Kuriai grupei priklauso chloras? Svarbiausi chloro junginiai
1774 metais Švedijos chemikas Karlas Scheele pirmą kartą gavo chlorą, tačiau buvo manoma, kad tai ne atskiras elementas, o druskos rūgšties rūšis (kalorizatorius). Elementarų chlorą XIX amžiaus pradžioje gavo G. Davy, kuris elektrolizės būdu suskaidė valgomąją druską į chlorą ir natrį.
Chloras (iš graikų χλωρός – žalias) yra periodinės cheminių elementų lentelės D.I XVII grupės elementas. Mendelejevo atominis skaičius yra 17, o atominė masė 35,452. Priimtas pavadinimas Cl (iš lotynų kalbos Chloras).
Buvimas gamtoje
Chloras yra gausiausias halogenas žemės plutoje, dažniausiai dviejų izotopų pavidalu. Dėl cheminio aktyvumo jis randamas tik daugelio mineralų junginių pavidalu.
Chloras yra nuodingos geltonai žalios dujos, turinčios stiprų, nemalonų kvapą ir saldų skonį. Būtent chloru po jo atradimo buvo pasiūlyta pavadinti halogenas, jis įtrauktas į to paties pavadinimo grupę kaip vienas chemiškai aktyviausių nemetalų.
Kasdienis chloro poreikis
Normaliai sveikas suaugęs žmogus turėtų gauti 4-6 g chloro per dieną, jo poreikis didėja esant aktyviam fiziniam krūviui ar karštam orui (esant padidėjusiam prakaitavimui). Paprastai organizmas kasdienius poreikius gauna iš maisto su subalansuota mityba.
Pagrindinis chloro tiekėjas organizmui yra valgomoji druska – ypač jei ji termiškai neapdorota, todėl jau paruoštus patiekalus geriau sūdyti. Taip pat yra chloro, jūros gėrybių, mėsos ir, ir,.
Sąveika su kitais
Organizmo rūgščių-šarmų ir vandens balansą reguliuoja chloras.
Chloro trūkumo požymiai
Chloro trūkumą lemia procesai, lemiantys organizmo dehidrataciją – stiprus prakaitavimas karštyje ar fizinio krūvio metu, vėmimas, viduriavimas ir kai kurios šlapimo sistemos ligos. Chloro trūkumo požymiai yra vangumas ir mieguistumas, raumenų silpnumas, akivaizdus burnos džiūvimas, skonio praradimas ir apetito stoka.
Chloro pertekliaus požymiai
Chloro pertekliaus organizme požymiai: padidėjęs kraujospūdis, sausas kosulys, galvos ir krūtinės skausmai, akių skausmai, ašarojimas, virškinamojo trakto sutrikimai. Paprastai chloro perteklius gali atsirasti geriant įprastą vandentiekio vandenį, kuris yra dezinfekuojamas chloru ir atsiranda pramonės šakų, kurios yra tiesiogiai susijusios su chloro naudojimu, darbuotojams.
Chloras žmogaus organizme:
- reguliuoja vandens ir rūgščių-šarmų pusiausvyrą,
- osmoreguliacijos proceso metu pašalina iš organizmo skysčius ir druskas,
- skatina normalų virškinimą,
- normalizuoja raudonųjų kraujo kūnelių būklę,
- valo kepenis nuo riebalų.
Chloras daugiausia naudojamas chemijos pramonėje, kur iš jo gaminamas polivinilchloridas, polistireninis putplastis, pakavimo medžiagos, taip pat cheminės kovos priemonės ir augalų trąšos. Geriamojo vandens dezinfekavimas chloru yra praktiškai vienintelis vandens valymo būdas.
Jis plačiai naudojamas pramonėje, žemės ūkyje, medicinos ir buities reikmėms. Kasmet pasaulyje pagaminama 55,5 mln. tonų chloro: dėl tokio plataus šios medžiagos paplitimo gana dažnos avarijos, susijusios su jos nuotėkiu (jų pasitaiko ir pramonės objektuose, ir vežant chlorą).
Dažnai pažeidžiamas ne tik pramonės objektas, bet ir už jo ribų esančios teritorijos (dėl fizinių ir cheminių chloro savybių: jis 2,5 karto sunkesnis už orą, todėl kaupiasi žemumose, užteršiami vandens šaltiniai, nes chloras yra labai tirpsta vandenyje).
Todėl šiandien ypač aktualios žinios apie ūkio objektus, kuriuose gaminamas ar naudojamas chloras, apsinuodijimo chloru simptomai, pirmosios pagalbos įgūdžiai, taip pat žinios apie užterštoje teritorijoje naudojamas AAP.
Prieš nagrinėjant chlorą kaip pavojingą medžiagą, nustatant apsinuodijimo šia chemine medžiaga simptomus ir nustatant, kas yra ikimedicininė ir pirmoji pagalba, būtina susipažinti su bendromis jo savybėmis ir naudojimo sritimis.
Chloras (iš graikų kalbos - „žalias“). Cheminė formulė – Cl2 (molekulinė masė – 70,91). Junginį su chloru (vandenilio chlorido dujas) D. Priestley pirmą kartą paruošė 1772 m. Chlorą „gryna forma“ po dvejų metų gavo K.V. Scheele.
Skysto chloro tankis yra 1560 kg/m3. Jis yra nedegus ir reaktyvus: šviesoje aukštesnėje temperatūroje (pavyzdžiui, kilus gaisrui) sąveikauja su vandeniliu (sprogimas), dėl ko gali susidaryti pavojingesnės dujos – fosgenas.
Chloras naudojamas daugelyje pramonės, mokslo sričių ir dažnai kasdieniame gyvenime. Mes išvardijame chloro naudojimo pramonėje sritis:
– naudojamas polivinilchlorido, sintetinio kaučiuko, plastiko mišinių gamyboje (šios medžiagos naudojamos linoleumo, drabužių, avalynės, laidų izoliacijos ir kt. gamybai);
– celiuliozės ir popieriaus pramonėje chloras naudojamas popieriui ir kartonui balinti (naudojamas ir audiniams balinti);
– dalyvauja organinių chloro insekticidų gamyboje (šios medžiagos, naikinančios pasėliuose kenksmingus vabzdžius, naudojamos žemės ūkyje);
– naudojamas geriamojo vandens dezinfekavimo („chloravimo“) ir nuotekų valymo procese;
– plačiai naudojama bertoleto druskos, vaistų, baliklių, nuodų, druskos rūgšties, metalų chloridų chemijos gamyboje;
– metalurgijoje naudojamas grynų metalų gamybai;
– ši medžiaga naudojama kaip saulės neutrinų indikatorius.
Chloras yra laikomas cilindrinėse (10...250 m3) ir sferinėse (600...2 000 m3) talpyklose esant savo garų slėgiui (iki 1,8 MPa). Esant normaliai temperatūrai, jis suskystėja esant slėgiui. Gabenamas konteineriuose, cilindruose, cisternose, kurios veikia kaip laikino sandėliavimo patalpos.
RUSIJOS FEDERACIJOS Švietimo ir mokslo ministerija
Federalinė valstybinė biudžetinė aukštojo profesinio mokymo įstaiga
IVANOVSK VALSTYBINIS CHEMIJOS-TECHNOLOGIJOS UNIVERSITETAS
TP ir MET departamentas
Esė
Chloras: savybės, pritaikymas, gamyba
Vadovas: Efremov A.M.
Ivanovas 2015 m
Įvadas
Bendra informacija apie chlorą
Chloro naudojimas
Cheminiai chloro gamybos metodai
Elektrolizė. Proceso samprata ir esmė
Pramoninė chloro gamyba
Saugos priemonės chloro gamyboje ir aplinkos apsauga
Išvada
Įvadas
chloro cheminio elemento elektrolizė
Dėl didelio chloro naudojimo įvairiose mokslo, pramonės, medicinos ir kasdieniame gyvenime jo paklausa pastaruoju metu katastrofiškai išaugo. Yra daug chloro gamybos būdų laboratoriniais ir pramoniniais metodais, tačiau visi jie turi daugiau trūkumų nei privalumų. Chloro gavimas, pavyzdžiui, iš druskos rūgšties, kuri yra daugelio chemijos ir kitų pramonės šakų šalutinis produktas ir atliekos, arba druskos telkiniuose iškasamos valgomosios druskos, yra gana daug energijos reikalaujantis procesas, žalingas aplinkosaugos požiūriu ir labai pavojingas gyvybei ir sveikatai.
Šiuo metu labai aktuali problema sukurti chloro gamybos technologiją, kuri pašalintų visus aukščiau išvardintus trūkumus ir turėtų didelę chloro išeigą.
.Bendra informacija apie chlorą
Pirmą kartą chlorą 1774 metais gavo K. Scheele, reaguojant druskos rūgščiai su piroliusitu MnO2. Tačiau tik 1810 metais G. Davy nustatė, kad chloras yra elementas ir pavadino jį chloru (iš graikų chloros – geltonai žalia). 1813 m. J. L. Gay-Lussac pasiūlė šiam elementui pavadinti „chloras“.
Chloras yra D. I. Mendelejevo periodinės elementų lentelės VII grupės elementas. Molekulinė masė 70,906, atominė masė 35,453, atominis skaičius 17, priklauso halogenų šeimai. Įprastomis sąlygomis laisvasis chloras, susidedantis iš dviatominių molekulių, yra žalsvai gelsvos, nedegios dujos, turinčios būdingą aštrų ir dirginantį kvapą. Jis yra nuodingas ir sukelia uždusimą. Suslėgtos chloro dujos esant atmosferos slėgiui -34,05 °C temperatūroje virsta gintariniu skysčiu, stingsta -101,6 °C ir 1 atm slėgyje. Paprastai chloras yra 75,53% 35Cl ir 24,47% 37Cl mišinys. Normaliomis sąlygomis chloro dujų tankis yra 3,214 kg/m3, tai yra, jis yra maždaug 2,5 karto sunkesnis už orą.
Chemiškai chloras yra labai aktyvus, tiesiogiai jungiasi su beveik visais metalais (su kai kuriais tik esant drėgmei arba kaitinamas) ir su nemetalais (išskyrus anglį, azotą, deguonį, inertines dujas), sudarydamas atitinkamus chloridus, reaguoja su daug junginių, pakeičia vandenilį sočiųjų angliavandenilių ir prisijungia prie nesočiųjų junginių. Taip yra dėl plataus pritaikymo įvairovės. Chloras išstumia bromą ir jodą iš jų junginių su vandeniliu ir metalais. Šarminiai metalai, esant drėgmės pėdsakams, su chloru reaguoja užsiliepsnodami, dauguma metalų su sausu chloru reaguoja tik kaitinant. Plienas, kaip ir kai kurie metalai, yra atsparūs sauso chloro atmosferai esant žemai temperatūrai, todėl naudojami sauso chloro įrangai ir saugykloms gaminti. Fosforas užsiliepsnoja chloro atmosferoje, sudarydamas PCl3, o toliau chloruojant – PCl5. Kaitinant siera su chloru, susidaro S2Cl2, SCl2 ir kiti SnClm. Arsenas, stibis, bismutas, stroncis, telūras energingai reaguoja su chloru. Chloro ir vandenilio mišinys dega bespalve arba gelsvai žalia liepsna ir susidaro vandenilio chloridas (tai grandininė reakcija). Maksimali vandenilio-chloro liepsnos temperatūra yra 2200°C. Chloro ir vandenilio mišiniai, kuriuose yra nuo 5,8 iki 88,5 % H2, yra sprogūs ir gali sprogti nuo šviesos, elektros kibirkšties, šilumos arba nuo tam tikrų medžiagų, tokių kaip geležies oksidai.
