Բնության մեջ քլորը հանդիպում է գազային վիճակում և միայն այլ գազերի հետ միացությունների տեսքով։ Նորմալին մոտ պայմաններում կանաչավուն, թունավոր, կծու գազ է։ Այն ավելի շատ քաշ ունի, քան օդը: Քաղցր հոտ ունի։ Քլորի մոլեկուլը պարունակում է երկու ատոմ. Հանգստի ժամանակ չի այրվում, բայց բարձր ջերմաստիճանի դեպքում փոխազդում է ջրածնի հետ, որից հետո հնարավոր է պայթյուն։ Արդյունքում արտազատվում է ֆոսգեն գազ։ Շատ թունավոր: Այսպիսով, նույնիսկ օդում ցածր կոնցենտրացիայի դեպքում (0,001 մգ 1 դմ-ում3) կարող է մահվան պատճառ դառնալ: Ոչ մետաղական քլորի հիմնական հատկանիշն այն է, որ այն ավելի ծանր է, քան օդը, հետևաբար, այն միշտ հատակին մոտ կլինի դեղնականաչավուն մշուշի տեսքով:
Պատմական փաստեր
Առաջին անգամ գործնականում այս նյութը ստացվել է Կ. Շելեի կողմից 1774 թվականին՝ աղաթթվի և պիրոլուզիտի համադրությամբ։ Սակայն միայն 1810 թվականին Պ. Դեյվին կարողացավ բնութագրել քլորը և հաստատել, որ այնառանձին քիմիական տարր։
Հարկ է նշել, որ 1772 թվականին Ջոզեֆ Փրիսթլին կարողացավ ստանալ ջրածնի քլորիդ՝ քլորի միացություն ջրածնի հետ, սակայն քիմիկոսը չկարողացավ առանձնացնել այս երկու տարրերը։
Քլորի քիմիական բնութագրում
Քլորը պարբերական համակարգի VII խմբի հիմնական ենթախմբի քիմիական տարր է։ Այն երրորդ շրջանում է և ունի 17 ատոմային թիվ (ատոմի միջուկում՝ 17 պրոտոն)։ Ռեակտիվ ոչ մետաղ: Նշանակված է Cl.
տառերով
Հալոգենների բնորոշ ներկայացուցիչ է: Սրանք գազեր են, որոնք գույն չունեն, բայց ունեն սուր սուր հոտ։ Սովորաբար թունավոր: Բոլոր հալոգենները շատ լուծելի են ջրի մեջ: Նրանք սկսում են ծխել, երբ ենթարկվում են խոնավ օդի:
Ատոմի արտաքին էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա Cl 3s2Зр5. Հետևաբար, միացություններում քիմիական տարրը ցուցադրում է -1, +1, +3, +4, +5, +6 և +7 օքսիդացման մակարդակներ: Ատոմի կովալենտային շառավիղը 0,96 Ա է, Cl-ի իոնային շառավիղը՝ 1,83 Ա, ատոմի մերձությունը էլեկտրոնի նկատմամբ՝ 3,65 էՎ, իոնացման մակարդակը՝ 12,87 էՎ։
։
Ինչպես նշվեց վերևում, քլորը բավականին ակտիվ ոչ մետաղ է, որը թույլ է տալիս միացություններ ստեղծել գրեթե ցանկացած մետաղի հետ (որոշ դեպքերում՝ տաքացնելով կամ օգտագործելով խոնավություն՝ միաժամանակ տեղահանելով բրոմը) և ոչ մետաղների հետ: Փոշու տեսքով այն փոխազդում է մետաղների հետ միայն բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության դեպքում։
Այրման առավելագույն ջերմաստիճան - 2250 °C: Թթվածնով այն կարող է ձևավորել օքսիդներ, հիպոքլորիտներ, քլորիտներ և քլորատներ: Թթվածին պարունակող բոլոր միացությունները դառնում են պայթյունավտանգ, երբ փոխազդում են օքսիդացման հետնյութեր. Հարկ է նշել, որ քլորի օքսիդները կարող են պատահականորեն պայթել, մինչդեռ քլորատները պայթում են միայն այն դեպքում, երբ ենթարկվում են որևէ նախաձեռնողի:
Քլորի բնութագրումն ըստ դիրքի Պարբերական աղյուսակում.
