A la natura, el clor es presenta en estat gasós i només en forma de compostos amb altres gasos. En condicions properes a les normals, és un gas verdós, verinós i càustic. Té més pes que l'aire. Té una olor dolça. La molècula de clor conté dos àtoms. No crema en repòs, però a altes temperatures interactua amb l'hidrogen, després de la qual cosa és possible una explosió. Com a resultat, s'allibera gas fosgen. Molt verinós. Així, fins i tot a una concentració baixa a l'aire (0,001 mg per 1 dm3) pot causar la mort. La característica principal del clor no metàl·lic és que és més pesat que l'aire, per tant, sempre estarà a prop del terra en forma de boira de color verd groguenc.
Fets històrics
Per primera vegada a la pràctica, aquesta substància va ser obtinguda per K. Schelee l'any 1774 combinant àcid clorhídric i pirolusita. No obstant això, només el 1810, P. Davy va poder caracteritzar el clor i establir-loun element químic separat.
Val la pena assenyalar que l'any 1772 Joseph Priestley va poder obtenir clorur d'hidrogen, un compost de clor amb hidrogen, però el químic no va poder separar aquests dos elements.
Caracterització química del clor
El clor és un element químic del subgrup principal del grup VII de la taula periòdica. Es troba al tercer període i té nombre atòmic 17 (17 protons al nucli atòmic). No metall reactiu. Designat per les lletres Cl.
És un típic representant dels halògens. Es tracta de gasos que no tenen color, però tenen una olor acre i picant. Normalment tòxic. Tots els halògens són altament solubles en aigua. Comencen a fumar quan s'exposen a l'aire humit.
Configuració electrònica externa de l'àtom Cl 3s2Зр5. Per tant, en els compostos, l'element químic presenta nivells d'oxidació de -1, +1, +3, +4, +5, +6 i +7. El radi covalent de l'àtom és de 0,96 Å, el radi iònic de Cl és de 1,83 Å, l'afinitat de l'àtom per l'electró és de 3,65 eV, el nivell d'ionització és de 12,87 eV.
Com s'ha esmentat anteriorment, el clor és un no metall força actiu, que permet crear compostos amb gairebé qualsevol metall (en alguns casos, escalfant o utilitzant humitat, mentre desplaça el brom) i no metalls. En forma de pols, només reacciona amb metalls quan s'exposa a altes temperatures.
Temperatura màxima de combustió - 2250 °C. Amb l'oxigen, pot formar òxids, hipoclorits, clorits i clorats. Tots els compostos que contenen oxigen es tornen explosius quan interaccionen amb l'oxidantsubstàncies. Val la pena assenyalar que els òxids de clor poden explotar aleatòriament, mentre que els clorats només exploten quan s'exposen a qualsevol iniciador.
Caracterització del clor per posició a la taula periòdica:
• substància simple;
• element del dissetè grup de la taula periòdica;
• tercer període de la tercera fila;
• setè grup del subgrup principal;
• nombre atòmic 17;
• indicat amb el símbol Cl;
• reactiu no metàl·lic;
• està al grup dels halògens;
• en condicions gairebé normals, és un gas verinós de color verd groguenc amb una olor picant;
• la molècula de clor té 2 àtoms (fórmula Cl2).
Propietats físiques del clor:
• Punt d'ebullició: -34,04 °С;
• Punt de fusió: -101,5 °С;
• Densitat gasosa - 3,214 g/l;
• densitat de clor líquid (durant l'ebullició) - 1,537 g/cm3;
• densitat del clor sòlid - 1,9 g/cm 3;
• volum específic: 1,745 x 10-3 l/any.
Clor: característiques dels canvis de temperatura
En estat gasós, tendeix a liquar-se fàcilment. A una pressió de 8 atmosferes i una temperatura de 20 ° C, sembla un líquid de color groc verdós. Té propietats de corrosió molt elevades. Com mostra la pràctica, aquest element químic pot mantenir un estat líquid fins a una temperatura crítica (143 °C), subjecte a un augment de pressió.
