U koju skupinu spada klor? Najvažniji spojevi klora
Godine 1774. Karl Scheele, kemičar iz Švedske, prvi je dobio klor, ali se vjerovalo da to nije poseban element, već vrsta klorovodične kiseline (kalorizatora). Elementarni klor dobio je početkom 19. stoljeća G. Davy, koji je elektrolizom razložio kuhinjsku sol na klor i natrij.
Klor (od grčkog χλωρός - zelen) je element XVII skupine periodnog sustava kemijskih elemenata D.I. Mendeljejev, ima atomski broj 17 i atomsku masu 35.452. Prihvaćena oznaka Cl (od lat klor).
Biti u prirodi
Klor je najzastupljeniji halogen u zemljinoj kori, najčešće u obliku dva izotopa. Zbog kemijske aktivnosti nalazi se samo u obliku spojeva mnogih minerala.
Klor je otrovni žutozeleni plin jakog, neugodnog mirisa i slatkastog okusa. Predloženo je da se nazove klor nakon njegovog otkrića halogen, ubraja se u istoimenu skupinu kao jedan od kemijski najaktivnijih nemetala.
Dnevna potreba za klorom
Normalno, zdrava odrasla osoba treba primiti 4-6 g klora dnevno, potreba za njim se povećava s aktivnom tjelesnom aktivnošću ili vrućim vremenom (s povećanim znojenjem). Tipično, tijelo prima svoje dnevne potrebe iz hrane uz uravnoteženu prehranu.
Glavni dobavljač klora u organizam je kuhinjska sol – pogotovo ako nije termički obrađena, pa je bolje soliti gotova jela. Također sadrže klor, plodovi mora, meso, i, i,.
Interakcija s drugima
Klor regulira ravnotežu kiseline i vode u tijelu.
Znakovi nedostatka klora
Nedostatak klora uzrokovan je procesima koji dovode do dehidracije organizma - pojačanim znojenjem na vrućini ili tijekom fizičkog napora, povraćanjem, proljevom i nekim bolestima mokraćnog sustava. Znakovi nedostatka klora su letargija i pospanost, slabost mišića, očigledna suha usta, gubitak okusa i nedostatak apetita.
Znakovi viška klora
Znakovi viška klora u organizmu su: povišen krvni tlak, suhi kašalj, bolovi u glavi i prsima, bolovi u očima, suzenje, poremećaji gastrointestinalnog trakta. U pravilu, višak klora može biti uzrokovan pijenjem obične vode iz slavine koja je podvrgnuta procesu dezinfekcije klorom i javlja se kod radnika u industrijama koje su izravno povezane s uporabom klora.
Klor u ljudskom tijelu:
- regulira ravnotežu vode i acidobazne ravnoteže,
- izbacuje tekućinu i soli iz tijela procesom osmoregulacije,
- potiče normalnu probavu,
- normalizira stanje crvenih krvnih stanica,
- čisti jetru od masnoća.
Glavna upotreba klora je u kemijskoj industriji, gdje se koristi za proizvodnju polivinil klorida, polistirenske pjene, materijala za pakiranje, kao i kemijskih bojnih sredstava i gnojiva za biljke. Dezinfekcija vode za piće klorom praktički je jedina dostupna metoda pročišćavanja vode.
Široko se koristi u industriji, poljoprivredi, za medicinske i kućanske potrebe. Godišnja proizvodnja klora u svijetu iznosi 55,5 milijuna tona: zbog tako raširene distribucije ove tvari, nesreće povezane s njegovim curenjem prilično su česte (događaju se iu industrijskim objektima i tijekom transporta klora).
Često strada ne samo industrijski objekt, već i područja izvan njega (zbog fizikalno-kemijskih svojstava klora: 2,5 puta je teži od zraka, stoga se nakuplja u nizinama, izvori vode izloženi su kontaminaciji, budući da je klor vrlo topiv u vodi).
Stoga je danas posebno aktualno poznavanje gospodarskih objekata koji proizvode ili koriste klor, simptomi trovanja klorom, vještine prve pomoći, kao i poznavanje osobne zaštitne opreme koja se koristi u zagađenom području.
Prije ispitivanja klora kao opasne tvari, prepoznavanja simptoma trovanja ovom kemikalijom i utvrđivanja što je domedicinska i prva pomoć, potrebno je upoznati se s njegovim općim karakteristikama i područjima primjene.
Klor (od grčkog - "zeleno"). Kemijska formula – Cl2 (molekulska težina – 70,91). Spoj s klorom (plin klorovodik) prvi je pripremio D. Priestley 1772. godine. Klor u "čistom obliku" dobio je dvije godine kasnije K.V. Scheele.
Gustoća tekućeg klora je 1560 kg/m3. Nezapaljiv je i reaktivan: na svjetlu na povišenim temperaturama (npr. u slučaju požara) dolazi u interakciju s vodikom (eksplozija), što može rezultirati stvaranjem opasnijeg plina - fosgena.
Klor se koristi u mnogim područjima industrije, znanosti i često u svakodnevnom životu. Navodimo područja uporabe klora u industriji:
– koristi se u proizvodnji polivinil klorida, sintetičke gume, plastičnih spojeva (ovi se materijali koriste za proizvodnju linoleuma, odjeće, obuće, izolacije žica itd.);
– u industriji celuloze i papira klor se koristi za izbjeljivanje papira i kartona (koristi se i za izbjeljivanje tkanina);
– uključen je u proizvodnju klororganskih insekticida (ove tvari koje uništavaju štetne kukce na usjevima koriste se u poljoprivredi);
– koristi se u procesu dezinfekcije (“kloriranja”) vode za piće i pročišćavanja otpadnih voda;
– naširoko se koristi u kemijskoj proizvodnji berthollet soli, lijekova, izbjeljivača, otrova, klorovodične kiseline, metalnih klorida;
– u metalurgiji se koristi za proizvodnju čistih metala;
– ova tvar se koristi kao indikator solarnih neutrina.
Klor se skladišti u cilindričnim (10...250 m3) i sfernim (600...2000 m3) spremnicima pod vlastitim tlakom pare (do 1,8 MPa). Ukapljuje se pod pritiskom na normalnim temperaturama. Prevozi se u kontejnerima, cilindrima, spremnicima koji služe kao privremena skladišta.
Ministarstvo obrazovanja i znanosti RUSKE FEDERACIJE
Savezna državna proračunska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja
IVANOVSK DRŽAVNO KEMIJSKO-TEHNOLOŠKO SVEUČILIŠTE
Zavod za TP i MET
Esej
Klor: svojstva, primjena, dobivanje
Voditelj: Efremov A.M.
Ivanovo 2015
Uvod
Opće informacije o kloru
Upotreba klora
Kemijske metode dobivanja klora
Elektroliza. Pojam i suština procesa
Industrijska proizvodnja klora
Sigurnosne mjere u proizvodnji klora i zaštita okoliša
Zaključak
Uvod
klor kemijski element elektroliza
Zbog velike upotrebe klora u raznim područjima znanosti, industrije, medicine i svakodnevnog života, potražnja za njim u posljednje je vrijeme katastrofalno porasla. Postoje mnoge metode za proizvodnju klora pomoću laboratorijskih i industrijskih metoda, ali sve one imaju više nedostataka nego prednosti. Dobivanje klora, primjerice, iz klorovodične kiseline, koja je nusproizvod i otpad mnogih kemijskih i drugih industrija, ili kuhinjske soli iskopane u naslagama soli, prilično je energetski zahtjevan proces, štetan s ekološkog gledišta i vrlo opasno po život i zdravlje.
Trenutno je vrlo hitan problem razvoja tehnologije za proizvodnju klora koja bi eliminirala sve gore navedene nedostatke, a uz to imala visok prinos klora.
.Opće informacije o kloru
Klor je 1774. prvi put dobio K. Scheele reakcijom klorovodične kiseline s piroluzitom MnO2. Međutim, tek 1810. G. Davy je utvrdio da je klor element i nazvao ga klor (od grčkog chloros - žuto-zelen). Godine 1813. J. L. Gay-Lussac predložio je naziv "klor" za ovaj element.
Klor je element VII skupine periodnog sustava elemenata D. I. Mendeljejeva. Molekulska težina 70,906, atomska težina 35,453, atomski broj 17, pripada obitelji halogena. U normalnim uvjetima, slobodni klor, koji se sastoji od dvoatomnih molekula, je zelenkasto-žuti, nezapaljivi plin karakterističnog oštrog i iritantnog mirisa. Otrovna je i izaziva gušenje. Komprimirani plin klor pri atmosferskom tlaku pretvara se u jantarnu tekućinu pri -34,05 °C, skrućuje se pri -101,6 °C i tlaku od 1 atm. Tipično, klor je mješavina 75,53% 35Cl i 24,47% 37Cl. U normalnim uvjetima gustoća plinovitog klora je 3,214 kg/m3, odnosno približno je 2,5 puta teži od zraka.
Kemijski je klor vrlo aktivan, izravno se spaja s gotovo svim metalima (s nekima samo u prisutnosti vlage ili pri zagrijavanju) i s nemetalima (osim ugljika, dušika, kisika, inertnih plinova), tvoreći odgovarajuće kloride, reagira s mnoge spojeve, zamjenjuje vodik u zasićenim ugljikovodicima i spaja nezasićene spojeve. To je zbog široke palete njegovih primjena. Klor istiskuje brom i jod iz njihovih spojeva s vodikom i metalima. Alkalijski metali, u prisutnosti tragova vlage, reagiraju s klorom paljenjem; većina metala reagira sa suhim klorom tek pri zagrijavanju. Čelik, kao i neki metali, otporni su na atmosferu suhog klora pri niskim temperaturama, pa se koriste za izradu opreme i skladišta za suhi klor. Fosfor se zapali u atmosferi klora, stvarajući PCl3, a daljnjim kloriranjem - PCl5. Sumpor s klorom zagrijavanjem daje S2Cl2, SCl2 i drugi SnClm. Arsen, antimon, bizmut, stroncij, telur burno reagiraju s klorom. Mješavina klora i vodika gori bezbojnim ili žutozelenim plamenom pri čemu nastaje klorovodik (to je lančana reakcija). Maksimalna temperatura plamena vodik-klor je 2200°C. Smjese klora s vodikom koje sadrže od 5,8 do 88,5% H2 su eksplozivne i mogu eksplodirati od svjetlosti, električne iskre, topline ili od prisutnosti određenih tvari, kao što su željezni oksidi.