Su deguonimi chloras sudaro oksidus: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, taip pat hipochloritus (hipochlorido rūgšties druskas), chloritus, chloratus ir perchloratus. Visi chloro deguonies junginiai sudaro sprogius mišinius su lengvai oksiduojamomis medžiagomis. Chloro oksidai yra nestabilūs ir gali spontaniškai sprogti; hipochloritai lėtai skyla sandėliavimo metu; chloratai ir perchloratai gali sprogti veikiami iniciatorių. Chloras vandenyje hidrolizuojasi, sudarydamas hipochloro ir druskos rūgštis: Cl2 + H2O? HClO + HCl. Gautas gelsvas tirpalas dažnai vadinamas chloro vandeniu. Šaltyje chloruojant vandeninius šarmų tirpalus susidaro hipochloritai ir chloridai: 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O, o kaitinant susidaro chloratai. Chloruojant sausą kalcio hidroksidą susidaro baliklis. Kai amoniakas reaguoja su chloru, susidaro azoto trichloridas. Chloruojant organinius junginius, chloras arba pakeičia vandenilį, arba sujungia daugybę jungčių, sudarydamas įvairius chloro turinčius organinius junginius. Chloras sudaro tarphalogeninius junginius su kitais halogenais. Chloro fluoridai ClF, ClF3, ClF3 yra labai reaktyvūs; pavyzdžiui, ClF3 atmosferoje stiklo vata savaime užsidega. Žinomi chloro junginiai su deguonimi ir fluoru yra chloro oksifluoridai: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 ir fluoro perchloratas FClO4.
Chloras gamtoje randamas tik junginių pavidalu. Vidutinis jo kiekis žemės plutoje yra 1,7·10-2% masės. Vandens migracija vaidina svarbų vaidmenį chloro istorijoje žemės plutoje. Clion pavidalu jis randamas Pasaulio vandenyne (1,93%), požeminiuose sūrymuose ir druskos ežeruose. Jo pačių mineralų (daugiausia natūralių chloridų) skaičius yra 97, iš kurių pagrindinis yra halitas NaCl (akmens druska). Taip pat žinomi dideli kalio ir magnio chloridų bei mišrių chloridų telkiniai: silvinitas KCl, silvinitas (Na,K)Cl, karnalitas KCl MgCl2 6H2O, kainitas KCl MgSO4 3H2O, bischofitas MgCl2 6H2O. Žemės istorijoje didelę reikšmę turėjo vulkaninėse dujose esančio HCl tiekimas į viršutines žemės plutos dalis.
Chloro kokybės standartai
Indikatoriaus pavadinimas GOST 6718-93 Aukščiausia klasė Pirmoji klasė Chloro tūrinė dalis, ne mažesnė kaip, % 99.899.6 Vandens masės dalis, ne daugiau kaip % 0.010.04 Azoto trichlorido masės dalis, ne daugiau % 0.0020.004 Masė nelakių likučių frakcija, ne daugiau kaip %0 ,0150,10
Chloro laikymas ir transportavimas
Įvairiais būdais pagamintas chloras yra laikomas specialiose „cisternose“ arba pumpuojamas į plieninius cilindrinius (tūris 10-250 m3) ir sferinius (tūris 600-2000 m3) cilindrus, esant 18 kgf/cm2 garų slėgiui. Didžiausias sandėliavimo tūris – 150 tonų. Balionai su slėgiu skystu chloru turi ypatingą spalvą – apsauginę spalvą. Jei chloro balione sumažėja slėgis, staiga išsiskiria dujos, kurių koncentracija kelis kartus didesnė nei mirtina. Atkreiptinas dėmesys, kad chloro balionus naudojant ilgą laiką, juose kaupiasi itin sprogus azoto trichloridas, todėl kartas nuo karto chloro balionai turi būti reguliariai plaunami ir išvalomi nuo azoto chlorido. Chloras gabenamas konteineriuose, geležinkelio cisternose, cilindruose, kurie tarnauja kaip laikinas sandėlis.
2.Chloro naudojimas
Chlorą pirmiausia sunaudoja chemijos pramonė, gamindama įvairius organinius chloro darinius, naudojamus plastikams, sintetiniams kaučiukams, cheminiams pluoštams, tirpikliams, insekticidams ir kt. Šiuo metu daugiau nei 60% pasaulinės chloro produkcijos naudojama organinei sintezei. Be to, iš chloro gaminama druskos rūgštis, baliklis, chloratai ir kiti produktai. Didelis chloro kiekis naudojamas metalurgijoje chloravimui perdirbant polimetalines rūdas, išgaunant auksą iš rūdų, taip pat naudojamas naftos perdirbimo pramonėje, žemės ūkyje, medicinoje ir sanitarijoje, geriamojo ir nuotekų neutralizavimui. , pirotechnikoje ir daugelyje kitų šalies ekonomikos sričių. Dėl chloro naudojimo sričių plėtros, daugiausia dėl sėkmingos organinės sintezės, pasaulinė chloro gamyba yra daugiau nei 20 mln. tonų per metus.
Pagrindiniai chloro panaudojimo ir panaudojimo įvairiose mokslo srityse, pramonės ir buities reikmėms pavyzdžiai:
1.polivinilchlorido, plastiko mišinių, sintetinės gumos gamyboje, iš kurios gaminama: vielos izoliacija, langų profiliai, pakavimo medžiagos, drabužiai ir avalynė, linoleumas ir plokštelės, lakai, įranga ir putplastis, žaislai, instrumentų dalys, statybinės medžiagos. Polivinilchloridas gaunamas polimerizuojant vinilchloridą, kuris šiandien dažniausiai gaminamas iš etileno chloro subalansuotu metodu per tarpinį 1,2-dichloretaną.
CH2=CH2+Cl2=>CH2Cl-CH2ClCl-CH2Cl=> CH2=CHCl+HCl
1)kaip balinimo priemonė (nors „balina“ ne pats chloras, o atominis deguonis, kuris susidaro hipochloro rūgščiai irstant pagal reakciją: Cl2 + H2O ? HCl + HClO ? 2HCl + O*).
2)gaminant organinius chloro insekticidus – medžiagas, kurios naikina pasėliams kenksmingus vabzdžius, tačiau yra saugios augalams (aldrinas, DDT, heksachloranas). Vienas iš svarbiausių insekticidų yra heksachlorcikloheksanas (C6H6Cl6).
)naudojama kaip cheminė kovos priemonė, taip pat kitų cheminių kovinių medžiagų gamybai: garstyčių dujoms (C4H8Cl2S), fosgenui (CCl2O).
)vandens dezinfekcijai - „chloravimas“. Labiausiai paplitęs geriamojo vandens dezinfekavimo būdas pagrįstas laisvojo chloro ir jo junginių gebėjimu slopinti redokso procesus katalizuojančias mikroorganizmų fermentines sistemas. Geriamojo vandens dezinfekcijai naudojami: chloras (Cl2), chloro dioksidas (ClO2), chloraminas (NH2Cl) ir baliklis (Ca(Cl)OCl).
)maisto pramonėje registruotas kaip maisto priedas E925.
)chemiškai gaminant kaustinę sodą (NaOH) (naudojama viskozės gamyboje, muilo pramonėje), druskos rūgštį (HCl), baliklį, bertolito druską (KClO3), metalų chloridus, nuodus, vaistus, trąšas.
)metalurgijoje grynų metalų: titano, alavo, tantalo, niobio gamybai.
TiO2 + 2C + 2Cl2 => TiCl4 + 2CO;
TiCl4 + 2Mg => 2MgCl2 + Ti (esant T = 850 °C)
)kaip saulės neutrinų indikatorius chloro-argono detektoriuose ("chloro detektoriaus" saulės neutrinams registruoti idėją pasiūlė garsus sovietų fizikas akademikas B. Pontecorvo, o įgyvendino amerikiečių fizikas R. Davisas ir jo bendradarbiai. Sugavęs chloro izotopo, kurio atominė masė 37, neutrino branduolį, virsta argono-37 izotopo branduoliu, kuris gamina vieną elektroną, kurį galima registruoti.).
Daugelis išsivysčiusių šalių siekia apriboti chloro naudojimą kasdieniame gyvenime, be kita ko, todėl, kad deginant chloro turinčias atliekas susidaro didelis kiekis dioksinų (pasaulinių ekotoksinių medžiagų, turinčių stiprių mutageninių savybių).
3.Cheminiai chloro gamybos metodai
Anksčiau chloro gamyba cheminėmis priemonėmis, naudojant Weldon ir Deacon metodus, buvo įprasta. Šiuose procesuose chloras buvo gaminamas oksiduojant vandenilio chloridą, susidarantį kaip šalutinis produktas gaminant natrio sulfatą iš valgomosios druskos, veikiant sieros rūgštimi.
reakcija, atsirandanti naudojant Weldon metodą:
4HCl + MnO2 =>MnCl2+ 2H2O + Cl2
reakcija, atsirandanti naudojant Deacono metodą:
HCl + O2 =>2H2O + 2Cl2
Dikonovskio procese kaip katalizatorius buvo naudojamas vario chloridas, kurio 50% tirpalas (kartais pridedant NaCl) buvo impregnuotas porėtu keraminiu nešikliu. Optimali tokio katalizatoriaus reakcijos temperatūra paprastai buvo 430-490° diapazone. Šis katalizatorius lengvai apsinuodija arseno junginiais, su kuriais susidaro neaktyvus vario arsenatas, taip pat sieros dioksidas ir sieros trioksidas. Net nedideli sieros rūgšties garų kiekiai dujose smarkiai sumažina chloro išeigą dėl nuoseklių reakcijų:
H2SO4 => SO2 + 1/2O2 + H2O+ C12 + 2H2O => 2НCl + H2SO4
C12 + H2O => 1/2O2 + 2HCl
Taigi, sieros rūgštis yra katalizatorius, skatinantis atvirkštinį Cl2 pavertimą HCl. Todėl prieš oksiduojant ant vario katalizatoriaus hidrochlorido dujos turi būti kruopščiai išvalytos nuo priemaišų, mažinančių chloro išeigą.
