Реферат: Хлор

ХЛОР

ХЛОР

(лат. Chlorum),Cl — химический элемент VII группы периодической системы Менделеева,атомный номер17,атомная масса35,453; относится к семейству галогенов. Принормальных условиях (0 °С,0,1 Мн/м2) жёлто-зелёныйгаз с резким раздражающим запахом. Природныйхлор состоит из двух стабильных изотопов:35Cl (75,77%) и 37Cl(24,23%). Искусственно получены радиоактивныеизотопы с массовыми числами32, 33, 34, 36, 38,39, 40 и периодами полураспада Т1/2соответственно0,31; 2,5; 1,56 сек;3,1*105 лет;37,3; 55,5и 1,4 мин. 36Clи 38Cl используются как изотопные индикаторы.

Историческаясправка.

Xлор

получен впервые в1774 К. Шеелевзаимодействием соляной кислоты с пиролюзитом МnO2.Однако, только в1810 Г. Дэви установил, что хлор- элемент и назвал его chlorine (от греческого chloros- жёлто-зелёный). В1813 Ж.Л. Гей-Люссакпредложил для этого элемента названиехлор.

Распространениев природе.

Xлор

встречается в природе только в видесоединений. Среднее содержание хлора вземной коре 1,7*10-2% по массе, в кислых изверженных породах — гранитах2,4*10-2, в основных иультраосновных5*10-3.Основную роль в историихлора в земнойкоре играет водная миграция. В виде иона Cl- он содержится вМировом океане(1,93%), подземныхрассолах и соляных озерах. Число собственных минералов (преимущественноприродных хлоридов)97, главный из них — галит NаCl. Известны также крупные месторожденияхлоридов калия и магния и смешанных хлоридов: сильвин КCl, сильвинит (Nа, К)Cl, карналлит КCl*МgCl2*6Н2О,каинит КCl*МgSO4*ЗН2О, бишофит МgCl2*6Н2О. В истории Земли большое значение имело поступлениесодержащегося в вулканических газах НCl в верхниечасти земной коры.

Физическиеи химические свойства.

Xлор

имеет tкип — 34,05 °С, tпл — 101 °С. Плотность газообразногохлора при нормальных условиях3,214 г/л; насыщенногопара при0 °С 12,21 г/л; жидкогохлорапри температуре кипения1,557 г/см3; твёрдого хлора при -102 °С 1,9г/см3. Давление насыщенных паровхлора при0 °С0,369; при 25 °С0,772; при 100 °С3,814 Мн/м2или соответственно 3,69; 7,72; 38,14 кгс/см2. Теплотаплавления90,3 кдж/кг(21,5 кал/г);теплота испарения288 кдж/кг(68,8 кал/г); теплоёмкость газа при постоянномдавлении0,48 кдж/(кг*К)[0,11 кал/(г*°С)]. Xлор хорошо растворяется в ТiСl4,SiCl4, SnCl4 и некоторых органических растворителях(особенно в гексане и четырёххлористомуглероде). Молекулахлора двухатомна(Cl2). Степень термической диссоциации Cl2+243 кдж Û2Cl при1000 К равна2,07*10-4%,при2500 К 0.909%.

Внешняя электронная конфигурация атомаСl Зs2 3р5. В соответствии с этим хлор в соединениях проявляет степени окисления -1, +1, +3, +4, +5, +6 и +7. Ковалентный радиусатома 0,99А, ионный радиус Сl- 1,82А, сродство атомахлора к электрону3,65 эв, энергия ионизации 12,97эв.

