الخصائص الفيزيائية والكيميائية للكلور. هيكل ذرة الكلور

الكلور(من اليونانية χλωρ؟ ς - "أخضر") - عنصر من المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السابعة ، الفترة الثالثة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev ، برقم ذري 17. ويشار إليه بالرمز Cl(اللات. كلوروم). رد الفعل اللافلزية. إنه ينتمي إلى مجموعة الهالوجينات (في الأصل ، استخدم الكيميائي الألماني شفايجر اسم "هالوجين" للكلور [حرفياً ، تتم ترجمة "هالوجين" كملح) ، لكنه لم يتجذر ، وأصبح شائعًا فيما بعد المجموعة السابعةالعناصر التي تشمل الكلور).

مادة الكلور البسيطة (رقم سجل المستخلصات الكيميائية: 7782-50-5) في الظروف العادية هي غاز سام أخضر مصفر ذو رائحة نفاذة. جزيء الكلور ثنائي الذرة (الصيغة Cl 2).

تاريخ اكتشاف الكلور

لأول مرة ، تم جمع كلوريد الهيدروجين الغازي اللامائي بواسطة J. Prisley في عام 1772. (فوق الزئبق السائل). تم الحصول على الكلور لأول مرة في عام 1774 بواسطة Scheele ، الذي وصف إطلاقه أثناء تفاعل البيرولوزيت مع حمض الهيدروكلوريك في أطروحته عن بيرولوزيت:

4HCl + MnO 2 \ u003d Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O

وأشار شيل إلى أن رائحة الكلور تشبه رائحة أكوا ريجيا وقدرته على التفاعل مع الذهب والزنجبار ، فضلاً عن خصائصه المبيضة.

ومع ذلك ، اقترح Scheele ، وفقًا لنظرية phlogiston التي هيمنت على الكيمياء في ذلك الوقت ، أن الكلور عبارة عن حمض هيدروكلوريك مزيف ، أي أكسيد حمض الهيدروكلوريك. اقترح Berthollet و Lavoisier أن الكلور هو أكسيد العنصر مورياومع ذلك ، ظلت محاولات عزله غير ناجحة حتى عمل ديفي ، الذي تمكن من تحلل ملح الطعام إلى صوديوم وكلور عن طريق التحليل الكهربائي.

التوزيع في الطبيعة

في الطبيعة ، هناك نوعان من نظائر الكلور 35 Cl و 37 Cl. الكلور هو الهالوجين الأكثر وفرة في القشرة الأرضية. الكلور نشط للغاية - فهو يتحد بشكل مباشر مع جميع عناصر الجدول الدوري تقريبًا. لذلك ، في الطبيعة ، يحدث فقط في شكل مركبات في تكوين المعادن: هالايت كلوريد الصوديوم ، سيلفين KCl ، سيلفينيت KCl NaCl ، bischofite MgCl 2 6H2O ، carnallite KCl MgCl 2 6H 2 O ، kainite KCl MgSO 4 3H 2 O. توجد أكبر احتياطيات من الكلور في أملاح مياه البحار والمحيطات (محتوى مياه البحر 19 جم / لتر). يمثل الكلور 0.025٪ من العدد الإجمالي للذرات قشرة الأرض، وعدد كلارك الكلور هو 0.017٪ ، و جسم الانسانيحتوي على 0.25٪ من أيونات الكلوريد بالكتلة. في البشر والحيوانات ، يوجد الكلور بشكل أساسي في السوائل بين الخلايا (بما في ذلك الدم) ويلعب دورًا مهمًا في تنظيم العمليات التناضحية ، وكذلك في العمليات المرتبطة بعمل الخلايا العصبية.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

في الظروف العادية ، الكلور غاز أصفر مخضر ذو رائحة خانقة. يتم عرض بعض خصائصه الفيزيائية في الجدول.

بعض الخصائص الفيزيائية للكلور

ملكية	المعنى
اللون (غاز)	الأخضر الأصفر
درجة حرارة الغليان	-34 درجة مئوية
درجة حرارة الانصهار	-100 درجة مئوية
درجة حرارة التحلل (الانفصال في الذرات)	~ 1400 درجة مئوية
الكثافة (غاز ، n.o.s.)	3.214 جم / لتر
تقارب لإلكترون الذرة	3.65 فولت
طاقة التأين الأولى	12.97 فولت
السعة الحرارية (298 كلفن ، غاز)	34.94 (جول / مول كلفن)
حرارة حرجة	144 درجة مئوية
ضغط حرج	76 صراف آلي
المحتوى الحراري القياسي للتكوين (298 كلفن ، غاز)	0 (كيلوجول / مول)
الانتروبيا المعيارية للتكوين (298 كلفن ، غاز)	222.9 (جول / مول كلفن)
المحتوى الحراري للانصهار	6.406 (كيلوجول / مول)
غليان المحتوى الحراري	20.41 (كيلوجول / مول)
طاقة انقسام الرابطة المتجانسة X-X	243 (كيلوجول / مول)
طاقة انقسام الرابطة غير المتجانسة X-X	1150 (كيلوجول / مول)
طاقة التأين	1255 (كيلوجول / مول)
طاقة تقارب الإلكترون	349 (كيلوجول / مول)
نصف القطر الذري	0.073 (نانومتر)
الكهربية وفقا لبولينج	3,20
Allred-Rochow الكهربية	2,83
حالات الأكسدة المستقرة	-1, 0, +1, +3, (+4), +5, (+6), +7

من السهل نسبيًا تسييل الكلور الغازي. بدءًا من ضغط 0.8 ميجا باسكال (8 أجواء) ، سيكون الكلور سائلاً بالفعل في درجة حرارة الغرفة. عند تبريده إلى درجة حرارة -34 درجة مئوية ، يتحول الكلور أيضًا إلى سائل عند الضغط الجوي العادي. الكلور السائل هو سائل أصفر-أخضر له تأثير تآكل عالٍ للغاية (بسبب التركيز العالي للجزيئات). من خلال زيادة الضغط ، من الممكن تحقيق وجود الكلور السائل حتى درجة حرارة +144 درجة مئوية (درجة حرارة حرجة) عند ضغط حرج يبلغ 7.6 ميجا باسكال.

عند درجات حرارة أقل من -101 درجة مئوية ، يتبلور الكلور السائل في شبكة متعامدة مع مجموعة فضاء cmcaوالمعلمات أ = 6.29 Å ب = 4.50 ، ج = 8.21 Å. أقل من 100 كلفن ، يتحول التعديل المعيني للكلور البلوري إلى تعديل رباعي الزوايا له مجموعة فضائية P4 2 / ncmومعلمات الشبكة أ = 8.56 Å و ج = 6.12 Å.

الذوبان

درجة تفكك جزيء الكلور Cl 2 → 2Cl. عند 1000 كلفن تكون 2.07 × 10 −4٪ ، وعند 2500 كلفن تساوي 0.909٪.

عتبة إدراك الرائحة في الهواء هي 0.003 (ملغم / لتر).

من حيث الموصلية الكهربائية ، يُصنف الكلور السائل من بين أقوى العوازل: فهو موصّل تيار أسوأ بمليار مرة من الماء المقطر ، و 10 22 مرة أسوأ من الفضة. سرعة الصوت في الكلور أقل مرة ونصف من سرعة الهواء.

الخواص الكيميائية

هيكل غلاف الإلكترون

يحتوي مستوى التكافؤ لذرة الكلور على إلكترون واحد غير مزدوج: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ، وبالتالي فإن تكافؤ 1 لذرة الكلور مستقر للغاية. نظرًا لوجود مدار غير مشغول من المستوى الفرعي d في ذرة الكلور ، يمكن أن تظهر ذرة الكلور أيضًا تكافؤات أخرى. مخطط تكوين الحالات المثارة للذرة:

تُعرف مركبات الكلور أيضًا حيث تظهر ذرة الكلور رسميًا التكافؤ 4 و 6 ، مثل ClO 2 و Cl 2 O 6. ومع ذلك ، فإن هذه المركبات هي جذور ، مما يعني أن لديها إلكترونًا واحدًا غير زوجي.

التفاعل مع المعادن

يتفاعل الكلور بشكل مباشر مع جميع المعادن تقريبًا (مع وجود بعضها فقط في وجود الرطوبة أو عند تسخينها):

Cl 2 + 2Na → 2NaCl 3Cl 2 + 2Sb → 2SbCl 3 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3

التفاعل مع اللافلزات

مع غير المعادن (باستثناء الكربون والنيتروجين والأكسجين والغازات الخاملة) ، تشكل الكلوريدات المقابلة.