Diakono instaliaciją sudarė dujinis šildytuvas, dujų filtras ir plieninio cilindrinio korpuso kontaktinis aparatas, kurio viduje buvo du koncentriškai išdėstyti keraminiai cilindrai su skylutėmis; žiedinė erdvė tarp jų užpildyta katalizatoriumi. Vandenilio chloridas buvo oksiduojamas oru, todėl chloras buvo skiedžiamas. Į kontaktinį aparatą buvo tiekiamas mišinys, kuriame yra 25 tūrio % HCl ir 75 tūrio % oro (~16 % O2), o iš aparato išeinančiose dujose buvo apie 8 % C12, 9 % HCl, 8 % vandens garų ir 75 %. oras . Tokios dujos, išplovus jas HCl ir išdžiovinus sieros rūgštimi, dažniausiai buvo naudojamos balikliui gaminti.
Deacon proceso atkūrimas šiuo metu pagrįstas vandenilio chlorido oksidavimu ne oru, o deguonimi, todėl naudojant labai aktyvius katalizatorius galima gauti koncentruotą chlorą. Gautas chloro ir deguonies mišinys plaunamas iš HC1 likučių paeiliui 36 % ir 20 % druskos rūgštimi ir džiovinamas sieros rūgštimi. Tada chloras suskystinamas, o deguonis grąžinamas į procesą. Chloras taip pat atskiriamas nuo deguonies, absorbuojant chlorą esant 8 atm slėgiui sieros chloridu, kuris vėliau regeneruojamas, kad susidarytų 100 % chloro:
Сl2 + S2CI2
Naudojami žemos temperatūros katalizatoriai, pavyzdžiui, vario dichloridas, aktyvuotas retųjų žemių metalų druskomis, todėl procesą galima atlikti net 100°C temperatūroje ir dėl to smarkiai padidėja HCl virtimo Cl2 laipsnis. Chromo oksido katalizatoriuje HCl deginamas deguonimi 340-480°C temperatūroje. Aprašytas katalizatoriaus iš V2O5 mišinio su šarminių metalų pirosulfatais ir aktyvatoriais panaudojimas ant silikagelio 250–20°C temperatūroje. Ištirtas šio proceso mechanizmas ir kinetika bei nustatytos optimalios jo įgyvendinimo sąlygos, ypač verdančiojo sluoksnio.
Vandenilio chlorido oksidavimas deguonimi taip pat atliekamas naudojant išlydytą FeCl3 + KCl mišinį dviem etapais, atliekamais atskiruose reaktoriuose. Pirmajame reaktoriuje geležies chloridas oksiduojamas ir susidaro chloras:
2FeCl3 + 1
Antrajame reaktoriuje geležies chloridas regeneruojamas iš geležies oksido vandenilio chloridu:
O3 + 6HCI = 2FeCl3 + 3H20
Norint sumažinti geležies chlorido garų slėgį, pridedama kalio chlorido. Taip pat šį procesą siūloma atlikti viename aparate, kuriame kontaktinė masė, susidedanti iš Fe2O3, KC1 ir ant inertinio nešiklio nusodinto vario, kobalto ar nikelio chlorido, juda iš aparato viršaus į apačią. Aparato viršuje jis praeina per karštą chlorinimo zoną, kur Fe2O3 virsta FeCl3, sąveikaudamas su HCl, esančiu dujų sraute, einančioje iš apačios į viršų. Tada kontaktinė masė nuleidžiama į aušinimo zoną, kur, veikiant deguoniui, susidaro elementinis chloras, o FeCl3 virsta Fe2O3. Oksiduota kontaktinė masė grąžinama į chloravimo zoną.
Panašus netiesioginis HCl oksidavimas į Cl2 atliekamas pagal šią schemą:
2HC1 + MgO = MgCl2 + H2O
Siūloma vienu metu gaminti chlorą ir sieros rūgštį, leidžiant per vanadžio katalizatorių 400600°C temperatūroje dujas, kuriose yra HCl, O2 ir didelio SO2 pertekliaus. Tada iš dujų kondensuojasi H2SO4 ir HSO3Cl, o SO3 absorbuojamas sieros rūgštimi, o chloras lieka dujų fazėje. HSO3Cl hidrolizuojamas, o išsiskyręs HC1 grąžinamas į procesą.
Oksidaciją dar efektyviau atlieka tokie oksidatoriai kaip PbO2, KMnO4, KClO3, K2Cr2O7:
2KMnO4 + 16HCl => 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2^ +8H2O
Chloras taip pat gali būti gaunamas oksiduojant chloridus. Pavyzdžiui, kai NaCl ir SO3 sąveikauja, įvyksta šios reakcijos:
NaCl + 2SO3 = 2NaSO3Cl
NaSO3Cl = Cl2 + SO2 + Na2SO4
NaSO3Cl skyla 275°C temperatūroje. SO2 ir C12 dujų mišinys gali būti atskirtas absorbuojant chlorą SO2Cl2 arba CCl4 arba jį rektifikuojant, todėl susidaro azeotropinis mišinys, kuriame yra 88 mol. % Cl2 ir 12 mol. %SO2. Azeotropinį mišinį galima toliau atskirti paverčiant SO2 į SO2C12 ir atskiriant chloro perteklių, o SO2Cl2, skylant 200° temperatūroje į SO2 ir Cl2, kurie pridedami prie mišinio, siunčiamo rektifikuoti.
Chlorą galima gauti oksiduojant chloridą arba vandenilio chloridą azoto rūgštimi, taip pat azoto dioksidu:
ZHCl + HNO3 => Сl2 + NOCl + 2Н2O
Kitas būdas gauti chlorą yra nitrozilo chlorido skaidymas, kurį galima pasiekti oksiduojant:
NOCl + O2 = 2NO2 + Cl2
Taip pat siūloma, pavyzdžiui, oksiduoti NOCl 75% azoto rūgštimi, kad būtų gautas chloras:
2NOCl + 4HNO3 = Cl2 + 6NO2 + 2H2O
Chloro ir azoto dioksido mišinys yra atskiriamas, paverčiant NO2 į silpną azoto rūgštį, kuri vėliau naudojama HCl oksidavimui pirmajame proceso etape, kad susidarytų Cl2 ir NOCl. Pagrindinis sunkumas vykdant šį procesą pramoniniu mastu yra korozijos pašalinimas. Keramika, stiklas, švinas, nikelis ir plastikai naudojami kaip medžiagos įrangai gaminti. Taikant šį metodą JAV 1952–1953 m. Įrenginys veikė 75 tonų chloro per dieną pajėgumu.
Sukurtas ciklinis chloro gamybos būdas, oksiduojant vandenilio chloridą azoto rūgštimi, nesudarant nitrozilchlorido pagal reakciją:
2HCl + 2HNO3 = Cl2 + 2NO2 + 2H2O
Procesas vyksta skystoje fazėje 80°C temperatūroje, chloro išeiga siekia 100%, NO2 gaunamas skystas.
Vėliau šie metodai buvo visiškai pakeisti elektrocheminiais, tačiau šiuo metu cheminiai chloro gamybos būdai vėl atgaivinami naujais techniniais pagrindais. Visi jie yra pagrįsti tiesiogine arba netiesiogine HCl (arba chloridų) oksidacija, o labiausiai paplitęs oksidatorius yra atmosferos deguonis.
Elektrolizė. Proceso samprata ir esmė
Elektrolizė yra elektrocheminių redokso procesų rinkinys, vykstantis ant elektrodų nuolatinei elektros srovei tekant per lydalą ar tirpalą su į jį panardintais elektrodais.
Ryžiai. 4.1. Elektrolizės metu vykstantys procesai. Elektrolizės vonios schema: 1 - vonia, 2 - elektrolitas, 3 - anodas, 4 - katodas, 5 - maitinimo šaltinis
Elektrodai gali būti bet kokios medžiagos, praleidžiančios elektros srovę. Daugiausia naudojami metalai ir lydiniai; nemetaliniai elektrodai gali būti, pavyzdžiui, grafito strypai (arba anglis). Rečiau skysčiai naudojami kaip elektrodas. Teigiamo krūvio elektrodas yra anodas. Neigiamai įkrautas elektrodas yra katodas. Elektrolizės metu anodas oksiduojamas (tirpsta), katodas redukuojamas. Štai kodėl anodas turi būti paimtas taip, kad jo ištirpimas neturėtų įtakos tirpale ar lydyme vykstančiam cheminiam procesui. Toks anodas vadinamas inertiniu elektrodu. Kaip inertinį anodą galite naudoti grafitą (anglį) arba platiną. Kaip katodą galite naudoti metalinę plokštę (ji netirps). Tinka varis, žalvaris, anglis (arba grafitas), cinkas, geležis, aliuminis, nerūdijantis plienas.
Lydalų elektrolizės pavyzdžiai:
Druskų tirpalų elektrolizės pavyzdžiai:
(Anode oksiduojasi chloro anijonai, o ne deguonies O2 II vandens molekulės, nes chloro elektronegatyvumas yra mažesnis už deguonį, todėl chloras lengviau atiduoda elektronus nei deguonis)
Vandens elektrolizė visada atliekama esant inertiniam elektrolitui (siekiant padidinti labai silpno elektrolito - vandens) elektrinį laidumą:
Priklausomai nuo inertinio elektrolito, elektrolizė atliekama neutralioje, rūgštinėje arba šarminėje aplinkoje. Renkantis inertinį elektrolitą, būtina atsižvelgti į tai, kad metalų katijonai, kurie yra tipiniai reduktoriai (pvz., Li+, Cs+, K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+), niekada neredukuojami prie katodo vandeninėje aplinkoje. okso rūgščių tirpalas ir deguonis O?II anijonai niekada neoksiduojami prie anodo su aukščiausio oksidacijos laipsnio elementu (pavyzdžiui, ClO4?, SO42?, NO3?, PO43?, CO32?, SiO44?, MnO4?), vietoj to oksiduojamas vanduo.
Elektrolizė apima du procesus: reaguojančių dalelių migraciją veikiant elektriniam laukui į elektrodo paviršių ir krūvio perkėlimą iš dalelės į elektrodą arba iš elektrodo į dalelę. Jonų migraciją lemia jų mobilumas ir transportavimo skaičius. Kelių elektros krūvių perdavimo procesas paprastai vyksta vieno elektrono reakcijų seka, tai yra etapais, susidarant tarpinėms dalelėms (jonams ar radikalams), kurios kartais egzistuoja kurį laiką ant elektrodo adsorbuotos būsenos.
Elektrodų reakcijų greitis priklauso nuo:
elektrolitų sudėtis
elektrolitų koncentracija
elektrodo medžiaga
elektrodo potencialas
temperatūros
hidrodinamines sąlygas.
Srovės tankis yra reakcijų greičio matas. Tai vektorinis fizinis, kurio modulis nustatomas pagal srovės stiprio (perduotų elektros krūvių skaičius per laiko vienetą) laidininke ir skerspjūvio ploto santykį.
