Collier Encyclopedia. Plin hlor, fizička svojstva hlora, hemijska svojstva hlora Distribucija hlora u prirodi fizička svojstva

Hlor su verovatno dobijali i alhemičari, ali njegovo otkriće i prvo istraživanje neraskidivo je povezano sa imenom čuvenog švedskog hemičara Carla Wilhelma Scheelea. Šele je otkrio pet hemijskih elemenata - barijum i mangan (zajedno sa Johanom Ganom), molibden, volfram, hlor i nezavisno od drugih hemičara (iako kasnije) - još tri: kiseonik, vodonik i azot. Nijedan hemičar kasnije nije mogao ponoviti ovo dostignuće. Istovremeno, Scheele, već izabran za člana Kraljevske švedske akademije nauka, bio je jednostavan farmaceut u Köpingu, iako je mogao zauzeti časniju i prestižniju poziciju. Sam Fridrik II Veliki, pruski kralj, ponudio mu je mesto profesora hemije na Univerzitetu u Berlinu. Odbijajući takve primamljive ponude, Scheele je rekao: "Ne mogu jesti više nego što mi treba, a ono što zaradim ovdje u Köpingu dovoljno mi je za život."

Brojna jedinjenja hlora bila su poznata, naravno, mnogo pre Šelea. Ovaj element je dio mnogih soli, uključujući najpoznatiju - kuhinjsku sol. Godine 1774. Scheele je izolovao slobodni hlor zagrijavanjem crnog minerala piroluzita sa koncentriranom hlorovodoničnom kiselinom: MnO 2 + 4HCl ® Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O.

U početku, kemičari su hlor smatrali ne elementom, već kemijskim spojem nepoznatog elementa murija (od latinskog muria - slana otopina) s kisikom. Vjerovalo se da hlorovodonična kiselina (nazvana je murija) sadrži hemijski vezan kiseonik. O tome je “svjedočila”, posebno, sljedeća činjenica: kada se otopina hlora ostavi na svjetlu, iz nje se oslobađa kisik, a u otopini ostaje hlorovodonična kiselina. Međutim, brojni pokušaji da se kisik "otrgne" od hlora nisu doveli do ničega. Dakle, niko nije uspeo da dobije ugljični dioksid zagrevanjem hlora sa ugljem (koji na visokim temperaturama „oduzima“ kiseonik mnogim jedinjenjima koja ga sadrže). Kao rezultat sličnih eksperimenata koje su izveli Humphrey Davy, Joseph Louis Gay-Lussac i Louis Jacques Tenard, postalo je jasno da hlor ne sadrži kisik i da je jednostavna tvar. Eksperimenti Gay-Lussaca, koji je analizirao kvantitativni odnos gasova u reakciji hlora sa vodonikom, doveli su do istog zaključka.

Godine 1811. Davy je predložio naziv "hlorin" za novi element - od grčkog. "kloros" - žuto-zeleni. Ovo je boja hlora. Isti korijen je u riječi "hlorofil" (od grčkog "chloros" i "phyllon" - list). Godinu dana kasnije, Gay-Lussac je "skratio" ime u "hlor". Ali do sada, Britanci (i Amerikanci) ovaj element nazivaju "hlor" (hlor), dok Francuzi - hlor (hlor). Nemci, „zakonodavci“ hemije, takođe su usvojili skraćeni naziv za skoro čitav 19. vek. (na njemačkom hlor - Chlor). Godine 1811., njemački fizičar Johann Schweiger predložio je naziv "halogen" za hlor (od grčkog "hals" - sol i "gennao" - rađam). Nakon toga, ovaj termin je dodijeljen ne samo kloru, već i svim njegovim analozima u sedmoj grupi - fluoru, bromu, jodu, astatinu.

Zanimljiva demonstracija sagorevanja vodonika u atmosferi hlora: ponekad se tokom eksperimenta javlja neobična nuspojava: čuje se zujanje. Najčešće, plamen zuji kada se tanka cijev koja nosi vodonik spusti u konusnu posudu napunjenu hlorom; isto važi i za sferne tikvice, ali u cilindrima plamen obično ne zuji. Ovaj fenomen je nazvan "plamen koji pjeva".

U vodenom rastvoru, hlor delimično i prilično sporo reaguje sa vodom; na 25°C, ravnoteža: Cl 2 + H 2 O HClO + HCl se uspostavlja u roku od dva dana. Hipohlorna kiselina se razlaže na svetlosti: HClO ® HCl + O. Efekat izbeljivanja pripisuje se atomskom kiseoniku (apsolutno suvi hlor nema takvu sposobnost).

Klor u svojim spojevima može pokazati sva oksidaciona stanja - od -1 do +7. Sa kiseonikom, hlor stvara brojne okside, svi u svom čistom obliku su nestabilni i eksplozivni: Cl 2 O je žuto-narandžasti gas, ClO 2 je žuti gas (ispod 9,7 ° C je svetlocrvena tečnost), hlor perhlorat Cl 2 O 4 (ClO –ClO 3, svijetložuta tečnost), Cl 2 O 6 (O 2 Cl–O–ClO 3, jarko crvena tečnost), Cl 2 O 7 je bezbojna vrlo eksplozivna tečnost. Nestabilni oksidi Cl 2 O 3 i ClO 3 dobijeni su na niskim temperaturama. ClO 2 oksid se proizvodi u industrijskim razmjerima i koristi se umjesto klora za izbjeljivanje pulpe i dezinfekciju vode za piće i otpadnih voda. Sa drugim halogenima, hlor stvara niz takozvanih interhalogenih spojeva, na primjer, ClF, ClF 3 , ClF 5 , BrCl, ICl, ICl 3 .

Klor i njegovi spojevi s pozitivnim oksidacijskim stanjem jaki su oksidanti. Godine 1822. njemački hemičar Leopold Gmelin je oksidacijom hlorom dobio crvenu boju od žute krvne soli: 2K 4 + Cl 2 ® K 3 + 2KCl. Klor lako oksidira bromide i kloride uz oslobađanje slobodnog broma i joda.

Klor u različitim oksidacionim stanjima formira brojne kiseline: HCl - hlorovodonična (hlorovodonična, soli - hloridi), HClO - hipohlorna (soli - hipohloriti), HClO 2 - hlorid (soli - hloriti), HClO 3 - hlorna (soli - hlorati) , HClO 4 - hlor (soli - perhlorati). U svom čistom obliku, od kiseonikovih kiselina, stabilna je samo perhlorna kiselina. Od soli kisikovih kiselina, hipoklorita, natrijevog hlorita NaClO 2 - za izbjeljivanje tkanina, za proizvodnju kompaktnih pirotehničkih izvora kisika ("kiseoničke svijeće"), kalijevih hlorata (bertolet sol), kalcija i magnezija (za suzbijanje poljoprivrednih štetočina, kao npr. komponente pirotehničkih sastava i eksploziva, u proizvodnji šibica), perhlorati - komponente eksploziva i pirotehničkih sastava; amonijum perhlorat je komponenta čvrstog raketnog goriva.

Hlor reaguje sa mnogim organskim jedinjenjima. Brzo se dodaje nezasićenim spojevima s dvostrukim i trostrukim vezama ugljik-ugljik (reakcija s acetilenom ide eksplozijom), a na svjetlu - u benzen. Pod određenim uslovima, hlor može da zameni atome vodonika u organskim jedinjenjima: R–H + Cl 2 ® RCl + HCl. Ova reakcija je odigrala značajnu ulogu u istoriji organske hemije. 1840-ih, francuski hemičar Jean Baptiste Dumas otkrio je da kada hlor reaguje sa sirćetnom kiselinom, reakcija

CH 3 COOH + Cl 2 ® CH 2 ClCOOH + HCl. Sa viškom hlora nastaje trihloroctena kiselina CCl 3 COOH. Međutim, mnogi kemičari su s nevjericom reagirali na Dumasov rad. Zaista, prema tada općeprihvaćenoj Berzeliusovoj teoriji, pozitivno nabijeni atomi vodika ne mogu se zamijeniti negativno nabijenim atomima hlora. Ovog su mišljenja u to vrijeme imali mnogi istaknuti hemičari, među kojima su bili Friedrich Wöhler, Justus Liebig i, naravno, sam Berzelius.