Si es refreda a -32 °C,canviarà el seu estat d'agregació a líquid, independentment de la pressió atmosfèrica. Amb una nova disminució de la temperatura, es produeix la cristal·lització (a -101 °C).
Clor a la natura
L'escorça terrestre només conté un 0,017% de clor. El gruix està en gasos volcànics. Com s'ha indicat anteriorment, la substància té una alta activitat química, com a resultat de la qual es produeix a la natura en compostos amb altres elements. No obstant això, molts minerals contenen clor. La característica de l'element permet la formació d'un centenar de minerals diferents. Per regla general, són clorurs metàl·lics.
A més, una gran quantitat es troba als oceans, gairebé el 2%. Això es deu al fet que els clorurs es dissolen molt activament i es transporten pels rius i els mars. El procés invers també és possible. El clor es porta de tornada a la costa, i després el vent el porta. És per això que la seva concentració més alta s'observa a les zones costaneres. A les regions àrides del planeta, el gas que estem considerant es forma per l'evaporació de l'aigua, com a conseqüència de la qual apareixen salines. Uns 100 milions de tones d'aquesta substància s'extreuen anualment al món. La qual cosa, però, no és d'estranyar, perquè hi ha molts dipòsits que contenen clor. Les seves característiques, però, depenen en gran mesura de la seva ubicació geogràfica.
Mètodes per obtenir clor
Avui, hi ha diversos mètodes per obtenir clor, dels quals els següents són els més habituals:
1. diafragma. És el més senzill i el menys car. clorhídricla solució en l'electròlisi del diafragma entra a l'espai de l'ànode. Més endavant, la reixeta del càtode d'acer flueix al diafragma. Conté una petita quantitat de fibres de polímer. Una característica important d'aquest dispositiu és el contraflux. Es dirigeix de l'espai de l'ànode a l'espai del càtode, la qual cosa permet obtenir clor i lixivia per separat.
2. Membrana. El més eficient energèticament, però difícil d'implementar en una organització. Similar al diafragma. La diferència és que els espais ànode i càtode estan completament separats per una membrana. Per tant, la sortida són dos fluxos separats.
Val la pena assenyalar que la característica de la química. element (clor) obtingut per aquests mètodes serà diferent. Es considera que el mètode de membrana és més "net".
3. Mètode de mercuri amb càtode líquid. En comparació amb altres tecnologies, aquesta opció us permet obtenir el clor més pur.
L'esquema principal de la instal·lació consta d'un electrolitzador i bomba interconnectada i descomponedor d'amalgama. El mercuri bombat per la bomba juntament amb una solució de sal comuna serveix de càtode, i els elèctrodes de carboni o grafit serveixen d'ànode. El principi de funcionament de la instal·lació és el següent: s'allibera clor de l'electròlit, que s'elimina de l'electròlit juntament amb l'anòlit. D'aquest últim s'eliminen les impureses i els residus de clor, es saturen amb halita i es tornen a electròlisi.
Els requisits de seguretat industrial i la manca de rendibilitat de la producció van provocar la substitució del càtode líquid per un de sòlid.
L'ús del clor en la indústriapropòsits
Les propietats del clor permeten utilitzar-lo activament a la indústria. Amb l'ajuda d'aquest element químic s'obtenen diversos compostos organoclorats (clorur de vinil, clorocautxú, etc.), fàrmacs i desinfectants. Però el nínxol més gran que ocupa la indústria és la producció d'àcid clorhídric i calç.
Els mètodes per purificar l'aigua potable s'utilitzen àmpliament. Avui, intenten allunyar-se d'aquest mètode, substituint-lo per l'ozonització, ja que la substància que estem considerant afecta negativament el cos humà, a més, l'aigua clorada destrueix les canonades. Això es deu al fet que en estat lliure el Cl afecta negativament les canonades fetes de poliolefines. Tanmateix, la majoria dels països prefereixen el mètode de cloració.
A més, el clor s'utilitza en la metal·lúrgia. Amb la seva ajuda, s'obtenen una sèrie de metalls rars (niobi, tàntal, titani). A la indústria química, diversos compostos organoclorats s'utilitzen activament per al control de males herbes i per a altres finalitats agrícoles, l'element també s'utilitza com a lleixiu.