في الضوء أو عند تسخينه ، يتفاعل (أحيانًا مع الانفجار) مع الهيدروجين بآلية جذرية. تنفجر مخاليط الكلور مع الهيدروجين ، المحتوية على نسبة 5.8 إلى 88.3٪ هيدروجين ، عند التشعيع بتكوين كلوريد الهيدروجين. مزيج من الكلور والهيدروجين بتركيزات صغيرة يحترق بلهب عديم اللون أو أصفر مخضر. أقصى درجة حرارة لهب الهيدروجين والكلور هي 2200 درجة مئوية:

Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2

مع الأكسجين ، يشكل الكلور أكاسيدًا يظهر فيها حالة أكسدة من +1 إلى +7: Cl 2 O ، ClO 2 ، Cl 2 O 6 ، Cl 2 O 7. لها رائحة نفاذة ، وهي غير مستقرة حرارياً وكيميائياً ضوئياً ، وعرضة للتحلل المتفجر.

عند التفاعل مع الفلور ، لا يتكون الكلوريد ، ولكن الفلورايد:

Cl 2 + 3F 2 (على سبيل المثال) → 2ClF 3

خصائص أخرى

يزيح الكلور البروم واليود من مركباتهما بالهيدروجين والمعادن:

Cl 2 + 2HBr → Br 2 + 2HCl Cl 2 + 2NaI → I 2 + 2NaCl

عندما يتفاعل مع أول أكسيد الكربون ، يتشكل الفوسجين:

Cl 2 + CO → COCl 2

عندما يذوب في الماء أو القلويات ، يتفكك الكلور ، مكونًا هيبوكلوروس (وعند التسخين ، فوق الكلوريك) وأحماض الهيدروكلوريك ، أو أملاحها:

Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO 3Cl 2 + 6 NaOH → 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O

عن طريق كلورة هيدروكسيد الكالسيوم الجاف ، يتم الحصول على التبييض:

Cl 2 + Ca (OH) 2 → CaCl (OCl) + H 2 O

يمكن الحصول على عمل الكلور على الأمونيا ثلاثي كلوريد النيتروجين:

4NH 3 + 3Cl 2 → NCl 3 + 3NH 4 Cl

الخواص المؤكسدة للكلور

الكلور عامل مؤكسد قوي جدا.

Cl 2 + H 2 S → 2HCl + S.

التفاعلات مع المواد العضوية

بالمركبات المشبعة:

CH 3 -CH 3 + Cl 2 → C 2 H 5 Cl + حمض الهيدروكلوريك

يرتبط بالمركبات غير المشبعة بواسطة روابط متعددة:

CH 2 \ u003d CH 2 + Cl 2 → Cl-CH 2 -CH 2-Cl

تستبدل المركبات العطرية ذرة الهيدروجين بالكلور في وجود المحفزات (على سبيل المثال ، AlCl 3 أو FeCl 3):

C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + حمض الهيدروكلوريك

كيف تحصل على

الطرق الصناعية

في البداية ، كانت الطريقة الصناعية لإنتاج الكلور تعتمد على طريقة Scheele ، أي تفاعل البيرولوزيت مع حمض الهيدروكلوريك:

MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

في عام 1867 ، طور ديكون طريقة لإنتاج الكلور عن طريق الأكسدة التحفيزية لكلوريد الهيدروجين مع الأكسجين الجوي. تُستخدم عملية Deacon حاليًا لاستعادة الكلور من كلوريد الهيدروجين ، وهو منتج ثانوي للكلورة الصناعية. مركبات العضوية.

4HCl + O 2 → 2H 2 O + 2Cl 2

اليوم ، يتم إنتاج الكلور على نطاق صناعي مع هيدروكسيد الصوديوم والهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي لمحلول ملح الطعام:

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2 NaOH Anode: 2Cl - - 2e - → Cl 2 0 كاثود: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH -

نظرًا لأن التحليل الكهربائي للماء يتم بالتوازي مع التحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم ، يمكن التعبير عن المعادلة الكلية على النحو التالي:

1.80 كلوريد الصوديوم + 0.50 H 2 O → 1.00 Cl 2 + 1.10 NaOH + 0.03 H 2

تم استخدام ثلاثة أنواع مختلفة من الطريقة الكهروكيميائية لإنتاج الكلور. اثنان منهم عبارة عن تحليل كهربائي باستخدام كاثود صلب: طرق الحجاب الحاجز والغشاء ، والثالث هو التحليل الكهربائي باستخدام كاثود الزئبق السائل (طريقة إنتاج الزئبق). في عدد من طرق الإنتاج الكهروكيميائية ، الطريقة الأسهل والأكثر ملاءمة هي التحليل الكهربائي باستخدام كاثود الزئبق ، ولكن هذه الطريقة تسبب ضررًا كبيرًا. بيئةنتيجة التبخر وتسرب الزئبق المعدني.

طريقة الحجاب الحاجز مع الكاثود الصلب

ينقسم تجويف الخلية بواسطة قسم مسامي من الأسبستوس - غشاء - إلى مساحة الكاثود والأنود ، حيث يوجد الكاثود والأنود للخلية على التوالي. لذلك ، غالبًا ما يُطلق على هذا المحلل الكهربائي اسم التحليل الكهربائي الغشائي ، وطريقة الإنتاج هي التحليل الكهربائي للحجاب الحاجز. يدخل تيار من anolyte المشبع (محلول NaCl) باستمرار إلى مساحة الأنود لخلية الحجاب الحاجز. نتيجة للعملية الكهروكيميائية ، يتم إطلاق الكلور في الأنود بسبب تحلل الهاليت ، ويتم إطلاق الهيدروجين عند الكاثود بسبب تحلل الماء. في هذه الحالة ، يتم إثراء المنطقة القريبة من الكاثود بهيدروكسيد الصوديوم.

طريقة الغشاء مع الكاثود الصلب

تشبه طريقة الغشاء بشكل أساسي طريقة الحجاب الحاجز ، ولكن يتم فصل مسافات الأنود والكاثود بواسطة غشاء بوليمر للتبادل الكاتيوني. تعتبر طريقة إنتاج الغشاء أكثر كفاءة من طريقة الحجاب الحاجز ، ولكنها أكثر صعوبة في الاستخدام.

طريقة الزئبق مع الكاثود السائل

تتم العملية في حمام إلكتروليتي ، يتكون من محلل كهربي ومحلل ومضخة زئبق متصلة ببعضها البعض عن طريق الاتصالات. في الحمام الإلكتروليتي ، تحت تأثير مضخة الزئبق ، يدور الزئبق ، ويمر عبر المحلل الكهربائي والمحلل. كاثود المُحَلِّل الكهربائي عبارة عن تيار من الزئبق. الأنودات - الجرافيت أو التآكل المنخفض. جنبا إلى جنب مع الزئبق ، يتدفق تيار من anolyte ، محلول كلوريد الصوديوم ، باستمرار عبر المحلل الكهربائي. نتيجة للتحلل الكهروكيميائي للكلوريد ، تتشكل جزيئات الكلور عند الأنود ، ويذوب الصوديوم المنطلق في الزئبق عند الكاثود ، مكونًا ملغمًا.

طرق المختبر

في المختبرات ، للحصول على الكلور ، عادةً ما تستخدم العمليات القائمة على أكسدة كلوريد الهيدروجين بعوامل مؤكسدة قوية (على سبيل المثال ، أكسيد المنغنيز (IV) ، برمنجنات البوتاسيوم ، ثنائي كرومات البوتاسيوم):

2KMnO 4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O

تخزين الكلور

يتم تخزين الكلور الناتج في "خزانات" خاصة أو يتم ضخه في أسطوانات فولاذية عالية الضغط. الأسطوانات التي تحتوي على الكلور السائل تحت الضغط لها لون خاص - لون المستنقع. وتجدر الإشارة إلى أنه أثناء الاستخدام المطول لأسطوانات الكلور ، يتراكم ثلاثي كلوريد النيتروجين شديد الانفجار فيها ، وبالتالي ، من وقت لآخر ، يجب تنظيف أسطوانات الكلور وتنظيفها بشكل روتيني من كلوريد النيتروجين.