Faradėjaus elektrolizės dėsniai yra kiekybiniai ryšiai, pagrįsti elektrocheminiais tyrimais ir padeda nustatyti elektrolizės metu susidariusių produktų masę. Bendriausia forma dėsniai formuluojami taip:
)Pirmasis Faradėjaus elektrolizės dėsnis: elektrolizės metu ant elektrodo nusėdusios medžiagos masė yra tiesiogiai proporcinga į šį elektrodą perduodamos elektros kiekiui. Elektros kiekis reiškia elektros krūvį, paprastai matuojamą kulonais.
2)Antrasis Faradėjaus elektrolizės dėsnis: esant tam tikram elektros kiekiui (elektros krūviui), ant elektrodo nusėdusio cheminio elemento masė yra tiesiogiai proporcinga ekvivalentinei elemento masei. Medžiagos ekvivalentinė masė yra jos molinė masė, padalyta iš sveikojo skaičiaus, priklausomai nuo cheminės reakcijos, kurioje medžiaga dalyvauja.
Matematinė forma Faradėjaus dėsniai gali būti pavaizduoti taip:
čia m yra ant elektrodo nusodintos medžiagos masė gramais, tai visas elektros krūvis, praeinantis per medžiagą = 96 485,33(83) C mol?1 yra Faradėjaus konstanta, yra medžiagos molinė masė (Pavyzdžiui, molinis vandens masė H2O = 18 g/mol), yra medžiagos jonų valentinis skaičius (elektronų skaičius viename jone).
Atkreipkite dėmesį, kad M/z yra lygiavertė nusodintos medžiagos masė.
Pagal pirmąjį Faradėjaus dėsnį M, F ir z yra konstantos, todėl kuo didesnė Q reikšmė, tuo didesnė m reikšmė.
Pagal antrąjį Faradėjaus dėsnį Q, F ir z yra konstantos, todėl kuo didesnė M/z reikšmė (ekvivalentinė masė), tuo didesnė m reikšmė.
Paprasčiausiu atveju nuolatinės srovės elektrolizė sukelia:
Sudėtingesniu kintamosios elektros srovės atveju bendras srovės įkrovimas Q I( ?) yra apibendrinamas laikui bėgant? :
kur t yra bendra elektrolizės trukmė.
Pramonėje elektrolizės procesas vykdomas specialiuose įrenginiuose – elektrolizatoriuose.
Pramoninė chloro gamyba
Šiuo metu chloras daugiausia gaminamas elektrolizuojant vandeninius tirpalus, būtent vieną iš
Žaliavos elektrolitinei chloro gamybai daugiausia yra valgomosios druskos NaCl tirpalai, gaunami ištirpinant kietą druską, arba natūralūs sūrymai. Yra trys druskos telkinių tipai: iškastinė druska (apie 99 % atsargų); druskingi ežerai su dugno nuosėdomis savaime nusėdusios druskos (0,77%); likusieji yra požeminiai skilimai. Valgomosios druskos tirpaluose, nepriklausomai nuo jų paruošimo būdo, yra priemaišų, kurios blogina elektrolizės procesą. Ypač nepalankūs elektrolizės metu kietuoju katodu yra kalcio katijonai Ca2+, Mg2+ ir SO42-, o elektrolizės metu skystuoju katodu – junginių, turinčių sunkiųjų metalų, tokių kaip chromas, vanadis, germanis ir molibdenas, priemaišos.
Kristalinė druska chloro elektrolizei turi būti tokios sudėties (%): natrio chlorido ne mažiau kaip 97,5; Mg2+ ne daugiau 0,05; netirpių nuosėdų ne daugiau kaip 0,5; Ca2+ ne daugiau 0,4; K+ ne daugiau 0,02; SO42 - ne daugiau kaip 0,84; drėgmė ne daugiau kaip 5; sunkiųjų metalų priemaiša (nustatyta amalgamos testu cm3 H2) ne daugiau kaip 0,3. Sūrymas valomas sodos (Na2CO3) ir kalkių pieno (Ca(OH)2 suspensija vandenyje) tirpalu. Be cheminio valymo, tirpalai išvalomi nuo mechaninių priemaišų nusodinant ir filtruojant.
Valgomosios druskos tirpalų elektrolizė atliekama voniose su kietu geležies (arba plieno) katodu ir su diafragmomis bei membranomis, voniose su skysto gyvsidabrio katodu. Pramoniniai elektrolizatoriai, naudojami šiuolaikinėms didelėms chloro parduotuvėms įrengti, turi būti didelio našumo, paprastos konstrukcijos, kompaktiški, veikti patikimai ir stabiliai.
Elektrolizė vyksta pagal šią schemą:
MeCl + H2O => MeOH + Cl2 + H2,
kur Me yra šarminis metalas.
Elektrochemiškai skaidant valgomąją druską elektrolizatoriuose su kietaisiais elektrodais, vyksta šios pagrindinės, grįžtamosios ir negrįžtamos joninės reakcijos:
valgomosios druskos ir vandens molekulių disociacija (vyksta elektrolite)
NaCl-Na++Cl-
Chloro jonų oksidacija (prie anodo)
C1- - 2e- => C12
vandenilio jonų ir vandens molekulių redukcija (prie katodo)
Н+ - 2е- => Н2
Н2O - 2е - => Н2 + 2ОН-
Jonų susiejimas į natrio hidroksido molekulę (elektrolite)
Na+ + OH- - NaOH
Naudingi produktai yra natrio hidroksidas, chloras ir vandenilis. Visi jie atskirai pašalinami iš elektrolizatoriaus.
Ryžiai. 5.1. Diafragminio elektrolizatoriaus schema
Elektrolizatoriaus su kietu katodu ertmė (3 pav.) yra padalinta iš porėtos
Pirmieji pramoniniai elektrolizatoriai veikė paketiniu režimu. Juose esantys elektrolizės produktai buvo atskirti cementine diafragma. Vėliau buvo sukurti elektrolizatoriai, kuriuose elektrolizės produktams atskirti buvo naudojamos varpelio formos pertvaros. Kitame etape atsirado elektrolizatoriai su srauto diafragma. Jie derino priešpriešinio srauto principą su skiriamąja diafragma, kuri buvo pagaminta iš asbesto kartono. Tada buvo atrastas būdas, kaip gaminti diafragmą iš asbesto masės, pasiskolintos iš popieriaus pramonės technologijos. Šis metodas leido sukurti elektrolizatorių, skirtų didelėms srovės apkrovoms su nenuimamu kompaktišku piršto katodu, konstrukcijas. Siekiant pailginti asbesto diafragmos tarnavimo laiką, siūloma į jos sudėtį įtraukti kai kurias sintetines medžiagas kaip dangą arba jungtį. Taip pat siūloma diafragmas gaminti tik iš naujų sintetinių medžiagų. Yra duomenų, kad tokių kombinuotų asbesto sintetinių arba specialiai pagamintų sintetinių diafragmų tarnavimo laikas siekia iki 500 dienų. Taip pat kuriamos specialios jonų mainų diafragmos, kurios leidžia gauti gryną kaustinę sodą su labai mažu natrio chlorido kiekiu. Tokių diafragmų veikimas pagrįstas jų selektyvių savybių panaudojimu įvairiems jonams praeiti.
Ankstyvosiose konstrukcijose srovės laidų kontaktiniai taškai į grafito anodus buvo pašalinti iš elektrolizatoriaus ertmės į išorę. Vėliau buvo sukurti metodai, skirti apsaugoti į elektrolitą panardintų anodų kontaktines dalis. Taikant šias technikas buvo sukurti pramoniniai elektrolizatoriai su apatinės srovės tiekimu, kurių anodo kontaktai yra elektrolizatoriaus ertmėje. Šiandien jie visur naudojami chloro ir kaustinės sodos gamybai ant kieto katodo.
Prisotinto valgomosios druskos tirpalo (išgryninto sūrymo) srautas nuolat teka į diafragminio elektrolizatoriaus anodo erdvę. Vykstant elektrocheminiam procesui, skylant valgomajai druskai, anode išsiskiria chloras, o vandens skilimo metu ant katodo – vandenilis. Chloras ir vandenilis iš elektrolizatoriaus pašalinami nemaišant, atskirai. Šiuo atveju beveik katodo zona yra praturtinta natrio hidroksidu. Iš elektrolizatoriaus nuolat šalinamas tirpalas iš beveik katodo zonos, vadinamas elektrolitiniu tirpalu, kuriame yra nesuirusios valgomosios druskos (maždaug pusė kiekio, tiekiamo su sūrymu) ir natrio hidroksido. Kitame etape elektrolitinis skystis išgarinamas, o NaOH kiekis jame pagal standartą nustatomas iki 42-50%. Padidėjus natrio hidroksido koncentracijai, nusėda valgomoji druska ir natrio sulfatas.
NaOH tirpalas nupilamas nuo kristalų ir kaip gatavas produktas perkeliamas į sandėlį arba šarminio lydymo etapą, kad būtų gautas kietas produktas. Kristalinė valgomoji druska (atvirkštinė druska) grąžinama į elektrolizę, ruošiant vadinamąjį atvirkštinį sūrymą. Kad sulfatas nesikauptų tirpaluose, prieš ruošiant atvirkštinį sūrymą iš jo pašalinamas sulfatas. Stalo druskos nuostoliai kompensuojami įpylus šviežio sūrymo, gauto išplovus po žeme druskos sluoksnius arba ištirpinant kietą valgomąją druską. Prieš sumaišant su grįžtamuoju sūrymu, šviežias sūrymas išvalomas nuo mechaninių suspensijų ir nemažos dalies kalcio ir magnio jonų. Susidaręs chloras atskiriamas nuo vandens garų, suspaudžiamas ir perduodamas arba tiesiogiai vartotojams, arba chlorui suskystinti. Vandenilis atskiriamas nuo vandens, suspaudžiamas ir perduodamas vartotojams.
Membraniniame elektrolizatoriuje vyksta tos pačios cheminės reakcijos kaip ir diafragminiame elektrolizatoriuje. Vietoj porėtos diafragmos naudojama katijoninė membrana (5 pav.).
Ryžiai. 5.2. Membraninio elektrolizatoriaus diagrama
Membrana neleidžia chloro jonams prasiskverbti į katolitą (elektrolitą katodo erdvėje), todėl kaustinę sodą galima gauti tiesiai į elektrolizatorių beveik be druskos, kurios koncentracija yra nuo 30 iki 35%. Kadangi nereikia atskirti druskos, išgarinant galima daug lengviau ir mažesnėmis kapitalo ir energijos sąnaudomis pagaminti 50 % komercinės kaustinės sodos. Kadangi kaustinė soda membranos procese yra daug didesnės koncentracijos, kaip katodas naudojamas brangus nikelis.