S kisikom klor gradi okside: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, kao i hipoklorite (soli hipokloričaste kiseline), klorite, klorate i perklorate. Svi kisikovi spojevi klora tvore eksplozivne smjese s lako oksidirajućim tvarima. Klorovi oksidi su nestabilni i mogu spontano eksplodirati, hipokloriti se sporo razgrađuju tijekom skladištenja, klorati i perklorati mogu eksplodirati pod utjecajem inicijatora. Klor u vodi hidrolizira, stvarajući hipokloričnu i klorovodičnu kiselinu: Cl2 + H2O? HClO + HCl. Dobivena žućkasta otopina često se naziva klorna voda. Hladnim kloriranjem vodenih otopina lužina nastaju hipokloriti i kloridi: 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O, a zagrijavanjem nastaju klorati. Kloriranje suhog kalcijevog hidroksida proizvodi izbjeljivač. Kada amonijak reagira s klorom, nastaje dušikov triklorid. Kod kloriranja organskih spojeva, klor ili zamjenjuje vodik ili povezuje višestruke veze, tvoreći različite organske spojeve koji sadrže klor. Klor tvori međuhalogene spojeve s drugim halogenima. Klorovi fluoridi ClF, ClF3, ClF3 vrlo su reaktivni; na primjer, u atmosferi ClF3 staklena vuna se spontano zapali. Poznati spojevi klora s kisikom i fluorom su klorovi oksifluoridi: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 i fluor perklorat FClO4.
Klor se u prirodi javlja samo u obliku spojeva. Njegov prosječni sadržaj u zemljinoj kori iznosi 1,7·10-2% mase. Migracija vode igra veliku ulogu u povijesti klora u zemljinoj kori. Nalazi se u obliku Cl-iona u Svjetskom oceanu (1,93%), podzemnim slanicama i slanim jezerima. Broj vlastitih minerala (uglavnom prirodnih klorida) je 97, od kojih je glavni halit NaCl (kamena sol). Poznata su i velika nalazišta kalijevih i magnezijevih klorida te miješanih klorida: silvinit KCl, silvinit (Na,K)Cl, karnalit KCl MgCl2 6H2O, kainit KCl MgSO4 3H2O, bišofit MgCl2 6H2O. U povijesti Zemlje opskrba gornjih dijelova zemljine kore HCl sadržanom u vulkanskim plinovima bila je od velike važnosti.
Standardi kvalitete klora
Naziv indikatora GOST 6718-93 Najviši stupanj Prvi stupanj Volumni udio klora, ne manje od, % 99.899.6 Maseni udio vode, ne više od % 0.010.04 Maseni udio dušikovog triklorida, ne više od % 0.0020.004 Masa udio nehlapljivog ostatka, ne više od %0 .0150.10
Skladištenje i transport klora
Klor proizveden različitim metodama skladišti se u posebnim "spremnicima" ili pumpa u čelične cilindrične (volumen 10-250 m3) i sferne (volumen 600-2000 m3) cilindre pod vlastitim tlakom pare od 18 kgf/cm2. Maksimalni skladišni volumeni su 150 tona. Cilindri s tekućim klorom pod tlakom imaju posebnu boju - zaštitnu boju. Ako se u boci s klorom smanji tlak, dolazi do naglog ispuštanja plina u koncentraciji nekoliko puta većoj od smrtonosne. Treba napomenuti da se kod duljeg korištenja boca s klorom u njima nakuplja izuzetno eksplozivan dušikov triklorid, pa se stoga s vremena na vrijeme boce s klorom moraju podvrgnuti rutinskom pranju i čišćenju od dušikovog klorida. Klor se transportira u kontejnerima, željezničkim cisternama i cilindrima koji služe kao privremeno skladište.
2.Upotreba klora
Klor se primarno troši u kemijskoj industriji za proizvodnju raznih organskih derivata klora koji se koriste za proizvodnju plastike, sintetičke gume, kemijskih vlakana, otapala, insekticida itd. Trenutno se više od 60% globalne proizvodnje klora koristi za organsku sintezu. Osim toga, klor se koristi za proizvodnju klorovodične kiseline, izbjeljivača, klorata i drugih proizvoda. Značajne količine klora koriste se u metalurgiji za kloriranje tijekom prerade polimetalnih ruda, vađenje zlata iz ruda, a koristi se i u industriji prerade nafte, u poljoprivredi, u medicini i sanitaciji, za neutralizaciju pitke i otpadne vode. , u pirotehnici i nizu drugih područja nacionalne ekonomije. Kao rezultat razvoja područja za korištenje klora, uglavnom zbog uspjeha organske sinteze, svjetska proizvodnja klora iznosi više od 20 milijuna tona godišnje.
Glavni primjeri primjene i upotrebe klora u raznim granama znanosti, industrije i kućanskih potreba:
1.u proizvodnji polivinil klorida, plastičnih masa, sintetičke gume, od kojih izrađuju: žičane izolacije, prozorske profile, materijale za pakiranje, odjeću i obuću, linoleum i ploče, lakove, opremu i pjenastu plastiku, igračke, dijelove instrumenata, građevinski materijal. Polivinil klorid se proizvodi polimerizacijom vinil klorida, koji se danas najčešće proizvodi iz etilena klor-balansiranom metodom preko međuproizvoda 1,2-dikloroetana.
CH2=CH2+Cl2=>CH2Cl-CH2ClCl-CH2Cl=> CH2=CHCl+HCl
1)kao sredstvo za izbjeljivanje (iako ne “izbjeljuje” sam klor, već atomski kisik koji nastaje pri razgradnji hipokloričaste kiseline prema reakciji: Cl2 + H2O ? HCl + HClO ? 2HCl + O*).
2)u proizvodnji organoklornih insekticida - tvari koje ubijaju insekte štetne za usjeve, ali su sigurne za biljke (aldrin, DDT, heksakloran). Jedan od najvažnijih insekticida je heksaklorocikloheksan (C6H6Cl6).
)koristi se kao kemijsko bojno sredstvo, kao i za proizvodnju drugih kemijskih bojnih sredstava: iperit (C4H8Cl2S), fosgen (CCl2O).
)za dezinfekciju vode - "kloriranje". Najčešća metoda dezinfekcije vode za piće temelji se na sposobnosti slobodnog klora i njegovih spojeva da inhibiraju enzimske sustave mikroorganizama koji kataliziraju redoks procese. Za dezinfekciju vode za piće koriste se: klor (Cl2), klor dioksid (ClO2), kloramin (NH2Cl) i izbjeljivač (Ca(Cl)OCl).
)u prehrambenoj industriji registriran je kao prehrambeni aditiv E925.
)u kemijskoj proizvodnji kaustične sode (NaOH) (koristi se u proizvodnji rajona, u industriji sapuna), klorovodične kiseline (HCl), izbjeljivača, bertolitne soli (KClO3), metalnih klorida, otrova, lijekova, gnojiva.
)u metalurgiji za proizvodnju čistih metala: titan, kositar, tantal, niobij.
TiO2 + 2C + 2Cl2 => TiCl4 + 2CO;
TiCl4 + 2Mg => 2MgCl2 + Ti (pri T=850°C)
)kao indikator solarnih neutrina u klor-argonskim detektorima (Ideju "detektora klora" za registraciju solarnih neutrina predložio je poznati sovjetski fizičar akademik B. Pontecorvo, a implementirao američki fizičar R. Davis i njegovi suradnici. Uhvativši neutrino jezgra izotopa klora atomske težine 37 pretvara se u jezgru izotopa argon-37 koja proizvodi jedan elektron koji se može registrirati.).
Mnoge razvijene zemlje nastoje ograničiti upotrebu klora u svakodnevnom životu, uključujući i zato što izgaranje otpada koji sadrži klor proizvodi značajnu količinu dioksina (globalni ekotoksikansi sa snažnim mutagenim svojstvima).
3.Kemijske metode dobivanja klora
Prije je bila uobičajena proizvodnja klora kemijskim putem metodama Weldon i Deacon. U tim procesima, klor je proizveden oksidacijom klorovodika koji nastaje kao nusprodukt u proizvodnji natrijevog sulfata iz kuhinjske soli djelovanjem sumporne kiseline.
reakcija koja se odvija uporabom Weldonove metode:
4HCl + MnO2 =>MnCl2+ 2H2O + Cl2
reakcija koja se javlja pomoću Deaconove metode:
HCl + O2 =>2H2O + 2Cl2
U procesu Dikonovsky kao katalizator korišten je bakreni klorid, čija je 50% otopina (ponekad s dodatkom NaCl) impregnirana poroznim keramičkim nosačem. Optimalna reakcijska temperatura na takvom katalizatoru je obično unutar raspona od 430-490°. Ovaj katalizator lako se otruje spojevima arsena, s kojima stvara neaktivni bakreni arsenat, kao i sumporov dioksid i sumporov trioksid. Prisutnost čak i malih količina para sumporne kiseline u plinu uzrokuje naglo smanjenje prinosa klora kao rezultat sekvencijskih reakcija:
H2SO4 => SO2 + 1/2O2 + H2O+ C12 + 2H2O => 2NCl + H2SO4
C12 + H2O => 1/2O2 + 2HCl
Dakle, sumporna kiselina je katalizator koji potiče obrnutu pretvorbu Cl2 u HCl. Stoga se prije oksidacije na bakrenom katalizatoru plin hidroklorid mora temeljito pročistiti od nečistoća koje smanjuju prinos klora.