• պարզ նյութ;
• պարբերական համակարգի տասնյոթերորդ խմբի տարր;
• երրորդ շարքի երրորդ կետ;
• հիմնական ենթախմբի յոթերորդ խումբ;
• ատոմային թիվը 17;
• նշվում է Cl;
• ռեակտիվ ոչ մետաղ;
• հալոգեն խմբում է;
• նորմալ պայմաններում այն թունավոր գազ է դեղնականաչավուն, սուր հոտով;
• քլորի մոլեկուլն ունի 2 ատոմ (Cl2 բանաձև):
Քլորի ֆիզիկական հատկությունները.
• Եռման կետ՝ -34,04 °С;
• Հալման կետ՝ -101,5 °С;
• գազային խտություն՝ 3,214 գ/լ, • խտություն՝ հեղուկ քլոր (եռման ժամանակ) - 1,537 գ/սմ3;
• պինդ քլորի խտությունը՝ 1,9 գ/սմ 3;
• հատուկ ծավալ – 1,745 x 10-3 լ/տարի։
Քլոր. ջերմաստիճանի փոփոխությունների բնութագրերը
Գազային վիճակում այն հակված է հեշտությամբ հեղուկացման: 8 մթնոլորտի ճնշման և 20 ° C ջերմաստիճանի դեպքում այն կարծես կանաչադեղնավուն հեղուկ է: Այն ունի շատ բարձր կոռոզիոն հատկություններ: Ինչպես ցույց է տալիս պրակտիկան, այս քիմիական տարրը կարող է հեղուկ վիճակ պահպանել մինչև կրիտիկական ջերմաստիճանը (143 ° C)՝ ենթարկվելով ճնշման բարձրացման:
Եթե սառչում է մինչև -32 °C,այն կփոխի իր ագրեգացման վիճակը հեղուկի, անկախ մթնոլորտային ճնշումից: Ջերմաստիճանի հետագա նվազմամբ տեղի է ունենում բյուրեղացում (-101 ° C-ում):
Քլորը բնության մեջ
Երկրակեղևը պարունակում է ընդամենը 0,017% քլոր: Հիմնական մասը հրաբխային գազերի մեջ է։ Ինչպես նշվեց վերևում, նյութն ունի բարձր քիմիական ակտիվություն, ինչի արդյունքում այն բնության մեջ հայտնվում է այլ տարրերի հետ միացություններում: Այնուամենայնիվ, շատ հանքանյութեր պարունակում են քլոր: Տարրի հատկանիշը թույլ է տալիս մոտ հարյուր տարբեր միներալների ձևավորում։ Որպես կանոն, դրանք մետաղների քլորիդներ են։
Նաև դրա մեծ քանակությունը օվկիանոսներում է՝ գրեթե 2%։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ քլորիդները շատ ակտիվորեն լուծվում են և տեղափոխվում գետերով և ծովերով: Հնարավոր է նաև հակառակ գործընթացը։ Քլորը հետ է լվանում դեպի ափ, իսկ հետո քամին տանում է այն։ Այդ իսկ պատճառով նրա ամենաբարձր կոնցենտրացիան նկատվում է ափամերձ գոտիներում։ Մոլորակի չոր շրջաններում մեր դիտարկած գազը առաջանում է ջրի գոլորշիացման արդյունքում, ինչի արդյունքում առաջանում են աղի ճահիճներ։ Աշխարհում տարեկան արդյունահանվում է մոտ 100 մլն տոննա այս նյութ։ Ինչը, սակայն, զարմանալի չէ, քանի որ քլոր պարունակող բազմաթիվ հանքավայրեր կան։ Այնուամենայնիվ, նրա բնութագրերը մեծապես կախված են աշխարհագրական դիրքից:
Քլորի ստացման եղանակներ
Այսօր կան քլորի ստացման մի շարք մեթոդներ, որոնցից ամենատարածվածներն են հետևյալները.