Ryžiai. 5.3. Gyvsidabrio elektrolizatoriaus schema
Bendra valgomosios druskos skilimo reakcija gyvsidabrio elektrolizatoriuose yra tokia pati kaip ir diafragminiuose elektrolizatoriuose:
NaCl+H2O => NaOH + 1/2Сl2+ 1/2Н2
Tačiau čia tai vyksta dviem etapais, kiekvienas atskirame aparate: elektrolizatoriuje ir skaidytuve. Jie yra struktūriškai sujungti vienas su kitu ir vadinami elektrolitine vonia, o kartais ir gyvsidabrio elektrolizatoriumi.
Pirmajame proceso etape - elektrolizatoriuje - vyksta valgomosios druskos elektrolitinis skilimas (jos prisotintas tirpalas tiekiamas į elektrolizatorių), kad anode susidaro chloras, o gyvsidabrio katode - natrio amalgama, pagal tokią reakciją. :
NaCl + nHg => l/2Cl2 + NaHgn
Skaidytojui vyksta antrasis proceso etapas, kurio metu, veikiant vandeniui, natrio amalgama paverčiama natrio hidroksidu ir gyvsidabriu:
NaHgn + H2O => NaOH +1/2H2+nHg
Iš visos druskos, tiekiamos į elektrolizatorių su sūrymu, tik 15-20% tiekiamo kiekio patenka į reakciją (2), o likusi druskos dalis kartu su vandeniu palieka elektrolizatorių chloranolito pavidalu - tirpalo valgomoji druska vandenyje, kuriame yra 250-270 kg/m3 NaCl, prisotintas chloru. Iš elektrolizatoriaus išeinanti „stipri amalgama“ ir vanduo tiekiami į skaidytuvą.
Visų galimų konstrukcijų elektrolizatorius yra pagamintas iš ilgos ir santykinai siauros, šiek tiek pasvirusios plieninės tranšėjos, kurios apačioje gravitacijos dėka teka plonas amalgamos sluoksnis, kuris yra katodas, o ant viršaus teka anolitas. Sūrymas ir silpna amalgama tiekiami iš viršutinio pakelto elektrolizatoriaus krašto per „įleidimo kišenę“.
Iš apatinio elektrolizatoriaus galo per „išėjimo kišenę“ teka stipri amalgama. Chloras ir chloranolitas kartu išeina per vamzdį, taip pat esantį apatiniame elektrolizatoriaus gale. Anodai pakabinami virš viso amalgamos srauto veidrodžio arba katodo 3-5 mm atstumu nuo katodo. Elektrolizatoriaus viršus uždengtas dangteliu.
Įprasti dviejų tipų skaidytuvai: horizontalūs ir vertikalūs. Pirmieji yra pagaminti iš plieninio pasvirusio latako, tokio pat ilgio kaip ir elektrolizatorius. Amalgamos srautas teka išilgai skaidytuvo dugno, kuris sumontuotas nedideliu kampu. Į šį srautą panardinamas iš grafito pagamintas skilimo antgalis. Vanduo juda priešinga srove. Dėl amalgamos skilimo vanduo yra prisotintas kaustinės medžiagos. Šarminis tirpalas kartu su vandeniliu palieka skaidytoją per dugne esantį vamzdį, o prasta amalgama arba gyvsidabris pumpuojamas į ląstelės kišenę.
Be elektrolizatoriaus, skaidytuvo, kišenių ir perdavimo vamzdynų, elektrolizės vonios komplekte yra gyvsidabrio siurblys. Naudojami dviejų tipų siurbliai. Tais atvejais, kai voniose yra įrengtas vertikalus kaitintuvas arba kai kaitintuvas sumontuotas po elektrolizatoriumi, naudojami įprasti panardinamieji išcentriniai siurbliai, nuleisti į kaitintuvą. Vonioms, kuriose skaidytojas sumontuotas šalia elektrolizatoriaus, amalgama pumpuojama pradinio tipo kūginiu sukamuoju siurbliu.
Visos plieninės elektrolizatoriaus dalys, kurios liečiasi su chloru ar chloranolitu, yra apsaugotos specialia vulkanizuotos gumos danga (gumuoti). Apsauginis gumos sluoksnis nėra visiškai atsparus. Laikui bėgant jis chloruojasi, tampa trapus ir dėl temperatūros įtrūksta. Periodiškai apsauginis sluoksnis atnaujinamas. Visos kitos elektrolizės vonios dalys: skaidytuvas, siurblys, perpildymai gaminami iš neapsaugoto plieno, nes jos nerūdija nei vandenilis, nei šarminis tirpalas.
Šiuo metu gyvsidabrio elektrolizatoriuose dažniausiai naudojami grafito anodai. Tačiau juos keičia ORTA.
6.Saugos priemonės gaminant chlorą
ir aplinkos apsauga
Pavojų personalui gaminant chlorą lemia didelis chloro ir gyvsidabrio toksiškumas, galimybė įrangoje susidaryti sprogiems chloro ir vandenilio, vandenilio ir oro dujų mišiniams, taip pat azoto trichlorido tirpalams skystame chlore. , naudojimas gaminant elektrolizatorius – įrenginius, kurių elektrinis potencialas yra padidėjęs, palyginti su žeme, šioje gamyboje susidarančių šarminių šarmų savybės.
Įkvėpti oro, kuriame yra 0,1 mg/l chloro 30-60 minučių, kelia pavojų gyvybei. Įkvėpus oro, kuriame yra daugiau kaip 0,001 mg/l chloro, dirginami kvėpavimo takai. Didžiausia leistina chloro koncentracija (MPC) apgyvendintų vietovių ore: vidutinė paros 0,03 mg/m3, didžiausia vienkartinė 0,1 mg/m3, gamybinių patalpų darbo zonos ore 1 mg/m3, kvapas. suvokimo slenkstis 2 mg/m3. Esant 3-6 mg/m3 koncentracijai, jaučiamas ryškus kvapas, atsiranda akių ir nosies gleivinės dirginimas (paraudimas), 15 mg/m3 - nosiaryklės dirginimas, 90 mg/m3 - intensyvūs kosulio priepuoliai. . 120 - 180 mg/m3 poveikis 30-60 minučių yra pavojingas gyvybei, esant 300 mg/m3 galima mirtis, 2500 mg/m3 koncentracija sukelia mirtį per 5 minutes, esant 3000 mg/m3 koncentracijai, mirtis atsiranda po kelių įkvėpimų . Didžiausia leistina chloro koncentracija pramoninių ir civilinių dujokaukių filtravimui yra 2500 mg/m3.
Chloro buvimas ore nustatomas cheminės žvalgybos prietaisais: VPKhR, PPKhR, PKhR-MV naudojant indikatorinius vamzdelius IT-44 (rožinė spalva, jautrumo slenkstis 5 mg/m3), IT-45 (oranžinė spalva), aspiratoriai AM- 5, AM- 0055, AM-0059, NP-3M su indikatoriniais vamzdeliais chlorui, universalus dujų analizatorius UG-2 su matavimo diapazonu 0-80 mg/m3, dujų detektorius "Kolion-701" diapazone 0- 20 mg/m3. Atviroje erdvėje – su SIP „KORSAR-X“ įrenginiais. Viduje – su SIP „VEGA-M“ įrenginiais. Kad apsisaugotų nuo chloro gedimų ar avarinių situacijų atveju, visi dirbtuvėse esantys žmonės privalo turėti ir nedelsdami naudoti „B“ arba „BKF“ markių dujokaukes (išskyrus gyvsidabrio elektrolizės dirbtuves), taip pat apsauginius drabužius: audinį arba Gumuoti kostiumai, guminiai batai ir kumštinės pirštinės. Antichlorinių dujokaukių dėžės turi būti nudažytos geltonai.
Gyvsidabris yra nuodingesnis nei chloras. Didžiausia leistina jo garų koncentracija ore yra 0,00001 mg/l. Žmogaus organizmą jis veikia įkvėpus ir sąlyčio su oda, taip pat per sąlytį su susiliejusiais objektais. Jo garus ir purslus adsorbuoja (sugeria) drabužiai, oda ir dantys. Tuo pačiu metu gyvsidabris lengvai išgaruoja esant temperatūrai; prieinama elektrolizės ceche, o jo garų koncentracija ore gerokai viršija didžiausią leistiną. Todėl elektrolizės dirbtuvėse su skystu katodu yra įrengta galinga ventiliacija, kuri normaliai eksploatuojant užtikrina priimtiną gyvsidabrio garų koncentracijos lygį dirbtuvių atmosferoje. Tačiau to nepakanka saugiam darbui. Taip pat būtina laikytis vadinamosios gyvsidabrio disciplinos: laikytis gyvsidabrio tvarkymo taisyklių. Po jų, prieš pradėdami dirbti, darbuotojai praeina sanitarinį postą, kurio švarioje dalyje palieka namų drabužius ir apsivelka ką tik išskalbtus skalbinius, kurie yra specialūs drabužiai. Pasibaigus pamainai, viršutiniai drabužiai ir nešvarūs skalbiniai paliekami nešvarioje sanitarinės apžiūros patalpos dalyje, o švariame sanitarinės apžiūros patalpos skyriuje darbuotojai nusiprausia po dušu, išsivalo dantis ir apsirengia namų apyvokos daiktus.
Dirbtuvėse, kuriose dirbama su chloru ir gyvsidabriu, reikia naudoti „G“ markės dujokaukę (dujokaukės dėžutė nudažyta juodai geltonai) ir gumines pirštines. „Gyvsidabrio drausmės“ taisyklės numato, kad darbas su gyvsidabriu ir amalgamuotu paviršiai turi būti dedami tik po vandens sluoksniu; Išsiliejusį gyvsidabrį reikia nedelsiant nuplauti į kanalizaciją, kur yra gyvsidabrio gaudyklės.
Aplinkai grėsmę kelia chloro ir gyvsidabrio garų išmetimas į atmosferą, gyvsidabrio druskų ir gyvsidabrio lašelių, junginių, kurių sudėtyje yra aktyvaus chloro, išmetimas į nuotekas, gyvsidabrio dumblu esantis dirvožemio apsinuodijimas. Chloras į atmosferą patenka per avarijas, su ventiliacijos emisijomis ir išmetamosiomis dujomis iš įvairių įrenginių. Gyvsidabrio garai išleidžiami su oru iš vėdinimo sistemų. Chloro kiekio ore norma, išleidžiant į atmosferą, yra 0,03 mg/m3. Šią koncentraciją galima pasiekti, jei naudojamas šarminis daugiapakopis išmetamųjų dujų plovimas. Gyvsidabrio kiekio ore, išleidžiant į atmosferą, norma yra 0,0003 mg/m3, o išleidžiant į vandens telkinius nuotekose – 4 mg/m3.