Deaconova instalacija sastojala se od plinskog grijača, plinskog filtra i kontaktnog aparata čeličnog cilindričnog kućišta unutar kojeg su se nalazila dva koncentrično smještena keramička cilindra s rupama; prstenasti prostor između njih ispunjen je katalizatorom. Klorovodik je oksidiran zrakom, pa je klor razrijeđen. Smjesa koja je sadržavala 25 vol.% HCl i 75 vol.% zraka (~16% O2) je dovedena u kontaktni aparat, a plin koji je izlazio iz aparata sadržavao je oko 8% C12, 9% HCl, 8% vodene pare i 75% zrak . Takav se plin, nakon pranja HCl i sušenja sumpornom kiselinom, obično koristio za proizvodnju bjelila.
Obnova procesa Deacon trenutno se temelji na oksidaciji klorovodika ne zrakom, već kisikom, što omogućuje dobivanje koncentriranog klora pomoću visoko aktivnih katalizatora. Rezultirajuća smjesa klora i kisika ispere se od ostataka HCl uzastopno s 36 i 20%-tnom solnom kiselinom i osuši sumpornom kiselinom. Klor se tada pretvara u tekućinu, a kisik se vraća u proces. Klor se također odvaja od kisika apsorpcijom klora pod tlakom od 8 atm sa sumpornim kloridom, koji se zatim regenerira da proizvede 100% klora:
Sl2 + S2CI2
Koriste se niskotemperaturni katalizatori, na primjer, bakrov diklorid aktiviran sa solima rijetkih zemnih metala, što omogućuje provođenje procesa čak i na 100 °C i stoga naglo povećava stupanj pretvorbe HCl u Cl2. Na krom-oksidnom katalizatoru HCl se izgara u kisiku na 340-480°C. Opisana je uporaba katalizatora iz smjese V2O5 s pirosulfatima alkalnih metala i aktivatora na silikagelu na 250–20°C. Proučavani su mehanizam i kinetika ovog procesa te su utvrđeni optimalni uvjeti za njegovu provedbu, posebice u fluidiziranom sloju.
Oksidacija klorovodika s kisikom također se provodi pomoću rastaljene smjese FeCl3 + KCl u dva stupnja, koja se provode u odvojenim reaktorima. U prvom reaktoru željezni klorid se oksidira u klor:
2FeCl3 + 1
U drugom reaktoru željezni klorid se regenerira iz željeznog oksida s klorovodikom:
O3 + 6HC1 = 2FeCl3 + 3H20
Za smanjenje tlaka pare željeznog klorida dodaje se kalijev klorid. Također je predloženo provođenje ovog procesa u jednom aparatu, u kojem se kontaktna masa koja se sastoji od Fe2O3, KC1 i bakrenog, kobaltovog ili nikal klorida nanesenog na inertni nosač kreće od vrha prema dnu aparata. Na vrhu aparata prolazi kroz vruću zonu kloriranja, gdje se Fe2O3 pretvara u FeCl3, u interakciji s HCl koji se nalazi u protoku plina koji ide odozdo prema gore. Zatim se kontaktna masa spušta u zonu hlađenja, gdje pod utjecajem kisika nastaje elementarni klor, a FeCl3 prelazi u Fe2O3. Oksidirana kontaktna masa se vraća u zonu kloriranja.
Slična neizravna oksidacija HCl u Cl2 provodi se prema sljedećoj shemi:
2HC1 + MgO = MgCl2 + H2O
Predlaže se istovremena proizvodnja klora i sumporne kiseline propuštanjem plina koji sadrži HCl, O2 i veliki višak SO2 kroz vanadij katalizator na 400600°C. Zatim se H2SO4 i HSO3Cl kondenziraju iz plina i SO3 se apsorbira sumpornom kiselinom, a klor ostaje u plinovitoj fazi. HSO3Cl se hidrolizira, a oslobođeni HC1 se vraća u proces.
Oksidacija se još učinkovitije provodi takvim oksidacijskim sredstvima kao što su PbO2, KMnO4, KClO3, K2Cr2O7:
2KMnO4 + 16HCl => 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2^ +8H2O
Klor se također može dobiti oksidacijom klorida. Na primjer, kada NaCl i SO3 međusobno djeluju, događaju se sljedeće reakcije:
NaCl + 2SO3 = 2NaSO3Cl
NaSO3Cl = Cl2 + SO2 + Na2SO4
NaSO3Cl se raspada na 275°C. Smjesa plinova SO2 i C12 može se odvojiti apsorpcijom klora SO2Cl2 ili CCl4 ili podvrgavanjem rektifikaciji, što rezultira azeotropnom smjesom koja sadrži 88 mol. % Cl2 i 12 mol. %SO2. Azeotropna smjesa može se dalje odvojiti pretvaranjem SO2 u SO2C12 i odvajanjem viška klora, te SO2Cl2 koji se na 200° razlaže u SO2 i Cl2, koji se dodaju smjesi koja se šalje na rektifikaciju.
Klor se može dobiti oksidacijom klorida ili klorovodika dušičnom kiselinom, kao i dušikov dioksid:
ZHCl + HNO3 => Sl2 + NOCl + 2N2O
Drugi način dobivanja klora je razgradnja nitrozil klorida, što se može postići njegovom oksidacijom:
NOCl + O2 = 2NO2 + Cl2
Također se predlaže, na primjer, oksidacija NOCl sa 75% dušičnom kiselinom kako bi se dobio klor:
2NOCl + 4HNO3 = Cl2 + 6NO2 + 2H2O
Smjesa klora i dušikovog dioksida se odvaja, pretvarajući NO2 u slabu dušičnu kiselinu, koja se zatim koristi za oksidaciju HCl u prvoj fazi procesa u Cl2 i NOCl. Glavna poteškoća u izvođenju ovog procesa u industrijskoj mjeri je uklanjanje korozije. Kao materijali za opremu koriste se keramika, staklo, olovo, nikal i plastika. Koristeći ovu metodu u SAD-u 1952.-1953. Postrojenje je radilo s kapacitetom od 75 tona klora dnevno.
Razvijena je ciklička metoda za proizvodnju klora oksidacijom klorovodika dušičnom kiselinom bez stvaranja nitrozil klorida prema reakciji:
2HCl + 2HNO3 = Cl2 + 2NO2 + 2H2O
Proces se odvija u tekućoj fazi na 80°C, prinos klora doseže 100%, NO2 se dobiva u tekućem obliku.
Kasnije su te metode u potpunosti zamijenjene elektrokemijskim, ali trenutno se kemijske metode za proizvodnju klora ponovno oživljavaju na novoj tehničkoj osnovi. Svi se temelje na izravnoj ili neizravnoj oksidaciji HCl (ili klorida), pri čemu je najčešći oksidacijski agens atmosferski kisik.
Elektroliza. Pojam i suština procesa
Elektroliza je skup elektrokemijskih redoks procesa koji se odvijaju na elektrodama tijekom prolaska istosmjerne električne struje kroz talinu ili otopinu u koju su uronjene elektrode.
Riža. 4.1. Procesi koji se odvijaju tijekom elektrolize. Dijagram kupelji za elektrolizu: 1 - kupka, 2 - elektrolit, 3 - anoda, 4 - katoda, 5 - izvor napajanja
Elektrode mogu biti bilo koji materijali koji provode električnu struju. Uglavnom se koriste metali i legure; nemetalne elektrode mogu biti npr. grafitne šipke (ili ugljik). Rjeđe se kao elektroda koriste tekućine. Pozitivno nabijena elektroda je anoda. Negativno nabijena elektroda je katoda. Tijekom elektrolize anoda se oksidira (otapa), a katoda reducira. Zato anodu treba uzeti na takav način da njezino otapanje ne utječe na kemijski proces koji se odvija u otopini ili talini. Takva se anoda naziva inertna elektroda. Kao inertnu anodu možete koristiti grafit (ugljik) ili platinu. Kao katodu možete koristiti metalnu ploču (neće se otopiti). Prikladni su bakar, mesing, ugljik (ili grafit), cink, željezo, aluminij, nehrđajući čelik.
Primjeri elektrolize talina:
Primjeri elektrolize otopina soli:
(Na anodi se oksidiraju Cl? anioni, a ne molekule vode kisika O? II, budući da je elektronegativnost klora manja od kisika, pa klor lakše odustaje od elektrona nego kisik)
Elektroliza vode uvijek se provodi u prisutnosti inertnog elektrolita (za povećanje električne vodljivosti vrlo slabog elektrolita - vode):
Ovisno o inertnom elektrolitu, elektroliza se provodi u neutralnoj, kiseloj ili alkalnoj sredini. Pri odabiru inertnog elektrolita potrebno je uzeti u obzir da se metalni kationi, koji su tipični redukcijski agensi (primjerice Li+, Cs+, K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+), nikad ne reduciraju na katodi u vodenom otopina i kisik O?II anioni oksokiselina nikad se ne oksidiraju na anodi elementom u najvišem stupnju oksidacije (npr. ClO4?, SO42?, NO3?, PO43?, CO32?, SiO44?, MnO4?), umjesto toga voda se oksidira.
Elektroliza uključuje dva procesa: migraciju čestica koje reagiraju pod utjecajem električnog polja na površinu elektrode i prijenos naboja s čestice na elektrodu ili s elektrode na česticu. Migracija iona određena je njihovom mobilnošću i transportnim brojevima. Proces prijenosa nekoliko električnih naboja provodi se, u pravilu, u obliku niza jednoelektronskih reakcija, odnosno u fazama, uz stvaranje međučestica (iona ili radikala), koji ponekad postoje za neko vrijeme na elektrodi u adsorbiranom stanju.
Brzine elektrodnih reakcija ovise o:
sastav elektrolita
koncentracija elektrolita
materijal elektrode
potencijal elektrode
temperatura
hidrodinamički uvjeti.