1. դիֆրագմ. Դա ամենապարզն է և ամենաէժանը: հիդրոքլորայինԴիֆրագմայի էլեկտրոլիզի լուծումը մտնում է անոդային տարածություն: Հետագայում պողպատե կաթոդային ցանցը հոսում է դիֆրագմա: Այն պարունակում է փոքր քանակությամբ պոլիմերային մանրաթելեր։ Այս սարքի կարևոր հատկանիշը հակահոսքն է: Այն ուղղվում է անոդային տարածությունից դեպի կաթոդային տարածություն, ինչը հնարավորություն է տալիս քլորի և լորի առանձին ստանալ։
2. Թաղանթ. Էներգաարդյունավետ, բայց դժվար իրագործելի կազմակերպությունում: Նման է դիֆրագմին: Տարբերությունն այն է, որ անոդի և կաթոդի տարածությունները ամբողջովին բաժանված են թաղանթով։ Հետևաբար, ելքը երկու առանձին հոսք է։
Հարկ է նշել, որ քիմ. Այս մեթոդներով ստացված տարրը (քլորը) տարբեր կլինի: Մեմբրանային մեթոդը համարվում է ավելի «մաքուր»:
3. Սնդիկի մեթոդ հեղուկ կաթոդով. Համեմատած այլ տեխնոլոգիաների՝ այս տարբերակը թույլ է տալիս ստանալ ամենամաքուր քլորը։
Տեղադրման հիմնական դիագրամը բաղկացած է էլեկտրոլիզատորից և փոխկապակցված պոմպից և ամալգամից քայքայող սարքից: Պոմպի կողմից մղվող սնդիկը սովորական աղի լուծույթի հետ միասին ծառայում է որպես կաթոդ, իսկ ածխածնի կամ գրաֆիտի էլեկտրոդները՝ որպես անոդ։ Տեղադրման աշխատանքի սկզբունքը հետեւյալն է՝ էլեկտրոլիտից քլոր է արտազատվում, որը անոլիտի հետ միասին հանվում է էլեկտրոլիզատորից։ Վերջինից հեռացվում են կեղտերը և քլորի մնացորդները, հագեցվում հալիթով և նորից վերադառնում էլեկտրոլիզի։
Արդյունաբերական անվտանգության պահանջները և արտադրության ոչ եկամտաբերությունը հանգեցրին հեղուկ կաթոդի փոխարինմանը պինդ կաթոդով:
Քլորի օգտագործումը արդյունաբերության մեջնպատակներ
Քլորի հատկությունները թույլ են տալիս այն ակտիվորեն օգտագործել արդյունաբերության մեջ։ Այդ քիմիական տարրի օգնությամբ ստացվում են տարբեր քլորօրգանական միացություններ (վինիլքլորիդ, քլոր-ռետինե և այլն), դեղամիջոցներ, ախտահանիչներ։ Սակայն արդյունաբերության զբաղեցրած ամենամեծ տեղը աղաթթվի և կրաքարի արտադրությունն է։
Խմելու ջրի մաքրման մեթոդները լայնորեն կիրառվում են։ Այսօր փորձում են հեռանալ այս մեթոդից՝ այն փոխարինելով օզոնացմամբ, քանի որ մեր դիտարկած նյութը բացասաբար է ազդում մարդու օրգանիզմի վրա, բացի այդ, քլորացված ջուրը քայքայում է խողովակաշարերը։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ ազատ վիճակում Cl-ը բացասաբար է ազդում պոլիոլեֆիններից պատրաստված խողովակների վրա: Այնուամենայնիվ, երկրների մեծ մասը նախընտրում է քլորացման մեթոդը:
Նաև քլորն օգտագործվում է մետաղագործության մեջ։ Նրա օգնությամբ ստացվում են մի շարք հազվագյուտ մետաղներ (նիոբիում, տանտալ, տիտան)։ Քիմիական արդյունաբերության մեջ տարբեր քլորօրգանական միացություններ ակտիվորեն օգտագործվում են մոլախոտերի դեմ պայքարի և գյուղատնտեսական այլ նպատակներով, տարրն օգտագործվում է նաև որպես սպիտակեցնող միջոց։
