כלור: אפיון תכונות כימיות ופיסיקליות

בטבע, כלור נמצא בגזיהמדינה רק בצורה של חיבורים עם גזים אחרים. בתנאים קרובים לנורמלי, זה גז רעיל, קורוזיבי של צבע ירקרק. יש משקל יותר מאשר באוויר. יש לו ריח מתוק. מולקולת הכלור מכילה שני אטומים. במצב שקט זה לא לשרוף, אבל בטמפרטורות גבוהות בא במגע עם מימן, ולאחר מכן פיצוץ אפשרי. כתוצאה מכך, גז הפוסגן הוא שוחרר. זה רעיל מאוד. אז, אפילו בריכוז נמוך באוויר (0.001 מ"ג לכל 1 dm³) יכול לגרום למוות. המאפיין העיקרי של מדינות כלור מתכתיים שזה כבד מהאוויר ולכן תמיד יהיה ליד הרצפה בצורת אובך צהבהב-ירוק.

עובדות היסטוריות

בפעם הראשונה בפועל זה החומר הושג על ידי ק ב 1774 על ידי שילוב של חומצה הידרוכלורית ו pyrolusite. עם זאת, זה לא היה עד 1810 כי P. דייוי היה מסוגל לאפיין כלור ולהוכיח כי זה היה יסוד כימי נפרד.

ראוי לציין כי בשנת 1772 היה יוסף פריסטלי מסוגל לקבל מימן כלורי, תרכובת כלור עם מימן, אבל הכימאי לא יכול להפריד בין שני האלמנטים.

אפיון כימי של כלור

כלור הוא יסוד כימי של תת-הקבוצה השביעיתקבוצת הטבלה המחזורית. זה בתקופה השלישית יש מספר אטומי של 17 (17 פרוטונים בגרעין האטומי). פעיל ללא כימית. מסומן על ידי האותיות Cl.

זהו נציג טיפוסי של הלוגנים. אלה גזים שאין להם צבעים, אבל יש ריח חריף חריף. ככלל, הם רעילים. כל הלוגנים הם דילול טוב במים. עם מגע עם אוויר לח, הם מתחילים לעשן.

תצורה אלקטרונית חיצונית של האטום הוא Cl 3s2Sp5. כתוצאה מכך, במתחמים של רמות חמצון תערוכות הכימיות אלמנט הם -1, 1, 3, 4, 5, 6 ו 7. רדיוס קוולנטי של האטום 0,96Å, רדיוס יונית Cl- 1.83 A, זיקה אלקטרונית האטום של 3.65 eV, 12.87 eV של רמת היינון.

כפי שצוין לעיל, כלור הואפעיל שאינו מתכת, המאפשר לך ליצור קשרים עם כמעט כל מתכת (במקרים מסוימים על ידי חימום או באמצעות לחות, עקירה ברום) ולא מתכות. בצורת אבקה מגיב עם מתכות רק תחת השפעת טמפרטורות גבוהות.

טמפרטורת הבעירה המקסימלית היא 2250 מעלות צלזיוס. עם חמצן הוא מסוגל ליצור תחמוצות, hypochlorites, כלוריטים ו chlorates. כל התרכובות המכילות חמצן הופכות לחומר נפץ בתנאים של אינטראקציה עם חומרים מחמצנים. ראוי לציין כי תחמוצות כלור יכול להתפוצץ באופן שרירותי, בעוד chlorates להתפוצץ רק כאשר נחשף אליהם על ידי כל יוזמי.

אפיון כלור לפי מיקום במערכת המחזורית:

• חומר פשוט;
• רכיב של הקבוצה השביעית של הטבלה המחזורית;
• התקופה השלישית של השורה השלישית;
• הקבוצה השביעית של תת - הקבוצה העיקרית;
• מספר אטומי 17;
• מסומן על ידי הסמל Cl;
• תגובתי שאינו מתכת;
• הוא בקבוצת הלוגן;
• בתנאים קרובים לשגרה, זהו גז רעיל בצבע ירוק-צהבהב עם ריח חריף;
• מולקולת הכלור יש 2 אטומים (הנוסחה Cl₂).

