klor

Cl, ett kemiskt element i Grupp VII i Mendeleevs periodiska system. Atomnummer, 17; atomvikt, 35.453. En medlem av halogenfamiljen.

under normala förhållanden (0 kg C och 0,1 meganewton/m2, eller 1 kg-kraft/cm2) är klor en gulgrön gas med en skarp, irriterande lukt. Det förekommer naturligt i form av två stabila isotoper: 35cl (75,77 procent) och 37cl (24,23 procent). Ett antal radioaktiva klorisotoper har erhållits konstgjort, med massnummer 32, 33, 34, 36, 38, 39, och 40, som har en halveringstid på 0,31 sek, 2,5 sek, 1,56 sek, 3,1 kcal 105 år, 37,3 min, 55,5 min respektive 1,4 min. 36Cl och 38cl används som isotopspårare.

historia. Klor erhölls först 1774 av K. Scheele genom reaktion av saltsyra med pyrolusit (mangandioxid). Det var emellertid först 1810 som H. Davy etablerade det som ett element och kallade det klor (från grekiska klor, “gulgrön”). 1813, J. L. Gay-Lussac föreslog det franska namnet chlore för detta element från vilket det ryska namnet khlor härrör.

fördelning i naturen. Klor finns i naturen endast som en komponent i föreningar. Den genomsnittliga halten av klor i jordskorpan (clarke) är 1,7 10-2 kg i vikt. Den genomsnittliga halten i sura magmatiska bergarter, såsom graniter, är 2,4 kg l0–2, och i basiska och ultrabasiska bergarter, 5 kg 10-3. Vattenmigration spelar en viktig roll i klorens historia i jordskorpan. I form av Cl– jonen är klor en del av jordens hav (1.93 procent), underjordiska saltlösningar och saltsjöar. Det finns 97 klormineraler, främst naturliga klorider, varav den viktigaste är Halit, NaCl (se och bergsalt). Många omfattande avsättningar av kalium – och magnesiumklorider och blandade klorider är kända: sylvite, KCl, sylvinite, (Na,K)Cl, karnallit, KCl · MgCl2 · 6H2 kg, kainit, KCl · MgSO4 · 3H2O och bischofit MgCl2 · 6H2O. migrationen av HCl som finns i vulkaniska gaser i jordskorpans övre delar var av stor betydelse i jordens geologiska historia.

fysikaliska och kemiska egenskaper. Kokpunkten för klor är -34,05 CCG och smältpunkten -101 ccgcg. klorgasens densitet vid normala förhållanden är 3,214 g/liter (g/l), medan densiteten hos den mättade ångan vid 0 ccgc är 12,21 g/l. densiteten för flytande klor vid kokpunkten är 1,557 g/cm3, medan densiteten för fast klor vid -102 ccgc är 1,9 g / cm2. Trycket av mättad klorånga är 0,369 meganewton / m2 (MN / m2), eller 3,69 kg-kraft (kgf/cm2), vid 0″C, 0,772 MN/m2 (7,72 kgf/cm2) vid 25 kg C och 3,814 MN/m2 (38,14 kgf/cm2) vid 100 kg C. Fusionsvärmen är 90,3 kilojoule/kg (kJ/kg) eller 21,5 Kal/g, medan förångningsvärmen är 288 kJ/kg (68,8 Kal / g). Värmekapaciteten hos klorgas vid konstant tryck är 0,48 kJ/(kg · KBL k) eller 0,11 Kal / (g · CBL C). De kritiska konstanterna av klor är följande: kritisk temperatur, 144 CC2; kritiskt tryck, 7,72 MN/m2 (77,2 kgf/cm2); kritisk densitet, 573 g/l; och kritisk volym, 1,745 10–3L/g. lösligheten av klor vid ett partiellt tryck av 0,1 MN/m2 (1 kgf/cm2) i vatten är 14,8 g/l vid 0 CC2, 5,8 g/l vid 30 CC2 och 2.8 g / l vid 70 kg C, medan i en 300 g/l NaCl-lösning är dess löslighet 1,42 g/l vid 30 kg C och 0,64 g / l vid 70 kg C.

under 9,6 kg C i vattenhaltiga lösningar bildas hydrater av klor med variabel komposition Cl2 · nH2O (där n sträcker sig från 6 till 8), Vilka är i form av gula kristaller i det isometriska systemet som sönderdelas med ökande temperatur i klor och vatten. Klor är lättlösligt i TiCl4, SiCl4, SnCl4 och vissa organiska lösningsmedel, särskilt hexan, C6H14 och koltetraklorid, CCl4. Klormolekylen är diatomisk (Cl2). Graden av termisk dissociation av Cl2 + 243 kj 2CL är 2,07 10-4 procent av 1000 1000 kk och 0,909 procent av 2500 KKK.