A causa de la seva estructura química, el clor destrueix la majoria de colorants orgànics i inorgànics. Això s'aconsegueix decolorant-los completament. Aquest resultat només és possible si hi ha aigua, perquè el procés de blanqueig es produeix a causa de l'oxigen atòmic, que es forma després de la ruptura del clor: Cl2 + H2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Aquest mètode ha estat utilitzat per una parellafa segles i encara és popular avui dia.
L'ús d'aquesta substància és molt popular per a la producció d'insecticides organoclorats. Aquests preparats agrícoles maten els organismes nocius, deixant les plantes intactes. Una part important de tot el clor extret al planeta es destina a les necessitats agrícoles.
També s'utilitza en la producció de compostos plàstics i cautxú. Amb la seva ajuda, es fabriquen aïllaments de filferro, articles de papereria, equips, closques d'electrodomèstics, etc. Hi ha l'opinió que els cautxús obtinguts d'aquesta manera perjudiquen una persona, però això no està confirmat per la ciència.
Val la pena assenyalar que el clor (les característiques de la substància les vam revelar amb detall abans) i els seus derivats, com el gas mostassa i el fosgen, també s'utilitzen amb finalitats militars per obtenir agents de guerra química.
Clor com a brillant representant dels no metalls
Els no metalls són substàncies simples que inclouen gasos i líquids. En la majoria dels casos, condueixen pitjor el corrent elèctric que els metalls i presenten diferències significatives en les característiques físiques i mecàniques. Amb l'ajuda d'un alt nivell d'ionització, són capaços de formar compostos químics covalents. A continuació, es donarà una característica d'un no metall utilitzant l'exemple del clor.
Com s'ha esmentat anteriorment, aquest element químic és un gas. En condicions normals, manca completament de propietats semblants a les dels metalls. Sense ajuda externa, no pot interactuar amb oxigen, nitrogen, carboni, etc.presenta propietats oxidants en enllaços amb substàncies simples i algunes complexes. Es refereix als halògens, cosa que es reflecteix clarament en les seves característiques químiques. En compostos amb altres representants d'halògens (brom, àstat, iode), els desplaça. En estat gasós, el clor (la seva característica és una confirmació directa d'això) es dissol bé. És un excel·lent desinfectant. Mata només els organismes vius, cosa que el fa indispensable en l'agricultura i la medicina.
Ús com a substància verinosa
La característica de l'àtom de clor permet utilitzar-lo com a agent verinós. Per primera vegada, el gas va ser utilitzat per Alemanya el 22 d'abril de 1915, durant la Primera Guerra Mundial, com a conseqüència de la qual van morir unes 15 mil persones. De moment, no s'utilitza com a substància verinosa.
Fem una breu descripció de l'element químic com a agent asfixiant. Afecta el cos humà per asfixia. En primer lloc, irrita les vies respiratòries superiors i les mucoses dels ulls. Una tos forta comença amb atacs d'ofec. A més, penetrant als pulmons, el gas corroeix el teixit pulmonar, la qual cosa provoca edema. Important! El clor és una substància d'acció ràpida.
Depenent de la concentració a l'aire, els símptomes són diferents. Amb un contingut baix en una persona, s'observa envermelliment de la membrana mucosa dels ulls, una lleu dificultat per respirar. El contingut a l'atmosfera d'1,5-2 g/m3 provoca pesadesa i emoció al pit, dolor agut a les vies respiratòries superiors. A més, la condició pot anar acompanyada de lagrimeig greu. Després de 10-15 minuts d'estar a l'habitacióamb aquesta concentració de clor, es produeix una cremada severa dels pulmons i la mort. A concentracions més altes, la mort és possible en un minut des de la paràlisi de les vies respiratòries superiors.
Quan es treballa amb aquesta substància, es recomana utilitzar monos, màscares antigàs, guants.
El clor en la vida dels organismes i les plantes
El clor forma part de gairebé tots els organismes vius. La particularitat és que no està present en la seva forma pura, sinó en forma de compostos.