תכונות פיסיקליות של כלור:

• נקודת רתיחה: -34.04 ° C;
• נקודת התכה: -101.5 ° C;
• צפיפות במצב הגזי - 3, 214 גרם / l;
• צפיפות הכלור הנוזלי (בתקופת ההרתחה) היא 1.537 g / cm³;
• צפיפות של כלור מוצק - 1.9 גרם / ס"מ³;
• נפח ספציפי - 1,745 х 10^-3 l / g.

כלור: אפיון שינויי טמפרטורה

במצב הגזי זה קלכדי לקבל נוזלים. בלחץ של 8 אטמוספרות וטמפרטורה של 20 ° C זה נראה כמו נוזל ירקרק-צהוב. בעל תכונות קורוזיה גבוהות מאוד. כפי שמראה בפועל, אלמנט כימי זה יכול לשמור על מצב נוזלי עד הטמפרטורה הקריטית (143 ° C), ובלבד הלחץ הוא גדל.

אם הוא מקורר ל -32 מעלות צלזיוס, זהשנה את המצב המצטבר שלו לנוזל, ללא תלות בלחץ אטמוספרי. עם ירידה נוספת הטמפרטורה, התגבשות מתרחשת (ב -101 מעלות צלזיוס).

כלור בטבע

קרום כדור הארץ מכיל רק 0.017% מהכלור. עיקר הוא גזים געשיים. כפי שצוין לעיל, החומר יש פעילות כימית גבוהה, ולכן היא מתרחשת באופן טבעי בתרכובות עם אלמנטים אחרים. במקרה זה, מינרלים רבים מכילים כלור. המאפיין של האלמנט מאפשר ליצור כמאה מינרלים שונים. ככלל, אלה הם כלורי מתכת.

כמו כן, רבים מהם נמצאים בעולםאל האוקיינוס ​​- כמעט 2%. זאת בשל העובדה כי כלורידים הם מומסים מאוד פעיל ונשאו על ידי נהרות וים. גם התהליך ההפוך אפשרי. כלור נשטף חזרה לחוף, ואז הרוח נושאת אותו. זו הסיבה ריכוז הגדול ביותר שלה הוא ציין באזורי החוף. באזורים הצחיחים של כדור הארץ, הגז שאנו שוקלים נוצר על ידי אידוי של מים, וכתוצאה מכך solonchaks להופיע. מדי שנה בעולם כ -100 מיליון טונות של חומר זה ממוקש. אשר, עם זאת, אין זה מפתיע, כי יש פיקדונות רבים המכילים כלור. מאפייניה, לעומת זאת, תלויים במידה רבה במיקומה הגיאוגרפי.

שיטות להפקת כלור

כיום, ישנן מספר שיטות להשגת כלור, אשר הנפוצים ביותר הם:

1. דיאפרגמטי. זה הפשוט ופחות יקר. התמלחות בסרעפת הסרעפת נכנסת למרחב האנודה. בהמשך לאורך הפלדה קתודה פלדה זורם לתוך הסרעפת. הוא מכיל כמות קטנה של סיבי פולימר. תכונה חשובה של מכשיר זה הוא זרם נגד. הוא מכוון מחלל האנודה אל הקתודה, המאפשרת לאדם לייצר בנפרד כלור וליקרים.

2. הממברנה. היעילה ביותר באנרגיה, אך קשה ליישם בארגון. זה דומה הסרעפת. ההבדל הוא כי חללי האנודה ואת הקתודה מופרדים לחלוטין על ידי קרום. כתוצאה מכך, הפלט הוא שני זרמים נפרדים.

ראוי לציין כי המאפיינים של כימי. אלמנט (כלור) המתקבל על ידי שיטות אלה יהיה שונה. יותר "טהור" נחשב לשיטת הממברנה.