معايير جودة الكلور

وفقًا لـ GOST 6718-93 "الكلور السائل. تحديد»يتم إنتاج درجات الكلور التالية

طلب

يستخدم الكلور في العديد من الصناعات والعلوم والاحتياجات المحلية:

• في إنتاج البولي فينيل كلوريد ، والمركبات البلاستيكية ، والمطاط الصناعي ، والتي تستخدم في صنع: عزل الأسلاك ، وملامح النوافذ ، ومواد التعبئة والتغليف ، والملابس والأحذية ، ومشمع وسجلات الجراموفون ، والورنيش ، والمعدات والبلاستيك الرغوي ، ولعب الأطفال ، وأجزاء الأجهزة ، مواد بناء. يتم إنتاج كلوريد البوليفينيل عن طريق بلمرة كلوريد الفينيل ، والذي يتم الحصول عليه اليوم في أغلب الأحيان من الإيثيلين بطريقة متوازنة مع الكلور من خلال وسيط 1،2-ثنائي كلورو الإيثان.
• عُرفت خصائص التبييض الخاصة بالكلور منذ العصور القديمة ، على الرغم من أن الكلور نفسه ليس "المبيض" ، ولكن الأكسجين الذري ، الذي يتكون أثناء تحلل حمض هيبوكلوروس: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + س .. تم استخدام هذه الطريقة في تبييض الأقمشة والورق والكرتون لعدة قرون.
• إنتاج المبيدات الحشرية العضوية الكلورية - وهي مواد تقتل الحشرات الضارة بالمحاصيل ولكنها آمنة للنباتات. يتم إنفاق جزء كبير من الكلور المنتج للحصول على منتجات وقاية النباتات. أحد أهم المبيدات الحشرية هو سداسي كلورو حلقي الهكسان (يشار إليه غالبًا باسم سداسي كلوران). تم تصنيع هذه المادة لأول مرة في عام 1825 من قبل فاراداي ، لكنها وجدت تطبيقًا عمليًا فقط بعد أكثر من 100 عام - في الثلاثينيات من القرن العشرين.
• تم استخدامه كعامل حرب كيميائية ، وكذلك لإنتاج عوامل الحرب الكيميائية الأخرى: غاز الخردل والفوسجين.
• لتطهير المياه - "المعالجة بالكلور". الطريقة الأكثر شيوعًا لتطهير مياه الشرب ؛ يعتمد على قدرة الكلور الحر ومركباته على تثبيط أنظمة إنزيم الكائنات الحية الدقيقة التي تحفز عمليات الأكسدة والاختزال. لتطهير مياه الشرب ، يتم استخدام الكلور وثاني أكسيد الكلور والكلورامين والمبيض. تحدد SanPiN 2.1.4.1074-01 الحدود التالية (الممر) للمحتوى المسموح به من الكلور المتبقي الحر في مياه الشرب من إمدادات المياه المركزية 0.3 - 0.5 مجم / لتر. ينتقد عدد من العلماء وحتى السياسيين في روسيا مفهوم الكلور في ماء الصنبور ، لكنهم لا يستطيعون تقديم بديل للتأثير اللاحق لمركبات الكلور. المواد التي صنعت منها أنابيب المياهتتفاعل بشكل مختلف مع ماء الصنبور المعالج بالكلور. يقلل الكلور الحر في مياه الصنبور بشكل كبير من عمر خدمة خطوط الأنابيب القائمة على البولي أوليفين: أنابيب البولي إيثيلين نوع مختلف، بما في ذلك البولي إيثيلين المتصالب ، الأكبر المعروف باسم PEX (PEX ، PE-X). في الولايات المتحدة الأمريكية ، للتحكم في دخول خطوط الأنابيب المصنوعة من المواد البوليمرية لاستخدامها في أنظمة إمدادات المياه بالماء المكلور ، اضطروا إلى اعتماد 3 معايير: ASTM F2023 للأنابيب المصنوعة من البولي إيثيلين المتقاطع (PEX) والمياه الساخنة المكلورة ، ASTM F2263 لجميع أنابيب البولي إيثيلين والمياه المكلورة و ASTM F2330 للأنابيب متعددة الطبقات (البوليمر المعدني) والمياه الساخنة المكلورة. من حيث المتانة عند التفاعل مع المياه المكلورة ، تظهر أنابيب المياه النحاسية نتائج إيجابية.
• مسجلة في صناعة المواد الغذائية باسم المضافات الغذائية E925.
• في الإنتاج الكيميائي لحمض الهيدروكلوريك ، التبييض ، ملح البرثولت ، كلوريدات المعادن ، السموم ، الأدوية ، الأسمدة.
• في علم المعادن لإنتاج المعادن النقية: التيتانيوم والقصدير والتنتالوم والنيوبيوم.
• كمؤشر على النيوترينوات الشمسية في أجهزة الكشف عن الكلور والأرجون.

عديدة الدول المتقدمةتسعى للحد من استخدام الكلور في الحياة اليومية ، بما في ذلك لأن حرق النفايات المحتوية على الكلور ينتج كمية كبيرة من الديوكسينات.

الدور البيولوجي

الكلور هو أحد أهم العناصر الحيوية وهو جزء من جميع الكائنات الحية.

في الحيوانات والبشر ، تشارك أيونات الكلوريد في الحفاظ على التوازن التناضحي ، ولأيون الكلوريد نصف قطر مثالي لاختراق غشاء الخلية. وهذا ما يفسر مشاركتها المشتركة مع أيونات الصوديوم والبوتاسيوم في خلق ضغط تناضحي ثابت وتنظيم استقلاب الماء والملح. تحت تأثير GABA (ناقل عصبي) ، أيونات الكلوريد لها تأثير مثبط على الخلايا العصبية عن طريق تقليل إمكانات الفعل. في المعدة ، تخلق أيونات الكلوريد بيئة مواتية لعمل الإنزيمات المحللة للبروتين لعصير المعدة. توجد قنوات الكلور في العديد من أنواع الخلايا وأغشية الميتوكوندريا والعضلات الهيكلية. تؤدي هذه القنوات وظائف مهمة في تنظيم حجم السائل ، ونقل الأيونات عبر الظهارة ، وتثبيت إمكانات الغشاء ، وتشارك في الحفاظ على الرقم الهيدروجيني للخلية. يتراكم الكلور في الأنسجة الحشوية والجلد وعضلات الهيكل العظمي. يمتص الكلور بشكل رئيسي في الأمعاء الغليظة. يرتبط امتصاص وإفراز الكلور ارتباطًا وثيقًا بأيونات الصوديوم والبيكربونات ، بدرجة أقل مع القشرانيات المعدنية ونشاط Na + / K + - ATP-ase. تتراكم الخلايا 10-15 ٪ من الكلور ، من هذه الكمية ، من 1/3 إلى 1/2 - في كريات الدم الحمراء. يوجد حوالي 85٪ من الكلور في الفضاء خارج الخلوي. يُفرز الكلور من الجسم بشكل رئيسي مع البول (90-95٪) والبراز (4-8٪) ومن خلال الجلد (حتى 2٪). يرتبط إفراز الكلور بأيونات الصوديوم والبوتاسيوم ، وبالمقابل مع HCO3 - (التوازن الحمضي القاعدي).

يستهلك الشخص 5-10 جم من كلوريد الصوديوم يوميًا. الحد الأدنى لاحتياجات الإنسان من الكلور حوالي 800 مجم يوميًا. يتلقى الرضيع الكمية اللازمة من الكلور من خلال لبن الأم الذي يحتوي على 11 مليمول / لتر من الكلور. كلوريد الصوديوم ضروري لإنتاج حمض الهيدروكلوريك في المعدة ، مما يعزز الهضم وتدمير البكتيريا المسببة للأمراض. في الوقت الحالي ، لا يزال دور الكلور في حدوث بعض الأمراض لدى البشر غير مفهوم جيدًا ، ويرجع ذلك أساسًا إلى قلة عدد الدراسات. يكفي أن نقول إنه حتى التوصيات بشأن الاستهلاك اليومي للكلور لم يتم تطويرها. عضلةيحتوي الإنسان على 0.20-0.52٪ كلور ، عظم - 0.09٪ ؛ في الدم - 2.89 جم / لتر. في جسم الإنسان العادي (وزن الجسم 70 كجم) 95 جم من الكلور. كل يوم مع الطعام ، يتلقى الشخص 3-6 جم من الكلور ، والتي تغطي الزائدة الحاجة إلى هذا العنصر.