Gustoća struje je mjera brzine reakcija. Ovo je fizikalni vektor, čiji je modul određen omjerom jakosti struje (broja prenesenih električnih naboja po jedinici vremena) u vodiču i površine poprečnog presjeka.
Faradayevi zakoni elektrolize kvantitativni su odnosi temeljeni na elektrokemijskim studijama i pomažu u određivanju mase produkata nastalih tijekom elektrolize. U svom najopćenitijem obliku, zakoni su formulirani na sljedeći način:
)Faradayev prvi zakon elektrolize: masa tvari taložene na elektrodi tijekom elektrolize izravno je proporcionalna količini elektriciteta prenesenoj na ovu elektrodu. Pod količinom elektriciteta podrazumijevamo električni naboj, obično mjeren u kulonima.
2)Faradayev drugi zakon elektrolize: za određenu količinu elektriciteta (električni naboj), masa kemijskog elementa nanesenog na elektrodu izravno je proporcionalna ekvivalentnoj masi elementa. Ekvivalentna masa tvari je njezina molarna masa podijeljena s cijelim brojem, ovisno o kemijskoj reakciji u kojoj tvar sudjeluje.
U matematičkom obliku, Faradayevi zakoni se mogu prikazati na sljedeći način:
gdje je m masa tvari taložene na elektrodi u gramima, je li ukupni električni naboj koji prolazi kroz tvar = 96,485.33(83) C mol?1 je Faradayeva konstanta, je molarna masa tvari (Na primjer, molarna masa vode H2O = 18 g/mol), je valentni broj iona tvari (broj elektrona po ionu).
Imajte na umu da je M/z ekvivalentna masa taložene tvari.
Za Faradayev prvi zakon, M, F i z su konstante, pa što je veća vrijednost Q, veća će biti i vrijednost m.
Za Faradayev drugi zakon, Q, F i z su konstante, pa što je veća vrijednost M/z (ekvivalentna masa), to će biti veća vrijednost m.
U najjednostavnijem slučaju elektroliza istosmjerne struje dovodi do:
U složenijem slučaju izmjenične električne struje, ukupni naboj Q struje I( ?) se sabira kroz vrijeme? :
gdje je t ukupno vrijeme elektrolize.
U industriji se proces elektrolize provodi u posebnim uređajima - elektrolizerima.
Industrijska proizvodnja klora
Trenutno se klor uglavnom proizvodi elektrolizom vodenih otopina, naime jedna od
Sirovine za elektrolitičku proizvodnju klora uglavnom su otopine kuhinjske soli NaCl, dobivene otapanjem krute soli, ili prirodne salamure. Postoje tri vrste ležišta soli: fosilna sol (oko 99% rezervi); slana jezera s pridnenim sedimentima samotaložene soli (0,77%); ostalo su podzemni raskoli. Otopine kuhinjske soli, bez obzira na način njihove pripreme, sadrže nečistoće koje otežavaju proces elektrolize. Kod elektrolize s čvrstom katodom posebno nepovoljno djeluju kalcijevi kationi Ca2+, Mg2+ i SO42- anioni, a kod elektrolize s tekućom katodom nečistoće spojeva koji sadrže teške metale, kao što su krom, vanadij, germanij i molibden.
Kristalna sol za elektrolizu klora mora imati sljedeći sastav (%): natrijev klorid ne manji od 97,5; Mg2+ ne više od 0,05; netopljivi sediment ne više od 0,5; Ca2+ ne više od 0,4; K+ ne više od 0,02; SO42 - ne više od 0,84; vlažnost ne više od 5; primjesa teških metala (određeno amalgam testom cm3 H2) ne više od 0,3. Pročišćavanje salamure provodi se otopinom sode (Na2CO3) i vapnenog mlijeka (suspenzija Ca(OH)2 u vodi). Osim kemijskog pročišćavanja, otopine se oslobađaju od mehaničkih nečistoća taloženjem i filtracijom.
Elektroliza otopina kuhinjske soli provodi se u kupkama s katodom od čvrstog željeza (ili čelika) te s dijafragmama i membranama, u kupkama s katodom od tekuće žive. Industrijski elektrolizatori koji se koriste za opremanje suvremenih velikih trgovina klorom moraju imati visoku učinkovitost, jednostavan dizajn, biti kompaktni, raditi pouzdano i postojano.
Elektroliza se odvija prema sljedećoj shemi:
MeCl + H2O => MeOH + Cl2 + H2,
gdje je Me alkalni metal.
Tijekom elektrokemijske razgradnje kuhinjske soli u elektrolizerima s čvrstim elektrodama odvijaju se sljedeće osnovne, reverzibilne i ireverzibilne ionske reakcije:
disocijacija molekula kuhinjske soli i vode (događa se u elektrolitu)
NaCl-Na++Cl-
Oksidacija iona klora (na anodi)
C1- - 2e- => C12
redukcija iona vodika i molekula vode (na katodi)
N+ - 2e- => N2
N2O - 2e - => N2 + 2ON-
Udruživanje iona u molekulu natrijevog hidroksida (u elektrolitu)
Na+ + OH- - NaOH
Korisni proizvodi su natrijev hidroksid, klor i vodik. Svi se zasebno uklanjaju iz elektrolizatora.
Riža. 5.1. Shema elektrolizatora dijafragme
Šupljina elektrolizatora s čvrstom katodom (slika 3) podijeljena je poroznom
Prvi industrijski elektrolizatori radili su u šaržnom načinu rada. Produkti elektrolize u njima su odvojeni cementnom dijafragmom. Naknadno su stvoreni elektrolizatori u kojima su pregrade u obliku zvona korištene za odvajanje produkata elektrolize. U sljedećoj fazi pojavili su se elektrolizatori s protočnom dijafragmom. Kombinirali su princip protutoka s upotrebom razdjelne dijafragme koja je izrađena od azbestnog kartona. Zatim je otkrivena metoda za proizvodnju dijafragme od azbestne pulpe, posuđena iz tehnologije papirne industrije. Ova je metoda omogućila razvoj dizajna elektrolizera za velika strujna opterećenja s kompaktnom katodom koja se ne može ukloniti. Kako bi se produžio životni vijek azbestne dijafragme, predlaže se uvođenje nekih sintetičkih materijala u njen sastav kao premaz ili veza. Također se predlaže izrada dijafragmi u potpunosti od novih sintetičkih materijala. Postoje dokazi da takve kombinirane azbestno-sintetičke ili posebno proizvedene sintetičke dijafragme imaju radni vijek do 500 dana. Također se razvijaju posebne dijafragme za ionsku izmjenu koje omogućuju dobivanje čiste kaustične sode s vrlo niskim sadržajem natrijevog klorida. Djelovanje takvih dijafragmi temelji se na korištenju njihovih selektivnih svojstava za prolaz različitih iona.
U ranim dizajnima, kontaktne točke strujnih vodova do grafitnih anoda bile su uklonjene iz šupljine elektrolizatora prema van. Nakon toga su razvijene metode za zaštitu kontaktnih dijelova anoda uronjenih u elektrolit. Koristeći ove tehnike, stvoreni su industrijski elektrolizeri s donjom strujom, u kojima se anodni kontakti nalaze u šupljini elektrolizera. Danas se svugdje koriste za proizvodnju klora i kaustične sode na čvrstoj katodi.
Struja zasićene otopine kuhinjske soli (pročišćena salamura) kontinuirano teče u anodni prostor membranskog elektrolizatora. Kao rezultat elektrokemijskog procesa, na anodi se zbog razgradnje kuhinjske soli oslobađa klor, a na katodi zbog razgradnje vode vodik. Klor i vodik se odvojeno uklanjaju iz elektrolizatora bez miješanja. U ovom slučaju, zona blizu katode je obogaćena natrijevim hidroksidom. Otopina iz prikatodne zone, nazvana elektrolitička tekućina, koja sadrži neraspadnutu kuhinjsku sol (otprilike polovicu količine koja se isporučuje sa slanom vodom) i natrijev hidroksid kontinuirano se uklanja iz elektrolizatora. U sljedećoj fazi, elektrolitička tekućina se isparava i sadržaj NaOH u njoj se podešava na 42-50% u skladu sa standardom. Kuhinjska sol i natrijev sulfat se talože kada se poveća koncentracija natrijevog hidroksida.
Otopina NaOH se dekantira iz kristala i kao gotov proizvod prenosi u skladište ili u fazu kaustično taljenje kako bi se dobio kruti proizvod. Kristalna kuhinjska sol (reverzna sol) vraća se u elektrolizu, pripremajući takozvanu reverznu slanu vodu. Kako bi se izbjeglo nakupljanje sulfata u otopinama, sulfat se uklanja iz njih prije pripreme obrnute slane otopine. Gubitak kuhinjske soli nadoknađuje se dodavanjem svježe salamure dobivene podzemnim ispiranjem slojeva soli ili otapanjem krute kuhinjske soli. Prije miješanja s povratnom salamurom, svježa salamura se čisti od mehaničkih suspenzija i značajnog dijela iona kalcija i magnezija. Nastali klor se odvaja od vodene pare, komprimira i prenosi ili izravno do potrošača ili za ukapljivanje klora. Vodik se odvaja od vode, komprimira i prenosi do potrošača.
U membranskom elektrolizeru odvijaju se iste kemijske reakcije kao iu membranskom elektrolizeru. Umjesto porozne dijafragme koristi se kationska membrana (slika 5).
Riža. 5.2. Dijagram membranskog elektrolizatora
Membrana sprječava prodor iona klora u katolit (elektrolit u katodnom prostoru), zbog čega se kaustična soda može dobiti izravno u elektrolizeru gotovo bez soli, u koncentraciji od 30 do 35%. Budući da nema potrebe za odvajanjem soli, isparavanje omogućuje mnogo lakšu proizvodnju 50% komercijalne kaustične sode uz niže troškove kapitala i energije. Budući da je kaustična soda u membranskom procesu znatno veće koncentracije, kao katoda se koristi skupi nikal.