Da bi ismijao Dumasa, Wöhler je svom prijatelju Liebigu prenio članak u ime izvjesnog S. Windlera (Schwindler je na njemačkom varalica) o novoj uspješnoj primjeni reakcije koju je navodno otkrio Dumas. Wöhler je u članku, uz očiglednu sprdnju, pisao o tome kako je u mangan acetatu Mn (CH 3 COO) 2 bilo moguće zamijeniti sve elemente, u skladu s njihovom valentnošću, klorom, što je rezultiralo žutom kristalnom tvari koja se sastoji samo od klora. . Nadalje je rečeno da se u Engleskoj, sukcesivnom zamjenom svih atoma u organskim jedinjenjima atomima hlora, obične tkanine pretvaraju u hlorne i da stvari zadržavaju svoj izgled. U fusnoti je istaknuto da su londonske prodavnice žustro trgovale materijalom koji se sastoji samo od hlora, jer je ovaj materijal veoma dobar za noćne kape i tople gaće.

Reakcija hlora sa organskim jedinjenjima dovodi do stvaranja mnogih organohlornih produkata, među kojima su u širokoj upotrebi rastvarači metilen hlorid CH 2 Cl 2, hloroform CHCl 3, ugljen-tetrahlorid CCl 4, trihloretilen CHCl=CCl 2, tetrahloretilen C 2 Cl 4. U prisustvu vlage, hlor obezboji zeleno lišće biljaka, mnoge boje. Ovo se koristi od 18. veka. za izbjeljivanje tkanina.

Hlor kao otrovni gas.

Scheele, koji je primio hlor, primijetio je njegov vrlo neprijatan oštar miris, otežano disanje i kašalj. Kako se kasnije saznalo, čovjek osjeti miris hlora čak i ako jedan litar zraka sadrži samo 0,005 mg ovog plina, a pritom već iritira respiratorni trakt, uništavajući ćelije sluzokože disajnih puteva i pluća. . Koncentracija od 0,012 mg/l teško se podnosi; ako koncentracija hlora prelazi 0,1 mg/l, postaje opasna po život: disanje se ubrzava, postaje konvulzivno, a zatim sve rjeđe, a nakon 5-25 minuta disanje prestaje. Maksimalno dozvoljena koncentracija u vazduhu industrijskih preduzeća je 0,001 mg/l, au vazduhu stambenih naselja - 0,00003 mg/l.

Peterburški akademik Toviy Yegorovich Lovitz, ponavljajući Scheeleov eksperiment 1790. godine, slučajno je ispustio značajnu količinu hlora u zrak. Nakon što ga je udahnuo, izgubio je svijest i pao, a zatim je osam dana patio od strašnih bolova u grudima. Srećom, oporavio se. Skoro je umro, otrovan hlorom, i poznati engleski hemičar Davy. Eksperimenti sa čak i malom količinom hlora su opasni, jer mogu izazvati ozbiljna oštećenja pluća. Priča se da je njemački hemičar Egon Wiberg jedno od svojih predavanja o hloru započeo riječima: „Hlor je otrovan gas. Ako se otrujem tokom još jedne demonstracije, izvedite me na svjež zrak. Ali predavanje će, nažalost, morati biti prekinuto. Ako ispustite mnogo hlora u vazduh, to postaje prava katastrofa. To su tokom Prvog svetskog rata iskusile englesko-francuske trupe. Ujutro 22. aprila 1915. godine, nemačka komanda je odlučila da izvede prvi gasni napad u istoriji ratova: kada je vetar zapuhao prema neprijatelju, ventili od 5730 cilindara istovremeno su se otvorili na malom frontu od šest kilometara u blizini belgijski grad Ypres, od kojih je svaki sadržavao 30 kg tekućeg hlora. U roku od 5 minuta formirao se ogroman žuto-zeleni oblak, koji se polako udaljavao od njemačkih rovova prema saveznicima. Engleski i francuski vojnici bili su potpuno bespomoćni. Plin je prodirao kroz pukotine u sva skloništa, od njega se nije moglo pobjeći: uostalom, gas maska još nije bila izmišljena. Kao rezultat toga, 15.000 ljudi je otrovano, od kojih je 5.000 umrlo. Mesec dana kasnije, 31. maja, Nemci su ponovili gasni napad na istočnom frontu protiv ruskih trupa. To se dogodilo u Poljskoj u blizini grada Bolimova. Na frontu od 12 km, iz 12 hiljada cilindara ispušteno je 264 tone mješavine hlora sa mnogo otrovnijim fosgenom (hlorid ugljične kiseline COCl 2). Kraljevska komanda je znala šta se dogodilo na Ypresu, a ipak ruski vojnici nisu imali nikakva sredstva zaštite! Kao rezultat gasnog napada, gubici su iznosili 9146 ljudi, od kojih samo 108 - kao rezultat puščanog i artiljerijskog granatiranja, ostali su otrovani. Istovremeno, skoro odmah su umrle 1183 osobe.

Ubrzo su kemičari ukazali na to kako pobjeći od hlora: trebate disati kroz zavoj od gaze natopljen otopinom natrijevog tiosulfata (ova tvar se koristi u fotografiji, često se naziva hiposulfit). Klor vrlo brzo reagira s otopinom tiosulfata, oksidirajući ga:

Na 2 S 2 O 3 + 4Cl 2 + 5H 2 O ® 2H 2 SO 4 + 2NaCl + 6HCl. Naravno, sumporna kiselina također nije bezopasna tvar, ali njezina razrijeđena vodena otopina je mnogo manje opasna od otrovnog hlora. Stoga je tiosulfat tih godina imao drugo ime - "antihlor", ali prve tiosulfatne gas maske nisu bile baš efikasne.

Godine 1916. ruski hemičar, budući akademik Nikolaj Dmitrijevič Zelinski izumio je zaista efikasnu gas masku u kojoj su otrovne tvari zadržavane slojem aktivnog uglja. Takav ugalj sa vrlo razvijenom površinom mogao bi zadržati mnogo više hlora od gaze impregnirane hiposulfitom. Na sreću, "napadi hlorom" ostali su samo tragična epizoda u istoriji. Nakon svjetskog rata, hlor je imao samo miroljubive profesije.

Upotreba hlora.

Ogromne količine hlora - desetine miliona tona - proizvode se godišnje širom svijeta. Samo u SAD krajem 20. veka. godišnje se elektrolizom dobija oko 12 miliona tona hlora (10. mesto među hemijskim industrijama). Njegov najveći dio (do 50%) se troši na hloriranje organskih spojeva - za dobivanje otapala, sintetičke gume, polivinil hlorida i druge plastike, hloroprenske gume, pesticida, lijekova i mnogih drugih potrebnih i korisnih proizvoda. Ostatak se troši za sintezu neorganskih hlorida, u industriji celuloze i papira za izbjeljivanje drvne celuloze, za prečišćavanje vode. U relativno malim količinama, hlor se koristi u metalurškoj industriji. Uz njegovu pomoć dobijaju se vrlo čisti metali - titan, kalaj, tantal, niobijum. Sagorevanjem vodonika u hloru dobija se hlorovodonik, a iz njega - hlorovodonična kiselina. Klor se također koristi za proizvodnju sredstava za izbjeljivanje (hipohloriti, izbjeljivači) i dezinfekciju vode hloriranjem.

Ilya Leenson

Hlor(od grčkog. χλωρός - "zeleno") - hemijski element grupe VII periodnog sistema Mendeljejeva, atomski broj 17, atomska masa 35.453. Označava se simbolom Cl (lat. Chlorum). Reaktivni nemetal. Uvršten u grupu halogena. Jednostavna supstanca hlor u normalnim uslovima je žućkasto-zeleni otrovni gas, teži od vazduha, oštrog mirisa. Molekul hlora je dvoatomski (formula Cl 2).

Vezu sa vodonikom - gasoviti hlorovodonik - prvi je dobio Joseph Priestley 1772. godine. Klor je prvi put dobio 1774. švedski hemičar Carl Wilhelm Scheele interakcijom hlorovodonične kiseline sa piroluzitom MnO 2. Scheele je primijetio miris klora, sličan mirisu aqua regia, njegovu sposobnost interakcije sa zlatom i cinoberom, kao i njegova svojstva izbjeljivanja. Međutim, pokušaji izolacije hlora ostali su neuspješni sve do rada engleskog hemičara Humphryja Davyja, koji je 1810. uspio elektrolizom da razgradi kuhinjsku sol na natrijum i hlor, dokazujući elementarnu prirodu potonjeg i nazivajući ga hlorom (od grčkog chloros - žuto-zelena). Godine 1813. J.L. Gay-Lussac je predložio naziv hlor za ovaj element.