Химическихлор очень активен, непосредственно соединяется почти со всеми металлами(с некоторыми только в присутствии влаги или при нагревании) и с неметаллами(кроме углерода, азота, кислорода, инертных газов), образуя соответствующиехлориды, вступает в реакцию со многимисоединениями, замещает водород в предельных углеводородах и присоединяется кненасыщенным соединениям. Хлор вытесняетбром и иод из их соединений с водородом и металлами; из соединенийхлора с этими элементами он вытесняетсяфтором. Щелочные металлы в присутствии следов влаги взаимодействуют схлором с воспламенением, большинство металловреагирует с сухимхлором только принагревании. Сталь, а также некоторые металлы стойки в атмосфере сухогохлора в условиях невысоких температур, поэтомуих используют для изготовления аппаратуры и хранилищ для сухогохлора. Фосфор воспламеняется в атмосферехлора, образуя РСl3, а при дальнейшемхлорировании — РСl5;сера схлором при нагревании дает S2Сl2,SСl2 и другие SnClm. Мышьяк, сурьма, висмут,стронций, теллур энергично взаимодействуют схлором. Смесьхлора с водородомгорит бесцветным или желто-зеленым пламенем с образованием хлористого водорода(это цепная реакция).

Максимальная температура водородно-хлорногопламени 2200 °С. Смесихлора с водородом,содержащие от5,8 до88,3% Н2, взрывоопасны.

С кислородомхлор образует окислы: Cl2O,ClO2,Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8,а также гипохлориты (соли хлорноватистой кислоты), хлориты, хлораты иперхлораты. Все кислородные соединения хлора образуют взрывоопасные смеси слегко окисляющимися веществами. Окислыхлорамалостойки и могут самопроизвольно взрываться, гипохлориты при хранении медленноразлагаются, хлораты и перхлораты могут взрываться под влиянием инициаторов.

Xлор

в воде гидролизуется, образуяхлорноватистую и соляную кислоты: Сl2+ Н2О Û НСlО+НСl. При хлорировании водных растворов щелочей на холоду образуются гипохлоритыи хлориды: 2NаОН+ Сl2 = NаСlO+ NаСl+Н2О, а при нагревании-хлораты. Хлорированием сухой гидроокиси кальция получают хлорную известь. Привзаимодействии аммиака схлором образуетсятрёххлористый азот. При хлорировании ограниченных соединенийхлор либо замещает водород: R—Н + Сl2 = RСl + НСl, либоприсоединяется по кратным связям:

С=С+Сl2

® СlС—ССl

образуя различные хлорсодержащиеорганические соединения.

Xлор

образует с другими галогенамимежгалогенные соединения. Фториды СlF, СlF3, СlF5 оченьреакционноспособны; например, в атмосфере СlF3 стеклянная ватасамовоспламеняется. Известны соединения хлора с кислородом к фтором — оксифториды хлора: СlО3F, СlО2F3,СlOF, СlОF3и перхлорат фтора FСlO4.

Получение.

Xлор

начали производить в промышленности в1785 взаимодействием соляной кислоты сдвуокисью марганца или пиролюзитом. В1867английский химик Г. Дикон разработал способ полученияхлора окислением НСl кислородом воздуха п присутствиикатализатора. С конца19 - начала 20 вековхлорполучают электролизом водных растворов хлоридов щелочных металлов. По этимметодам в 70-х годах20 века производится90 — 95% хлора в мире. Небольшие количествахлора получаются попутно при производствемагния, кальция, натрия и лития электролизом расплавленных хло ридов. В1975 году мировое производство хлорасоставляло около23 млн. тонн.Применяются два основных метода электролиза водных растворов NаСl: 1) в электролизёрах с твёрдым катодом и пористойфильтрующей диафрагмой;2) вэлектролизёрах с ртутным катодом. По обоим методам на графитовом или окисномтитано-рутениевом аноде выделяется газообразныйхлор. По первому методу на катоде выделяется водород и образуетсяраствор NаОН иNаСl, из которогопоследующей переработкой выделяют товарную каустическую соду. По второмуметоду на катоде образуется амальгама натрия, при её разложении чистой водойв отдельном аппарате получаются растворNаОН,водород и чистая ртуть, которая вновь идёт в производство. Оба метода дают на1 тоннухлора1,125 тонныNаОН.