Riža. 5.3. Shema živinog elektrolizatora
Ukupna reakcija razgradnje kuhinjske soli u živinim elektrolizatorima ista je kao u elektrolizerima s dijafragmom:
NaCl+H2O => NaOH + 1/2Sl2+ 1/2N2
Međutim, ovdje se odvija u dvije faze, svaka u posebnom aparatu: elektrolizatoru i razlagaču. Oni su strukturno međusobno kombinirani i nazivaju se elektrolitička kupka, a ponekad i živin elektrolizer.
U prvoj fazi procesa - u elektrolizeru - odvija se elektrolitička razgradnja kuhinjske soli (njena zasićena otopina se dovodi u elektrolizer) pri čemu nastaje klor na anodi, a natrijev amalgam na živinoj katodi, prema sljedećoj reakciji: :
NaCl + nHg => l/2Cl2 + NaHgn
Dekompozitor prolazi drugu fazu procesa u kojoj se pod utjecajem vode natrijev amalgam pretvara u natrijev hidroksid i živu:
NaHgn + H2O => NaOH +1/2H2+nHg
Od sve soli koja se sa slanom otopinom dovodi u elektrolizator, samo 15-20% dovedene količine ulazi u reakciju (2), a ostatak soli, zajedno s vodom, napušta elektrolizer u obliku kloranolita - otopine kuhinjske soli u vodi koja sadrži 250-270 kg/m3 NaCl zasićenom klorom. “Jaki amalgam” koji izlazi iz elektrolizatora i voda dovode se u uređaj za razgradnju.
Elektrolizer je u svim dostupnim izvedbama izrađen u obliku dugog i relativno uskog, blago nakošenog čeličnog rova, po čijem dnu teče gravitacijski tanak sloj amalgama koji je katoda, a na vrhu teče anolit. Slana otopina i slabi amalgam dovode se s gornjeg podignutog ruba elektrolizera kroz "ulazni džep".
Snažan amalgam teče iz donjeg kraja elektrolizera kroz "izlazni džep". Klor i kloranolit izlaze zajedno kroz cijev, koja se također nalazi na donjem kraju elektrolizatora. Anode su obješene iznad cijelog zrcala protoka amalgama ili katode na udaljenosti od 3-5 mm od katode. Gornji dio elektrolizatora prekriven je poklopcem.
Uobičajene su dvije vrste dekompozitora: vodoravni i okomiti. Prvi su izrađeni u obliku čeličnog nagnutog žlijeba iste duljine kao i elektrolizer. Mlaz amalgama teče duž dna razlagača koji je postavljen pod blagim kutom. Mlaznica za razgradnju od grafita uronjena je u taj tok. Voda se kreće u protustruji. Kao rezultat razgradnje amalgama, voda je zasićena kaustikom. Kaustična otopina zajedno s vodikom napušta razlagač kroz cijev na dnu, a jadni amalgam ili živa pumpaju se u džep ćelije.
Osim elektrolizatora, uređaja za razgradnju, džepova i prijenosnih cjevovoda, kupka za elektrolizu uključuje i živinu pumpu. Koriste se dvije vrste pumpi. U slučajevima kada su kupke opremljene vertikalnim digestorom ili gdje je digestor postavljen ispod elektrolizera, koriste se konvencionalne potopne centrifugalne pumpe spuštene u digestor. Za kupke u kojima je razlagač ugrađen uz elektrolizator, amalgam se pumpa konusnom rotirajućom pumpom originalnog tipa.
Svi čelični dijelovi elektrolizera koji dolaze u dodir s klorom ili kloranolitom zaštićeni su posebnim slojem vulkanizirane gume (gumiranje). Zaštitni gumeni sloj nije potpuno otporan. S vremenom se klorira te postaje krt i puca zbog temperature. Povremeno se zaštitni sloj obnavlja. Svi ostali dijelovi kupelji za elektrolizu: razlagač, pumpa, preljevi izrađeni su od nezaštićenog čelika, jer ga ni vodik ni kaustična otopina ne nagrizaju.
Trenutno su grafitne anode najčešće u živinim elektrolizerima. Međutim, njih zamjenjuje ORTA.
6.Sigurnosne mjere pri proizvodnji klora
i zaštite okoliša
Opasnost za osoblje u proizvodnji klora određena je visokom toksičnošću klora i žive, mogućnošću stvaranja eksplozivnih plinskih smjesa klora i vodika, vodika i zraka u opremi, kao i otopina dušikovog triklorida u tekućem kloru. , korištenje u proizvodnji elektrolizera - uređaja koji su na povećanom električnom potencijalu u odnosu na zemlju, svojstva kaustične lužine proizvedene u ovoj proizvodnji.
Udisanje zraka koji sadrži 0,1 mg/l klora 30-60 minuta je opasno po život. Udisanje zraka koji sadrži više od 0,001 mg/l klora nadražuje dišne puteve. Najviša dopuštena koncentracija (MPC) klora u zraku naseljenih mjesta: prosječno dnevno 0,03 mg/m3, maksimalno jednokratno 0,1 mg/m3, u zraku radnog prostora industrijskih prostora 1 mg/m3, miris prag percepcije 2 mg/m3. Pri koncentraciji od 3-6 mg/m3 osjeća se izrazit miris, javlja se iritacija (crvenilo) očiju i nosne sluznice, pri 15 mg/m3 - iritacija nazofarinksa, pri 90 mg/m3 - intenzivni napadaji kašlja. . Izloženost 120 - 180 mg/m3 u trajanju od 30-60 minuta je opasna po život, kod 300 mg/m3 moguća smrt, koncentracija od 2500 mg/m3 dovodi do smrti unutar 5 minuta, kod koncentracije od 3000 mg/m3 smrt. javlja se nakon nekoliko udisaja . Najveća dopuštena koncentracija klora za filtriranje industrijskih i civilnih plinskih maski je 2500 mg/m3.
Prisutnost klora u zraku utvrđuje se uređajima za kemijsko izviđanje: VPKhR, PPKhR, PKhR-MV pomoću indikatorskih cijevi IT-44 (ružičasta boja, prag osjetljivosti 5 mg/m3), IT-45 (narančasta boja), aspiratori AM- 5, AM-0055, AM-0059, NP-3M s indikatorskim cijevima za klor, univerzalni analizator plina UG-2 s rasponom mjerenja od 0-80 mg/m3, detektor plina "Kolion-701" u rasponu od 0- 20 mg/m3. Na otvorenom prostoru - uređajima SIP "KORSAR-X". U zatvorenom prostoru - s uređajima SIP "VEGA-M". Za zaštitu od klora u slučaju kvarova ili izvanrednih situacija svi ljudi u radionicama moraju imati i odmah koristiti plinske maske marke "B" ili "BKF" (osim radionica za elektrolizu žive), kao i zaštitnu odjeću: platnenu ili gumirana odijela, gumene čizme i rukavice. Kutije plinskih maski protiv klora treba obojiti žutom bojom.
Živa je otrovnija od klora. Najveća dopuštena koncentracija njegovih para u zraku je 0,00001 mg/l. Na ljudski organizam djeluje udisanjem i kontaktom s kožom, kao i kontaktom s amalgamiranim predmetima. Njegove pare i prskanje adsorbira (upija) odjeća, koža i zubi. U isto vrijeme, živa lako isparava na temperaturi; dostupan u radionici za elektrolizu, a koncentracija njegovih para u zraku daleko premašuje maksimalno dopuštenu. Stoga su elektrolize s tekućom katodom opremljene snažnom ventilacijom, koja tijekom normalnog rada osigurava prihvatljivu razinu koncentracije živinih para u atmosferi radionice. Međutim, to nije dovoljno za siguran rad. Također je potrebno pridržavati se takozvane živine discipline: pridržavati se pravila za rukovanje živom. Nakon njih, prije početka rada, osoblje prolazi kroz sanitarni punkt u čijem čistom dijelu ostavlja svoju kućnu odjeću i oblači svježe oprano rublje, odnosno posebnu odjeću. Na kraju smjene gornja odjeća i prljavo rublje ostavljaju se u prljavom dijelu sanitarne inspekcije, a radnici se tuširaju, peru zube i oblače kućanske predmete u čistom odjelu sanitarne inspekcije.
U radionicama u kojima se radi s klorom i živom treba koristiti plinsku masku marke “G” (kutija plinske maske je obojena crnom i žutom bojom) i gumene rukavice.Pravila “živine discipline” propisuju rad sa živom i amalgamom. površine treba izvoditi samo pod slojem vode; Prolivenu živu treba odmah isprati u odvod gdje se nalaze hvatači žive.
Okoliš je ugrožen emisijama klora i živinih para u atmosferu, ispuštanjem živinih soli i kapljica žive, spojeva koji sadrže aktivni klor u otpadne vode te trovanjem tla živinim muljem. Klor ulazi u atmosferu tijekom nesreća, s emisijama iz ventilacije i ispušnim plinovima iz raznih uređaja. Živine pare odvode se zrakom iz ventilacijskih sustava. Norma sadržaja klora u zraku kada se ispušta u atmosferu je 0,03 mg/m3. Ova se koncentracija može postići ako se koristi alkalno višestupanjsko pranje ispušnih plinova. Norma sadržaja žive u zraku pri ispuštanju u atmosferu je 0,0003 mg/m3, au otpadnim vodama pri ispuštanju u vodna tijela 4 mg/m3.
Neutralizirajte klor sljedećim otopinama:
vapneno mlijeko, za koje se 1 težinski dio gašenog vapna ulije u 3 dijela vode, dobro promiješa, zatim se otopina vapna prelije na vrh (na primjer, 10 kg gašenog vapna + 30 litara vode);
5% vodena otopina sode, za koju se 2 masena dijela sode otopi uz miješanje s 18 dijelova vode (na primjer, 5 kg sode + 95 litara vode);
5% vodena otopina kaustične sode, za koju se 2 masena dijela kaustične sode otope uz miješanje s 18 dijelova vode (npr. 5 kg kaustične sode + 95 litara vode).