En els organismes d'animals i humans, els ions clorur mantenen la igu altat osmòtica. Això es deu al fet que tenen el radi més adequat per a la penetració a les cèl·lules de membrana. Juntament amb els ions de potassi, el Cl regula l'equilibri aigua-sal. A l'intestí, els ions clorur creen un entorn favorable per a l'acció dels enzims proteolítics del suc gàstric. Els canals de clor es proporcionen a moltes cèl·lules del nostre cos. A través d'ells es produeix l'intercanvi de fluids intercel·lulars i es manté el pH de la cèl·lula. Al voltant del 85% del volum total d'aquest element al cos resideix a l'espai intercel·lular. S'excreta del cos a través de la uretra. Produït pel cos femení durant la lactància materna.
En aquesta etapa de desenvolupament, és difícil dir inequívocament quines mal alties són provocades pel clor i els seus compostos. Això es deu a la manca d'investigació en aquesta àrea.
A més, els ions clorur estan presents a les cèl·lules vegetals. Participa activament en l'intercanvi d'energia. Sense aquest element, el procés de fotosíntesi és impossible. Amb la seva ajudales arrels absorbeixen activament les substàncies necessàries. Però una alta concentració de clor a les plantes pot tenir un efecte perjudicial (alentint el procés de la fotosíntesi, aturant el desenvolupament i el creixement).
No obstant això, hi ha representants de la flora que podrien "fer amics" o almenys portar-se bé amb aquest element. La característica d'un no metall (clor) conté un element com la capacitat d'una substància d'oxidar els sòls. En el procés d'evolució, les plantes esmentades anteriorment, anomenades halòfites, van ocupar salines buides, que estaven buides per la sobreabundància d'aquest element. Absorbeixen ions de clorur i després se'n desfer amb l'ajuda de la caiguda de les fulles.
Transport i emmagatzematge de clor
Hi ha diverses maneres de moure i emmagatzemar el clor. La característica de l'element implica la necessitat de cilindres especials d' alta pressió. Aquests contenidors tenen una marca d'identificació: una línia verda vertical. Els cilindres s'han d'esbandir a fons cada mes. Amb l'emmagatzematge prolongat de clor, es forma un precipitat molt explosiu: triclorur de nitrogen. És possible l'encesa i l'explosió espontànies si no s'observen totes les normes de seguretat.
Estudiant el clor
Els futurs químics haurien de conèixer les característiques del clor. Segons el pla, els alumnes de 9è fins i tot poden fer experiments de laboratori amb aquesta substància a partir dels coneixements bàsics de la disciplina. Naturalment, el professor està obligat a fer una sessió informativa de seguretat.
L'ordre de treball és el següent: cal agafar un matràs ambclor i abocar-hi petites encenalls de metall. Durant el vol, les fitxes esclataran amb espurnes brillants i, al mateix temps, es forma un lleuger fum blanc SbCl3. Quan s'immergeix paper d'estany en un recipient amb clor, també s'encén espontàniament i els flocs de neu ardents cauran lentament al fons del matràs. Durant aquesta reacció, es forma un líquid fumat: SnCl4. Quan es col·loquen encenalls de ferro al recipient, es formen "gotes" vermelles i apareix un fum vermell FeCl3.
Junt amb el treball pràctic, es repeteix la teoria. En particular, una qüestió com la caracterització del clor per posició en el sistema periòdic (descrita al començament de l'article).
Com a resultat dels experiments, resulta que l'element reacciona activament als compostos orgànics. Si col·loqueu cotó mullat amb trementina en un pot de clor, s'encén a l'instant i el sutge caurà bruscament del matràs. El sodi es fuma eficaçment amb una flama groguenca i apareixen cristalls de sal a les parets dels plats químics. Els estudiants estaran interessats en saber que, quan encara era un químic jove, N. N. Semenov (posteriorment guanyador del Premi Nobel), després de realitzar aquest experiment, va recollir sal de les parets del matràs i, ruixant-hi pa, se la va menjar. La química va resultar encertada i no va decepcionar el científic. Com a resultat de l'experiment realitzat pel químic, la sal de taula normal va resultar realment!