Электролиз с диафрагмой требует меньшихкапиталовложений для организации производствахлора, дает более дешёвый NаОН.Метод с ртутным катодом позволяет получать очень чистый NаОН, но потери ртутизагрязняют окружающую среду. В1970 пометоду с ртутным катодом производилось62,2%мировой выработкихлора, с твёрдымкатодом33,6% и прочими способами4,3%. После1970 начали применять электролиз с твёрдым катодом и ионообменноймембраной, позволяющий получать чистый NаОН без использования ртути.

Применение.

Одной из важных отраслей химическойпромышленности является хлорная промышленность. Основные количествахлора перерабатываются на месте егопроизводства в хлорсодер жащие соединения. Хранят и перевозят хлор в жидком виде в баллонах, бочках,железнодорожных цистернах или в специально оборудованных судах. Дляиндустриальных стран характерно следующее примерное потреблениехлора: на производство хлорсодержа щих органических соединений — 60 — 75%; неорганических соединений,содержащиххлор, -10- 20%; на отбелку целлюлозы и тканей — 5 — 15%; на санитарные нужды и хлорированиеводы — 2 — 6% от общей выраобтки.

Xлор

применяется также для хлорирования некоторых руд с целью извлечения титана, ниобия, циркония и других.

Хлор

в организме.

Xлор -

один из биогенных элементов, постоянный компонент тканейрастений и животных. Содержаниехлора врастениях (многохлора в галофитах)- от тысячных долей процента до целыхпроцентов, у животных — десятые и сотыедоли процента. Суточная потребность взрослого человека вхлоре, (2 — 4 г) покрывается за счёт пищевыхпродуктов. С пищейхлор поступает обычнов избытке в виде хлорида натрия и хлорида калия. Особенно богатыхлором хлеб, мясные и молочные продукты. Ворганизме животныххлор - основное осмотическиактивное вещество плазмы крови, лимфы, спинномозговой жидкости и некоторыхтканей. Играет роль в водно-солевом обмене, способствуя удержанию тканямиводы. Регуляция кислотно-щелочного равновесия в тканях осуществляется нарядус другими процессами путём изменения в распределениихлора между кровью и другимитканями,хлор участвует в энергетическом обмене урастений, активируя как окислительное фосфорилирование, так ифотофосфорилирование.Xлор положительновлияет на поглощение корнями кислорода.Xлорнеобходим для образования кислорода в процессе фотосинтеза изолированнымихлоропластами. В состав большинства питательных сред для искусственногокультивирования растенийхлор не входит.Возможно, для развития растений достаточны весьма малые концентрациихлора.

Отравления

хлором возможны в химической,целлюлозно-бумажной, текстильной, фармацевтичой промышленности.Xлор раздражает слизистые оболочки глаз идыхательных путей. К первичным воспалительным изменениям обычноприсоединяется вторичная инфекция. Острое отравление развивается почтинемедленно. При вдыхании средних и низких концентрацийхлора отмечаются стеснение и боль в груди, сухой кашель, учащённоедыхание, резь в глазах, слезотечение, повышение содержания лейкоцитов в крови,температуры тела и т. п. Возможны бронхопневмония, токсический отёк лёгких,депрессивные состояния, судороги. В лёгких случаях выздоровление наступает через3 — 7 суток. Как отдалённые последствиянаблюдаются катары верхних дыхательных путей, рецидивирующий броихит,пневмосклероз; возможна активизация туберкулёза лёгких. При длительномвдыхании небольших концентрацийхлоранаблюдаются аналогичные, но медленно развивающиеся формы заболевания.Профилактика отравлений, герметизация производств, оборудования, эффективнаявентиляция, при необходимости использование противогаза. Предельно допустимаяконцентрацияхлора в воздухепроизводств, помещений1 мг/м3.Производствохлора, хлорной извести идругих хлорсодержащих соединений относится к производствам с вредными условиямитруда.

еще рефераты

Еще работы по химии