أيونات الكلور حيوية للنباتات. يشارك الكلور في استقلاب الطاقة في النباتات عن طريق تنشيط الفسفرة المؤكسدة. من الضروري تكوين الأكسجين في عملية التمثيل الضوئي بواسطة البلاستيدات الخضراء المعزولة ، ويحفز العمليات المساعدة لعملية التمثيل الضوئي ، في المقام الأول تلك المرتبطة بتراكم الطاقة. للكلور تأثير إيجابي على امتصاص الجذور لمركبات الأكسجين والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم. يمكن أن يكون للتركيز المفرط لأيونات الكلوريد في النباتات أيضًا جانبًا سلبيًا ، على سبيل المثال ، تقليل محتوى الكلوروفيل ، وتقليل نشاط التمثيل الضوئي ، وتأخير نمو النباتات وتطورها.

لكن هناك نباتات ، في عملية التطور ، إما تكيفت مع ملوحة التربة ، أو في الصراع على الفضاء ، احتلت مستنقعات ملحية فارغة حيث لا توجد منافسة. تسمى النباتات التي تنمو في تربة مالحة بالنباتات الملحية ، فهي تتراكم الكلوريد خلال موسم النمو ثم تتخلص من الفائض من خلال تساقط الأوراق أو إطلاق الكلوريد على سطح الأوراق والأغصان وتحصل على فائدة مزدوجة تتمثل في تظليل السطح من أشعة الشمس.

من بين الكائنات الحية الدقيقة ، تُعرف الهالوفيلات أيضًا - هالوبكتيريا - التي تعيش في المياه أو التربة شديدة الملوحة.

ميزات العملية والاحتياطات

الكلور غاز خانق سام إذا دخل إلى الرئتين يسبب حروقًا في أنسجة الرئة والاختناق. له تأثير مهيج على الجهاز التنفسي بتركيز في الهواء يبلغ حوالي 0.006 مجم / لتر (أي ضعف عتبة رائحة الكلور). كان الكلور من أوائل السموم الكيميائية التي استخدمتها ألمانيا في البداية الحرب العالمية. عند العمل بالكلور ، يجب استخدام الملابس الواقية والأقنعة الواقية من الغازات والقفازات. لفترة قصيرة ، من الممكن حماية أعضاء الجهاز التنفسي من دخول الكلور بضمادة خرقة مبللة بمحلول كبريتيت الصوديوم Na 2 SO 3 أو ثيوسلفات الصوديوم Na 2 S 2 O 3.

MPC للكلور في الهواء الجوي على النحو التالي: المتوسط ​​اليومي - 0.03 مجم / متر مكعب ؛ الحد الأقصى لمرة واحدة - 0.1 مجم / متر مكعب ؛ في أماكن العمل في مؤسسة صناعية - 1 مجم / متر مكعب.

العنصر السابع من المجموعة الفرعية للجدول الدوري لـ DI Mendeleev. على المستوى الخارجي - 7 إلكترونات ، لذلك ، عند التفاعل مع عوامل الاختزال ، يظهر الكلور خواصه المؤكسدة ، حيث يجذب إلكترونًا معدنيًا إلى نفسه.

الخصائص الفيزيائية للكلور.

الكلور غاز أصفر. له رائحة نفاذة.

الخواص الكيميائية للكلور.

حر الكلورنشيط جدا. يتفاعل مع جميع المواد البسيطة باستثناء الأكسجين والنيتروجين والغازات النبيلة:

سي + 2 Cl 2 = SiCl 4 + س.

عند التفاعل مع الهيدروجين في درجة حرارة الغرفة ، لا يوجد تفاعل عمليًا ، ولكن بمجرد أن تعمل الإضاءة تأثير خارجي، يحدث تفاعل متسلسل وجد تطبيقه في الكيمياء العضوية.

عند تسخينه ، يكون الكلور قادرًا على إزاحة اليود أو البروم من أحماضهما:

Cl 2 + 2 HBr = 2 حمض الهيدروكلوريك + Br 2 .

يتفاعل الكلور مع الماء ويذوب فيه جزئيًا. هذا الخليط يسمى ماء الكلور.

يتفاعل مع القلويات:

Cl 2 + 2NaOH \ u003d NaCl + NaClO + H 2 O (البرد),

Cl 2 + 6KOH = 5KCl + KClO 3 + 3 H 2 O (الحرارة).

الحصول على الكلور.

1 - التحليل الكهربائي لمصهور كلوريد الصوديوم ، والذي يتم وفق المخطط التالي:

2. الطريقة المخبرية للحصول على الكلور:

MnO 2 + 4HCl \ u003d MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O.

ربما حصل الكيميائيون أيضًا على الكلور ، لكن اكتشافه وبحثه الأول مرتبطان ارتباطًا وثيقًا باسم الكيميائي السويدي الشهير كارل فيلهلم شيل. اكتشف Scheele خمسة عناصر كيميائية - الباريوم والمنغنيز (مع يوهان جان) والموليبدينوم والتنغستن والكلور وبشكل مستقل عن الكيميائيين الآخرين (وإن كان ذلك لاحقًا) - ثلاثة أخرى: الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين. لم يتمكن أي كيميائي واحد من تكرار هذا الإنجاز لاحقًا. في نفس الوقت ، شيل ، بالفعل عضو منتخبكانت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم صيدلانيًا بسيطًا في كوبينج ، على الرغم من أنه كان يمكن أن يتولى منصبًا أكثر تكريمًا ومرموقة. فريدريك الثاني العظيم نفسه ، الملك البروسي ، عرض عليه منصب أستاذ الكيمياء في جامعة برلين. وقال سكيل ، الذي رفض مثل هذه العروض المغرية ، "لا أستطيع أن آكل أكثر مما أحتاج ، وما أكسبه هنا في كوبينج يكفي لي لأعيش".

كانت مركبات الكلور العديدة معروفة ، بالطبع ، قبل فترة طويلة من Scheele. يعتبر هذا العنصر جزءًا من العديد من الأملاح ، بما في ذلك الملح الأكثر شهرة - ملح الطعام. في عام 1774 ، عزل سكيل الكلور الحر عن طريق تسخين البيرولوزيت المعدني الأسود بحمض الهيدروكلوريك المركز: MnO 2 + 4HCl ® Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O.

في البداية ، اعتبر الكيميائيون أن الكلور ليس عنصرًا ، بل كعنصر مركب كيميائيموريا عنصر غير معروف (من اللاتينية موريا - محلول ملحي) مع الأكسجين. كان يعتقد أن حمض الهيدروكلوريك (كان يسمى موريك) يحتوي على أكسجين مرتبط كيميائيًا. وقد تم "إثبات ذلك" ، على وجه الخصوص ، من خلال الحقيقة التالية: عندما يُترك محلول الكلور في الضوء ، يتم إطلاق الأكسجين منه ، وبقي حمض الهيدروكلوريك في المحلول. ومع ذلك ، فإن المحاولات العديدة "لتمزيق" الأكسجين من الكلور لم تؤد إلى شيء. لذلك ، لم ينجح أحد في الحصول على ثاني أكسيد الكربون عن طريق تسخين الكلور بالفحم (الذي "يزيل" الأكسجين من العديد من المركبات التي تحتويه في درجات حرارة عالية). ونتيجة لتجارب مماثلة قام بها همفري ديفي وجوزيف لويس جاي لوساك ولوساك ، أصبح من الواضح أن الكلور لا يحتوي على أكسجين وهو مادة بسيطة. أدت تجارب جاي-لوساك ، الذي حلل النسبة الكمية للغازات في تفاعل الكلور مع الهيدروجين ، إلى نفس النتيجة.

في عام 1811 ، اقترح ديفي اسم "كلورين" للعنصر الجديد - من اليونانية. "كلوروس" - أصفر-أخضر. هذا لون الكلور. نفس الجذر موجود في كلمة "كلوروفيل" (من الكلمة اليونانية "كلوروس" و "فيلون" - أوراق). وبعد مرور عام ، "اختصر" جاي-لوساك الاسم إلى "كلور". ولكن حتى الآن ، يسمي البريطانيون (والأمريكيون) هذا العنصر "الكلور" (الكلور) ، بينما يسمي الفرنسيون - الكلور (كلور). كما تبنى الألمان ، "مشرعو" الكيمياء ، الاسم المختصر تقريبًا طوال القرن التاسع عشر. (بالكلور الألماني - الكلور). في عام 1811 ، اقترح الفيزيائي الألماني يوهان شفايجر الاسم "هالوجين" للكلور (من الكلمة اليونانية "هالس" - ملح ، و "جيناو" - أنا أنجب). بعد ذلك ، تم تعيين هذا المصطلح ليس فقط للكلور ، ولكن أيضًا لجميع نظائره في المجموعة السابعة - الفلور ، البروم ، اليود ، الأستاتين.

