Пример: Транспортная логистика
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

Химия /

Хлор

←предыдущая  следующая→
1 2 



Скачать реферат


ХЛОР

ХЛОР (лат. Chlorum), Cl - химический элемент VII группы периодической системы Менде¬леева, атомный номер 17, атомная масса 35,453; относится к семейству галогенов. При нормальных условиях (0 °С, 0,1 Мн/м2) жёлто-зелёный газ с резким раздражающим запахом. Природный хлор состоит из двух стабильных изотопов: 35Cl (75,77%) и 37Cl (24,23%). Искусственно получены радиоактивные изотопы с массовыми чис¬лами 32, 33, 34, 36, 38, 39, 40 и периодами полураспада Т1/2 соответственно 0,31; 2,5; 1,56 сек; 3,1*105 лет; 37,3; 55,5 и 1,4 мин. 36Cl и 38Cl используются как изотопные индикаторы.

Историческая справка.

Xлор получен впервые в 1774 К. Шееле взаимо¬действием соляной кислоты с пиролюзитом МnO2. Однако, только в 1810 Г. Дэви установил, что хлор - элемент и назвал его chlorine (от греческого chloros - жёлто-зе¬лёный). В 1813 Ж.Л. Гей-Люссак пред¬ложил для этого элемента название хлор.

Распространение в природе.

Xлор встречается в природе только в виде соединений. Среднее содержание хлора в земной коре 1,7*10-2% по массе, в кислых изверженных поро¬дах - гранитах 2,4*10-2, в основ¬ных и ультраосновных 5*10-3. Основную роль в истории хлора в земной коре играет вод¬ная миграция. В виде иона Cl- он содер¬жится в Мировом океане (1,93%), под¬земных рассолах и соляных озерах. Число собственных минералов (преимущественно природных хлоридов) 97, главный из них - галит NаCl. Изве¬стны также крупные месторождения хлоридов калия и магния и смешанных хлоридов: сильвин КCl, сильвинит (Nа, К) Cl, карналлит КCl*МgCl2*6Н2О, каинит КCl*МgSO4*ЗН2О, бишофит МgCl2*6Н2О. В истории Земли большое значение имело поступление содержаще¬гося в вулканических газах НCl в верхние ча¬сти земной коры.

Физические и химические свойства.

Xлор имеет tкип - 34,05 °С, tпл - 101 °С. Плотность газообразного хлора при нормальных условиях 3,214 г/л; насыщенного пара при 0 °С 12,21 г/л; жид¬кого хлора при температуре кипения 1,557 г/см3; твёрдого хлора при -102 °С 1,9 г/см3. Давление насыщенных паров хлора при 0 °С 0,369; при 25 °С 0,772; при 100 °С 3,814 Мн/м2 или соответственно 3,69; 7,72; 38,14 кгс/см2. Те¬плота плавления 90,3 кдж/кг (21,5 кал/г); теплота испарения 288 кдж/кг (68,8 кал/г); теплоёмкость газа при постоянном давле¬нии 0,48 кдж/(кг*К) [0,11 кал/(г*°С)]. Xлор хорошо растворяется в ТiСl4, SiCl4, SnCl4 и некоторых органических растворителях (особенно в гексане и четырёххлористом углероде). Мо¬лекула хлора двухатомна (Cl2). Степень термической диссоциации Cl2+243 кдж  2Cl при 1000 К равна 2,07*10-4%, при 2500 К 0.909%.

Внешняя электронная конфигурация атома Сl Зs2 3р5. В соответствии с этим хлор в соединениях проявляет степени окис¬ления -1, +1, +3, +4, +5, +6 и +7. Ковалентный радиус атома 0,99А, ионный радиус Сl- 1,82А, сродство атома хлора к электрону 3,65 эв, энергия ионизации 12,97 эв.

Химически хлор очень активен, непосред¬ственно соединяется почти со всеми ме¬таллами (с некоторыми только в присут¬ствии влаги или при нагревании) и с не¬металлами (кроме углерода, азота, кислорода, инертных газов), образуя соответствующие хлориды, вступает в реакцию со многими соединениями, замещает водород в предельных углеводородах и присоединяется к ненасыщенным соеди¬нениям. Хлор вытесняет бром и иод из их соединений с водородом и металлами; из соединений хлора с этими элементами он вытесняется фтором. Щелочные ме¬таллы в присутствии следов влаги взаи¬модействуют с хлором с воспламенением, большинство металлов реагирует с су¬хим хлором только при нагревании. Сталь, а также некоторые металлы стойки в атмо¬сфере сухого хлора в условиях невысоких температур, поэтому их используют для изго¬товления аппаратуры и хранилищ для сухого хлора. Фосфор воспламеняется в ат¬мосфере хлора, образуя РСl3, а при даль¬нейшем хлорировании - РСl5; сера с хлором при нагревании дает S2Сl2, SСl2 и другие SnClm. Мышьяк, сурьма, висмут, стронций, теллур энергично взаимодействуют с хлором. Смесь хлора с водородом горит бесцветным или желто-зеленым пламенем с обра¬зованием хлористого водорода (это цеп¬ная реакция).

Максимальная температура водородно-хлор¬ного пламени 2200 °С. Смеси хлора с во¬дородом, содержащие от 5,8 до 88,3% Н2, взрывоопасны.

С кислородом хлор образует окислы: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, а также гипохлориты (соли хлорноватистой кислоты), хло¬риты, хлораты и перхлораты. Все кис¬лородные соединения хлора образуют взрывоопасные смеси с легко окисляю¬щимися веществами. Окислы хлора мало¬стойки и могут самопроизвольно взры¬ваться, гипохлориты при хранении мед¬ленно разлагаются, хлораты и перхло¬раты могут взрываться под влиянием инициаторов.

