في الطبيعة ، يوجد الكلور في الحالة الغازية وفقط في شكل مركبات مع غازات أخرى. في ظل ظروف قريبة من المعتاد ، يكون غازًا كاويًا وسامًا مخضرًا. لها وزن أكبر من الهواء. له رائحة حلوة. يحتوي جزيء الكلور على ذرتين. لا يحترق في حالة السكون ، لكنه يتفاعل مع الهيدروجين في درجات حرارة عالية ، وبعد ذلك يكون الانفجار ممكنًا. نتيجة لذلك ، يتم إطلاق غاز الفوسجين. سام جدا. لذلك ، حتى عند التركيز المنخفض في الهواء (0.001 مجم لكل 1 dm3) يمكن أن يتسبب في الوفاة. السمة الرئيسية للكلور غير المعدني هو أنه أثقل من الهواء ، لذلك سيكون دائمًا بالقرب من الأرض على شكل ضباب أخضر مصفر.
حقائق تاريخية
لأول مرة في الممارسة العملية ، حصل K. Schelee على هذه المادة في عام 1774 من خلال الجمع بين حمض الهيدروكلوريك والبيرولوزيت. ومع ذلك ، فقط في عام 1810 ، تمكن P. Davy من توصيف الكلور وإثبات ذلكعنصر كيميائي منفصل.
وتجدر الإشارة إلى أنه في عام 1772 تمكن جوزيف بريستلي من الحصول على كلوريد الهيدروجين - وهو مركب من الكلور مع الهيدروجين ، لكن الكيميائي لم يتمكن من فصل هذين العنصرين.
التوصيف الكيميائي للكلور
الكلور عنصر كيميائي من المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السابعة من الجدول الدوري. إنه في الفترة الثالثة وله العدد الذري 17 (17 بروتونًا في النواة الذرية). رد الفعل اللافلزية. محدد بأحرف Cl.
ممثل نموذجي للهالوجينات. هذه غازات ليس لها لون ولكن لها رائحة نفاذة حادة. عادة سامة. جميع الهالوجينات عالية الذوبان في الماء. يبدأون في التدخين عند تعرضهم للهواء الرطب.
التكوين الإلكتروني الخارجي للذرة Cl 3s2Зр5. لذلك ، في المركبات ، يُظهر العنصر الكيميائي مستويات أكسدة تبلغ -1 و +1 و +3 و +4 و +5 و +6 و +7. نصف القطر التساهمي للذرة هو 0.96Å ، نصف القطر الأيوني لـ Cl هو 1.83 Å ، تقارب الذرة للإلكترون هو 3.65 فولت ، مستوى التأين هو 12.87 فولت.
كما ذكرنا أعلاه ، الكلور مادة غير معدنية نشطة إلى حد ما ، مما يسمح لك بتكوين مركبات من أي معدن تقريبًا (في بعض الحالات ، عن طريق التسخين أو استخدام الرطوبة ، مع إزاحة البروم) وغير المعادن. في شكل مسحوق ، يتفاعل مع المعادن فقط عند تعرضه لدرجات حرارة عالية.
درجة حرارة الاحتراق القصوى - 2250 درجة مئوية. مع الأكسجين ، يمكن أن تشكل أكاسيد ، هيبوكلوريت ، كلوريت وكلورات. تصبح جميع المركبات التي تحتوي على الأكسجين قابلة للانفجار عند تفاعلها مع الأكسدةمواد. وتجدر الإشارة إلى أن أكاسيد الكلور يمكن أن تنفجر عشوائياً ، بينما تنفجر الكلورات فقط عند تعرضها لأي بادئ.
توصيف الكلور حسب الموقع في الجدول الدوري:
• مادة بسيطة ؛
• عنصر المجموعة السابعة عشرة من الجدول الدوري ؛
• الفترة الثالثة من الصف الثالث ؛
• المجموعة السابعة من المجموعة الفرعية الرئيسية ؛
• العدد الذري 17 ؛
• يُشار إليه بالرمز Cl ؛
• رد الفعل غير المعدني ؛
• في مجموعة الهالوجين ؛ • في ظل ظروف شبه طبيعية ، إنه غاز سام أخضر مصفر ذو رائحة نفاذة ؛
• يحتوي جزيء الكلور على ذرتين (الصيغة Cl
2 ).