den yttre elektronkonfigurationen av kloratomen är 3s23p5. Följaktligen kan klor i dess föreningar ha oxidationstillstånd av -1, +1, +3, +4, +5, +6, och + 7. Den kovalenta radien hos kloratomen är 0,99 kg, medan den joniska radien för Cl-är 1,82 kg. Elektronaffiniteten hos kloratomen är 3,65 eV, medan joniseringsenergin är 12,97 eV.

kemiskt är klor mycket reaktivt och kombinerar direkt med nästan alla metaller (med vissa metaller reagerar den endast i närvaro av fukt eller vid uppvärmning) och med icke-metaller (utom kol, kväve, syre och de inerta gaserna) och bildar motsvarande klorider. Det reagerar med många föreningar, ersätter väte i mättade kolväten och kombinerar med omättade föreningar. Klor ersätter brom och jod från deras föreningar med väte och metaller och ersätts i sig av fluor från dess föreningar med dessa element.

i närvaro av små mängder fukt reagerar alkalimetaller med klor genom förbränning. De flesta metaller reagerar endast med torrt klor vid uppvärmning. Stål, liksom vissa metaller, är stabila i närvaro av torrt klor vid måttliga temperaturer och används sålunda för konstruktion av utrustning som används med torrt klor och tankar för lagring av torrt klor. Fosfor antänds i klor, bildar PCl3 och vid ytterligare klorering, PCl5. Svavel reagerar med klor för att ge S2Cl2, SCl2 och andra föreningar med den allmänna formeln SnClm. Arsenik, antimon, vismut, strontium och tellur reagerar kraftigt med klor.

en blandning av klor och väte brinner med en färglös eller gulaktig grön flamma som producerar väteklorid genom en kedjereaktion. Den maximala temperaturen för en väte-klorflamma är 2200 kcal C. blandningar av klor och väte innehållande 5,8 till 88,5 procent väte är Explosiva.

med syre bildar klor oxiderna Cl2O, ClO2, O2O6, Cl2O7 och Cl2O8, liksom hypokloriter (salter av hypoklorsyra), kloriter, klorater och perklorater. Alla syreföreningar av klorperklorater. Alla syreföreningar av klor bildar explosiva blandningar med lätt oxiderbara föreningar. Kloroxider har låg stabilitet och kan explodera spontant. Hypokloriter vid lagring sönderdelas långsamt, medan klorater och perklorater kan explodera under initiatorernas verkan.

klor hydroliserar i vatten och bildar hypoklor-och saltsyror: Cl2 + H2O bisexuell HClO + HCl. Hypokloriter och klorider bildas vid klorering av kalla alkaliska vattenlösningar: 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2. Klorater bildas vid uppvärmning. Klorerad kalk bildas genom klorering av torr kalciumhydroxid (se).

Kvävetriklorid bildas i reaktionen mellan ammoniak och klor. Vid klorering av organiska föreningar ersätter klor antingen väte, till exempel R-H + Cl2 = RCl + HCl, eller fäster till exempel genom flera bindningar,

bildar olika klorinnehållande organiska föreningar (organiska klorider).

med andra halogener bildar klor interhalogenföreningar. Fluoriderna ClF, ClF3 och ClF5 är mycket reaktiva; till exempel ingnites glasull spontant i närvaro av ClF3. Föreningar av klor med syre och fluor inkluderar kloroxifluorider, såsom ClO3F, ClO2F3, ClOF och ClOF3 och fluorperklorat, FClO4.

produktion. Den industriella produktionen av klor påbörjades 1785 baserat på reaktionen mellan saltsyra och mangandioxid eller pyrolusit. År 1867 utvecklade den brittiska kemisten H. Deacon en metod för framställning av klor genom oxidation av HCl med användning av atmosfäriskt syre i närvaro av en katalysator. Vid 20-talets tur framställdes klor genom elektrolys av vattenhaltiga lösningar av kloriderna av alkalimetaller. Cirka 90-95 procent av världsproduktionen av klor erhölls med dessa metoder på 1970-talet. små mängder klor erhålls som en biprodukt vid framställning av magnesium, kalcium, natrium och litium genom elektrolys av smälta klorider. 1975 var världsproduktionen av klor cirka 25 miljoner ton.