Ako plinoviti klor iscuri, raspršuje se voda kako bi se ugasila para. Stopa potrošnje vode nije standardizirana.
Kod izlijevanja tekućeg klora mjesto izlijevanja ogradi se zemljanim bedemom i zalije vapnenim mlijekom, otopinom sode, kaustične sode ili vodom. Za neutralizaciju 1 tone tekućeg klora potrebno je 0,6-0,9 tona vode ili 0,5-0,8 tona otopina. Za neutralizaciju 1 tone tekućeg klora potrebno je 22-25 tona otopina ili 333-500 tona vode.
Za prskanje vode ili otopina koriste se vozila za zalijevanje i vatrogasna vozila, automatske punionice (ATs, PM-130, ARS-14, ARS-15), kao i hidranti i posebni sustavi dostupni u kemijski opasnim objektima.
Zaključak
Budući da su količine klora dobivene laboratorijskim metodama zanemarive u usporedbi sa stalno rastućom potražnjom za ovim proizvodom, nema smisla provoditi njihovu usporednu analizu.
Od elektrokemijskih metoda proizvodnje najlakša je i najpovoljnija elektroliza s tekućom (živinom) katodom, ali ova metoda nije bez nedostataka. Uzrokuje značajnu štetu okolišu isparavanjem i istjecanjem metalne žive i plinovitog klora.
Elektrolizatori s čvrstom katodom eliminiraju opasnost od onečišćenja okoliša živom. Prilikom odabira između membranskih i membranskih elektrolizera za nove proizvodne pogone, poželjno je koristiti potonje, budući da su ekonomičniji i daju mogućnost dobivanja finalnog proizvoda više kvalitete.
Bibliografija
1.Zaretsky S. A., Suchkov V. N., Zhivotinsky P. B. Elektrokemijska tehnologija anorganskih tvari i kemijskih izvora struje: udžbenik za učenike tehničkih škola. M..: Više. Škola, 1980. 423 str.
2.Mazanko A.F., Kamaryan G.M., Romashin O.P. Industrijska membranska elektroliza. M.: izdavačka kuća "Kemija", 1989. 240 str.
.Pozin M.E. Tehnologija mineralnih soli (gnojiva, pesticidi, industrijske soli, oksidi i kiseline), 1. dio, ur. 4., rev. L., Izdavačka kuća "Kemija", 1974. 792 str.
.Fioshin M. Ya., Pavlov V. N. Elektroliza u anorganskoj kemiji. M.: izdavačka kuća "Nauka", 1976. 106 str.
.Yakimenko L. M. Proizvodnja klora, kaustične sode i proizvoda anorganskog klora. M.: izdavačka kuća "Kemija", 1974. 600 str.
Internetski izvori
6.Sigurnosna pravila za proizvodnju, skladištenje, prijevoz i uporabu klora // URL: #"justify">7. Kemijski opasne tvari u hitnim slučajevima // URL: #"justify">. Klor: primjena // URL: #"justify">.
(prema Paulingu)
/cm³
Klor (χλωρός - zelena) - element glavne podskupine sedme skupine, trećeg razdoblja periodnog sustava kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, s atomskim brojem 17. Označava se simbolom Cl (lat. Chlorum). Kemijski aktivan nemetal. Dio je skupine halogena (izvorno je naziv "halogen" koristio njemački kemičar Schweiger za klor [doslovno, "halogen" se prevodi kao sol), ali se nije primijenio, a kasnije je postao zajednički skupini VII elemenata, što uključuje klor).
Jednostavna tvar klor (CAS broj: 7782-50-5) u normalnim uvjetima je otrovni plin žućkastozelenkaste boje, oštrog mirisa. Dvoatomna molekula klora (formula Cl2).
Dijagram atoma klora
Klor je prvi put dobio 1772. godine Scheele, koji je opisao njegovo oslobađanje tijekom interakcije piroluzita s klorovodičnom kiselinom u svojoj raspravi o piroluzitu:
4HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + 2H2O
Scheele je zamijetio miris klora, sličan mirisu aqua regia, njegovu sposobnost da reagira sa zlatom i cinobarom, te njegova svojstva izbjeljivanja.
Međutim, Scheele je, u skladu s teorijom flogistona koja je tada bila dominantna u kemiji, sugerirao da je klor deflogizirana klorovodična kiselina, odnosno oksid klorovodične kiseline. Berthollet i Lavoisier su sugerirali da je klor oksid elementa muria, ali pokušaji da se izolira ostali su neuspješni sve do rada Davyja, koji je elektrolizom uspio razgraditi kuhinjsku sol na natrij i klor.
Rasprostranjenost u prirodi
U prirodi se nalaze dva izotopa klora: 35 Cl i 37 Cl. U zemljinoj kori klor je najčešći halogen. Klor je vrlo aktivan - izravno se spaja s gotovo svim elementima periodnog sustava. Stoga se u prirodi nalazi samo u obliku spojeva u mineralima: halit NaCl, silvit KCl, silvinit KCl NaCl, bišofit MgCl 2 6H2O, karnalit KCl MgCl 2 6H 2 O, kainit KCl MgSO 4 3H 2 O. rezerve klora sadržane su u solima voda mora i oceana.
Klor čini 0,025% od ukupnog broja atoma u zemljinoj kori, Clarkeov broj klora je 0,19%, a ljudsko tijelo sadrži 0,25% iona klora po masi. U ljudskom i životinjskom tijelu klor se nalazi uglavnom u međustaničnim tekućinama (uključujući krv) i ima važnu ulogu u regulaciji osmotskih procesa, kao i u procesima povezanim s funkcioniranjem živčanih stanica.
Izotopni sastav
U prirodi se nalaze 2 stabilna izotopa klora: s masenim brojem 35 i 37. Omjeri njihovog sadržaja su 75,78% odnosno 24,22%.
| Izotop | Relativna masa, a.m.u. | Pola zivota | Vrsta raspadanja | Nuklearni spin |
|---|---|---|---|---|
| 35 Cl | 34.968852721 | Stabilan | — | 3/2 |
| 36Cl | 35.9683069 | 301000 godina | β raspad u 36 Ar | 0 |
| 37Cl | 36.96590262 | Stabilan | — | 3/2 |
| 38 Cl | 37.9680106 | 37,2 minute | β raspad u 38 Ar | 2 |
| 39 Cl | 38.968009 | 55,6 minuta | β raspad na 39 Ar | 3/2 |
| 40 Cl | 39.97042 | 1.38 minuta | β raspad u 40 Ar | 2 |
| 41 Cl | 40.9707 | 34 s | β raspad u 41 Ar | |
| 42 Cl | 41.9732 | 46,8 s | β raspad u 42 Ar | |
| 43 Cl | 42.9742 | 3,3 s | β-raspad u 43 Ar |
Fizikalna i fizikalno-kemijska svojstva
U normalnim uvjetima klor je žutozeleni plin zagušljivog mirisa. Neka od njegovih fizičkih svojstava prikazana su u tablici.
Neka fizikalna svojstva klora
| Vlasništvo | Značenje |
|---|---|
| Temperatura vrenja | −34 °C |
| Temperatura topljenja | −101 °C |
| Temperatura raspadanja (disocijacije na atome) |
~1400°C |
| Gustoća (plin, n.s.) | 3,214 g/l |
| Elektronski afinitet atoma | 3,65 eV |
| Prva energija ionizacije | 12,97 eV |
| Toplinski kapacitet (298 K, plin) | 34,94 (J/mol K) |
| Kritična temperatura | 144 °C |
| Kritični pritisak | 76 atm |
| Standardna entalpija stvaranja (298 K, plin) | 0 (kJ/mol) |
| Standardna entropija stvaranja (298 K, plin) | 222,9 (J/mol K) |
| Entalpija taljenja | 6,406 (kJ/mol) |
| Entalpija vrenja | 20,41 (kJ/mol) |
Kada se ohladi, klor prelazi u tekućinu na temperaturi od oko 239 K, a zatim ispod 113 K kristalizira u ortorombsku rešetku s prostornom grupom Cmca i parametri a=6,29 b=4,50, c=8,21. Ispod 100 K, ortorombska modifikacija kristalnog klora postaje tetragonalna, s prostornom skupinom P4 2/ncm a parametri rešetke a=8,56 i c=6,12.
Topljivost
| Otapalo | Topivost g/100 g |
|---|---|
| Benzen | Raspustimo se |
| Voda (0 °C) | 1,48 |
| Voda (20 °C) | 0,96 |
| Voda (25 °C) | 0,65 |
| Voda (40 °C) | 0,46 |
| Voda (60°C) | 0,38 |
| Voda (80 °C) | 0,22 |
| Ugljikov tetraklorid (0 °C) | 31,4 |
| Ugljikov tetraklorid (19 °C) | 17,61 |
| Ugljikov tetraklorid (40 °C) | 11 |
| Kloroform | Dobro topiv |
| TiCl 4, SiCl 4, SnCl 4 | Raspustimo se |
Na svjetlu ili pri zagrijavanju aktivno (ponekad i eksplozijom) reagira s vodikom prema radikalnom mehanizmu. Smjese klora s vodikom, koje sadrže od 5,8 do 88,3% vodika, eksplodiraju nakon zračenja i nastaju klorovodik. Smjesa klora i vodika u malim koncentracijama gori bezbojnim ili žutozelenim plamenom. Maksimalna temperatura plamena vodik-klor 2200 °C:
Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2 Cl 2 + 3F 2 (ex.) → 2ClF 3
Ostala svojstva
Cl 2 + CO → COCl 2Kada se otopi u vodi ili lužinama, klor dismutira, tvoreći hipokloričnu (a kada se zagrijava perklornu) i solnu kiselinu ili njihove soli:
Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO 3Cl 2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O Cl 2 + Ca(OH) 2 → CaCl(OCl) + H 2 O 4NH 3 + 3Cl 2 → NCl 3 + 3NH 4 Cl
Oksidirajuća svojstva klora
Cl 2 + H 2 S → 2HCl + SReakcije s organskim tvarima
CH 3 -CH 3 + Cl 2 → C 2 H 6-x Cl x + HClSpaja se na nezasićene spojeve višestrukim vezama:
CH 2 =CH 2 + Cl 2 → Cl-CH 2 -CH 2 -Cl
Aromatski spojevi zamjenjuju atom vodika klorom u prisutnosti katalizatora (na primjer, AlCl 3 ili FeCl 3):
C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl
Klorne metode za proizvodnju klora
Industrijske metode
U početku se industrijska metoda proizvodnje klora temeljila na Scheeleovoj metodi, odnosno reakciji piroluzita s klorovodičnom kiselinom:
MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O 2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOH Anoda: 2Cl - - 2e - → Cl 2 0 Katoda: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH-
Budući da se elektroliza vode odvija paralelno s elektrolizom natrijeva klorida, ukupna jednadžba može se izraziti na sljedeći način:
1,80 NaCl + 0,50 H 2 O → 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2
Koriste se tri varijante elektrokemijske metode za dobivanje klora. Dvije od njih su elektroliza s čvrstom katodom: metode dijafragme i membrane, a treća je elektroliza s tekućom katodom (metoda proizvodnje žive). Među elektrokemijskim metodama proizvodnje najjednostavnija i najprikladnija metoda je elektroliza sa živinom katodom, ali ova metoda uzrokuje značajnu štetu okolišu zbog isparavanja i istjecanja metalne žive.