Poput fluora, najveći dio hlora došao je na površinu zemlje iz vrućih crijeva Zemlje. Čak i danas, milioni tona i HCl i HF godišnje se oslobađaju sa vulkanskim gasovima. Još je značajnije bilo takvo razdvajanje u prošlim epohama.
Primarni oblik hlora na zemljinoj površini odgovara njegovoj ekstremnoj disperziji. Kao rezultat rada vode, koja je milionima godina uništavala stijene i ispirala iz njih sve rastvorljive sastojke, u morima su se nakupila jedinjenja hlora. Sušenje potonjeg dovelo je do formiranja na mnogim mjestima svijeta moćnih naslaga NaCl, koji služi kao sirovina za proizvodnju jedinjenja hlora.
Klor se u prirodi javlja samo u obliku jedinjenja. Prosečan sadržaj hlora u zemljinoj kori iznosi 1,7×10 -2% po masi, u kiselim magmatskim stenama - granitima 2,4×10 -2, u bazičnim i ultrabaznim 5×10 -3. Migracija vode igra glavnu ulogu u istoriji hlora u zemljinoj kori. U obliku Cliona nalazi se u Svjetskom okeanu (1,93%), podzemnim slanicima i slanim jezerima.
Broj sopstvenih minerala (uglavnom prirodnih hlorida) je 97, a glavni je NaCl halit, poznat kao kuhinjska so. Tu su i velika nalazišta kalijum i magnezijum hlorida i mešanih hlorida: silvin KCl, silvinit (Na, K) Cl, karnalit KCl × MgCl 2 × 6H 2 O, kainit KCl × MgSO 4 × ZH 2 O, bišofit MgCl × 2 2 O U istoriji Zemlje, snabdevanje gornjih delova zemljine kore HCl sadržanim u vulkanskim gasovima bilo je od velikog značaja. U prirodi postoje dva izotopa hlora 35 Cl i 37 Cl.

U normalnim uslovima, hlor je žuto-zeleni gas sa zagušljivim mirisom. Hlor ima t bp - 34,05 ° C, t topljenja - 101 ° C. Gustina gasovitog hlora u normalnim uslovima je 3,214 g/l; zasićena para na 0 °C 12,21 g/l; tečni hlor na tački ključanja od 1,557 g/cm 3 ; čvrsti hlor na -102 ° C 1,9 g / cm 3. Pritisak zasićene pare hlora na 0 °C 0,369; na 25 °C 0,772; na 100 °C 3,814 MN / m 2 odnosno 3,69; 7,72; 38,14 kgf / cm 2. Toplota fuzije 90,3 kJ/kg (21,5 cal/g); toplota isparavanja 288 kJ/kg (68,8 cal/g); toplotni kapacitet gasa pri konstantnom pritisku 0,48 kJ/(kg×K) . Klor se dobro otapa u TiCl 4 , SiCl 4 , SnCl 4 i nekim organskim rastvaračima (posebno heksanu i tetrahloridu ugljenika). Molekul hlora je dvoatomski (Cl 2). Stepen termičke disocijacije Cl 2 +243 kJ → 2Cl na 1000 K je 2,07 × 10 -4%, na 2500 K - 0,909%.
Eksterna elektronska konfiguracija atoma Cl3s2 je 3p5. U skladu s tim, hlor u jedinjenjima pokazuje oksidaciona stanja -1, +1, +3, +4, +5, +6 i +7. Kovalentni radijus atoma je 0,99A, ionski radijus Cl je 1,82A, elektronski afinitet atoma hlora je 3,65 eV, a energija jonizacije je 12,97 eV.
Hemijski klor je vrlo aktivan, spaja se direktno sa gotovo svim metalima (s nekim samo u prisustvu vlage ili kada se zagrijava) i s nemetalima (osim ugljika, dušika, kisika, inertnih plinova), formirajući odgovarajuće kloride, reagira s mnogim spojevima , zamjenjuje vodonik u zasićenim ugljovodonicima i spaja nezasićene spojeve. Klor istiskuje brom i jod iz njihovih jedinjenja sa vodonikom i metalima; iz jedinjenja hlora sa ovim elementima istiskuje ga fluor. Alkalni metali u prisustvu tragova vlage interaguju sa hlorom uz paljenje, većina metala reaguje sa suvim hlorom samo kada se zagreje. Čelik je, kao i neki metali, otporan na suvi hlor na niskim temperaturama, pa se koristi za izradu opreme i skladištenja suvog hlora. Fosfor se pali u atmosferi hlora, formirajući PCl3, a daljim hlorisanjem - PCl 5; sumpor sa hlorom, kada se zagreva, daje S 2 Cl 2, SCl 2 i druge S n Cl m. Arsen, antimon, bizmut, stroncijum, telur snažno deluju sa hlorom. Smjesa hlora i vodonika sagorijeva bezbojnim ili žuto-zelenim plamenom da nastane klorovodik (ovo je lančana reakcija). Maksimalna temperatura plamena vodonik-hlor je 2200 °C. Eksplozivne su mješavine hlora i vodonika koje sadrže od 5,8 do 88,3% H 2 .
Sa kiseonikom hlor stvara okside: Cl 2 O, ClO 2, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7, Cl 2 O 8, kao i hipohlorite (soli hipohlorne kiseline), hlorite, hlorate i perklorate. Sva kiseonikova jedinjenja hlora tvore eksplozivne mešavine sa lako oksidativnim supstancama. Oksidi hlora su nestabilni i mogu spontano eksplodirati, hipohlorit se sporo razgrađuje tokom skladištenja, hlorati i perhlorati mogu eksplodirati pod uticajem inicijatora.
Hlor u vodi se hidrolizuje, formirajući hipohlornu i hlorovodoničnu kiselinu: Cl 2 + H 2 O → HClO + HCl. Prilikom hloriranja vodenih otopina alkalija na hladnom nastaju hipokloriti i kloridi: 2NaOH + Cl 2 \u003d NaClO + NaCl + H 2 O, a pri zagrijavanju - klorati. Hlor se dobija hlorisanjem suvog kalcijum hidroksida. Kada amonijak reaguje s hlorom, nastaje dušikov triklorid. Prilikom hloriranja organskih spojeva, klor ili zamjenjuje vodik: R-H + Cl 2 = RCl + HCl, ili se spaja kroz više veza:
>C=C< + Сl 2 → СlС-ССl
formirajući različita organska jedinjenja koja sadrže hlor.
Klor stvara interhalogene spojeve sa drugim halogenima. Fluoridi SlF, SlF 3 , SlF 5 su veoma reaktivni; na primjer, u atmosferi ClF 3, staklena vuna se spontano zapali. Poznata jedinjenja hlora sa kiseonikom i fluorom su hlor oksifluoridi: SlO 3 F, SlO 2 F 3 , SlOF, SlOF 3 i fluor perhlorat FSlO 4 .