3. שיטת מרקורי עם קטודה נוזלית. לעומת טכנולוגיות אחרות, אפשרות זו מאפשרת לך לקבל את הכלור הטהור ביותר.

תרשים סכמטי של ההתקנה מורכבאלקטרוליזה ומשאבה מחובר ומפרק אמלגם. כקתודה, כספית נשאבת על ידי המשאבה יחד עם תמיסה של מלח רגיל, וכאנודה - פחמן או אלקטרודות גרפיט. העיקרון של ההתקנה הוא כדלקמן: כלור משוחרר מן אלקטרוליט, אשר מוסר מהתא יחד עם חניך. מאת האחרון, זיהומים ושאריות כלור מוסרים, מסומם עם halite וחזר אלקטרוליזה.

הדרישות של בטיחות תעשייתית ייצור רווחי הוביל להחלפת קטודה נוזלית עם מוצק אחד.

שימוש בכלור למטרות תעשייתיות

המאפיינים של כלור מאפשרים ליישם אותו באופן פעילבתעשייה. בעזרת אלמנט כימי זה, תרכובות אורגנוכלורין שונים (כלוריד ויניל, chloro גומי, וכו ') מתקבלים, תרופות, חומרי חיטוי. אבל הנישה הגדולה ביותר בתעשייה היא ייצור של חומצה הידרוכלורית ו סיד.

שיטות טיהור מי השתייה נמצאים בשימוש נרחב. עד כה, מנסה להתרחק משיטה זו, להחליף אותו עם ozonation, כי החומר שאנו שוקלים שלילי משפיע על גוף האדם, מלבד מים כלורי הורסת את הצינורות. זאת בשל העובדה כי במצב חופשי Cl משפיע לרעה על צינורות עשוי polyolefins. עם זאת, רוב המדינות מעדיפות את שיטת הכלור.

גם כלור משמש מטלורגיה. בעזרתו, מספר מתכות נדירות מתקבלים (ניוביום, טנטלום, טיטניום). בתעשייה הכימית, תרכובות אורגנוכלורין שונות משמשות באופן פעיל לשליטה בעשבים ולמטרות חקלאיות אחרות, האלמנט משמש גם כאקונומיקה.

בשל המבנה הכימי שלה, כלורהורסת את רוב הצבעים האורגניים והאורגניים. זה מושג על ידי discolouring לחלוטין אותם. תוצאה כזו אפשרית רק עם נוכחות של מים, כי תהליך decolorization נובע חמצן אטומי, אשר נוצר לאחר הפירוק של כלור: Cl₂ + ח₂O → HCl + HClO → 2HCl + O. שיטה זו שימשה לפני כמה מאות שנים והוא עדיין פופולרי היום.

זה מאוד פופולרי להשתמש בחומר זה עבורקבלת חומרי הדברה אורגנוכלוריים. אלה ההכנות החקלאיות להרוג אורגניזמים מזיקים, משאיר את הצמחים ללא נוגע. חלק משמעותי של כלור המיוצר על הפלנטה הולך לצרכים חקלאיים.

הוא משמש גם בייצורפלסטיק וגומי. בעזרתם הם עושים בידוד של חוטים, נייר מכתבים, ציוד, פגזים של מכשירי חשמל ביתיים, וכו 'יש דעה כי גושים שהושגו בדרך זו לפגוע באדם, אבל זה לא אושר על ידי המדע.

יש לציין כי כלור (מאפיין של החומרנחשף בפירוט קודם לכן) ונגזרותיו, כגון גז חרדל ופוסגן, משמשות גם למטרות צבאיות כדי להשיג חומרים כימיים לחימה.