Metoda dijafragme s čvrstom katodom
Šupljina elektrolizatora podijeljena je poroznom azbestnom pregradom - dijafragmom - na katodni i anodni prostor, gdje se nalaze katoda i anoda elektrolizatora. Stoga se takav elektrolizator često naziva dijafragma, a proizvodna metoda je dijafragma elektroliza. Tok zasićenog anolita (otopina NaCl) kontinuirano teče u anodni prostor membranskog elektrolizera. Kao rezultat elektrokemijskog procesa, na anodi se zbog razgradnje halita oslobađa klor, a na katodi zbog razgradnje vode vodik. U ovom slučaju, zona blizu katode je obogaćena natrijevim hidroksidom.
Membranska metoda s čvrstom katodom
Membranska metoda je u biti slična metodi dijafragme, ali su anodni i katodni prostori odvojeni polimernom membranom za kationsku izmjenu. Metoda proizvodnje membrane je učinkovitija od metode dijafragme, ali je teža za korištenje.
Živina metoda s tekućom katodom
Proces se odvija u elektrolitičkoj kupelji koja se sastoji od elektrolizatora, razlagača i živine pumpe, međusobno povezanih komunikacijama. U elektrolitičkoj kupelji živa cirkulira pod djelovanjem živine pumpe, prolazeći kroz elektrolizator i razlagač. Katoda elektrolizera je strujanje žive. Anode - grafitne ili slabo habajuće. Zajedno sa živom kroz elektrolizator neprekidno teče struja anolita - otopine natrijevog klorida. Kao rezultat elektrokemijske razgradnje klorida na anodi nastaju molekule klora, a na katodi se oslobođeni natrij otapa u živi stvarajući amalgam.
Laboratorijske metode
U laboratorijima se za proizvodnju klora obično koriste postupci koji se temelje na oksidaciji klorovodika s jakim oksidacijskim sredstvima (na primjer, mangan (IV) oksid, kalijev permanganat, kalijev dikromat):
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
Skladištenje klora
Proizvedeni klor pohranjuje se u posebne "spremnike" ili se pumpa u visokotlačne čelične cilindre. Cilindri s tekućim klorom pod pritiskom imaju posebnu boju - močvarnu boju. Treba napomenuti da se tijekom dugotrajnog korištenja boca s klorom u njima nakuplja iznimno eksplozivan dušikov triklorid, te se stoga s vremena na vrijeme boce s klorom moraju podvrgnuti rutinskom pranju i čišćenju od dušikovog klorida.
Standardi kvalitete klora
Prema GOST 6718-93 „Tekući klor. Tehničke specifikacije" proizvode se sljedeće vrste klora
Primjena
Klor se koristi u mnogim industrijama, znanosti i kućanskim potrebama:
- U proizvodnji polivinil klorida, plastičnih masa, sintetičkog kaučuka, od kojih izrađuju: izolaciju žica, prozorske profile, materijale za pakiranje, odjeću i obuću, linoleum i ploče, lakove, opremu i pjenastu plastiku, igračke, dijelove instrumenata, građevinski materijal. Polivinil klorid se proizvodi polimerizacijom vinil klorida, koji se danas najčešće proizvodi iz etilena klor-balansiranom metodom preko intermedijera 1,2-dikloroetana.
- Svojstva izbjeljivanja klora poznata su već dugo, iako sam klor nije taj koji "izbjeljuje", već atomski kisik koji nastaje razgradnjom hipokloričaste kiseline: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O.. Ova metoda izbjeljivanja tkanina, papira, kartona koristi se nekoliko stoljeća.
- Proizvodnja organoklornih insekticida - tvari koje ubijaju insekte štetne za usjeve, ali su sigurne za biljke. Značajan dio proizvedenog klora troši se za dobivanje sredstava za zaštitu bilja. Jedan od najvažnijih insekticida je heksaklorocikloheksan (često zvan heksakloran). Ovu tvar prvi je sintetizirao Faraday 1825. godine, ali je praktičnu primjenu našla tek više od 100 godina kasnije - 30-ih godina našeg stoljeća.
- Koristio se kao kemijsko bojno sredstvo, ali i za proizvodnju drugih kemijskih bojnih sredstava: iperit, fosgen.
- Za dezinfekciju vode - "kloriranje". Najčešći način dezinfekcije vode za piće; temelji se na sposobnosti slobodnog klora i njegovih spojeva da inhibiraju enzimske sustave mikroorganizama koji kataliziraju redoks procese. Za dezinfekciju vode za piće koriste se: klor, klor dioksid, kloramin i izbjeljivač. SanPiN 2.1.4.1074-01 utvrđuje sljedeće granice (koridor) dopuštenog sadržaja slobodnog rezidualnog klora u vodi za piće centralizirane vodoopskrbe 0,3 - 0,5 mg/l. Brojni znanstvenici, pa čak i političari u Rusiji kritiziraju sam koncept kloriranja vode iz slavine, ali ne mogu ponuditi alternativu naknadnom dezinfekcijskom učinku spojeva klora. Materijali od kojih su izrađene vodovodne cijevi različito djeluju na kloriranu vodu iz slavine. Slobodni klor u vodi iz slavine značajno smanjuje životni vijek cjevovoda na bazi poliolefina: razne vrste polietilenskih cijevi, uključujući umreženi polietilen, velike poznate kao PEX (PE-X). U SAD-u, za kontrolu dopuštanja cjevovoda izrađenih od polimernih materijala za korištenje u vodoopskrbnim sustavima s kloriranom vodom, bili su prisiljeni usvojiti 3 standarda: ASTM F2023 u odnosu na cijevi, membrane i skeletne mišiće. Ovi kanali obavljaju važne funkcije u regulaciji volumena tekućine, transportu transepitelnih iona i stabilizaciji membranskih potencijala, te su uključeni u održavanje pH stanice. Klor se nakuplja u visceralnom tkivu, koži i skeletnim mišićima. Klor se apsorbira uglavnom u debelom crijevu. Apsorpcija i izlučivanje klora usko su povezani s natrijevim ionima i bikarbonatima, au manjoj mjeri s mineralokortikoidima i aktivnošću Na + /K + -ATPaze. 10-15% ukupnog klora nakuplja se u stanicama, od čega je 1/3 do 1/2 u crvenim krvnim stanicama. Oko 85% klora nalazi se u izvanstaničnom prostoru. Klor se izlučuje iz organizma uglavnom putem mokraće (90-95%), fecesa (4-8%) i preko kože (do 2%). Izlučivanje klora povezano je s ionima natrija i kalija, a recipročno s HCO 3 - (acidobazna ravnoteža).
Čovjek dnevno unosi 5-10 g NaCl. Minimalna ljudska potreba za klorom je oko 800 mg dnevno. Beba dobiva potrebnu količinu klora kroz majčino mlijeko koje sadrži 11 mmol/l klora. NaCl je neophodan za stvaranje klorovodične kiseline u želucu, koja pospješuje probavu i uništava patogene bakterije. Trenutno, uključenost klora u pojavu određenih bolesti kod ljudi nije dobro proučena, uglavnom zbog malog broja studija. Dovoljno je reći da čak ni preporuke o dnevnom unosu klora nisu razvijene. Ljudsko mišićno tkivo sadrži 0,20-0,52% klora, koštano tkivo - 0,09%; u krvi - 2,89 g/l. Tijelo prosječne osobe (tjelesne težine 70 kg) sadrži 95 g klora. Svakodnevno čovjek prima 3-6 g klora iz hrane, što više nego pokriva potrebe za ovim elementom.
Ioni klora vitalni su za biljke. Klor je uključen u energetski metabolizam u biljkama aktiviranjem oksidativne fosforilacije. Neophodan je za stvaranje kisika tijekom fotosinteze izoliranih kloroplasta, te potiče pomoćne procese fotosinteze, prvenstveno one povezane s akumulacijom energije. Klor pozitivno utječe na apsorpciju kisika, kalija, kalcija i magnezija u korijenu. Prekomjerna koncentracija iona klora u biljkama može imati i negativnu stranu, na primjer, smanjiti sadržaj klorofila, smanjiti aktivnost fotosinteze, usporiti rast i razvoj biljaka Baskunchak klor). Klor je jedno od prvih korištenih kemijskih sredstava
— Korištenje analitičke laboratorijske opreme, laboratorijskih i industrijskih elektroda, posebice: ESR-10101 referentne elektrode koje analiziraju sadržaj Cl- i K+.