Neutralizuokite chlorą šiais tirpalais:
kalkių pieno, kuriam 1 masės dalis gesintų kalkių užpilama 3 dalimis vandens, gerai išmaišoma, po to ant viršaus pilamas kalkių tirpalas (pvz., 10 kg gesintų kalkių + 30 litrų vandens);
5% vandeninis sodos tirpalas, kuriam 2 masės dalys sodos yra ištirpintos sumaišant su 18 dalių vandens (pvz., 5 kg sodos + 95 litrai vandens);
5% vandeninis kaustinės sodos tirpalas, kuriam 2 masės dalys kaustinės sodos ištirpinamos sumaišant su 18 dalių vandens (pvz., 5 kg kaustinės sodos + 95 litrai vandens).
Jei nuteka chloro dujos, garams užgesinti purškiama vandens. Vandens suvartojimo norma nėra standartizuota.
Išsiliejus skystam chlorui, išsiliejimo vieta atitveriama moliniu pylimu ir užpilama kalkių pienu, sodos pelenų tirpalu, kaustinės sodos tirpalu ar vandeniu. 1 tonai skysto chloro neutralizuoti reikia 0,6-0,9 tonos vandens arba 0,5-0,8 tonos tirpalų. 1 tonai skysto chloro neutralizuoti reikia 22-25 tonų tirpalų arba 333-500 tonų vandens.
Vandeniui ar tirpalams purkšti naudojamos laistymo ir gaisrinės mašinos, automatinės degalinės (AT, PM-130, ARS-14, ARS-15), taip pat hidrantai ir specialios chemiškai pavojinguose objektuose esančios sistemos.
Išvada
Kadangi laboratoriniais metodais gaunamo chloro kiekiai yra nereikšmingi, palyginti su nuolat augančia šio produkto paklausa, nėra prasmės atlikti jų lyginamąją analizę.
Iš elektrocheminių gamybos būdų lengviausias ir patogiausias yra elektrolizė skystu (gyvsidabrio) katodu, tačiau šis metodas nėra be trūkumų. Dėl metalinio gyvsidabrio ir chloro dujų išgaravimo ir nuotėkio jis daro didelę žalą aplinkai.
Elektrolizatoriai su kietu katodu pašalina aplinkos taršos gyvsidabriu riziką. Renkantis tarp diafragminių ir membraninių elektrolizatorių naujoms gamybos patalpoms, geriau naudoti pastarąjį, nes jie yra ekonomiškesni ir suteikia galimybę gauti kokybiškesnį galutinį produktą.
Bibliografija
1.Zaretsky S. A., Suchkov V. N., Zhivotinsky P. B. Neorganinių medžiagų ir cheminių srovės šaltinių elektrocheminė technologija: vadovėlis technikos mokyklų studentams. M..: Aukštesnis. Mokykla, 1980. 423 p.
2.Mazanko A.F., Kamaryan G.M., Romashin O.P. Pramoninė membraninė elektrolizė. M.: leidykla "Chemija", 1989. 240 p.
.Pozin M.E. Mineralinių druskų technologija (trąšos, pesticidai, pramoninės druskos, oksidai ir rūgštys), 1 dalis, red. 4-oji, red. L., Leidykla „Chemija“, 1974. 792 p.
.Fioshin M. Ya., Pavlov V. N. Elektrolizė neorganinėje chemijoje. M.: leidykla "Nauka", 1976. 106 p.
.Yakimenko L. M. Chloro, kaustinės sodos ir neorganinių chloro produktų gamyba. M.: leidykla "Chemija", 1974. 600 p.
Interneto šaltiniai
6.Chloro gamybos, laikymo, transportavimo ir naudojimo saugos taisyklės // URL: #"justify">7. Avarinės chemiškai pavojingos medžiagos // URL: #"justify">. Chloras: programa // URL: #"justify">.
(pagal Paulingą)
/cm³
Chloras (χλωρός - žalia) - septintosios grupės pagrindinio pogrupio, D.I.Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos trečiojo periodo, elementas, kurio atominis skaičius 17. Žymimas simboliu Cl (lot. Chlorum). Chemiškai aktyvus nemetalas. Jis priklauso halogenų grupei (iš pradžių pavadinimą „halogenas“ vokiečių chemikas Schweigeris vartojo chlorui [pažodžiui „halogenas“ verčiamas kaip druska), tačiau jis neprigijo, o vėliau tapo įprastas VII grupei. elementų, įskaitant chlorą).
Paprastoji medžiaga chloras (CAS numeris: 7782-50-5) normaliomis sąlygomis yra nuodingos gelsvai žalios spalvos dujos, turinčios aštrų kvapą. Diatominė chloro molekulė (formulė Cl2).
Chloro atomo diagrama
Pirmą kartą chlorą 1772 m. gavo Scheele, kuris savo traktate apie piroliusitą aprašė jo išsiskyrimą piroliusitui sąveikaujant su druskos rūgštimi:
4HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + 2H2O
Scheele atkreipė dėmesį į chloro kvapą, panašų į Aqua Regia, jo gebėjimą reaguoti su auksu ir cinaberu bei balinančias savybes.
Tačiau Scheele, remdamasis tuo metu chemijoje vyravusia flogistono teorija, pasiūlė, kad chloras yra deflogistizuota druskos rūgštis, tai yra, druskos rūgšties oksidas. Berthollet ir Lavoisier teigė, kad chloras yra elemento muria oksidas, tačiau bandymai jį izoliuoti buvo nesėkmingi iki Davy darbo, kuriam pavyko suskaidyti valgomąją druską į natrį ir chlorą elektrolizės būdu.
Paplitimas gamtoje
Gamtoje yra du chloro izotopai: 35 Cl ir 37 Cl. Žemės plutoje chloras yra labiausiai paplitęs halogenas. Chloras yra labai aktyvus - jis tiesiogiai derinamas su beveik visais periodinės lentelės elementais. Todėl gamtoje jis randamas tik junginių pavidalu mineraluose: halite NaCl, silvitas KCl, silvinitas KCl NaCl, bischofite MgCl 2 6H2O, karnalitas KCl MgCl 2 6H 2 O, kainitas KCl MgSO O 4 3H2 Didžiausias. chloro atsargos yra jūrų ir vandenynų vandenų druskose.
Chloras sudaro 0,025% viso žemės plutoje esančių atomų, chloro klarko skaičius yra 0,19%, o žmogaus kūne yra 0,25% chloro jonų pagal masę. Žmonių ir gyvūnų organizme chloras daugiausia randamas tarpląsteliniuose skysčiuose (įskaitant kraują) ir atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant osmosinius procesus, taip pat procesus, susijusius su nervinių ląstelių funkcionavimu.
Izotopinė sudėtis
Gamtoje randami 2 stabilūs chloro izotopai: kurių masės skaičius yra 35 ir 37. Jų kiekio proporcijos yra atitinkamai 75,78% ir 24,22%.
| Izotopas | Santykinė masė, a.m.u. | Pusė gyvenimo | Skilimo tipas | Branduolinis sukimasis |
|---|---|---|---|---|
| 35 Cl | 34.968852721 | Stabilus | — | 3/2 |
| 36Cl | 35.9683069 | 301 000 metų | β skilimas 36 Ar | 0 |
| 37Cl | 36.96590262 | Stabilus | — | 3/2 |
| 38Cl | 37.9680106 | 37,2 minutės | β skilimas 38 Ar | 2 |
| 39Cl | 38.968009 | 55,6 minutės | β skilimas iki 39 Ar | 3/2 |
| 40Cl | 39.97042 | 1,38 minutės | β skilimas per 40 Ar | 2 |
| 41Cl | 40.9707 | 34 s | β skilimas 41 Ar | |
| 42 Cl | 41.9732 | 46,8 s | β skilimas 42 Ar | |
| 43 Cl | 42.9742 | 3,3 s | β-skilimas 43 Ar |
Fizinės ir fizikinės-cheminės savybės
Įprastomis sąlygomis chloras yra gelsvai žalios dujos, turinčios kvapą. Kai kurios jo fizinės savybės pateiktos lentelėje.
Kai kurios fizinės chloro savybės
| Nuosavybė | Reikšmė |
|---|---|
| Virimo temperatūra | –34 °C |
| Lydymosi temperatūra | –101 °C |
| Skilimo temperatūra (disociacijos į atomus) |
~1400°C |
| Tankis (dujos, n.s.) | 3,214 g/l |
| Atomo elektronų giminingumas | 3,65 eV |
| Pirmoji jonizacijos energija | 12,97 eV |
| Šilumos talpa (298 K, dujos) | 34,94 (J/mol K) |
| Kritinė temperatūra | 144 °C |
| Kritinis spaudimas | 76 atm |
| Standartinė formavimosi entalpija (298 K, dujos) | 0 (kJ/mol) |
| Standartinė formavimosi entropija (298 K, dujos) | 222,9 (J/mol K) |
| Lydymosi entalpija | 6,406 (kJ/mol) |
| Virimo entalpija | 20,41 (kJ/mol) |
Atvėsęs, chloras maždaug 239 K temperatūroje virsta skysčiu, o žemiau 113 K kristalizuojasi į ortorombinę gardelę su erdvine grupe. Cmca ir parametrai a=6,29 b=4,50, c=8,21. Žemesnėje nei 100 K temperatūroje ortorombinė kristalinio chloro modifikacija tampa tetragoninė, turinti erdvės grupę P4 2/ncm ir gardelės parametrai a=8,56 ir c=6,12.
Tirpumas
| Tirpiklis | Tirpumas g/100 g |
|---|---|
| Benzenas | Ištirpsim |
| Vanduo (0 °C) | 1,48 |
| Vanduo (20 °C) | 0,96 |
| Vanduo (25 °C) | 0,65 |
| Vanduo (40 °C) | 0,46 |
| Vanduo (60°C) | 0,38 |
| Vanduo (80 °C) | 0,22 |
| Anglies tetrachloridas (0 °C) | 31,4 |
| Anglies tetrachloridas (19 °C) | 17,61 |
| Anglies tetrachloridas (40 °C) | 11 |
| Chloroformas | Gerai tirpsta |
| TiCl 4, SiCl 4, SnCl 4 | Ištirpsim |
Šviesoje arba kaitinamas aktyviai (kartais sprogimu) reaguoja su vandeniliu pagal radikalų mechanizmą. Chloro ir vandenilio mišiniai, kuriuose yra nuo 5,8 iki 88,3% vandenilio, švitinant sprogsta ir susidaro vandenilio chloridas. Chloro ir vandenilio mišinys mažomis koncentracijomis dega bespalve arba gelsvai žalia liepsna. Maksimali vandenilio-chloro liepsnos temperatūra 2200 °C:
Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2 Cl 2 + 3F 2 (pvz.) → 2ClF 3
Kitos savybės
Cl 2 + CO → COCl 2Ištirpęs vandenyje ar šarmuose, chloras dismutuojasi, sudarydamas hipochlorinę (o kaitinant – perchloro) ir druskos rūgštis arba jų druskas:
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
Oksidacinės chloro savybės
Cl 2 + H 2 S → 2HCl + SReakcijos su organinėmis medžiagomis
CH 3 -CH 3 + Cl 2 → C 2 H 6-x Cl x + HClPrisijungia prie nesočiųjų junginių keliais ryšiais:
CH2 =CH2 + Cl2 → Cl-CH2-CH2-Cl
Aromatiniai junginiai pakeičia vandenilio atomą chloru, esant katalizatoriams (pavyzdžiui, AlCl3 arba FeCl3):
C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl
Chloro gamybos būdai
Pramoniniai metodai
Iš pradžių pramoninis chloro gamybos metodas buvo pagrįstas Scheele metodu, ty piroluzito reakcija su druskos rūgštimi:
MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O 2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOH anodas: 2Cl - - 2е - → Cl 2 0 Katodas: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH-
Kadangi vandens elektrolizė vyksta lygiagrečiai natrio chlorido elektrolizei, bendrą lygtį galima išreikšti taip:
1,80 NaCl + 0,50 H 2 O → 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2
Naudojami trys elektrocheminio chloro gamybos metodo variantai. Dvi iš jų – elektrolizė kietuoju katodu: diafragmos ir membranos metodai, trečioji – elektrolizė skystuoju katodu (gyvsidabrio gamybos būdas). Iš elektrocheminių gamybos būdų lengviausias ir patogiausias būdas yra elektrolizė gyvsidabrio katodu, tačiau šis metodas daro didelę žalą aplinkai dėl metalinio gyvsidabrio išgaravimo ir nutekėjimo.