Իր քիմիական կառուցվածքի շնորհիվ քլորը ոչնչացնում է օրգանական և անօրգանական ներկերի մեծ մասը: Սա ձեռք է բերվում դրանք ամբողջովին գունաթափելով: Նման արդյունք հնարավոր է միայն ջրի առկայության դեպքում, քանի որ սպիտակեցման գործընթացը տեղի է ունենում ատոմային թթվածնի շնորհիվ, որն առաջանում է քլորի քայքայումից հետո՝ Cl2 + H2 O → HCl + HClO → 2HCl + O: Այս մեթոդը օգտագործվել է մի զույգի կողմիցդարեր առաջ և այսօր էլ հայտնի է:
Այս նյութի օգտագործումը շատ տարածված է քլորօրգանական միջատասպանների արտադրության համար։ Այս գյուղատնտեսական պատրաստուկները սպանում են վնասակար օրգանիզմներին՝ թողնելով բույսերը անձեռնմխելի։ Մոլորակի վրա արդյունահանվող ամբողջ քլորի զգալի մասը ուղղվում է գյուղատնտեսական կարիքներին։
Այն օգտագործվում է նաև պլաստիկ միացությունների և կաուչուկի արտադրության մեջ։ Դրանց օգնությամբ պատրաստվում են մետաղալարերի մեկուսացում, գրենական պիտույքներ, սարքավորումներ, կենցաղային տեխնիկայի պատյաններ և այլն։Կարծիք կա, որ այս կերպ ստացված ռետինները վնասում են մարդուն, սակայն դա չի հաստատվում գիտության կողմից։
Հարկ է նշել, որ քլորը (նյութի բնութագրերը մանրամասնորեն բացահայտվել են մեր կողմից ավելի վաղ) և նրա ածանցյալները, ինչպիսիք են մանանեխի գազը և ֆոսգենը, նույնպես օգտագործվում են ռազմական նպատակներով՝ քիմիական պատերազմի նյութեր ստանալու համար։
Քլորը որպես ոչ մետաղների վառ ներկայացուցիչ
Ոչ մետաղները պարզ նյութեր են, որոնք ներառում են գազեր և հեղուկներ: Շատ դեպքերում նրանք մետաղներից ավելի վատ են անցկացնում էլեկտրական հոսանք, և ունեն ֆիզիկական և մեխանիկական բնութագրերի զգալի տարբերություններ: Իոնացման բարձր մակարդակի օգնությամբ նրանք կարողանում են առաջացնել կովալենտ քիմիական միացություններ։ Ստորև բերված է ոչ մետաղի բնութագիրը՝ օգտագործելով քլորի օրինակը:
Ինչպես նշվեց վերևում, այս քիմիական տարրը գազ է: Նորմալ պայմաններում այն ամբողջովին զուրկ է մետաղների հատկությունների նման հատկություններից: Առանց արտաքին օգնության, այն չի կարող փոխազդել թթվածնի, ազոտի, ածխածնի և այլնի հետ:ցուցադրում է օքսիդացնող հատկություններ պարզ և որոշ բարդ նյութերի հետ կապերում։ Անդրադառնում է հալոգեններին, ինչը հստակ արտացոլված է նրա քիմիական բնութագրերում: Հալոգենների այլ ներկայացուցիչների (բրոմ, աստատին, յոդ) հետ միացություններում այն տեղահանում է դրանք։ Գազային վիճակում քլորը (նրա բնութագիրը դրա ուղղակի հաստատումն է) լավ է լուծվում։ Այն հիանալի ախտահանիչ է։ Սպանում է միայն կենդանի օրգանիզմներին, ինչը անփոխարինելի է դարձնում գյուղատնտեսության և բժշկության մեջ։
Օգտագործել որպես թունավոր նյութ
Քլորի ատոմի հատկանիշը թույլ է տալիս այն օգտագործել որպես թունավոր նյութ: Առաջին անգամ Գերմանիան գազ օգտագործել է 1915 թվականի ապրիլի 22-ին՝ Առաջին համաշխարհային պատերազմի ժամանակ, որի արդյունքում զոհվել է մոտ 15 հազար մարդ։ Այս պահին այն որպես թունավոր նյութ չի օգտագործվում։