Upiti o kloru, pronalaze nas po upitima za klor
Međudjelovanje, trovanje, voda, reakcije i proizvodnja klora
- oksid
- riješenje
- kiseline
- veze
- Svojstva
- definicija
- dioksid
- formula
- težina
- aktivan
- tekućina
- tvar
- primjena
- akcijski
- oksidacijsko stanje
- hidroksid
(Klor; od grčkog - žuto-zelen), Cl - kemijski. element VII skupine periodnog sustava elemenata; na. n. 17, na. m. 35.453. Žuto-zeleni plin oštrog mirisa. U spojevima pokazuje oksidacijska stanja - 1, + 1, +3, + 5 i + 7. Najstabilniji spojevi su X. s ekstremnim oksidacijskim stanjima: - 1 i + 7. Prirodni X. sastoji se od izotopa 35Cl (75,53% ) i 37Cl (24,47%). Poznato je sedam radioaktivnih izotopa s masenim brojevima 32-40 i dva izomera; najdugovječniji izotop 36Cl s vremenom poluraspada od 3,08 x 10 5 godina (beta raspad, hvatanje elektrona). X. otkrio je 1774. Šveđanin, kemičar K. Scheele, a 1810. izolirali Englezi. kemičar G. Davy.
Sadržaj klora u zemljinoj kori je 4,5 x 10-2%. Postoji pogl. arr. u morskoj vodi (do 2% klorida), u obliku naslaga kamene soli NaCl, silvita, karnalita, bischofita MgCl2x6H20 i kainita KMg 3H20. Osnovni tjelesni konstante elementa X. talište -101,6° C; vrelište - 34,6° C; gustoća tekućine X. (na vrelištu) 1,56 g/cm3; toplina taljenja 1,62 kcal/mol; toplina isparavanja (na vrelištu) 4,42 kcal/mol. X. spaja se izravno s većinom nemetala (osim ugljika)
Ovisnost naprezanja početka i širenja krhkog loma o temperaturi, koja karakterizira otpornost na hladnoću konstrukcijskih čelika prema kritičnim temperaturama: 1 - granica tečenja; 2 - pojava razaranja; h - širenje razaranja; t> t1 - područje duktilnog razaranja; t2< t < t1, - область квазихрупких разрушений; t < t2-область хрупких разрушений. да, азота и кислорода)и с подавляющим большинством металлов.
Ponekad klor reagira s metalima u prisutnosti tragova vlage. Suhi klor ne stupa u interakciju sa željezom, što mu omogućuje skladištenje u čeličnim cilindrima. Iznad temperature od 540° C u odnosu na X. niti jedan metal nije otporan (na ovoj temperaturi počinju korodirati najotporniji na plinoviti X. metali s visokim udjelom nikla kao što je Inconel). Topljiv u vodi (2 volumena po 1 volumenu vode na temperaturi od 25 ° C), djelomično hidrolizirajući u otopinu hipoklorične i klorovodične kiseline. Od spojeva X. s nemetalima najvažniji je HCl klorid, koji nastaje izravnom interakcijom (na svjetlu) klora s vodikom ili pod utjecajem jakih minerala, kiselina (na primjer, H2SO4) na metal. spojevi s klorom (npr. NaCl), a također je i nusprodukt pri dobivanju mn. organoklorni spojevi. Klorid je bezbojan plin, u suhom stanju ne stupa u interakciju s većinom metala i njihovim oksidima. Vrlo se dobro otapa u vodi (426 volumena HCl u 1 volumenu vode pri temperaturi od 25° C), stvarajući solnu kiselinu.
Klorovodična kiselina, budući da je vrlo jaka, stupa u interakciju sa svim elektronegativnim metalima (stojeći u nizu elektrokemijskog napona iznad vodika). U nevodenim otopinama klorovodika (na primjer, u acetonitrilu), određene elektropozitivne tvari (na primjer, ) također mogu korodirati. Klor ne stupa u izravnu interakciju s kisikom. Neizravno se mogu dobiti Cl20, ClO2, Cl206 i Cl207, koje odgovaraju kiselinama HClO - hipoklorna (soli - hipoklorit), HClO2 - klorid (soli -), HClO3 - hipoklorna (soli - klorati) i HClO4 - perklorna (soli - perklorati). ). Hipoklorni i kloridni spojevi su nestabilni i postoje samo u razrijeđenim vodenim otopinama. Svi klori su jaki oksidansi.
Oksidacijska sposobnost to-t i njihovih soli se smanjuje, a čvrstoća raste od hipoklorne do klorne. Najčešće korištena oksidacijska sredstva su kalcijev klorit Ca(OCl)2, bertolitna sol KClO3 i bjelilo Ca2OCl2 - dvostruka sol klorovodične i hipoklorične kiseline. Klor se spaja s drugim halogenima i stvara međuhalogene spojeve: ClF, ClF3, BrCl, ICl i IC3. Prema kemiji Sveti spojevi elemenata s klorom () dijele se na slane, kiselinske kloride i nesolne neutralne. Kloridi poput soli uključuju spojeve s klorom metala I, II i IIIa podskupina periodnog sustava elemenata, kao i spojeve s X. metalima drugih skupina u nižim oksidacijskim stupnjevima. Većina klorida sličnih soli tali se na visokim temperaturama i vrlo su topljivi u vodi uz nekoliko iznimaka (na primjer, AgCl).
Tvari poput soli u rastaljenom stanju relativno dobro provode struju (njihova vodljivost na temperaturi od 800 ° C je LiCl - 2,17; NaCl - 3,57; KCl - 2,20 ohm -1 cb -1). Kiseli kloridi uključuju kloride nemetala (na primjer, bor, silicij, fosfor) i kloride metala podskupine IIIb i skupina IV-VIII periodnog sustava u višim oksidacijskim stanjima. Kiselinski kloridi u interakciji s vodom stvaraju odgovarajuću kiselinu i otpuštaju klorid. Neutralni klorid koji nije sol je, na primjer, CCl4 tetraklorid. Osnovni, temeljni maturalna večer. metoda dobivanja X.-otopina NaCl ili HCl (grafitne ili titanske anode). Klor je vrlo otrovan, najveći dopušteni sadržaj slobodnog X. u zraku je 0,001 mg/l. Klor je praktično najvažniji od halogena, koristi se za izbjeljivanje tkanina i papira, dezinfekciju vode za piće, za proizvodnju klorovodične kiseline, u organskoj sintezi, u proizvodnji i pročišćavanju mnogih metala metodama metalurgije klora. Hipokloriti se također koriste kao izbjeljivači i dezinficijensi, u pirotehnici i proizvodnji šibica, a perklorati se koriste kao komponenta krutih raketnih goriva.
Plinoviti klor je žutozelene boje. Otrovna je, ima oštar, zagušljiv, neugodan miris. Klor je teži od zraka i relativno se dobro otapa u vodi (na 1 volumen vode, 2 volumena klora), tvoreći klornu vodu; Cl 2 aqi prelazi u tekućinu na temperaturi od -34 °C, a stvrdnjava se na -101 °C. Gustoća 1,568 g/cm³
Cl - kao tvar korišten je tijekom Prvog svjetskog rata kao kemijsko bojno sredstvo, jer je teži od zraka i dobro se zadržava iznad površine zemlje. Najveća dopuštena koncentracija slobodnog klora u zraku je 0,001 mg/l.
Kronično trovanje klorom uzrokuje promjene u tenu, plućne i bronhalne bolesti. U slučaju trovanja klorom, kao protuotrov treba koristiti mješavinu alkoholnih para s eterom ili vodenu paru pomiješanu s amonijakom.
U malim količinama, klor može izliječiti bolesti gornjih dišnih putova, jer ima štetan učinak na bakterije. Zbog svog dezinfekcijskog djelovanja, klor se koristi za dezinfekciju vodikove vode.
Kao soli oni su vitalni elementi. Klor se u obliku kuhinjske soli stalno koristi u ishrani, a ulazi i u sastav zelenih biljaka – klorofila.
Interakcija klora s vodikom događa se eksplozivno samo na svjetlu:
Cl2 + H2 = 2HCl
2Na + Cl 2 = 2NaCl
To je osnova za povećanje postotka plemenitih metala u niskokvalitetnim legurama; za to se prethodno zdrobljeni materijal zagrijava u prisutnosti slobodno prolaznog klora.
Ako metali mogu imati različita oksidacijska stanja, kada reagiraju s klorom, oni pokazuju najviše:
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3
Cu + Cl 2 = CuCl 2
Interakcija klora sa složenim tvarima
Kada klor stupa u interakciju sa složenim tvarima, ponaša se kao, na primjer, u interakciji s vodom. Najprije se halogen otapa u vodi stvarajući klornu vodu (Claq), a zatim postupno počinje reakcija između vode i klora:
Cl2 + H 2 O = 2HCl + [O]
Međutim, ova reakcija ne nastavlja odmah do stvaranja konačnih proizvoda. U prvoj fazi procesa nastaju dvije kiseline - klorovodična HCl i hipoklorna (ova smjesa kiselina se otapa)
Cl2 + H2O = HCl + HClO
Hipoklorna kiselina se zatim razgrađuje:
HClO = HCl + [O]
Atomska formacijakisik uvelike objašnjava oksidacijski učinak klora. Organske boje stavljene u kloriranu vodu gube boju. Ispitivanje lakmusa u kiselini ne dobiva svoju karakterističnu boju, već je potpuno gubi, što se objašnjava prisustvom atomskog kisika koji na lakmus djeluje oksidirajuće.
Halogeni također reagiraju s organskim tvarima
Ako komad papira natopljen terpentinom (organska tvar koja se sastoji od vodika i ugljika) unesete u atmosferu klora, primijetit ćete otpuštanje velike količine čađe i miris klorovodika, ponekad se reakcija odvija paljenjem. To se objašnjava činjenicom da klor istiskuje iz spojeva s vodikom i stvara klorovodik, a oslobađa se u obliku čađe u slobodnom stanju. Zbog toga se gumeni proizvodi ne koriste.