Klor se počeo industrijski proizvoditi 1785. interakcijom hlorovodonične kiseline sa mangan dioksidom ili piroluzitom. Godine 1867. engleski hemičar G. Deacon razvio je metodu za proizvodnju hlora oksidacijom HCl atmosferskim kiseonikom u prisustvu katalizatora. Od kasnog 19. i početka 20. stoljeća, hlor se proizvodi elektrolizom vodenih otopina klorida alkalnih metala. Ovim metodama je 70-ih godina 20. vijeka proizvedeno 90 - 95% hlora u svijetu. Male količine hlora nastaju slučajno u proizvodnji magnezijuma, kalcijuma, natrijuma i litijuma elektrolizom rastopljenih hlorida. Godine 1975. svjetska proizvodnja hlora iznosila je oko 23 miliona tona.
Koriste se dve glavne metode elektrolize vodenih rastvora NaCl: 1) u elektrolizerima sa čvrstom katodom i poroznom filterskom membranom; 2) u elektrolizerima sa živinom katodom. Prema obje metode, plinoviti hlor se oslobađa na grafitnoj ili oksidnoj titan-rutenijum anodi. Prema prvoj metodi, na katodi se oslobađa vodik i nastaje otopina NaOH i NaCl iz koje se naknadnom obradom izoluje komercijalna kaustična soda. Prema drugoj metodi, na katodi se formira natrijev amalgam, kada se u posebnom aparatu razgradi čistom vodom, dobije se otopina NaOH, vodika i čiste žive, koja ponovo ide u proizvodnju. Obje metode daju 1,125 tona NaOH na 1 tonu hlora.
Dijafragmska elektroliza zahtijeva manje kapitalnih ulaganja za organizaciju proizvodnje hlora, a proizvodi jeftiniji NaOH. Metoda živine katode omogućava dobijanje vrlo čistog NaOH, ali gubitak žive dovodi do zagađenja životne sredine. Godine 1970. metoda živine katode činila je 62,2% svjetske proizvodnje hlora, metoda čvrste katode 33,6%, a ostale metode 4,3%. Nakon 1970. godine počela se koristiti elektroliza na čvrstoj katodi s membranom za izmjenu jona, što je omogućilo dobivanje čistog NaOH bez upotrebe žive.
Za dobivanje klora u malim količinama u laboratorijima obično se koriste reakcije zasnovane na oksidaciji klorovodika jakim oksidantima, obično se koristi mangan dioksid ili kalijev permanganat:
2KMnO 4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O

Jedna od važnih grana hemijske industrije je industrija hlora. Glavne količine hlora se prerađuju na mestu proizvodnje u jedinjenja koja sadrže hlor. Hlor se skladišti i transportuje u tečnom obliku u bocama, bačvama, železničkim cisternama ili u posebno opremljenim brodovima.
Glavni potrošači hlora su organska tehnologija (dobijanje organskih jedinjenja koja sadrže hlor) i industrija celuloze i papira (beljenje). Značajno manje hlora se troši u proizvodnji neorganskih jedinjenja, sanitarnim potrebama, hlorisanju vode i drugim oblastima. Klor se takođe koristi za hlorisanje određenih ruda u cilju ekstrakcije titana, niobija, cirkonija i drugih. Zanimljiva je nedavno predložena upotreba hlora za obradu metala: pod njegovim djelovanjem s dovoljno zagrijanom (infracrveno zračenje) površinom uklanjaju se sve hrapavosti u obliku hlapljivih hlorida. Ova metoda kemijskog mljevenja posebno je primjenjiva na proizvode složenog profila. Također je pokazano da mlaz hlora lako seče kroz dovoljno zagrijane limove legura otpornih na toplinu.
Hlor se koristio kao hemikalija u vojsci, kao i za proizvodnju drugih hemijskih ratnih agenasa: iperita i fosgena.

Klor je jedan od biogenih elemenata, stalna komponenta biljnih i životinjskih tkiva. Sadržaj hlora u biljkama (puno hlora u halofitima) - od hiljaditih delova procenta do celog procenta, u životinjama - desetih i stotih procenta. Dnevne potrebe za ovim hemijskim elementom ljudskog organizma pokrivaju se hranom. Uz hranu, hlor obično dolazi u višku u obliku natrijum hlorida i kalijum hlorida. Hljeb, meso i mliječni proizvodi posebno su bogati hlorom. Kod životinja, hlor je glavna osmotski aktivna tvar u krvnoj plazmi, limfi, likvoru i nekim tkivima. Igra ulogu u metabolizmu vode i soli, doprinoseći zadržavanju vode u tkivima. Regulacija kiselinsko-bazne ravnoteže u tkivima provodi se zajedno s drugim procesima promjenom raspodjele klora između krvi i drugih tkiva, hlor je uključen u energetski metabolizam u biljkama, aktivirajući i oksidativnu fosforilaciju i fotofosforilaciju. Klor ima pozitivan učinak na apsorpciju kisika korijenjem. Hlor je neophodan za proizvodnju kiseonika tokom fotosinteze izolovanim hloroplastima. Većina hranljivih podloga za veštački uzgoj biljaka ne sadrži hlor. Moguće je da su vrlo niske koncentracije hlora dovoljne za razvoj biljaka.

Trovanje hlorom moguće je u hemijskoj, celulozno-papirnoj, tekstilnoj i farmaceutskoj industriji. Hlor iritira sluzokožu očiju i respiratornog trakta. Sekundarna infekcija se obično pridružuje primarnim upalnim promjenama. Akutno trovanje se razvija gotovo odmah. Pri udisanju srednje i niske koncentracije hlora primećuju se stezanje i bol u grudima, suhi kašalj, ubrzano disanje, bol u očima, suzenje, povišen nivo leukocita u krvi, telesna temperatura itd. Bronhopneumonija, toksični plućni edem, depresija , konvulzije su moguće. U lakšim slučajevima oporavak nastupa za 3-7 dana. Kao dugoročne posljedice uočavaju se katari gornjih dišnih puteva, rekurentni brohitis, pneumoskleroza; moguća aktivacija plućne tuberkuloze. Kod dugotrajnog udisanja malih koncentracija klora primjećuju se slični, ali sporo razvijajući se oblici bolesti. Prevencija trovanja: zaptivanje proizvodnih pogona, opreme, efikasna ventilacija, po potrebi upotreba gas maske. Maksimalno dozvoljena koncentracija hlora u vazduhu proizvodnje, prostorija je 1 mg/m3. Proizvodnja hlora, izbjeljivača i drugih spojeva koji sadrže hlor odnosi se na industrije sa štetnim radnim uvjetima.

Istorija elementarnog hlora je relativno kratka, datira od 1774. godine. Vrlo je verovatno da su se alhemičari susreli sa elementarnim hlorom, jer u zemljama Istoka već u 9., a u Evropi u 13. veku. bila je poznata "kraljevska votka" - mješavina hlorovodonične i azotne kiseline.

Klor je prvi detaljno opisao švedski hemičar K. Schelle u interakciji piroluzita sa hlorovodoničnom kiselinom u svojoj raspravi o piroluzitu.

4HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + 2H2O

Schelle je primijetio miris klora, sličan mirisu carske vode, njegovu sposobnost interakcije sa zlatom i cinoberom, kao i njegova svojstva izbjeljivanja.

Berthollet i Lavoisier su sugerirali da je hlor oksid elementa murija, ali pokušaji da se izoluju ostali su neuspješni sve do Davyjevog rada, koji je uspio elektrolizom razgraditi kuhinjsku sol u natrijum i hlor.

Gay-Lussac je novom elementu dao kraće ime - hlor.

dio: opšte karakteristike

1. Lokacija u tabeli D.I. Mendeljejev

Klor (od grčkog člana - "zeleno") je element glavne podgrupe sedme grupe, trećeg perioda periodnog sistema hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, sa atomskim brojem 17. Označava se simbolom Cl ( lat. Chlorum). Reaktivni nemetal. Spada u grupu halogena (prvobitno je naziv "halogen" koristio njemački hemičar Schweiger za klor [doslovno, "halogen" je prevedeno kao sol), ali se nije ukorijenio, a kasnije je postao uobičajen za VII. grupa elemenata, koja uključuje hlor).

2. Struktura atoma (CI)

Valentni nivo atoma hlora sadrži 1 nespareni elektron: 1SI 2SI 2p6 3SI 3p5, tako da je valencija jednaka 1 za atom hlora veoma stabilna. Zbog prisustva nezauzete orbitale d-podnivoa u atomu hlora, atom hlora može pokazati i druge valencije. Šema formiranja pobuđenih stanja atoma:

3. Fizička svojstva

U normalnim uslovima, hlor je žuto-zeleni gas sa zagušljivim mirisom. Kada se ohladi, hlor prelazi u tečnost na temperaturi od oko 239 K, a zatim kristališe ispod 113 K. Neka od njegovih fizičkih svojstava prikazana su u tabeli.

4. Hemijska svojstva
4.1 Interakcija sa nemetalima

Sa nemetalima (osim ugljika, dušika, kisika i inertnih plinova) formira odgovarajuće kloride.

Na svjetlu ili kada se zagrije, aktivno reagira (ponekad i eksplozijom) s vodikom radikalnim mehanizmom. Mješavina hlora i vodika u malim koncentracijama gori bezbojnim ili žuto-zelenim plamenom.

