megnövekedett leukociták tartalma a vérben és megnövekedett testhőmérséklet. Bronchiális tüdőgyulladás, mérgező tüdőödéma, depresszió, görcsök lehetségesek. Könnyű esetekben a helyreállítás három-hét nap után következik be. A felső légúti hurut, valamint az ismétlődő bronchitis és pneumosclerosis hosszú távú következmények; a pulmonalis tuberkulózis aktiválása is lehetséges. Alacsony klórkoncentráció hosszan tartó légzése esetén hasonló, de lassan fejlődő rendellenességek figyelhetők meg.

a klórmérgezés megelőzésére szolgáló biztonsági intézkedések közé tartozik a gyártóberendezések hermetikus lezárása, a jó szellőzés és szükség esetén gázmaszkok használata. A klór maximális megengedett koncentrációja a levegőben a termelési helyeken 1 mg / m3. A klór, a klórozott mész és más klórtartalmú vegyületek előállítása potenciálisan károsnak tekinthető, ezért a szovjet törvények korlátozzák a női és fiatalkorú munka alkalmazását.