الخصائص الفيزيائية للكلور:
• نقطة الغليان: -34.04 درجة مئوية ؛
• نقطة الانصهار: -101.5 درجة مئوية ؛
• الكثافة الغازية - 3.214 جم / لتر ؛
• كثافة الكلور السائل (أثناء الغليان) - 1.537 جم / سم3؛
• كثافة الكلور الصلب - 1.9 جم / سم3؛
• حجم محدد - 1.745 × 10-3لتر / سنة.
الكلور: خصائص التغيرات في درجات الحرارة
في الحالة الغازية ، تميل إلى التسييل بسهولة. عند ضغط 8 أجواء ودرجة حرارة 20 درجة مئوية ، يبدو وكأنه سائل أصفر مخضر. لها خصائص تآكل عالية جدا. كما تبين الممارسة ، يمكن لهذا العنصر الكيميائي الحفاظ على الحالة السائلة حتى درجة حرارة حرجة (143 درجة مئوية) ، مع مراعاة زيادة الضغط.
إذا تم تبريده إلى -32 درجة مئوية ،سوف يغير حالة تجمعه إلى سائل ، بغض النظر عن الضغط الجوي. مع مزيد من الانخفاض في درجة الحرارة ، يحدث التبلور (عند -101 درجة مئوية).
الكلور في الطبيعة
تحتوي قشرة الأرض على 0.017٪ كلور فقط. الجزء الأكبر في الغازات البركانية. كما هو موضح أعلاه ، فإن المادة لها نشاط كيميائي عالٍ ، ونتيجة لذلك تحدث في الطبيعة في مركبات مع عناصر أخرى. ومع ذلك ، تحتوي العديد من المعادن على الكلور. تسمح خاصية العنصر بتكوين حوالي مائة معدن مختلف. كقاعدة عامة ، هذه عبارة عن كلوريدات معدنية.
أيضًا ، توجد كمية كبيرة منه في المحيطات - تقريبًا 2٪. هذا يرجع إلى حقيقة أن الكلوريدات تتحلل بنشاط كبير وتحملها الأنهار والبحار. العملية العكسية ممكنة أيضًا. يُعاد الكلور إلى الشاطئ ، ثم تحمله الرياح. هذا هو السبب في أن أعلى تركيز له لوحظ في المناطق الساحلية. في المناطق القاحلة من الكوكب ، يتكون الغاز الذي نفكر فيه عن طريق تبخر الماء ، ونتيجة لذلك تظهر المستنقعات المالحة. يتم استخراج حوالي 100 مليون طن من هذه المادة سنويًا في العالم. وهذا ، مع ذلك ، ليس مفاجئًا ، لأن هناك العديد من الرواسب التي تحتوي على الكلور. ومع ذلك ، تعتمد خصائصها إلى حد كبير على موقعها الجغرافي.
طرق الحصول على الكلور
يوجد اليوم عدد من الطرق للحصول على الكلور ، ومن أكثرها شيوعًا:
1. الحجاب الحاجز. إنه أبسط وأقل تكلفة. هيدروكلوريكالمحلول في التحليل الكهربائي للحجاب الحاجز يدخل حيز الأنود. علاوة على ذلك ، تتدفق شبكة الكاثود الفولاذية إلى الحجاب الحاجز. يحتوي على كمية صغيرة من ألياف البوليمر. ميزة مهمة لهذا الجهاز هي التدفق المعاكس. يتم توجيهه من مساحة الأنود إلى مساحة الكاثود ، مما يجعل من الممكن الحصول على الكلور والغسول بشكل منفصل.
2. غشاء. الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة ، ولكن يصعب تنفيذه في المؤسسة. على غرار الحجاب الحاجز. الفرق هو أن مسافات الأنود والكاثود مفصولة تمامًا بغشاء. لذلك ، الناتج هو دفقان منفصلان.
ومن الجدير بالذكر أن من خصائص الكيمياء. سيكون العنصر (الكلور) الذي تم الحصول عليه بهذه الطرق مختلفًا. تعتبر طريقة الغشاء أكثر "نظافة".