5Cl2 + 2P > 2PCl5
2S + Cl2 > S2Cl2

Sa kiseonikom hlor stvara okside u kojima pokazuje oksidaciono stanje od +1 do +7: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7. Imaju oštar miris, termički i fotokemijski su nestabilni i skloni eksplozivnom raspadanju.

Pri reakciji s fluorom ne nastaje hlorid, već fluor:

Cl2 + 3F2(e) > 2ClF3

4.2 Reakcija s metalima

Klor direktno reaguje sa gotovo svim metalima (s nekim samo u prisustvu vlage ili kada se zagreje):

Cl2 + 2Na > 2NaCl

3Cl2 + 2Sb > 2SbCl3
3Cl2 + 2Fe > 2FeCl3

Sada na videu možemo posmatrati reakcije hlora sa nekim elementima

Zapaljene svijeće u hloru

Interakcija hlora sa metalima: a) sa gvožđem

Interakcija sa složenim supstancama

Zamjena aktivnijim halogenom manje aktivnog iz njegove soli

4.3 Ostala svojstva

Klor istiskuje brom i jod iz njihovih spojeva s vodikom i metalima:

Cl2 + 2HBr > Br2 + 2HCl

Cl2 + 2NaI > I2 + 2NaCl

U reakciji sa ugljičnim monoksidom nastaje fozgen:

Cl2 + CO > COCl2

Kada se rastvori u vodi ili lužinama, hlor dismutira, formirajući hipohlornu (a kada se zagrije, perhlorničnu) i hlorovodoničnu kiselinu ili njihove soli:

Cl2 + H2O > HCl + HClO

3Cl2 + 6NaOH > 5NaCl + NaClO3 + 3H2O

Kloriranjem suvog kalcijum hidroksida dobija se izbeljivač:

Cl2 + Ca(OH)2 > CaCl(OCl) + H2O

Djelovanjem hlora na amonijak može se dobiti dušikov triklorid:

4NH3 + 3Cl2 > NCl3 + 3NH4Cl
4.4 Oksidirajuća svojstva hlora

Klor je veoma jak oksidant.

Cl2 + H2S > 2HCl + S

4.5 Reakcije s organskim tvarima

Sa zasićenim jedinjenjima:

CH3-CH3 + Cl2 > C2H6-xClx + HCl

Vezi se na nezasićena jedinjenja višestrukim vezama:

CH2=CH2 + Cl2 > Cl-CH2-CH2-Cl

Aromatična jedinjenja zamenjuju atom vodonika sa hlorom u prisustvu katalizatora (npr. AlCl3 ili FeCl3).

Na zapadu Flandrije nalazi se mali grad. Ipak, njegovo ime je poznato u cijelom svijetu i dugo će ostati u sjećanju čovječanstva kao simbol jednog od najvećih zločina protiv čovječnosti. Ovaj grad - Ypres, Crecy - Ypres - Hirošima - prekretnice na putu pretvaranja rata u džinovsku mašinu za uništavanje. Početkom 1915. na zapadnoj liniji fronta formirana je takozvana izbočina Ypres. Savezničke anglo-francuske trupe sjeveroistočno od Ypresa kopale su se po teritoriji koju je okupirala njemačka vojska. Njemačka komanda odlučila je krenuti u protunapad i izravnati liniju fronta. Ujutro 22. aprila, kada je zapuhao ravni sjeveroistok, Nemci su započeli neobičnu pripremu za ofanzivu - izveli su prvi gasni napad u istoriji ratova. Na prednjem sektoru Ypres, istovremeno je otvoreno 6.000 cilindara hlora. Za pet minuta stvorio se ogroman, težak 180 tona, otrovni žutozeleni oblak, koji se polako kretao prema neprijateljskim rovovima.

Ovo niko nije očekivao. Trupe Francuza i Britanaca spremale su se za napad, za artiljerijsko granatiranje, vojnici su se sigurno ukopavali, ali pred razornim oblakom hlora bili su apsolutno nenaoružani. Smrtonosni gas je prodirao u sve pukotine, u sva skloništa. Rezultati prvog hemijskog napada (i prvog kršenja Haške konvencije o neupotrebi otrovnih supstanci iz 1907.!) bili su zapanjujući - pogodili su oko 15 hiljada ljudi, a oko 5 hiljada - na smrt. I sve to - kako bi se izravnala linija fronta duga 6 km! Dva mjeseca kasnije, Nijemci su krenuli u napad hlorom i na istočnom frontu. I dvije godine kasnije, Ypres je povećao svoju slavu. Tokom teške bitke 12. jula 1917. godine, prvi put je na području ovog grada upotrijebljena otrovna tvar pod nazivom poshlordietil sulfid.

Prisjetili smo se ovih historijskih epizoda, povezanih sa jednim malim gradom i jednim hemijskim elementom, kako bismo pokazali koliko opasan element broj 17 može biti u rukama militantnih ludaka. Ovo je najmračnija stranica u istoriji hlora.

Ali bilo bi potpuno pogrešno vidjeti u kloru samo otrovnu tvar i sirovinu za proizvodnju drugihotrovne supstance...

Istorija elementarnog hlora je relativno kratka, datira od 1774. Istorija jedinjenja hlora je stara koliko i svet. Dovoljno je podsjetiti da je hlorid kuhinjska so. I, po svemu sudeći, još u prapovijesnim vremenima uočena je sposobnost soli da sačuva meso i ribu.

Najstariji arheološki nalazi - dokazi o upotrebi soli od strane ljudi datiraju iz otprilike 3-4 milenijuma prije Krista. A najstariji opis vađenja kamene soli nalazi se u spisima grčkog istoričara Herodota (V vijek prije nove ere). Herodot opisuje iskopavanje kamene soli u Libiji. U oazi Sinah u centru libijske pustinje nalazio se čuveni hram boga Amon-Ra. Zbog toga je Libija nazvana "Amonijak", a prvo ime kamene soli bilo je "sal ammoniacum". Kasnije, počevši od 13. vijeka, n. e., ovo ime je dodijeljeno amonijum hloridu.

Prirodna istorija Plinija Starijeg opisuje metodu odvajanja zlata od prostih metala kalcinacijom solju i glinom. A jedan od prvih opisa pročišćavanja natrijum hlorida nalazi se u spisima velikog arapskog lekara i alhemičara Jabira ibn Hayyana (u evropskom pravopisu - Geber).

Vrlo je vjerovatno da su se i alhemičari susreli sa elementarnim hlorom, budući da u zemljama Istoka već u 9., a u Evropi u 13. vijeku. bila je poznata "kraljevska votka" - mješavina hlorovodonične i azotne kiseline. Knjiga Hortus Medicinae Holanđanina Van Helmonta, objavljena 1668. godine, kaže da kada se amonijum hlorid i azotna kiselina zagreju zajedno, dobija se određeni gas. Sudeći po opisu, ovaj plin je vrlo sličan.

Prvi ga je detaljno opisao švedski hemičar Scheele u svojoj raspravi o piroluzitu. Zagrijavanjem minerala hlorovodoničnom kiselinom, Scheele je uočio miris karakterističan za aqua regia, prikupio i proučavao žuto-zeleni plin koji je doveo do ovog mirisa, te proučavao njegovu interakciju s određenim tvarima. Scheele je bio prvi koji je otkrio učinak hlora na i (u drugom slučaju nastaje sublimat) i svojstva izbjeljivanja hlora.

Scheele nije smatrao da je novootkriveni plin jednostavna supstanca i nazvao ga je "deflogistinirana hlorovodonična kiselina". Modernim riječima, Scheele, a nakon njega i drugi naučnici tog vremena, vjerovali su da je novi plin oksid hlorovodonične kiseline.

Nešto kasnije, Bertollet je predložio da se ovaj plin smatra oksidom nekog novog elementa, murija. Već tri i po decenije, hemičari su bezuspješno pokušavali izolovati nepoznati murij.