عرض مثير للاهتمام لاحتراق الهيدروجين في جو من الكلور: في بعض الأحيان أثناء التجربة أمر غير عادي اعراض جانبية: هناك ضجة. في أغلب الأحيان ، يطن اللهب عند إنزال أنبوب رفيع يحمل الهيدروجين إلى وعاء مخروطي مملوء بالكلور ؛ وينطبق الشيء نفسه على القوارير الكروية ، ولكن في الأسطوانات ، لا يطن اللهب عادةً. هذه الظاهرة كانت تسمى "شعلة الغناء".

في محلول مائي ، يتفاعل الكلور جزئيًا وببطء مع الماء ؛ عند 25 درجة مئوية ، يتم إنشاء التوازن: Cl 2 + H 2 O HClO + HCl في غضون يومين. يتحلل حمض هيبوكلوروس في الضوء: HClO ® HCl + O. يُعزى تأثير التبييض إلى الأكسجين الذري (لا يمتلك الكلور الجاف تمامًا مثل هذه القدرة).

يمكن أن يظهر الكلور في مركباته جميع حالات الأكسدة - من -1 إلى +7. مع الأكسجين ، يشكل الكلور عددًا من الأكاسيد ، وكلها في شكلها النقي غير مستقرة وقابلة للانفجار: Cl 2 O هو غاز أصفر برتقالي ، ClO 2 هو غاز أصفر (أقل من 9.7 درجة مئوية سائل أحمر فاتح) ، الكلور فوق كلورات Cl 2 O 4 (ClO –ClO 3 ، سائل أصفر فاتح) ، Cl 2 O 6 (O 2 Cl – O – ClO 3 ، سائل أحمر لامع) ، Cl 2 O 7 هو سائل عديم اللون شديد الانفجار. تم الحصول على أكاسيد غير مستقرة Cl 2 O 3 و ClO 3 عند درجات حرارة منخفضة. يتم إنتاج أكسيد ClO 2 على نطاق صناعي ويستخدم بدلاً من الكلور لتبييض عجينة الورق وتطهير مياه الشرب و مياه الصرف الصحي. مع الهالوجينات الأخرى ، يشكل الكلور عددًا مما يسمى مركبات الهالوجين ، على سبيل المثال ، ClF ، ClF 3 ، ClF 5 ، BrCl ، ICl ، ICl 3.

الكلور ومركباته ذات حالة الأكسدة الإيجابية هي عوامل مؤكسدة قوية. في عام 1822 حصل الكيميائي الألماني ليوبولد جملين عن طريق الأكسدة بالكلور على اللون الأحمر من ملح الدم الأصفر: 2K 4 + Cl 2 ® K 3 + 2KCl. يؤدي الكلور إلى أكسدة البروميدات والكلوريدات بسهولة مع إطلاق البروم واليود الحر.

يشكل الكلور في حالات الأكسدة المختلفة سلسلة من الأحماض: HCl - هيدروكلوريك (هيدروكلوريك ، أملاح - كلوريدات) ، HClO - هيبوكلوروس (أملاح - هيبوكلوريت) ، HClO 2 - كلوريد (أملاح - كلوريت) ، HClO 3 - كلوريك (أملاح - كلورات) ، HClO 4 - الكلور (أملاح - بيركلورات). في شكله النقي ، من الأحماض الأكسجينية ، يكون حمض البيركلوريك فقط مستقرًا. من أملاح أحماض الأكسجين ، هيبوكلوريت ، كلوريت الصوديوم NaClO 2 - لتبييض الأقمشة ، لتصنيع مصادر الأكسجين النارية المدمجة ("شموع الأكسجين") ، وكلورات البوتاسيوم (ملح بيرثوليت) ، والكالسيوم والمغنيسيوم (لمكافحة الآفات) عمليًا التطبيقات. زراعة، كمكونات لتركيبات الألعاب النارية والمتفجرات ، في إنتاج أعواد الثقاب) ، البركلورات - مكونات المتفجرات والتركيبات النارية ؛ فوق كلورات الأمونيوم هو أحد مكونات الوقود الصلب للصواريخ.

يتفاعل الكلور مع العديد من المركبات العضوية. إنه يضيف بسرعة إلى المركبات غير المشبعة ذات الروابط الكربونية المزدوجة والثلاثية (التفاعل مع الأسيتيلين يترافق مع انفجار) ، وفي الضوء - إلى البنزين. في ظل ظروف معينة ، يمكن أن يحل الكلور محل ذرات الهيدروجين في المركبات العضوية: R –H + Cl 2 ® RCl + HCl. لعب هذا التفاعل دورًا مهمًا في تاريخ الكيمياء العضوية. في أربعينيات القرن التاسع عشر ، اكتشف الكيميائي الفرنسي جان بابتيست دوما أنه عندما تفاعل الكلور مع حمض الأسيتيك ، فإن التفاعل

CH 3 COOH + Cl 2 ® CH 2 ClCOOH + حمض الهيدروكلوريك. مع وجود فائض من الكلور ، يتكون حمض ثلاثي كلورو أسيتيك CCl 3 COOH. ومع ذلك ، كان رد فعل العديد من الكيميائيين على عمل دوما بشكل لا يصدق. في الواقع ، وفقًا لنظرية Berzelius المقبولة عمومًا ، لا يمكن استبدال ذرات الهيدروجين موجبة الشحنة بذرات الكلور سالبة الشحنة. تم تبني هذا الرأي في ذلك الوقت من قبل العديد من الكيميائيين البارزين ، من بينهم فريدريش وولر ، جوستوس ليبيج ، وبالطبع برزيليوس نفسه.

من أجل السخرية من دوما ، نقل Wöhler إلى صديقه Liebig مقالًا نيابة عن S. Windler (Schwindler هو محتال باللغة الألمانية) حول تطبيق جديد ناجح لرد الفعل الذي يُزعم أن Dumas اكتشفه. في المقالة ، كتب Wöhler ، بسخرية واضحة ، عن كيفية إمكانية استبدال الكلور في أسيتات المنغنيز Mn (CH 3 COO) 2 ، وفقًا لتكافؤهم ، مما ينتج عنه مادة بلورية صفراء تتكون من الكلور وحده . وقيل أيضًا إنه في إنجلترا ، من خلال استبدال كل الذرات في المركبات العضوية على التوالي بذرات الكلور ، يتم تحويل الأقمشة العادية إلى كلور ، وتحتفظ الأشياء بمظهرها. أشارت حاشية سفلية إلى أن متاجر لندن تتاجر بسرعة في مادة تتكون من الكلور وحده ، حيث أن هذه المادة جيدة جدًا للأغطية الليلية والسراويل الداخلية الدافئة.

يؤدي تفاعل الكلور مع المركبات العضوية إلى تكوين العديد من منتجات الكلور العضوي ، من بينها المذيبات المستخدمة على نطاق واسع كلوريد الميثيلين CH 2 Cl 2 ، كلوروفورم CHCl 3 ، رباعي كلوريد الكربون CCl 4 ، ثلاثي كلورو إيثيلين CHCl \ u003d CCl 2 ، رباعي كلورو الإيثيلين C 2 Cl 4 . في وجود الرطوبة ، يغير الكلور لون الأوراق الخضراء للنباتات ، والعديد من الأصباغ. تم استخدام هذا منذ القرن الثامن عشر. لتبييض الأقمشة.

الكلور كغاز سام.

وأشار شيل ، الذي تلقى الكلور ، إلى رائحته الكريهة النفاذة وصعوبة في التنفس والسعال. كما تم اكتشافه لاحقًا ، فإن الشخص يشم رائحة الكلور حتى لو كان لتر واحد من الهواء يحتوي فقط على 0.005 مجم من هذا الغاز ، وفي نفس الوقت يكون له بالفعل تأثير مزعج على الجهاز التنفسي ، مما يؤدي إلى تدمير خلايا الغشاء المخاطي للغشاء المخاطي. الجهاز التنفسي والرئتين. يصعب تحمل تركيز 0.012 مجم / لتر ؛ إذا تجاوز تركيز الكلور 0.1 مجم / لتر ، فإنه يصبح مهددًا للحياة: يتسارع التنفس ، ويصبح متشنجًا ، ثم يصبح نادرًا بشكل متزايد ، وبعد 5-25 دقيقة ، يتوقف التنفس. الحد الأقصى المسموح به في الهواء المؤسسات الصناعيةيعتبر التركيز 0.001 مجم / لتر ، وفي هواء المناطق السكنية - 0.00003 مجم / لتر.