Diafragmos metodas su kietuoju katodu
Elektrolizatoriaus ertmė akyta asbesto pertvara – diafragma – padalinta į katodo ir anodo erdves, kur atitinkamai yra elektrolizatoriaus katodas ir anodas. Todėl toks elektrolizatorius dažnai vadinamas diafragma, o gamybos būdas – diafragminė elektrolizė. Į diafragminio elektrolizatoriaus anodo erdvę nuolat teka prisotinto anolito (NaCl tirpalo) srautas. Dėl elektrocheminio proceso anode išsiskiria chloras dėl halito irimo, o vandenilis – katode dėl vandens irimo. Šiuo atveju beveik katodo zona yra praturtinta natrio hidroksidu.
Membraninis metodas su kietu katodu
Membraninis metodas iš esmės panašus į diafragmos metodą, tačiau anodo ir katodo erdvės yra atskirtos katijonų mainų polimerine membrana. Membranos gamybos metodas yra efektyvesnis nei diafragmos metodas, tačiau jį sunkiau naudoti.
Gyvsidabrio metodas su skystu katodu
Procesas atliekamas elektrolitinėje vonioje, kurią sudaro elektrolizatorius, skaidytojas ir gyvsidabrio siurblys, sujungti ryšiais. Elektrolitinėje vonioje gyvsidabris cirkuliuoja veikiamas gyvsidabrio siurblio, eidamas per elektrolizatorių ir skaidiklį. Elektrolizatoriaus katodas yra gyvsidabrio srautas. Anodai – grafitas arba mažai susidėvėję. Kartu su gyvsidabriu per elektrolizatorių nuolat teka anolito – natrio chlorido tirpalo – srovė. Dėl elektrocheminio chlorido skilimo prie anodo susidaro chloro molekulės, o prie katodo išsiskyręs natris ištirpsta gyvsidabryje, sudarydamas amalgamą.
Laboratoriniai metodai
Laboratorijose chlorui gaminti dažniausiai naudojami procesai, pagrįsti vandenilio chlorido oksidavimu stipriais oksidatoriais (pavyzdžiui, mangano (IV) oksidu, kalio permanganatu, kalio dichromatu):
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 +8H 2O K 2Cr 2O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O
Chloro saugojimas
Pagamintas chloras laikomas specialiose „cisternose“ arba pumpuojamas į aukšto slėgio plieninius cilindrus. Balionai su slėgiu skystu chloru turi ypatingą spalvą – pelkės spalvą. Pažymėtina, kad ilgai naudojant chloro balionus juose susikaupia itin sprogus azoto trichloridas, todėl laikas nuo laiko chloro balionai turi būti reguliariai plaunami ir išvalomi nuo azoto chlorido.
Chloro kokybės standartai
Pagal GOST 6718-93 „Skystas chloras. Techninės specifikacijos“ gaminamas šių rūšių chloras
Taikymas
Chloras naudojamas daugelyje pramonės šakų, mokslo ir buities reikmėms:
- Gaminant polivinilchloridą, plastiko mišinius, sintetinę kaučiuką, iš kurios gaminama: vielos izoliacija, langų profiliai, pakavimo medžiagos, drabužiai ir avalynė, linoleumas ir plokštelės, lakai, įranga ir putplastis, žaislai, instrumentų dalys, statybinės medžiagos. Polivinilchloridas gaunamas polimerizuojant vinilchloridą, kuris šiandien dažniausiai gaminamas iš etileno chloro subalansuotu metodu per tarpinį 1,2-dichloretaną.
- Chloro balinimo savybės žinomos nuo seno, nors „balina“ ne pats chloras, o atominis deguonis, kuris susidaro irstant hipochloro rūgščiai: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O.. Šis audinių, popieriaus, kartono balinimo būdas buvo naudojamas kelis šimtmečius.
- Chlororganinių insekticidų gamyba – medžiagos, kurios naikina pasėliams kenksmingus vabzdžius, tačiau yra saugios augalams. Didelė dalis pagaminto chloro sunaudojama augalų apsaugos produktams gauti. Vienas iš svarbiausių insekticidų yra heksachlorcikloheksanas (dažnai vadinamas heksachloranu). Pirmą kartą šią medžiagą 1825 m. susintetino Faradėjus, tačiau praktiškai ji buvo pritaikyta tik po daugiau nei 100 metų – mūsų amžiaus 30-aisiais.
- Jis buvo naudojamas kaip cheminis karinis agentas, taip pat kitų cheminių karinių medžiagų gamybai: garstyčioms, fosgenui.
- Dezinfekuoti vandenį - „chloravimas“. Dažniausias geriamojo vandens dezinfekavimo būdas; yra pagrįstas laisvo chloro ir jo junginių gebėjimu slopinti mikroorganizmų fermentų sistemas, kurios katalizuoja redokso procesus. Geriamajam vandeniui dezinfekuoti naudojami: chloras, chloro dioksidas, chloraminas ir baliklis. SanPiN 2.1.4.1074-01 nustato šias leistino laisvojo likutinio chloro kiekio centralizuoto vandentiekio geriamajame vandenyje 0,3 - 0,5 mg/l ribas (koridorių). Nemažai mokslininkų ir net politikų Rusijoje kritikuoja pačią vandentiekio vandens chloravimo koncepciją, tačiau negali pasiūlyti alternatyvos dezinfekuojančiam chloro junginių poveikiui. Medžiagos, iš kurių gaminami vandens vamzdžiai, skirtingai sąveikauja su chloruotu vandentiekio vandeniu. Vandenyje iš čiaupo esantis laisvas chloras žymiai sumažina poliolefino pagrindu pagamintų vamzdynų tarnavimo laiką: įvairių tipų polietileniniai vamzdžiai, tarp jų ir kryžminis polietilenas, dideli, žinomi kaip PEX (PE-X). JAV, siekdamos kontroliuoti vamzdynų, pagamintų iš polimerinių medžiagų, naudojamų vandens tiekimo sistemose su chloruotu vandeniu, įleidimą, jie buvo priversti priimti 3 standartus: ASTM F2023 vamzdžiams, membranoms ir skeleto raumenims. Šie kanalai atlieka svarbias funkcijas reguliuojant skysčių tūrį, transepitelinį jonų transportavimą ir stabilizuojant membranos potencialą, taip pat dalyvauja palaikant ląstelės pH. Chloras kaupiasi visceraliniuose audiniuose, odoje ir griaučių raumenyse. Chloras daugiausia absorbuojamas storojoje žarnoje. Chloro absorbcija ir išskyrimas yra glaudžiai susiję su natrio jonais ir bikarbonatais, o kiek mažesniu mastu - su mineralokortikoidais ir Na + /K + -ATPazės aktyvumu. 10-15% viso chloro susikaupia ląstelėse, iš kurių 1/3 – 1/2 yra raudonuosiuose kraujo kūneliuose. Apie 85% chloro randama tarpląstelinėje erdvėje. Chloras iš organizmo šalinamas daugiausia su šlapimu (90-95%), išmatomis (4-8%) ir per odą (iki 2%). Chloro išsiskyrimas yra susijęs su natrio ir kalio jonais, o kartu su HCO 3 - (rūgščių ir šarmų pusiausvyra).
Žmogus per dieną suvartoja 5-10 g NaCl. Minimalus žmogaus poreikis chlorui yra apie 800 mg per dieną. Reikiamą chloro kiekį kūdikis gauna per motinos pieną, kuriame chloro yra 11 mmol/l. NaCl būtinas druskos rūgšties gamybai skrandyje, kuri skatina virškinimą ir naikina patogenines bakterijas. Šiuo metu chloro dalyvavimas sergant tam tikromis žmonių ligomis nėra gerai ištirtas, daugiausia dėl nedidelio tyrimų skaičiaus. Pakanka pasakyti, kad net rekomendacijos dėl chloro paros normos nebuvo parengtos. Žmogaus raumenų audinyje yra 0,20-0,52% chloro, kauliniame audinyje - 0,09%; kraujyje - 2,89 g/l. Vidutinio žmogaus (kūno svoris 70 kg) organizme yra 95 g chloro. Kasdien žmogus su maistu gauna 3-6 g chloro, o tai daugiau nei padengia šio elemento poreikį.
Chloro jonai yra gyvybiškai svarbūs augalams. Chloras dalyvauja energijos apykaitoje augaluose, aktyvindamas oksidacinį fosforilinimą. Jis būtinas deguonies susidarymui fotosintezės metu izoliuotų chloroplastų metu ir skatina pagalbinius fotosintezės procesus, pirmiausia susijusius su energijos kaupimu. Chloras teigiamai veikia deguonies, kalio, kalcio ir magnio junginių įsisavinimą per šaknis. Pernelyg didelė chloro jonų koncentracija augaluose taip pat gali turėti neigiamą pusę, pavyzdžiui, sumažinti chlorofilo kiekį, sumažinti fotosintezės aktyvumą, sulėtinti augalų augimą ir vystymąsi Baskunchak chloras). Chloras buvo vienas iš pirmųjų cheminių medžiagų
— Naudojant analitinę laboratorinę įrangą, laboratorinius ir pramoninius elektrodus, visų pirma: ESR-10101 etaloninius elektrodus, analizuojančius Cl- ir K+ kiekį.