Pobornik "murijum oksida" je u početku bio Davy, koji je 1807. električnom strujom razgradio kuhinjsku so u alkalni metal i žuto-zeleni gas. Međutim, tri godine kasnije, nakon mnogih bezuspješnih pokušaja da dobije muriju, Davy je došao do zaključka da je plin koji je otkrio Scheele jednostavna tvar, element, i nazvao ga kloričnim plinom ili klorom (od grčkog - žuto-zeleno). I tri godine kasnije, Gay-Lussac je novom elementu dao kraće ime - hlor. Istina, još 1811. godine njemački hemičar Schweiger predložio je drugo ime za klor - "halogen" (doslovno se prevodi kao sol), ali to ime u početku nije zaživjelo, a kasnije je postalo uobičajeno za čitavu grupu elemenata, koji uključuje hlor.

Na zapadu Flandrije nalazi se mali grad. Ipak, njegovo ime je poznato u cijelom svijetu i dugo će ostati u sjećanju čovječanstva kao simbol jednog od najvećih zločina protiv čovječnosti. Ovaj grad Ypres. Crécy (Bitka kod Crécyja 1346. godine dovela je do prve upotrebe vatrenog oružja od strane engleskih trupa u Evropi.) Ypres Hirošima prekretnice na putu pretvaranja rata u džinovsku mašinu za uništavanje.

Početkom 1915. na zapadnoj liniji fronta formirana je takozvana izbočina Ypres. Savezničke anglo-francuske trupe sjeveroistočno od Ypresa uklesale su se u teritoriju koju je okupirala njemačka vojska. Njemačka komanda odlučila je krenuti u protunapad i izravnati liniju fronta. Ujutro 22. aprila, uz ravan sjeveroistočni vjetar, Nijemci su započeli neobičnu pripremu za ofanzivu – izveli su prvi gasni napad u istoriji ratova. Na prednjem sektoru Ypres, istovremeno je otvoreno 6.000 cilindara hlora. Za pet minuta stvorio se ogroman, težak 180 tona, otrovni žutozeleni oblak, koji se polako kretao prema neprijateljskim rovovima.

Ovo niko nije očekivao. Trupe Francuza i Britanaca spremale su se za napad, za artiljerijsko granatiranje, vojnici su se sigurno ukopavali, ali pred razornim oblakom hlora bili su apsolutno nenaoružani. Smrtonosni gas je prodirao u sve pukotine, u sva skloništa. Rezultati prvog hemijskog napada (i prvog kršenja Haške konvencije iz 1907. o neupotrebi otrovnih supstanci!) bili su zapanjujući - hlor je pogodio oko 15 hiljada ljudi, a oko 5 hiljada je umrlo. I sve to kako bi se izravnala linija fronta duga 6 km! Dva mjeseca kasnije, Nijemci su krenuli u napad hlorom i na istočnom frontu. I dvije godine kasnije, Ypres je povećao svoju slavu. Tokom teške bitke 12. jula 1917. godine, prvi put je na području ovog grada upotrijebljena otrovna tvar, kasnije nazvana iperit. Gorušica je derivat hlora, dihlorodietil sulfida.

Ali bilo bi potpuno pogrešno vidjeti u hloru samo otrovnu tvar i sirovinu za proizvodnju drugih otrovnih tvari...

Istorija hlora

Istorija elementarnog hlora je relativno kratka, datira od 1774. Istorija jedinjenja hlora je stara koliko i svet. Dovoljno je podsjetiti da je natrijum hlorid kuhinjska so. I, po svemu sudeći, još u prapovijesnim vremenima uočena je sposobnost soli da sačuva meso i ribu.

Najstariji arheološki nalazi dokazi o ljudskoj upotrebi soli datiraju iz otprilike 3...4 milenijuma prije Krista. A najstariji opis vađenja kamene soli nalazi se u spisima grčkog istoričara Herodota (V vijek prije nove ere). Herodot opisuje iskopavanje kamene soli u Libiji. U oazi Sinah u centru libijske pustinje nalazio se čuveni hram boga Amon-Ra. Zbog toga je Libija nazvana "Amonijak", a prvo ime kamene soli bilo je "sal ammoniacum". Kasnije, počevši od trinaestog veka. AD, ovo ime je dodijeljeno amonijum hloridu.

Klor je prvi detaljno opisao švedski hemičar Scheele u svojoj raspravi o piroluzitu. Zagrijavanjem minerala piroluzita hlorovodoničnom kiselinom, Scheele je uočio miris karakterističan za aqua regia, sakupio i proučavao žuto-zeleni plin koji je uzrokovao ovaj miris i proučavao njegovu interakciju s određenim tvarima. Scheele je bio prvi koji je otkrio djelovanje hlora na zlato i cinober (u drugom slučaju nastaje sublimat) i svojstva klora za izbjeljivanje.

Nešto kasnije, Bertholet i Lavoisier su predložili da se ovaj plin smatra oksidom nekog novog elementa, murija. Već tri i po decenije, hemičari su bezuspješno pokušavali izolovati nepoznati murij.

Pobornik "murijum oksida" u početku je bio i Davy, koji je 1807. električnom strujom razgradio kuhinjsku so u alkalni metal natrijum i žuto-zeleni gas. Međutim, tri godine kasnije, nakon mnogih bezuspješnih pokušaja da dobije muriju, Davy je došao do zaključka da je plin koji je otkrio Scheele jednostavna supstanca, element, i nazvao ga kloričnim plinom ili klorom (od grčkog χλωροζ žuto-zeleni). I tri godine kasnije, Gay-Lussac je novom elementu dao kraće ime hlor. Istina, još 1811. godine njemački hemičar Schweiger predložio je drugi naziv za klor - "halogen" (doslovno se prevodi kao sol), ali to ime u početku nije zaživjelo, a kasnije je postalo uobičajeno za čitavu grupu elemenata, koji uključuje hlor.

"Lična karta" hlora

Na pitanje šta je hlor možete dati najmanje desetak odgovora. Prvo, to je halogen; drugo, jedan od najjačih oksidacijskih sredstava; treće, izuzetno otrovan gas; četvrto, najvažniji proizvod glavne hemijske industrije; peto, sirovine za proizvodnju plastike i pesticida, gume i vještačkih vlakana, boja i lijekova; šesto, supstanca sa kojom se dobijaju titan i silicijum, glicerin i fluoroplast; sedmo, sredstvo za prečišćavanje vode za piće i izbeljivanje tkanina...

Ovaj popis bi se mogao nastaviti.

U normalnim uslovima, elementarni hlor je prilično težak žuto-zeleni gas sa oštrim karakterističnim mirisom. Atomska težina hlora je 35,453, a molekulska težina 70,906, jer je molekul hlora dvoatomski. Jedan litar gasovitog hlora u normalnim uslovima (temperatura 0°C i pritisak 760 mmHg) teži 3,214 g. Kada se ohladi na temperaturu od 34,05°C, hlor se kondenzuje u žutu tečnost (gustina 1,56 g/cm stvrdne na 101,6°C. Pod povećanim pritiskom, hlor se može tečnosti na višim temperaturama do +144°C. Klor je visoko rastvorljiv u dihloretanu i nekim drugim organskim rastvaračima koji sadrže hlor.

Element #17 je veoma aktivan i direktno se kombinuje sa skoro svim elementima periodnog sistema. Stoga se u prirodi javlja samo u obliku spojeva. Najčešći minerali koji sadrže klor, halit NaCl, silvinit KCl NaCl, bišofit MgCl 2 6H 2 O, karnalit KCl MgCl 2 6H 2 O, kainit KCl MgSO 4 3H 2 O. Ovo je njihovo prvo "vino" (ili "zasluge") da je sadržaj hlora u zemljinoj kori 0,20% težinski. Za obojenu metalurgiju vrlo su važni neki relativno rijetki minerali koji sadrže klor, na primjer, srebro rog AgCl.

U pogledu električne provodljivosti, tečni hlor spada među najjače izolatore: provodi struju skoro milijardu puta lošije od destilovane vode i 10 22 puta lošije od srebra.

Brzina zvuka u hloru je oko jedan i po puta manja nego u vazduhu.

I na kraju, o izotopima hlora.

Sada je poznato devet izotopa ovog elementa, ali samo dva hlor-35 i hlor-37 se nalaze u prirodi. Prvi je oko tri puta veći od drugog.

Preostalih sedam izotopa dobijeno je umjetno. Najkraće živi od njih 32 Cl ima vrijeme poluraspada od 0,306 sekundi, a najdugovječniji 36 Cl 310 hiljada godina.

Kako se dobija hlor?