כלור כנציג בהיר של לא מתכות

לא מתכות הם חומרים פשוטים הכולליםבעצמך גזים ונוזלים. ברוב המקרים, הם מבצעים זרם חשמלי גרוע יותר ממתכות, ויש להם הבדלים משמעותיים במאפיינים הפיזיקליים-מכאניים. בעזרת רמה גבוהה של יינון, חומרים כימיים קוולנטיים יכולים ליצור. להלן נביא תיאור של הלא מתכת מבוסס על הדוגמה של כלור.

כאמור, כימיקל זההאלמנט הוא גז. בתנאים רגילים, זה לגמרי חסר תכונות דומות לאלה של מתכות. ללא סיוע חיצוני, זה לא יכול לתקשר עם חמצן, חנקן, פחמן, וכו 'תכונות חמצון שלה להתבטא בקשר עם חומרים פשוטים וכמה מורכבים. מתייחס ההלוגנים, אשר משתקף בבירור המאפיינים הכימיים שלה. במרכיבים עם שאר הלוגנים (ברום, אסטטין, יוד) הם נעקרו. במצב הגזי, כלור (המאפיין שלו הוא אישור ישיר של זה) הוא מסיס בקלות. זה חיטוי מעולה. זה הורג רק אורגניזמים חיים, מה שהופך אותו שאין לו תחליף בחקלאות וברפואה.

יישום כחומר רעיל

אפיון האטום של הכלור מאפשר לנו ליישםזה כמו רעל. בפעם הראשונה שימשה הגז את גרמניה ב -22.04.1915, במהלך מלחמת העולם הראשונה, וכתוצאה מכך מתו כ -15 אלף איש. כרגע, זה לא משמש רעל.

בואו לתת תיאור קצר של האלמנט הכימיכסוכן מחניק. משפיע על הגוף האנושי דרך חנק. ראשית הוא מגרה את מערכת הנשימה העליונה ואת הקרום הרירי של העיניים. שיעול אלים מתחיל בחנק. יתר על כן, חודר לתוך הריאות, גז corrodes רקמת הריאה, אשר מוביל בצקת. חשוב! כלור הוא חומר מהיר.

בהתאם לריכוז באוויר, סימפטומטולוגיה שונה. על תחזוקה קטנה על אדם reddening של קרום רירי של העיניים, קל קוצר נשימה או רוח קצרה הוא ציין. התוכן באטמוספירה הוא 1.5-2 גרם / מ '³ גורם לכבד ולריגוש בחזה,כאב חמור בדרכי הנשימה העליונות. גם את המצב יכול להיות מלווה lachrymation חזק. לאחר 10-15 דקות של להיות בחדר עם ריכוז כזה של כלור יש שריפה חמורה של הריאות והמוות. בריכוז צפוף יותר, המוות אפשרי תוך דקה של שיתוק של דרכי הנשימה העליונות.

בעת עבודה עם חומר זה, מומלץ להשתמש בגדים מגן, מסכת גז, כפפות.

כלור בחיים של אורגניזמים וצמחים

כלור הוא חלק כמעט מכל אורגניזמים חיים. המוזרות היא כי היא לא נוכחת בצורה טהורה, אלא בצורה של תרכובות.

באורגניזמים של בעלי חיים ואדם, יוני כלור- שוויון אוסמוטי תומך. זאת בשל העובדה כי יש להם את הרדיוס המתאים ביותר לחדירה לתאי הממברנה. יחד עם יונים אשלגן, Cl מסדיר את המאזן מלח מים. ב יונים המעיים של כלור ליצור סביבה חיובית לפעולה של אנזימים proteolytic של מיץ קיבה. ערוצי כלור מסופקים בתאים רבים של הגוף שלנו. באמצעותם, חילופי נוזל בין תאי מתרחשת pH של התא נשמר. כ -85% מהנפח הכולל של אלמנט זה בגוף נמצא בחלל הבין-תאי. זה מופרש מן הגוף על ידי השופכה. זה מיוצר על ידי הגוף הנשי בתהליך הנקה.