Chloro užklausos, mus randa pagal chloro užklausas
Sąveika, apsinuodijimas, vanduo, reakcijos ir chloro gamyba
- oksidas
- sprendimas
- rūgštys
- jungtys
- savybių
- apibrėžimas
- dioksidas
- formulę
- svorio
- aktyvus
- skystis
- medžiaga
- taikymas
- veiksmas
- oksidacijos būsena
- hidroksidas
(Chloras; iš graikų - geltonai žalias), Cl - cheminis. periodinės elementų sistemos VII grupės elementas; adresu. n. 17, val. m 35,453. Geltonai žalios aštraus kvapo dujos. Junginiuose jis pasižymi oksidacijos laipsniais - 1, + 1, +3, + 5 ir + 7. Stabiliausi junginiai yra X. su ekstremaliomis oksidacijos būsenomis: - 1 ir + 7. Natūralus X. susideda iš izotopų 35Cl (75,53%). ) ir 37Сl (24,47%). Yra žinomi septyni radioaktyvieji izotopai, kurių masės skaičiai yra 32–40, ir du izomerai; ilgiausiai gyvuojantis izotopas 36Cl, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 3,08 x 10 5 metai (beta skilimas, elektronų gaudymas). X. 1774 m. atrado švedas, chemikas K. Scheele, o anglai išskyrė 1810 m. chemikas G. Deivis.
Chloro kiekis žemės plutoje yra 4,5 x 10-2%. Yra ch. arr. jūros vandenyje (iki 2% chloridų), akmens druskos NaCl, silvito, karnalito, bischofito MgCl2x6H20 ir kainito KMg 3H20 nuosėdų pavidalu. Pagrindinis fizinis elemento X konstantos. Lydymosi temperatūra -101,6° C; virimo temperatūra - 34,6° C; skysčio tankis X. (virimo temperatūroje) 1,56 g/cm3; lydymosi šiluma 1,62 kcal/mol; garavimo šiluma (virimo temperatūroje) 4,42 kcal/mol. X. jungiasi tiesiogiai su dauguma nemetalų (išskyrus anglį)
Trapaus lūžio atsiradimo ir plitimo įtempių priklausomybė nuo temperatūros, charakterizuojanti konstrukcinių plienų atsparumą šalčiui pagal kritines temperatūras: 1 - takumo riba; 2 - sunaikinimo atsiradimas; h - naikinimo plitimas; t > t1 - plastiškumo sunaikinimo sritis; t2< t < t1, - область квазихрупких разрушений; t < t2-область хрупких разрушений. да, азота и кислорода)и с подавляющим большинством металлов.
Kartais chloras reaguoja su metalais, kai yra drėgmės pėdsakų. Sausas chloras nesąveikauja su geležimi, todėl jį galima laikyti plieniniuose cilindruose. Aukštesnėje nei 540° C temperatūroje X. atžvilgiu nėra atsparus nei vienas metalas (esant tokiai temperatūrai atspariausi dujiniams X. daug nikelio turintys metalai, tokie kaip Inconel, pradeda rūdyti). Tirpsta vandenyje (2 tūriai 1 tūriui vandens 25 ° C temperatūroje), iš dalies hidrolizuojasi, kad susidarytų hipochloro ir druskos rūgšties tirpalas. Iš X. junginių su nemetalais svarbiausias yra HCl chloridas, kuris susidaro tiesiogiai (šviesoje) chlorui sąveikaujant su vandeniliu arba veikiant stiprioms mineralinėms medžiagoms, rūgštims (pavyzdžiui, H2SO4) metalui. junginiai su chloru (pavyzdžiui, NaCl), taip pat yra šalutinis produktas, kai gaunama daugiskaita. organiniai chloro junginiai. Chloridas yra bespalvės dujos, sausoje būsenoje nesąveikauja su dauguma metalų ir jų oksidų. Jis labai gerai tirpsta vandenyje (426 tūriai HCl 1 tūryje 25° C temperatūros vandens), sudarydamas druskos rūgštį.
Vandenilio chlorido rūgštis, būdama labai stipri, sąveikauja su visais elektroneigiamais metalais (stovi elektrocheminės įtampos serijoje virš vandenilio). Nevandeniniuose vandenilio chlorido tirpaluose (pavyzdžiui, acetonitrile) tam tikros elektropozityvios medžiagos (pvz., ) taip pat gali korozuoti. Chloras tiesiogiai su deguonimi nesąveikauja. Netiesiogiai galima gauti Cl20, ClO2, Cl206 ir Cl207, kurios atitinka rūgštis HClO - hipochloras (druskos - hipochloritai), HClO2 - chloridas (druskos -), HClO3 - hipochloras (druskos - chloratai) ir HClO4 - perchloratai (perchloratai). ). Hipochloro ir chlorido junginiai yra nestabilūs ir egzistuoja tik praskiestuose vandeniniuose tirpaluose. Visi chlorai yra stiprūs oksidatoriai.
To-t ir jų druskų oksidacinis gebėjimas mažėja, o stiprumas didėja nuo hipochlorinės iki chlorinės. Dažniausiai naudojami oksidatoriai yra kalcio chloritas Ca(OCl)2, bertolito druska KClO3 ir baliklis Ca2OCl2 – dviguba druskos ir hipochloro rūgšties druska. Chloras jungiasi su kitais halogenais ir sudaro tarphalogeninius junginius: ClF, ClF3, BrCl, IСl ir IC3. Pagal chemiją Šventieji elementų junginiai su chloru () skirstomi į druskos pavidalo, rūgštinius chloridus ir ne druskos pavidalo neutralius. Į druskas panašiems chloridams priskiriami junginiai su periodinės elementų sistemos pogrupių I, II ir IIIa metalų chloru, taip pat junginiai su kitų grupių X. metalais žemesnėse oksidacijos būsenose. Dauguma į druską panašių chloridų tirpsta aukštoje temperatūroje ir labai gerai tirpsta vandenyje, išskyrus keletą išimčių (pavyzdžiui, AgCl).
Į druską panašios medžiagos išlydytoje būsenoje gana gerai praleidžia srovę (jų laidumas 800 ° C temperatūroje yra LiCl - 2,17; NaCl - 3,57; KCl - 2,20 omų -1 cb -1). Rūgščių chloridai apima nemetalų (pavyzdžiui, boro, silicio, fosforo) chloridus ir periodinės sistemos IIIb pogrupio ir IV-VIII grupių metalų chloridus, esant aukštesnei oksidacijos būsenai. Rūgščių chloridai, sąveikaudami su vandeniu, sudaro atitinkamą rūgštį ir išskiria chloridą. Nedruskos neutralus chloridas yra, pavyzdžiui, CCl4 tetrachloridas. Pagrindinis išleistuvės. NaCl arba HCl X. tirpalų (grafito arba titano anodų) gavimo būdas. Chloras yra labai toksiškas, didžiausias leistinas laisvojo X. kiekis ore – 0,001 mg/l. Praktiškai svarbiausias iš halogenų yra chloras, jis naudojamas audiniams ir popieriui balinti, geriamam vandeniui dezinfekuoti, gaminti druskos rūgštį, organinėje sintezėje, daugelio metalų gamyboje ir valymui chloro metalurgijos metodais. Hipochloritai taip pat naudojami kaip balikliai ir dezinfekavimo priemonės, pirotechnikoje ir degtukų gamyboje, o perchloratai – kaip kietojo raketinio kuro komponentas.
Chloro dujos yra geltonai žalios spalvos. Jis nuodingas, aštraus, dusinančio, nemalonaus kvapo. Chloras yra sunkesnis už orą ir gana gerai tirpsta vandenyje (1 tūriui vandens, 2 tūriui chloro), sudarydamas chlorinį vandenį; Cl 2 aqi -34 °C temperatūroje virsta skysčiu, o -101 °C temperatūroje sukietėja. Tankis 1,568 g/cm³
Cl – kaip medžiaga Pirmojo pasaulinio karo metais buvo naudojama kaip cheminė kovos priemonė, nes yra sunkesnė už orą ir gerai išsilaiko virš žemės paviršiaus. Didžiausia leistina laisvojo chloro koncentracija ore – 0,001 mg/l.
Lėtinis apsinuodijimas chloru sukelia veido pakitimus, plaučių ir bronchų ligas. Apsinuodijus chloru, kaip priešnuodį reikia naudoti alkoholio garų ir eterio mišinį arba vandens garus, sumaišytus su amoniaku.
Mažais kiekiais chloras gali išgydyti viršutinių kvėpavimo takų ligas, nes turi žalingą poveikį bakterijoms. Dėl dezinfekuojančio poveikio chloras naudojamas vandeniliniam vandeniui dezinfekuoti.
Kaip druskos jie yra gyvybiškai svarbūs elementai. Chloras valgomosios druskos pavidalu nuolat naudojamas maiste, taip pat yra žaliųjų augalų dalis – chlorofilas.
Chloro ir vandenilio sąveika sprogstama tik šviesoje:
Cl2 + H2 = 2HCl
2Na + Cl 2 = 2NaCl
Tai yra pagrindas didinti tauriųjų metalų procentą žemos kokybės lydiniuose; tam iš anksto susmulkinta medžiaga kaitinama esant laisvai pratekančiam chlorui.
Jei metalai gali turėti skirtingas oksidacijos būsenas, reaguodami su chloru jie pasižymi didžiausiu:
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3
Cu + Cl 2 = CuCl 2
Chloro sąveika su sudėtingomis medžiagomis
Kai chloras sąveikauja su sudėtingomis medžiagomis, jis elgiasi taip, kaip, pavyzdžiui, sąveikaudamas su vandeniu. Iš pradžių halogenas ištirpsta vandenyje ir susidaro chloro vanduo (Claq), o po to palaipsniui prasideda vandens ir chloro reakcija:
Cl2 + H2O = 2HCl + [O]
Tačiau ši reakcija nevyksta iš karto, kol susidaro galutiniai produktai. Pirmajame proceso etape susidaro dvi rūgštys - vandenilio chlorido HCl ir hipochloro (šis rūgščių mišinys ištirpsta)
Cl 2 + H 2 O = HCl + HClO
Tada hipochlorinė rūgštis suyra:
HClO = HCl + [O]
Atominis susidarymasdeguonis daugiausia paaiškina chloro oksidacinį poveikį. Organiniai dažai, patalpinti į chloro vandenį, pakeičia spalvą. Tiriant lakmusą rūgštyje ji neįgyja būdingos spalvos, o visiškai ją praranda.Tai paaiškinama atominio deguonies buvimu, kuris turi lakmuso oksidacinį poveikį.
Halogenai taip pat reaguoja su organinėmis medžiagomis
Jei į chloro atmosferą įdėsite popieriaus lapą, suvilgytą terpentinu (organinė medžiaga, susidedanti iš vandenilio ir anglies), pastebėsite, kad išsiskiria daug suodžių ir atsiranda vandenilio chlorido kvapas, kartais reakcija vyksta užsidegus. Tai paaiškinama tuo, kad chloras išstumia iš junginių su vandeniliu ir sudaro vandenilio chloridą, o laisvoje būsenoje išsiskiria suodžių pavidalu. Štai kodėl guminiai gaminiai nenaudojami.