Prvo što primijetite kada dođete do tvornice hlora su brojni dalekovodi. Proizvodnja hlora troši mnogo električne energije koja je potrebna za razgradnju prirodnih spojeva hlora.

Naravno, glavna sirovina za hlor je kamena so. Ako se tvornica hlora nalazi u blizini rijeke, onda se sol ne uvozi željeznicom, već baržama - to je ekonomičnije. Sol je jeftin proizvod, ali se puno toga troši: da biste dobili tonu hlora, potrebno vam je oko 1,7 ... 1,8 tona soli.

Sol ide u skladišta. Ovdje se čuvaju tri šestomjesečne zalihe sirovina za proizvodnju hlora, po pravilu, velike tonaže.

Sol se izgnječi i otopi u toploj vodi. Ova slana otopina se pumpa kroz cjevovod do radnje za čišćenje, gdje se u ogromnim rezervoarima, visine trospratne kuće, salamura čisti od nečistoća soli kalcija i magnezija i bistri (dopušta da se taloži). Čisti koncentrovani rastvor natrijum hlorida se pumpa u glavnu radnju za proizvodnju hlora u radnju za elektrolizu.

U vodenom rastvoru, molekuli soli se pretvaraju u jone Na+ i Cl. Cl ion se razlikuje od atoma hlora samo po tome što ima jedan dodatni elektron. To znači da je za dobijanje elementarnog hlora potrebno otkinuti ovaj dodatni elektron. To se događa u ćeliji na pozitivno nabijenoj elektrodi (anodi). Čini se da su iz njega „isisani“ elektroni: 2Cl → Cl 2 + 2ē. Anode su napravljene od grafita, jer svaki metal (osim platine i njenih analoga), oduzimajući višak elektrona jonima hlora, brzo korodira i kolabira.

Postoje dvije vrste tehnološkog dizajna za proizvodnju hlora: dijafragma i živa. U prvom slučaju kao katoda služi perforirani željezni lim, a katodni i anodni prostor ćelije odvojeni su azbestnom dijafragmom. Na gvozdenoj katodi se ispuštaju vodikovi ioni i formira se vodeni rastvor kaustične sode. Ako se živa koristi kao katoda, tada se na nju ispuštaju ioni natrija i nastaje natrijev amalgam koji se zatim razlaže vodom. Dobijaju se vodonik i kaustična soda. U ovom slučaju nije potrebna odvajajuća dijafragma, a lužina je koncentriranija nego u dijafragmskim elektrolizerima.

Dakle, proizvodnja hlora je istovremeno i proizvodnja kaustične sode i vodika.

Vodik se uklanja kroz metalne cijevi, a hlor kroz staklene ili keramičke cijevi. Svježe pripremljen hlor je zasićen vodenom parom i stoga je posebno agresivan. Potom se prvo hladi hladnom vodom u visokim tornjevima obloženim keramičkim pločicama iznutra i puni keramičkim mlaznicama (tzv. Rašigovi prstenovi), a zatim se suši koncentriranom sumpornom kiselinom. To je jedino sredstvo za sušenje hlora i jedna od rijetkih tekućina s kojima hlor ne stupa u interakciju.

Suhi klor više nije tako agresivan, ne uništava, na primjer, čeličnu opremu.

Hlor se obično transportuje u tečnom stanju u železničkim cisternama ili bocama pod pritiskom do 10 atm.

U Rusiji je proizvodnja hlora prvi put organizovana još 1880. godine u fabrici Bondyuzhsky. Hlor se tada dobijao u principu na isti način na koji ga je Scheele dobio u svoje vreme reakcijom hlorovodonične kiseline sa piroluzitom. Sav proizvedeni klor korišten je za proizvodnju izbjeljivača. 1900. godine, prvi put u Rusiji, puštena je u rad radionica za elektrolitičku proizvodnju hlora u fabrici Donsoda. Kapacitet ove radionice bio je samo 6 hiljada tona godišnje. Godine 1917. sve fabrike hlora u Rusiji proizvele su 12.000 tona hlora. A 1965. godine u SSSR-u je proizvedeno oko milion tona hlora ...

Jedan od mnogih

Sva raznolikost praktične primjene hlora može se bez puno natezanja izraziti u jednoj frazi: hlor je neophodan za proizvodnju proizvoda hlora, tj. tvari koje sadrže “vezani” hlor. Ali kada govorimo o istim proizvodima klora, ne možete se povući s jednom frazom. Vrlo se razlikuju i po svojstvima i po namjeni.

Ograničeni obim našeg članka ne dozvoljava nam da govorimo o svim spojevima hlora, ali bez priče o barem nekim supstancama koje zahtijevaju hlor, naš „portret“ elementa br. 17 bio bi nepotpun i neuvjerljiv.

Uzmimo, na primjer, organoklorne insekticide, tvari koje ubijaju štetne insekte, ali su sigurne za biljke. Značajan dio proizvedenog hlora troši se na dobijanje sredstava za zaštitu bilja.

Jedan od najvažnijih insekticida je heksahlorocikloheksan (često se naziva heksahloran). Ovu supstancu je prvi put sintetizirao Faraday 1825. godine, ali je praktičnu primjenu našla tek više od 100 godina kasnije, 30-ih godina našeg stoljeća.

Sada se heksahloran dobija hlorisanjem benzena. Kao i vodonik, benzen vrlo sporo reaguje sa hlorom u mraku (i u odsustvu katalizatora), ali pri jakom svetlu reakcija hlorisanja benzena (C 6 H 6 + 3Cl 2 → C 6 H 6 Cl 6) se odvija prilično brzo.

Heksakloran se, kao i mnogi drugi insekticidi, koristi u obliku praha s punilima (talk, kaolin), ili u obliku suspenzija i emulzija, ili, konačno, u obliku aerosola. Heksahloran je posebno efikasan u tretiranju sjemena i kontroli štetočina na povrtarskim i voćarskim kulturama. Potrošnja heksahlorana je samo 1...3 kg po hektaru, a ekonomski efekat njegove upotrebe je 10...15 puta veći od troškova. Nažalost, heksahloran nije bezopasan za ljude...

PVC

Ako zamolite bilo kojeg učenika da navede plastiku koja mu je poznata, on će biti jedan od prvih koji će nazvati polivinil hlorid (inače, vinil plastiku). Sa stanovišta hemičara, PVC (kako se polivinil hlorid često naziva u literaturi) je polimer u čijoj molekuli su atomi vodika i hlora „nanizani“ na lanac atoma ugljika:

U ovom lancu može biti nekoliko hiljada karika.

A sa stanovišta potrošača, PVC je izolacija za žice i kabanice, linoleum i gramofonske ploče, zaštitni lakovi i materijali za pakovanje, hemijsku opremu i pjenastu plastiku, igračke i dijelove instrumenata.

Polivinil hlorid nastaje polimerizacijom vinil hlorida koji se najčešće dobija tretiranjem acetilena sa hlorovodonikom: HC ≡ CH + HCl → CH 2 = CHCl. Postoji još jedan način za dobivanje vinil klorida - termičko krekiranje dihloretana.

CH 2 Cl CH 2 Cl → CH 2 \u003d CHCl + HCl. Interesantna je kombinacija ove dvije metode, kada se u proizvodnji vinil hlorida metodom acetilena koristi HCl, koji se oslobađa prilikom krekiranja dihloretana.

Vinil hlorid je bezbojni plin ugodnog, pomalo opojnog, eteričnog mirisa koji se lako polimerizira. Da bi se dobio polimer, tečni vinil hlorid se ubrizgava pod pritiskom u toplu vodu, gde se drobi u sitne kapljice. Da se ne bi spojile, u vodu se dodaje malo želatine ili polivinil alkohola, a da bi se razvila reakcija polimerizacije, tu se unosi i inicijator polimerizacije, benzoil peroksid. Nakon nekoliko sati, kapljice se stvrdnu i formira se suspenzija polimera u vodi. Polimerni prah se odvaja na filteru ili centrifugi.

Polimerizacija se obično odvija na temperaturi od 40 do 60°C, a što je niža temperatura polimerizacije, to su rezultujuće molekule polimera duže...

Govorili smo o samo dvije supstance, za koje je potreban element br. 17. Samo oko dva od stotina. Mnogo je takvih primjera. I svi kažu da hlor nije samo otrovan i opasan plin, već vrlo važan, vrlo koristan element.