Xлор в воде гидролизуется, образуя хлорноватистую и соляную кислоты: Сl2 + Н2О  НСlО + НСl. При хлорировании водных растворов щелочей на холоду образуются гипохлориты и хлориды: 2NаОН + Сl2 = NаСlO + NаСl + Н2О, а при нагревании - хлораты. Хлориро¬ванием сухой гидроокиси кальция полу¬чают хлорную известь. При взаимодействии аммиака с хлором образуется трёххлористый азот. При хлорировании ограниченных соединений хлор либо замещает водород: R—Н + Сl2 = RСl + НСl, либо присоединяется по кратным связям:

С=С + Сl2  СlС—ССl

образуя различные хлорсодержащие органические сое¬динения.

Xлор образует с другими галогенами межгалогенные соединения. Фториды СlF, СlF3, СlF5 очень реакционноспособны; например, в атмосфере СlF3 стеклянная вата самовоспламеняется. Известны со¬единения хлора с кислородом к фтором - оксифториды хлора: СlО3F, СlО2F3, СlOF, СlОF3 и перхлорат фтора FСlO4.

Получение.

Xлор начали произво¬дить в промышленности в 1785 взаимодействием соляной кислоты с двуокисью марганца или пиролюзитом. В 1867 английский химик Г. Дикон разработал способ получения хлора оки¬слением НСl кислородом воздуха п при¬сутствии катализатора. С конца 19 - начала 20 веков хлор получают электролизом вод¬ных растворов хлоридов щелочных ме¬таллов. По этим методам в 70-х годах 20 века производится 90 - 95% хлора в мире. Не¬большие количества хлора получаются попутно при производстве магния, кальция, натрия и лития электролизом расплавленных хло ридов. В 1975 году мировое производство хлора составляло около 23 млн. тонн. Применяются два основных метода электролиза водных растворов NаСl: 1) в электролизёрах с твёрдым катодом и пористой фильтрую¬щей диафрагмой; 2) в электролизёрах с ртутным катодом. По обоим методам на графитовом или окисном титано-рутениевом аноде выделяется газообразный хлор. По первому методу на катоде выделяет¬ся водород и образуется раствор NаОН и NаСl, из которого последующей перера¬боткой выделяют товарную каустическую соду. По второму методу на катоде обра¬зуется амальгама натрия, при её разло¬жении чистой водой в отдельном аппа¬рате получаются раствор NаОН, водород и чистая ртуть, которая вновь идёт в про¬изводство. Оба метода дают на 1 тонну хлора 1,125 тонны NаОН.

Электролиз с диафрагмой требует меньших капиталовложений для органи¬зации производства хлора, дает более дешёвый NаОН. Метод с ртутным катодом позво¬ляет получать очень чистый NаОН, но потери ртути загрязняют окружающую среду. В 1970 по методу с ртутным като¬дом производилось 62,2% мировой вы¬работки хлора, с твёрдым катодом 33,6% и прочими способами 4,3%. После 1970 начали применять электролиз с твёрдым катодом и ионообменной мембраной, позволяю¬щий получать чистый NаОН без использо¬вания ртути.

Применение.

Одной из важных отраслей химической промышленности является хлорная промышленность. Основные количества хлора перерабаты¬ваются на месте его производства в хлорсодер жащие соединения. Хранят и перевозят хлор в жидком виде в баллонах, бочках, железнодорожных цистернах или в специально обору¬дованных судах. Для индустриальных стран характерно следующее примерное потребление хлора: на производство хлорсодержа щих органических соединений - 60 - 75%; неорганических соединений, содержащих хлор, -10 - 20%; на отбелку целлюлозы и тка¬ней - 5 - 15%; на санитарные нужды и хлорирование воды - 2 - 6% от общей выраобтки.

Xлор применяется также для хлорирова¬ния некоторых руд с целью извлечения титана, ниобия, циркония и других.

Хлор в организме.

Xлор - один из биогенных элементов, постоянный ком¬понент тканей растений и животных. Содержание хлора в растениях (много хлора в галофитах) - от тысячных долей про¬цента до целых процентов, у животных - десятые и сотые доли процента. Су¬точная потребность взрослого человека в хлоре, (2 - 4 г) покрывается за счёт пищевых продуктов. С пищей хлор поступает обыч¬но в избытке в виде хлорида натрия и хлорида калия. Особенно богаты хлором хлеб, мясные и молочные продукты. В организме животных хлор - основное осмо¬тически активное вещество плазмы крови, лимфы, спинномозговой жидкости и некоторых тканей. Играет роль в водно-со¬левом обмене, способствуя удержанию тканями воды. Регуляция кислотно-ще¬лочного равновесия в тканях осуществля¬ется наряду с другими процессами путём изменения в распределении хлора между кровью и другими тканями, хлор участвует в энергетическом обмене у растений, активируя как окислительное фосфорилирование, так и фотофосфорилирование. Xлор положи¬тельно влияет на поглощение корнями кислорода. Xлор необходим для образо¬вания кислорода в процессе фотосинтеза изолированными хлоропластами. В состав большинства питательных сред для искусственного культивирования растений хлор не входит. Возможно, для развития растений достаточны весьма малые концентрации хлора.

Отравления хлором возможны в химической, целлюлозно-бумажной, текстильной, фармацевтичой промышленности. Xлор раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. К первич¬ным воспалительным изменениям обыч¬но присоединяется

←предыдущая  следующая→
1 2 



Copyright © 2005—2007 «Mark5»