de två huvudsakliga metoderna för elektrolys av vattenhaltiga lösningar av NaCl är elektrolys i en membrancell med en fast katod och elektrolys i en kvicksilverkatodcell. I båda metoderna frigörs klorgas vid grafitanoden eller titanoxid-ruteniumoxidanoden. I den första metoden frigörs väte vid katoden och en lösning av NaOH och NaCl bildas, från vilken kommersiell kaustisk soda erhålles genom efterföljande behandling. I den andra metoden bildas natriumamalgam vid katoden. En NaOH-lösning, väte och rent kvicksilver bildas vid sönderdelning av natriumamalgam med rent vatten i en separat apparat. Det rena kvicksilver som bildas återanvänds i produktionen. Båda metoderna ger 1,125 ton NaOH per ton producerat klor.

elektrolys i en membrancell är en billigare process och ger billigare NaOH. Kvicksilverkatodmetoden tillåter produktion av mycket ren NaOH, även om kvicksilverförluster under produktionen förorenar miljön. 1970, 62.2 procent av världsproduktionen av klor var med kvicksilverkatodmetoden, medan metoden med membrancellen stod för 33,6 procent och andra metoder för 4,2 procent. Från och med 1970 användes elektrolys med en fast katod och ett jonbytarmembran, en metod som möjliggjorde produktion av ren NaOH utan kvicksilver.

användningar. Klorproduktion är en av de ledande grenarna inom kemisk industri. Det mesta av det producerade kloret omvandlas på produktionsplatsen till klorinnehållande föreningar. Klor lagras och transporteras i flytande form i tankar, cylindrar, järnvägsvagnar eller specialutrustade fartyg. Följande konsumtion av klor är karakteristisk för industriländer: 60-75 procent används för produktion av klorinnehållande organiska föreningar, 10-20 procent för produktion av klorinnehållande oorganiska föreningar, 5-15 procent för blekning av massa och tyger och 2-6 procent för sanitära ändamål och vattenklorering.

klor används också för klorering av vissa malmer för att extrahera titan, niob och zirkonium.

olika klorinnehållande organiska och oorganiska föreningar diskuteras i separata artiklar (se Index).

klor i organismer. Klor är ett biogent element och en komponent i växt-och djurvävnader. Innehållet av klor i växter varierar från tusendelar av 1 procent till flera procent (halofyter innehåller stora mängder klor), medan klorhalten hos djur varierar från hundra till tiondelar av 1 procent. Det dagliga klorbehovet hos en vuxen människa är 2-4 g och uppfylls helt enkelt med intag av mat. I mat är klor vanligtvis närvarande i överskott i form av natriumklorid och kaliumklorid. Bröd, kött och mjölkprodukter är särskilt rika på klor.

i djurorganismer är klor en viktig osmotiskt aktiv substans i blodplasma, lymf, ryggradsvätska och vissa vävnader. Det är viktigt i vatten-saltmetabolism, vilket underlättar retentionen av vatten genom vävnader. Regleringen av syrabasjämvikten i vävnader uppnås, förutom andra processer, genom en förändring i klorfördelningen mellan blod och andra vävnader.

i växter deltar klor i energiutbyte, vilket aktiverar både oxidativ fosforylering och fotofosforylering. Det påverkar också absorptionen av syre genom rötter och är nödvändigt för bildandet av syre i fotosyntes av isolerade kloroplaster. Klor ingår inte i sammansättningen av de flesta näringsmedier för konstgjord växtodling. Det är möjligt att mycket låga koncentrationer av klor är tillräckliga för utveckling av växter.

förgiftning. Klorförgiftning är möjlig inom kemi -, massa-och pappers -, textil-och läkemedelsindustrin. Klor irriterar slemhinnorna i ögonen och luftvägarna. Sekundära infektioner följer vanligtvis de primära inflammatoriska förändringarna. Akut förgiftning utvecklas nästan omedelbart. Bland de symptom som noteras vid inandning av medelstora och låga koncentrationer av klor är åtdragning och smärta i bröstet, torr hosta, snabb andning, brännande känsla i ögonen och riva, ökat innehåll av leukocyter i blodet och ökad kroppstemperatur. Bronkial lunginflammation, giftigt lungödem, depression och kramper är möjliga. I lätta fall sker återhämtning efter tre till sju dagar. Katarr i övre luftvägarna och återkommande bronkit och pneumoskleros är långvariga följder; aktiveringen av lungtubberkulos är också möjlig. Vid långvarig andning av låga klorkoncentrationer observeras liknande men långsamt utvecklande störningar.

säkerhetsåtgärder för att förhindra klorförgiftning inkluderar hermetisk tätning av produktionsutrustning, god ventilation och vid behov användning av gasmasker. Den maximala tillåtna koncentrationen av klor i luften vid produktionsanläggningar är 1 mg/m3. Produktionen av klor, klorerad kalk och andra klorinnehållande föreningar anses vara potentiellt skadliga och följaktligen begränsar Sovjetlagen användningen av kvinnligt och ungdomsarbete.