Elementarni proračun

Kada se klor dobije elektrolizom rastvora natrijum hlorida, istovremeno se dobijaju vodonik i natrijum hidroksid: 2NACl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH. Naravno, vodik je veoma važan hemijski proizvod, ali postoje jeftiniji i pogodniji načini za proizvodnju ove supstance, kao što je konverzija prirodnog gasa... Ali kaustična soda se dobija skoro isključivo elektrolizom rastvora natrijum hlorida, druge metode računaju za manje od 10%. Budući da su proizvodnja hlora i NaOH potpuno međusobno povezane (kao što slijedi iz jednadžbe reakcije, proizvodnja jednog gram-molekula 71 g klora je uvijek praćena proizvodnjom dva gram-molekula 80 g elektrolitičke alkalije), znajući produktivnost radionice (ili postrojenja, ili države) u smislu lužine, lako možete izračunati koliko hlora proizvodi. Svaku tonu NaOH "prati" 890 kg hlora.

Oh, i lube!

Koncentrirana sumporna kiselina je praktički jedina tekućina koja ne stupa u interakciju s hlorom. Stoga, za kompresiju i pumpanje hlora, fabrike koriste pumpe u kojima sumporna kiselina igra ulogu radnog fluida i istovremeno maziva.

Pseudonim Friedrich Wöhler

Istražujući interakciju organskih supstanci sa hlorom, francuski hemičar XIX veka. Jean Dumas je napravio nevjerovatno otkriće: hlor je u stanju zamijeniti vodonik u molekulima organskih jedinjenja. Na primjer, prilikom hloriranja octene kiseline, prvo se jedan vodik metilne grupe zamjenjuje hlorom, zatim drugi, pa treći... Ali najupečatljivije je bilo to što su se kemijska svojstva hloroctene kiseline malo razlikovala od same octene kiseline. Klasa reakcija koju je otkrio Dumas bila je potpuno neobjašnjiva tadašnjom elektrohemijskom hipotezom i teorijom Berzeliusovih radikala (po riječima francuskog kemičara Laurenta, otkriće hloroctene kiseline bilo je poput meteora koji je uništio cijelu staru školu). Berzelius, njegovi učenici i sljedbenici žestoko su osporavali ispravnost Dumasovog djela. U njemačkom časopisu Annalen der Chemie und Pharmacie pojavilo se podrugljivo pismo poznatog njemačkog hemičara Friedricha Wöhlera pod pseudonimom S.C.H. Windier (na njemačkom "Schwindler" znači "lažov", "varalica"). Izvještava da je autor mogao zamijeniti vlakna (C 6 H 10 O 5) i sve atome ugljika. vodonik i kiseonik u hlor, a svojstva vlakana se nisu promenila. I što sada u Londonu prave tople pojaseve od vate, koji se sastoje od... čistog hlora.

Hlor i voda

Hlor je vidljivo rastvorljiv u vodi. Na 20°C, 2,3 zapremine hlora se rastvori u jednoj zapremini vode. Vodeni rastvori hlora (hlorna voda) žute boje. Ali s vremenom, posebno kada se čuvaju na svjetlu, postupno mijenjaju boju. To se objašnjava činjenicom da otopljeni hlor djelomično stupa u interakciju s vodom, formiraju se hlorovodonična i hipohlorična kiselina: Cl 2 + H 2 O → HCl + HOCl. Potonji je nestabilan i postepeno se razlaže na HCl i kisik. Stoga se otopina klora u vodi postepeno pretvara u otopinu klorovodične kiseline.

Ali na niskim temperaturama, hlor i voda formiraju kristalni hidrat neobičnog sastava Cl 2 · 5 3 / 4 H 2 O. Ovi zelenkasto-žuti kristali (stabilni samo na temperaturama ispod 10°C) mogu se dobiti propuštanjem hlora kroz led vode. Neobična formula se objašnjava strukturom kristalnog hidrata, a određena je prvenstveno strukturom leda. U kristalnoj rešetki leda, molekuli H 2 O mogu biti raspoređeni na takav način da se između njih pojavljuju pravilno raspoređene šupljine. Elementarna kubična ćelija sadrži 46 molekula vode, između kojih se nalazi osam mikroskopskih praznina. U tim prazninama se talože molekuli hlora. Tačnu formulu hlor hidrata stoga treba napisati na sljedeći način: 8Cl 2 46H 2 O.

Trovanje hlorom

Prisustvo oko 0,0001% hlora u vazduhu iritira mukozne membrane. Stalna izloženost takvoj atmosferi može dovesti do bronhijalne bolesti, oštro narušava apetit i daje zelenkastu nijansu koži. Ako je sadržaj klora u zraku 0,1 ° / o, tada može doći do akutnog trovanja, čiji su prvi znak napadi jakog kašlja. U slučaju trovanja hlorom neophodan je apsolutni mir; korisno je udisati kiseonik, ili amonijak (ušmrkavanje amonijaka), ili isparenja alkohola sa etrom. Prema postojećim sanitarnim standardima, sadržaj hlora u vazduhu industrijskih prostorija ne bi trebalo da prelazi 0,001 mg/l, tj. 0,00003%.

Ne samo otrov

"Svi znaju da su vukovi pohlepni." I taj hlor je otrovan. Međutim, u malim dozama, otrovni hlor ponekad može poslužiti kao protuotrov. Dakle, žrtvama sumporovodika se daje da njuškaju nestabilno izbjeljivač. Interagom se dva otrova međusobno neutraliziraju.

Analiza hlora

Za određivanje sadržaja hlora, uzorak vazduha se propušta kroz apsorbere sa zakiseljenim rastvorom kalijum jodida. (Hlor istiskuje jod, količina potonjeg se lako određuje titracijom sa rastvorom Na 2 S 2 O 3). Za određivanje mikrokoličina hlora u vazduhu često se koristi kolorimetrijska metoda koja se zasniva na oštroj promeni boje određenih jedinjenja (benzidin, ortotoluidin, metilnarandža) tokom njihove oksidacije hlorom. Na primjer, bezbojna zakiseljena otopina benzidina postaje žuta, a neutralna postaje plava. Intenzitet boje je proporcionalan količini hlora.

_____________________________________

Trenutno se „zlatnim standardom“ anoda za proizvodnju hlora smatraju anode napravljene od titanijum dioksida modifikovanog oksidima metala platine, prvenstveno rutenijum dioksidom RuO 2 . Rutenijum-titan oksidne anode (ORTA) poznate su u engleskoj literaturi pod nazivima MMO (mešani metalni oksid) ili DSA (dimenzionalno stabilna anoda). Film dopiranog titan dioksida proizvodi se direktno na površini titan metalne podloge. Unatoč visokoj cijeni, ORTA ima neosporne prednosti u odnosu na grafitne anoda:

Nekoliko puta veća dozvoljena gustina struje omogućava smanjenje veličine opreme;
- praktički nema proizvoda anodne korozije, što drastično pojednostavljuje čišćenje elektrolita;
- anode imaju odličnu otpornost na koroziju, mogu raditi u industrijskim uvjetima više od godinu dana bez zamjene (popravke).

Za proizvodnju anoda klora, perspektiva proizvodnje i drugih materijala. Međutim, ovo je tema za posebnu (i veliku) publikaciju (- prim. ur.).

Zbog toksičnosti i visoke cijene žive aktivno se razvija treća varijanta elektrolizera - membranska, koja je trenutno glavna u razvijenim zemljama. U ovoj izvedbi, katodni i anodni prostori su razdvojeni membranom za izmjenu jona koja je propusna za jone natrija, ali ne dozvoljava prolazak aniona. U ovom slučaju, kao iu procesu sa živom, isključena je kontaminacija alkalnog katolita hloridom.

Materijal za proizvodnju membrana za proizvodnju hlora je Nafion (Nafion) - jonomer na bazi politetrafluoroetilena sa cijepljenim grupama perfluorovinil sulfon etera. Ovaj materijal, koji je 60-ih godina prošlog veka razvio DuPont, odlikuje se odličnom hemijskom, termičkom i mehaničkom otpornošću i zadovoljavajućom provodljivošću. Do sada je ostao materijal izbora u izgradnji mnogih elektrohemijskih instalacija (- prir.).

Kategorije

Izbor urednika