قام الأكاديمي بطرسبورغ توفي إيغوروفيتش لوفيتز ، بتكرار تجربة شيل في عام 1790 ، بإطلاق كمية كبيرة من الكلور في الهواء عن طريق الخطأ. بعد استنشاقه فقد وعيه وسقط ، ثم عانى لمدة ثمانية أيام من آلام مبرحة في صدره. لحسن الحظ ، تعافى. كاد أن يموت ، تسمم بالكلور ، والكيميائي الإنجليزي الشهير ديفي. تعتبر التجارب التي تحتوي على كمية صغيرة من الكلور خطيرة ، لأنها يمكن أن تسبب تلفًا شديدًا في الرئة. يقال أن الكيميائي الألماني إيغون ويبرغ بدأ إحدى محاضراته عن الكلور بعبارة: "الكلور غاز سام. إذا تعرضت للتسمم أثناء مظاهرة أخرى ، من فضلك خذني إلى الهواء الطلق. لكن المحاضرة ، للأسف ، يجب مقاطعتها. إذا أطلقت الكثير من الكلور في الهواء ، فستصبح كارثة حقيقية. هذا ما حدث خلال الحرب العالمية الأولى من قبل القوات الأنجلو-فرنسية. في صباح يوم 22 أبريل 1915 ، قررت القيادة الألمانية تنفيذ أول هجوم بالغاز في تاريخ الحروب: عندما هبت الرياح باتجاه العدو ، تم فتح صمامات 5730 اسطوانة في وقت واحد على جبهة صغيرة بطول ستة كيلومترات بالقرب من مدينة إبرس البلجيكية ، كل منها يحتوي على 30 كجم من الكلور السائل. في غضون 5 دقائق ، تشكلت سحابة ضخمة صفراء وخضراء ، والتي ابتعدت ببطء عن الخنادق الألمانية نحو الحلفاء. كان الجنود الإنجليز والفرنسيون أعزل تمامًا. اخترق الغاز الشقوق في جميع الملاجئ ، ولم يكن هناك مفر منه: بعد كل شيء ، لم يتم اختراع قناع الغاز بعد. نتيجة لذلك ، أصيب 15000 شخص بالتسمم ، توفي منهم 5000. بعد شهر ، في 31 مايو ، كرر الألمان هجومهم بالغاز الجبهة الشرقية- ضد القوات الروسية. حدث هذا في بولندا بالقرب من مدينة بوليموف. في مقدمة 12 كم ، من أصل 12 ألف اسطوانة ، 264 طنًا من خليط الكلور مع المزيد من الفوسجين السام (كلوريد الحمض حمض الكربونيك COCl 2). عرفت القيادة الملكية ما حدث في إيبر ، ومع ذلك لم يكن لدى الجنود الروس أي وسيلة حماية! وبلغت الخسائر نتيجة الهجوم بالغاز 9146 قتيلا ، منهم 108 فقط - نتيجة القصف بالبنادق والمدفعية ، وتسمم الباقون. في الوقت نفسه ، توفي 1183 شخصًا على الفور تقريبًا.

سرعان ما أشار الكيميائيون إلى كيفية الهروب من الكلور: تحتاج إلى التنفس من خلال ضمادة شاش مبللة بمحلول من ثيوسلفات الصوديوم (تُستخدم هذه المادة في التصوير الفوتوغرافي ، وغالبًا ما تسمى هيبوسلفيت). يتفاعل الكلور بسرعة كبيرة مع محلول ثيوسلفات ، مما يؤكسده:

Na 2 S 2 O 3 + 4Cl 2 + 5H 2 O ® 2H 2 SO 4 + 2NaCl + 6HCl. بالطبع، حامض الكبريتيكليس أيضًا مادة غير ضارة ، لكن محلولها المائي المخفف أقل خطورة بكثير من الكلور السام. لذلك ، كان للثيوسلفات في تلك السنوات اسم آخر - "مضاد الكلور" ، لكن أقنعة غاز الثيوسلفات الأولى لم تكن فعالة جدًا.

في عام 1916 ، اخترع الكيميائي الروسي ، الأكاديمي المستقبلي نيكولاي دميترييفيتش زيلينسكي قناع غاز فعال حقًا حيث يتم الاحتفاظ بالمواد السامة بواسطة طبقة. كربون مفعل. يمكن لمثل هذا الفحم ذو السطح المتطور جدًا أن يحتفظ بكلور أكثر بكثير من الشاش المشبع بهيبوسلفيت. لحسن الحظ ، ظلت "هجمات الكلور" مجرد حلقة مأساوية في التاريخ. بعد الحرب العالمية ، كان للكلور مهن سلمية فقط.

استخدام الكلور.

يتم إنتاج كميات ضخمة من الكلور - عشرات الملايين من الأطنان - سنويًا في جميع أنحاء العالم. فقط في الولايات المتحدة بحلول نهاية القرن العشرين. سنويًا ، تم الحصول على حوالي 12 مليون طن من الكلور عن طريق التحليل الكهربائي (المرتبة العاشرة بين الصناعات الكيميائية). يتم إنفاق الجزء الأكبر (حتى 50 ٪) على كلورة المركبات العضوية - للحصول على المذيبات والمطاط الصناعي والبولي فينيل كلوريد وأنواع البلاستيك الأخرى ومطاط الكلوروبرين ومبيدات الآفات ، أدوية، والعديد من الأشياء الأخرى الضرورية و منتجات مفيدة. يتم استهلاك الباقي لتخليق الكلوريدات غير العضوية ، في صناعة اللب والورق لتبييض لب الخشب ، لتنقية المياه. بكميات صغيرة نسبيًا ، يستخدم الكلور في صناعة المعادن. بمساعدتها ، يتم الحصول على معادن نقية للغاية - التيتانيوم والقصدير والتنتالوم والنيوبيوم. عن طريق حرق الهيدروجين في الكلور ، يتم الحصول على كلوريد الهيدروجين ، ومنه - حمض الهيدروكلوريك. يستخدم الكلور أيضًا في إنتاج عوامل التبييض (هيبوكلوريت ، التبييض) وتطهير المياه بالكلور.

ايليا لينسون

جامعة كوزباس التقنية الحكومية

عمل الدورة

موضوع BJD

توصيف الكلور كمادة خطرة كيميائياً في حالات الطوارئ

كيميروفو 2009

مقدمة

1. خصائص AHOV (حسب المهمة الصادرة)

2. طرق لمنع وقوع الحوادث ، والحماية من المواد الكيميائية الخطرة

3. المهمة

4. حساب الوضع الكيميائي (حسب المهمة الصادرة)

استنتاج

المؤلفات

مقدمة

في المجموع ، تعمل 3300 منشأة اقتصادية في روسيا ، والتي لديها مخزون كبير من المواد الكيميائية الخطرة. أكثر من 35٪ منهم لديهم مخزون من الكورال.

الكلور (لات. كلوروم) ، Cl - عنصر كيميائيالمجموعة السابعة من النظام الدوري لمندليف ، العدد الذري 17 ، الكتلة الذرية 35.453 ؛ ينتمي إلى عائلة الهالوجين.

يستخدم الكلور أيضًا في المعالجة بالكلور بعضاوتو ريهالخامات لغرض وجذب التيتانيوم والنيوبيوم والزركونيوم وغيرها.