בשלב זה של הפיתוח קשה לומר חד משמעית אילו מחלות לעורר כלור ותרכובותיו. זאת בשל העדר מחקר בתחום זה.

כלור יונים נמצאים גם בתאי הצמח. הוא משתתף באופן פעיל בחילופי האנרגיה. ללא מרכיב זה, תהליך הפוטוסינתזה הוא בלתי אפשרי. בעזרתו, השורשים פעיל לספוג את החומרים הדרושים. אבל ריכוז גדול של כלור בצמחים יכול להיות בעל השפעה מזיקה (להאט את תהליך הפוטוסינתזה, לעצור את הפיתוח ואת הצמיחה).

עם זאת, ישנם נציגים של הצומח,מי יכול "להתיידד" או לפחות להסתדר עם אלמנט זה. המאפיין של הלא מתכת (כלור) מכיל פריט כזה כמו היכולת של החומר לחמצן את הקרקע. בתהליך האבולוציה, הצמחים שהוזכרו לעיל, הנקראים הלופיטים, כבשו סולונצ'קים ריקים, שהיו ריקים בגלל השפע של האלמנט הזה. הם סופגים כלור יונים, ולאחר מכן להיפטר מהם בעזרת נפילת עלים.

הובלה ואחסון של כלור

ישנן מספר דרכים לעבור וכלור בחנות. מאפיין האלמנט מניח את הצורך בצילינדרים מיוחדים בלחץ גבוה. מכולות כאלה יש סימן זיהוי - קו אנכי ירוק. חודשי, את צילינדרים חייב להיות שטף היטב. אם כלור מאוחסן במשך זמן רב, משקע מאוד נפץ נוצרת בהם - חנקן טריכלוריד. במקרה של אי שמירה על כל כללי הבטיחות, הצתה ספונטנית פיצוץ אפשריים.

לימוד כלור

כימאים עתידיים צריכים להיות מודעיםאופייני לכלור. על פי התוכנית, תלמידי כיתות ט 'עשויים אפילו לערוך ניסויים מעבדה עם חומר זה מבוסס על הידע הבסיסי של המשמעת. מטבע הדברים, המורה מחויב לבצע הוראות בטיחות.

סדר העבודה הוא כדלקמן: יש צורך לקחת בקבוק עם כלור ויוצקים שבבי מתכת קטנים לתוכו. בטיסה, שבבי יתלקחו ניצוצות בהירים בוהקים באותו זמן אור לבן SbCl עשן נוצר.₃. כאשר שקוע בתוך כלי לסכל פח עם כלור, זה גם עצמית להצית, אש פתיתי שלג ייפול לאט לתוך החלק התחתון של הבקבוק. במהלך תגובה זו, צורות מעושן נוזלי - SnCl₄. כאשר הנחת שבבי ברזל בכלי, "טיפות" אדומות נוצרים עשן אדום של FeCl יופיע.₃.

יחד עם עבודה מעשית, התיאוריה חוזרת על עצמה. בפרט, את השאלה איך המאפיינים של כלור על המצב במערכת תקופתית (המתואר בתחילת המאמר).

כתוצאה מהניסויים, מתברר כי האלמנטפעיל מגיב תרכובות אורגניות. אם כותנה ממוקמת בתוך צנצנת של כלור ספוג בטרפנטין מראש, זה יהיה מיד להצית, ופיח יירד מן הבקבוק. סודה עשירה ביעילות עם להבה צהובה, גבישי מלח מופיעים על קירות של כלי כימי. התלמידים יהיו מעוניינים ללמוד כי, בעוד עדיין כימאי צעיר, נ 'נ' Semenov (חתן פרס נובל מאוחר יותר), לאחר שעשה ניסיון כזה, אסף מלח מהקירות של הבקבוק, ומפזרים עליו לחם, אכל אותו. הכימיה היתה נכונה ולא איכזב את המדען. כתוצאה מן הניסוי שבוצע על ידי הכימאי, התברר כי מלח שולחן רגיל עשה!