3. طريقة الزئبق مع الكاثود السائل. بالمقارنة مع التقنيات الأخرى ، يتيح لك هذا الخيار الحصول على أنقى الكلور.
يتكون الرسم التخطيطي الأساسي للتركيب من محلل كهربي ومضخة مترابطة ومحلل ملغم. يعمل الزئبق الذي تضخه المضخة مع محلول الملح الشائع ككاثود ، ويعمل أقطاب الكربون أو الجرافيت كقطب موجب. مبدأ تشغيل التركيب على النحو التالي: يتم إطلاق الكلور من المنحل بالكهرباء ، والذي يتم إزالته من المحلل الكهربائي مع الأنوليت. تتم إزالة الشوائب وبقايا الكلور من الأخير ، وتشبع بالهاليت وإعادتها إلى التحليل الكهربائي مرة أخرى.
متطلبات السلامة الصناعية وعدم ربحية الإنتاج أدت إلى استبدال الكاثود السائل بآخر صلب.
استخدام الكلور في الصناعةأغراض
تسمح خصائص الكلور باستخدامه بنشاط في الصناعة. بمساعدة هذا العنصر الكيميائي ، يتم الحصول على العديد من المركبات العضوية الكلورية (كلوريد الفينيل ، الكلورو المطاط ، إلخ) والأدوية والمطهرات. لكن أكبر مكان تشغله الصناعة هو إنتاج حمض الهيدروكلوريك والجير.
يتم استخدام طرق تنقية مياه الشرب على نطاق واسع. واليوم يحاولون الابتعاد عن هذه الطريقة ، واستبدالها بالأوزون ، لأن المادة التي نفكر فيها تؤثر سلبًا على جسم الإنسان ، بالإضافة إلى أن المياه المعالجة بالكلور تدمر الأنابيب. هذا يرجع إلى حقيقة أن Cl في الحالة الحرة يؤثر سلبًا على الأنابيب المصنوعة من البولي أوليفينات. ومع ذلك ، تفضل معظم الدول طريقة الكلورة.
أيضًا ، يستخدم الكلور في علم المعادن. بمساعدتها ، يتم الحصول على عدد من المعادن النادرة (النيوبيوم والتنتالوم والتيتانيوم). في الصناعة الكيميائية ، تُستخدم مركبات الكلور العضوي المختلفة بنشاط لمكافحة الحشائش ولأغراض زراعية أخرى ، يتم استخدام العنصر أيضًا كمبيض.
بسبب تركيبه الكيميائي ، الكلور يدمر معظم الأصباغ العضوية وغير العضوية. يتم تحقيق ذلك من خلال تغيير لونها تمامًا. هذه النتيجة ممكنة فقط في حالة وجود الماء ، لأن عملية التبييض تحدث بسبب الأكسجين الذري ، والذي يتكون بعد تكسير الكلور: Cl2+ H2O → HCl + HClO → 2HCl + O. تم استخدام هذه الطريقة من قبل زوجينمنذ قرون وما زالت تحظى بشعبية حتى اليوم.
يحظى استخدام هذه المادة بشعبية كبيرة في إنتاج المبيدات الحشرية العضوية الكلورية. تقتل هذه المستحضرات الزراعية الكائنات الحية الضارة ، وتترك النباتات سليمة. يذهب جزء كبير من الكلور المستخرج على الكوكب إلى الاحتياجات الزراعية.
كما تستخدم في إنتاج المركبات البلاستيكية والمطاط. بمساعدتهم ، يتم صنع عزل الأسلاك ، والقرطاسية ، والمعدات ، وأغلفة الأجهزة المنزلية ، وما إلى ذلك. هناك رأي مفاده أن المطاط الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة يضر بشخص ما ، لكن هذا لم يؤكده العلم.
وتجدر الإشارة إلى أن الكلور (تم الكشف عن خصائص المادة بالتفصيل من قبلنا سابقًا) ومشتقاته ، مثل غاز الخردل والفوسجين ، تستخدم أيضًا لأغراض عسكرية للحصول على عوامل الحرب الكيميائية.