تسممالكلور ممكن في الصناعات الكيميائية ، ولب الورق والورق ، والمنسوجات ، والصناعات الدوائية. الكلور يهيج الأغشية المخاطية للعينين والجهاز التنفسي. العدوى الثانوية عادة ما تنضم إلى التغيرات الالتهابية الأولية. يتطور التسمم الحاد على الفور تقريبًا. عند استنشاق تركيزات متوسطة ومنخفضة من الكلور ، يلاحظ ضيق وألم في الصدر ، سعال جاف ، تنفس سريع ، ألم في العينين ، تمزق ، زيادة مستويات الكريات البيض في الدم ، درجة حرارة الجسم ، إلخ. التهاب الشعب الهوائية ، وذمة رئوية سامة و الدول الاكتئابيةوالتشنجات. في الحالات الخفيفة ، يحدث الشفاء في 3-7 أيام. كعواقب طويلة الأجل ، لوحظ نزلات في الجهاز التنفسي العلوي ، والتهاب الشعب الهوائية المتكرر ، وتصلب الرئة ؛ التنشيط المحتمل لمرض السل الرئوي. مع الاستنشاق لفترات طويلة لتركيزات صغيرة من الكلور ، لوحظت أشكال متشابهة ولكن تتطور ببطء من المرض. الوقاية من التسمم ، وختم مرافق الإنتاج ، والمعدات ، والتهوية الفعالة ، إذا لزم الأمر ، استخدام قناع الغاز. الحد الأقصى المسموح به لتركيز الكلور في هواء الإنتاج ، المبنى هو 1 مجم / م 3. يشير إنتاج الكلور والتبييض والمركبات الأخرى المحتوية على الكلور إلى الصناعات ذات ظروف العمل الضارة.

تؤخذ الخواص الفيزيائية للكلور في الاعتبار: كثافة الكلور ، التوصيل الحراري ، السعة الحرارية النوعية واللزوجة الديناميكية عند درجات حرارة مختلفة. يتم عرض الخصائص الفيزيائية لـ Cl 2 في شكل جداول للحالة السائلة والصلبة والغازية لهذا الهالوجين.

الخصائص الفيزيائية الأساسية للكلور

يدخل الكلور في المجموعة السابعة من الفترة الثالثة من النظام الدوري للعناصر برقم 17. وينتمي إلى مجموعة الهالوجين الفرعية ذات الأوزان الذرية والجزيئية النسبية 35.453 و 70.906 على التوالي. في درجات حرارة أعلى من -30 درجة مئوية ، يكون الكلور غازًا أصفر مخضر ذو رائحة نفاذة ومزعجة. يتم تسييله بسهولة تحت الضغط العادي (1.013 10 5 باسكال) ، عند تبريده إلى -34 درجة مئوية ، ويتشكل السائل واضحلون كهرماني ، يصلب عند درجة حرارة -101 درجة مئوية.

نظرًا لفاعلية عالية ، لا يوجد الكلور الحر في الطبيعة ، ولكنه موجود فقط في شكل مركبات. يوجد بشكل أساسي في معدن الهاليت () ، وهو أيضًا جزء من معادن مثل: سيلفين (KCl) ، كارناليت (KCl MgCl 2 6H 2 O) وسيلفينيت (KCl NaCl). يقترب محتوى الكلور في قشرة الأرض من 0.02٪ من العدد الإجمالي للذرات في قشرة الأرض حيث يكون على شكل نظيرين 35 Cl و 37 Cl بنسبة 75.77٪ 35 Cl و 24.23٪ 37 Cl.

الخصائص الفيزيائية للكلور - جدول المؤشرات الرئيسية

ملكية	المعنى
نقطة الانصهار ، درجة مئوية	-100,5
نقطة الغليان ، درجة مئوية	-30,04
درجة الحرارة الحرجة ، درجة مئوية	144
ضغط حرج ، Pa	77.1 10 5
الكثافة الحرجة ، كجم / م 3	573
كثافة الغاز (عند 0 درجة مئوية و 1.013 10 5 باسكال) ، كجم / م 3	3,214
كثافة البخار المشبع (عند 0 درجة مئوية و 3.664 10 5 باسكال) ، كجم / م 3	12,08
كثافة الكلور السائل (عند 0 درجة مئوية و 3.664 10 5 باسكال) ، كجم / م 3	1468
كثافة الكلور السائل (عند 15.6 درجة مئوية و 6.08 10 5 باسكال) ، كجم / م 3	1422
كثافة الكلور الصلب (عند -102 درجة مئوية) ، كجم / م 3	1900
الكثافة النسبية في هواء الغاز (عند 0 درجة مئوية و 1.013 10 5 باسكال)	2,482
كثافة الهواء النسبية للبخار المشبع (عند 0 درجة مئوية و 3.664 10 5 باسكال)	9,337
الكثافة النسبية للكلور السائل عند 0 درجة مئوية (للماء عند 4 درجات مئوية)	1,468
الحجم النوعي للغاز (عند 0 درجة مئوية و 1.013 10 5 باسكال) ، م 3 / كجم	0,3116
الحجم النوعي للبخار المشبع (عند 0 درجة مئوية و 3.664 10 5 باسكال) ، م 3 / كجم	0,0828
الحجم المحدد من الكلور السائل (عند 0 درجة مئوية و 3.664 10 5 باسكال) ، م 3 / كجم	0,00068
ضغط بخار الكلور عند 0 درجة مئوية ، Pa	3.664 10 5
اللزوجة الديناميكية للغاز عند 20 درجة مئوية ، 10 -3 باسكال	0,013
اللزوجة الديناميكية للكلور السائل عند 20 درجة مئوية ، 10 -3 باسكال ثانية	0,345
حرارة انصهار الكلور الصلب (عند نقطة الانصهار) كيلوجول / كجم	90,3
حرارة التبخير (عند نقطة الغليان) كيلوجول / كجم	288
حرارة التسامي (عند نقطة الانصهار) ، كيلوجول / مول	29,16
السعة الحرارية المولية C p من الغاز (عند -73 ... 5727 درجة مئوية) ، J / (مول كلفن)	31,7…40,6
السعة الحرارية المولية C p من الكلور السائل (عند -101 ... -34 درجة مئوية) ، J / (جزيء كلفن)	67,1…65,7
معامل التوصيل الحراري للغاز عند 0 ° C، W / (m · K)	0,008
معامل التوصيل الحراري للكلور السائل عند 30 درجة مئوية ، واط / (م · كلفن)	0,62
المحتوى الحراري للغاز ، كيلوجول / كجم	1,377
المحتوى الحراري للبخار المشبع ، كيلوجول / كجم	1,306
المحتوى الحراري للكلور السائل ، كيلوجول / كجم	0,879
معامل الانكسار عند 14 درجة مئوية	1,367
الموصلية النوعية عند -70 درجة مئوية ، سم / م	10 -18
تقارب الإلكترون ، كيلوجول / مول	357
طاقة التأين ، كيلوجول / مول	1260

كثافة الكلور

في الظروف العادية ، الكلور غاز ثقيل بكثافة أكبر بـ 2.5 مرة من. كثافة الكلور الغازي والسائل في ظل الظروف العادية (عند 0 درجة مئوية) يساوي 3.214 و 1468 كجم / م 3 ، على التوالي. عند تسخين الكلور السائل أو الغازي ، تقل كثافته بسبب زيادة الحجم بسبب التمدد الحراري.

كثافة غاز الكلور

يوضح الجدول كثافة الكلور في الحالة الغازية عند درجات حرارة مختلفة (تتراوح من -30 إلى 140 درجة مئوية) والضغط الجوي العادي (1.013 · 10 5 باسكال). تتغير كثافة الكلور مع تغير درجة الحرارة - عند تسخينها تنخفض. فمثلا، عند 20 درجة مئوية ، تكون كثافة الكلور 2.985 كجم / م 3وعندما ترتفع درجة حرارة هذا الغاز إلى 100 درجة مئوية ، تنخفض قيمة الكثافة إلى 2.328 كجم / م 3.

كثافة الكلور الغازي عند درجات حرارة مختلفة

ر ، درجة مئوية	ρ ، كجم / م 3	ر ، درجة مئوية	ρ ، كجم / م 3
-30	3,722	60	2,616
-20	3,502	70	2,538
-10	3,347	80	2,464
0	3,214	90	2,394
10	3,095	100	2,328
20	2,985	110	2,266
30	2,884	120	2,207
40	2,789	130	2,15
50	2,7	140	2,097

مع زيادة الضغط ، تزداد كثافة الكلور. توضح الجداول أدناه كثافة الكلور الغازي في درجة حرارة تتراوح من -40 إلى 140 درجة مئوية والضغط من 26.6 · 10 5 إلى 213 · 10 5 باسكال. مع زيادة الضغط ، تزداد كثافة الكلور في الحالة الغازية بشكل متناسب. على سبيل المثال ، تؤدي زيادة ضغط الكلور من 53.2 · 10 5 إلى 106.4 · 10 5 باسكال عند درجة حرارة 10 درجة مئوية إلى زيادة مضاعفة في كثافة هذا الغاز.