Եկեք հակիրճ նկարագրենք քիմիական տարրը՝ որպես խեղդող նյութ։ Ազդում է մարդու մարմնի վրա շնչահեղձության միջոցով: Նախ՝ այն գրգռում է վերին շնչուղիները և աչքերի լորձաթաղանթները։ Ուժեղ հազը սկսվում է շնչահեղձության հարձակումներից: Հետագայում, ներթափանցելով թոքերի մեջ, գազը քայքայում է թոքերի հյուսվածքը, ինչը հանգեցնում է այտուցի: Կարևոր! Քլորը արագ գործող նյութ է։
Կախված օդի կոնցենտրացիայից՝ ախտանշանները տարբեր են. Մարդու մոտ ցածր պարունակությամբ նկատվում է աչքերի լորձաթաղանթի կարմրություն, թեթև շնչառություն։ Մթնոլորտում պարունակությունը 1,5-2 գ/մ3 առաջացնում է ծանրություն և հուզմունք կրծքավանդակում, սուր ցավ վերին շնչուղիներում: Բացի այդ, վիճակը կարող է ուղեկցվել ծանր արցունքաբերությամբ: 10-15 րոպե սենյակում գտնվելուց հետոքլորի նման կոնցենտրացիայի դեպքում առաջանում է թոքերի ծանր այրվածք և մահ։ Ավելի բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում մահը հնարավոր է մեկ րոպեի ընթացքում վերին շնչուղիների կաթվածից:
Այս նյութի հետ աշխատելիս խորհուրդ է տրվում օգտագործել կոմբինեզոն, հակագազեր, ձեռնոցներ։
Քլորը օրգանիզմների և բույսերի կյանքում
Քլորը գրեթե բոլոր կենդանի օրգանիզմների մասն է: Առանձնահատկությունն այն է, որ այն առկա է ոչ թե մաքուր, այլ միացությունների տեսքով։
Կենդանիների և մարդկանց օրգանիզմներում քլորիդ իոնները պահպանում են օսմոտիկ հավասարությունը: Դա պայմանավորված է նրանով, որ նրանք ունեն մեմբրանի բջիջներ ներթափանցելու ամենահարմար շառավիղը։ Կալիումի իոնների հետ միասին Cl-ը կարգավորում է ջուր-աղ հավասարակշռությունը։ Աղիքներում քլորիդ իոնները բարենպաստ միջավայր են ստեղծում ստամոքսահյութի պրոտեոլիտիկ ֆերմենտների գործողության համար։ Քլորի ալիքները տրամադրվում են մեր մարմնի բազմաթիվ բջիջներում: Դրանց միջոցով տեղի է ունենում միջբջջային հեղուկի փոխանակում և պահպանվում է բջջի pH-ը։ Մարմնի այս տարրի ընդհանուր ծավալի մոտ 85%-ը գտնվում է միջբջջային տարածությունում։ Այն օրգանիզմից արտազատվում է միզուկի միջոցով։ Արտադրվում է կնոջ օրգանիզմի կողմից կրծքով կերակրման ժամանակ։
Զարգացման այս փուլում դժվար է միանշանակ ասել, թե որ հիվանդություններ են հրահրում քլորն ու նրա միացությունները։ Դա պայմանավորված է այս ոլորտում հետազոտությունների բացակայությամբ։
Նաև բույսերի բջիջներում առկա են քլորիդ իոններ: Նա ակտիվորեն մասնակցում է էներգիայի փոխանակմանը։ Առանց այս տարրի ֆոտոսինթեզի գործընթացն անհնար է։ Նրա օգնությամբարմատները ակտիվորեն կլանում են անհրաժեշտ նյութերը. Սակայն բույսերում քլորի բարձր կոնցենտրացիան կարող է վնասակար ազդեցություն ունենալ (դանդաղեցնել ֆոտոսինթեզի գործընթացը, դադարեցնել զարգացումը և աճը):
Սակայն կան բուսական աշխարհի այնպիսի ներկայացուցիչներ, որոնք կարող էին «ընկերանալ» կամ գոնե յոլա գնալ այս տարրի հետ։ Ոչ մետաղի (քլորի) հատկանիշը պարունակում է այնպիսի տարր, ինչպիսին է նյութի հողերը օքսիդացնելու կարողությունը։ Էվոլյուցիայի գործընթացում վերը նշված բույսերը, որոնք կոչվում են հալոֆիտներ, զբաղեցնում էին դատարկ աղի ճահիճները, որոնք դատարկ էին այս տարրի գերառատության պատճառով: Նրանք կլանում են քլորիդ իոնները, իսկ հետո տերևաթափության միջոցով ազատվում դրանցից։
Քլորի տեղափոխում և պահպանում
Քլորը տեղափոխելու և պահելու մի քանի եղանակ կա: Տարրի բնութագիրը ենթադրում է հատուկ բարձր ճնշման բալոնների անհրաժեշտություն։ Նման տարաները ունեն նույնականացման նշում՝ ուղղահայաց կանաչ գիծ: Բալոնները պետք է ամեն ամիս մանրակրկիտ լվացվեն: Քլորի երկարատև պահեստավորման դեպքում դրանցում ձևավորվում է շատ պայթուցիկ նստվածք՝ ազոտի տրիքլորիդ: Անվտանգության բոլոր կանոնները չպահպանելու դեպքում հնարավոր է ինքնաբուխ բռնկում և պայթյուն։
Քլորի ուսումնասիրություն
Ապագա քիմիկոսները պետք է իմանան քլորի բնութագրերը: Ծրագրի համաձայն՝ 9-րդ դասարանցիները կարող են անգամ լաբորատոր փորձեր կատարել այս նյութի հետ՝ հիմնվելով կարգապահության տարրական գիտելիքների վրա։ Բնականաբար, ուսուցիչը պարտավոր է անցկացնել անվտանգության ճեպազրույց։
Աշխատանքի կարգը հետևյալն է՝ պետք է վերցնել կոլբայքլորը և մեջը լցնել մետաղական մանր բեկորներ։ Թռիչքի ընթացքում չիպերը կբռնկվեն վառ վառ կայծերով և միևնույն ժամանակ ձևավորվում է թեթև սպիտակ ծուխ SbCl3: Երբ թիթեղյա փայլաթիթեղը ընկղմվում է քլորով անոթի մեջ, այն նույնպես ինքնաբուխ կբռնկվի, և կրակոտ ձյան փաթիլները կամաց-կամաց կիջնեն կոլբայի հատակը։ Այս ռեակցիայի ընթացքում առաջանում է ծխագույն հեղուկ՝ SnCl4: Երբ անոթի մեջ տեղադրվում են երկաթե բեկորներ, առաջանում են կարմիր «կաթիլներ», և կարմիր ծուխ է առաջանում FeCl3:
Գործնական աշխատանքին զուգահեռ կրկնվում է տեսությունը. Մասնավորապես, այնպիսի հարց, ինչպիսին է քլորի բնութագրումը ըստ դիրքի պարբերական համակարգում (նկարագրված է հոդվածի սկզբում):
Փորձերի արդյունքում պարզվում է, որ տարրը ակտիվորեն արձագանքում է օրգանական միացություններին։ Եթե տորպենտինով թրջված բամբակը տեղադրեք քլորով տարայի մեջ, այն անմիջապես կբռնկվի, և կոլբից մուրը կտրուկ կընկնի։ Նատրիումը արդյունավետորեն մռայլվում է դեղնավուն բոցով, իսկ աղի բյուրեղները հայտնվում են քիմիական ճաշատեսակների պատերին։ Ուսանողներին կհետաքրքրի իմանալ, որ դեռ երիտասարդ քիմիկոս Ն. Ն. Սեմենովը (հետագայում Նոբելյան մրցանակի դափնեկիր), նման փորձ կատարելուց հետո աղ էր հավաքում կոլբայի պատերից և, դրանով հաց ցողելով, ուտում էր այն: Պարզվեց, որ քիմիան ճիշտ է և գիտնականին հուսախաբ չի արել։ Քիմիկոսի կատարած փորձի արդյունքում սովորական կերակրի աղը իսկապես պարզվեց!