تتراوح كثافة الكلور الغازي في درجات حرارة وضغوط مختلفة من 0.26 إلى 1 ضغط جوي.

↓ ر ، درجة مئوية | P ، كيلو باسكال →	26,6	53,2	79,8	101,3
-40	0,9819	1,996	—	—
-30	0,9402	1,896	2,885	3,722
-20	0,9024	1,815	2,743	3,502
-10	0,8678	1,743	2,629	3,347
0	0,8358	1,678	2,528	3,214
10	0,8061	1,618	2,435	3,095
20	0,7783	1,563	2,35	2,985
30	0,7524	1,509	2,271	2,884
40	0,7282	1,46	2,197	2,789
50	0,7055	1,415	2,127	2,7
60	0,6842	1,371	2,062	2,616
70	0,6641	1,331	2	2,538
80	0,6451	1,292	1,942	2,464
90	0,6272	1,256	1,888	2,394
100	0,6103	1,222	1,836	2,328
110	0,5943	1,19	1,787	2,266
120	0,579	1,159	1,741	2,207
130	0,5646	1,13	1,697	2,15
140	0,5508	1,102	1,655	2,097

تتراوح كثافة الكلور الغازي في درجات حرارة وضغوط مختلفة من 1.31 إلى 2.1 ضغط جوي.

↓ ر ، درجة مئوية | P ، كيلو باسكال →	133	160	186	213
-20	4,695	5,768	—	—
-10	4,446	5,389	6,366	7,389
0	4,255	5,138	6,036	6,954
10	4,092	4,933	5,783	6,645
20	3,945	4,751	5,565	6,385
30	3,809	4,585	5,367	6,154
40	3,682	4,431	5,184	5,942
50	3,563	4,287	5,014	5,745
60	3,452	4,151	4,855	5,561
70	3,347	4,025	4,705	5,388
80	3,248	3,905	4,564	5,225
90	3,156	3,793	4,432	5,073
100	3,068	3,687	4,307	4,929
110	2,985	3,587	4,189	4,793
120	2,907	3,492	4,078	4,665
130	2,832	3,397	3,972	4,543
140	2,761	3,319	3,87	4,426

كثافة الكلور السائل

يمكن أن يوجد الكلور السائل في نطاق درجة حرارة ضيقة نسبيًا ، تتراوح حدوده من 100.5 إلى زائد 144 درجة مئوية (أي من نقطة الانصهار إلى درجة الحرارة الحرجة). فوق درجة حرارة 144 درجة مئوية ، لن يدخل الكلور في حالة سائلة عند أي ضغط. تتراوح كثافة الكلور السائل في نطاق درجة الحرارة هذا من 1717 إلى 573 كجم / م 3.

كثافة الكلور السائل عند درجات حرارة مختلفة

ر ، درجة مئوية	ρ ، كجم / م 3	ر ، درجة مئوية	ρ ، كجم / م 3
-100	1717	30	1377
-90	1694	40	1344
-80	1673	50	1310
-70	1646	60	1275
-60	1622	70	1240
-50	1598	80	1199
-40	1574	90	1156
-30	1550	100	1109
-20	1524	110	1059
-10	1496	120	998
0	1468	130	920
10	1438	140	750
20	1408	144	573

السعة الحرارية النوعية للكلور

يمكن حساب السعة الحرارية النوعية للكلور الغازي C p بالكيلوجول / (كجم كلفن) في نطاق درجة الحرارة من 0 إلى 1200 درجة مئوية والضغط الجوي العادي بالصيغة:

حيث T هي درجة الحرارة المطلقة للكلور بالدرجات كلفن.

وتجدر الإشارة إلى أنه في ظل الظروف العادية ، تبلغ السعة الحرارية النوعية للكلور 471 جول / (كجم كلفن) وتزداد عند التسخين. تصبح الزيادة في السعة الحرارية عند درجات حرارة أعلى من 500 درجة مئوية غير ذات أهمية ، وفي درجات الحرارة العالية تظل السعة الحرارية النوعية للكلور دون تغيير تقريبًا.

يوضح الجدول نتائج حساب السعة الحرارية النوعية للكلور باستخدام الصيغة أعلاه (خطأ الحساب حوالي 1٪).

السعة الحرارية النوعية لغاز الكلور كدالة لدرجة الحرارة

ر ، درجة مئوية	C ع ، J / (كجم · ك)	ر ، درجة مئوية	C ع ، J / (كجم · ك)
0	471	250	506
10	474	300	508
20	477	350	510
30	480	400	511
40	482	450	512
50	485	500	513
60	487	550	514
70	488	600	514
80	490	650	515
90	492	700	515
100	493	750	515
110	494	800	516
120	496	850	516
130	497	900	516
140	498	950	516
150	499	1000	517
200	503	1100	517

عند درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق ، يكون الكلور في حالة صلبة وله سعة حرارية نوعية منخفضة (19 جول / (كجم · كلفن)). مع زيادة درجة حرارة المادة الصلبة Cl 2 ، تزداد سعتها الحرارية لتصل إلى 720 J / (kg K) عند سالب 143 درجة مئوية.

يحتوي الكلور السائل على سعة حرارية محددة تبلغ 918 ... 949 جول / (كجم كلفن) في النطاق من 0 إلى -90 درجة مئوية. وفقًا للجدول ، يمكن ملاحظة أن الحرارة النوعية للكلور السائل أعلى من حرارة الكلور الغازي وتتناقص مع زيادة درجة الحرارة.

التوصيل الحراري للكلور

يوضح الجدول قيم معاملات التوصيل الحراري للكلور الغازي عند الضغط الجوي العادي في نطاق درجة الحرارة من -70 إلى 400 درجة مئوية.

معامل التوصيل الحراري للكلور في الظروف العادية هو 0.0079 وات / (م درجة) ، وهو 3 مرات أقل من نفس درجة الحرارة والضغط. يؤدي تسخين الكلور إلى زيادة التوصيل الحراري. وهكذا ، عند درجة حرارة 100 درجة مئوية ، تزداد قيمة هذه الخاصية الفيزيائية للكلور إلى 0.0114 وات / (م درجة).

الموصلية الحرارية لغاز الكلور

ر ، درجة مئوية	λ ، W / (م درجة)	ر ، درجة مئوية	λ ، W / (م درجة)
-70	0,0054	50	0,0096
-60	0,0058	60	0,01
-50	0,0062	70	0,0104
-40	0,0065	80	0,0107
-30	0,0068	90	0,0111
-20	0,0072	100	0,0114
-10	0,0076	150	0,0133
0	0,0079	200	0,0149
10	0,0082	250	0,0165
20	0,0086	300	0,018
30	0,009	350	0,0195
40	0,0093	400	0,0207

لزوجة الكلور

يمكن حساب معامل اللزوجة الديناميكية للكلور الغازي في نطاق درجة حرارة 20 ... 500 درجة مئوية تقريبًا بالصيغة:

حيث η T هي معامل اللزوجة الديناميكية للكلور عند درجة حرارة معينة T ، K ؛
η T 0 هو معامل اللزوجة الديناميكية للكلور عند درجة حرارة T 0 = 273 K (عند n.a.) ؛
C هو ثابت ساذرلاند (للكلور C = 351).

في الظروف العادية ، تكون اللزوجة الديناميكية للكلور 0.0123 · 10 -3 باسكال. عندما يسخن ، هذا خاصية فيزيائيةالكلور ، باعتباره لزوجة ، يأخذ قيمًا أعلى.

الكلور السائل له لزوجة أعلى من الكلور الغازي. على سبيل المثال ، عند درجة حرارة 20 درجة مئوية ، تبلغ قيمة اللزوجة الديناميكية للكلور السائل 0.345 · 10 -3 باسكال ث وتقل مع زيادة درجة الحرارة.

مصادر:

1. Barkov S. A. Halogens ومجموعة فرعية من المنجنيز. عناصر المجموعة السابعة من النظام الدوري لـ D. I. Mendeleev. مساعدة الطلاب. م: التعليم ، 1976 - 112 ص.
2. الجداول كميات فيزيائية. الدليل. إد. أكاد. أنا ك. كيكوينا. موسكو: أتوميزدات ، 1976 - 1008 ص.
3. Yakimenko L. M.، Pasmanik M. I. كتاب مرجعي عن إنتاج الكلور والصودا الكاوية ومنتجات الكلور الأساسية. إد. الثاني ، العابرة. إلخ م: الكيمياء ، 1976 - 440 ص.