الكلور كممثل لامع من اللافلزات
اللافلزات هي مواد بسيطة تحتوي على غازات وسوائل. في معظم الحالات ، يجرون تيارًا كهربائيًا أسوأ من المعادن ، ولديهم اختلافات كبيرة في الخصائص الفيزيائية والميكانيكية. بمساعدة مستوى عالي من التأين ، يمكنهم تكوين مركبات كيميائية تساهمية. أدناه ، سيتم إعطاء خاصية غير معدنية باستخدام مثال الكلور.
كما ذكرنا سابقًا ، هذا العنصر الكيميائي عبارة عن غاز. في ظل الظروف العادية ، فإنه يفتقر تمامًا إلى خصائص مشابهة لخصائص المعادن. بدون مساعدة خارجية ، لا يمكنه التفاعل مع الأكسجين والنيتروجين والكربون وما إلى ذلك.يعرض خصائص مؤكسدة في روابط مع مواد بسيطة وبعض المواد المعقدة. يشير إلى الهالوجينات التي تنعكس بوضوح في خصائصها الكيميائية. في المركبات مع ممثلين آخرين للهالوجينات (البروم ، الأستاتين ، اليود) ، يزيحهم. في الحالة الغازية ، يذوب الكلور (خصائصه هو تأكيد مباشر لذلك) جيدًا. إنه مطهر ممتاز. يقتل الكائنات الحية فقط مما يجعله لا غنى عنه في الزراعة والطب.
تستخدم كمادة سامة
خاصية ذرة الكلور تسمح باستخدامها كعامل سام. لأول مرة استخدمت ألمانيا الغاز في 22 أبريل 1915 خلال الحرب العالمية الأولى ، مما أدى إلى وفاة حوالي 15 ألف شخص. في الوقت الحالي لا يستخدم كمادة سامة.
دعونا نعطي وصفًا موجزًا للعنصر الكيميائي كعامل خانق. يصيب جسم الإنسان من خلال الاختناق. أولاً ، يتسبب في تهيج الجهاز التنفسي العلوي والأغشية المخاطية للعينين. يبدأ السعال الشديد بنوبات الاختناق. علاوة على ذلك ، يخترق الغاز الرئتين ، ويؤدي إلى تآكل أنسجة الرئة ، مما يؤدي إلى الوذمة. الأهمية! الكلور مادة سريعة المفعول
تختلف الأعراض باختلاف التركيز في الهواء. مع وجود محتوى منخفض في الشخص ، احمرار في الغشاء المخاطي للعينين ، لوحظ ضيق طفيف في التنفس. المحتوى في الغلاف الجوي من 1.5-2 جم / م3يسبب ثقلًا وإثارة في الصدر ، وألمًا حادًا في الجهاز التنفسي العلوي. أيضًا ، قد تكون الحالة مصحوبة بتمزق شديد. بعد 10-15 دقيقة من التواجد في الغرفةمع مثل هذا التركيز من الكلور ، يحدث حروق شديدة في الرئتين والموت. في التركيزات الأعلى ، يمكن الموت في غضون دقيقة من شلل الجهاز التنفسي العلوي.
عند العمل بهذه المادة ، يوصى باستخدام ملابس العمل ، والأقنعة الواقية من الغازات ، والقفازات.
الكلور في حياة الكائنات و النباتات
الكلور جزء من جميع الكائنات الحية تقريبًا. ما يميزه أنه موجود ليس في شكله النقي ، ولكن في شكل مركبات.
في كائنات الحيوانات والبشر ، تحافظ أيونات الكلوريد على المساواة التناضحية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن لديهم أنسب نصف قطر لاختراق الخلايا الغشائية. جنبا إلى جنب مع أيونات البوتاسيوم ، Cl ينظم توازن الماء والملح. في الأمعاء ، تخلق أيونات الكلوريد بيئة مواتية لعمل الإنزيمات المحللة للبروتين لعصير المعدة. يتم توفير قنوات الكلور في العديد من خلايا الجسم. من خلالهم ، يحدث تبادل السوائل بين الخلايا ويتم الحفاظ على الرقم الهيدروجيني للخلية. حوالي 85٪ من الحجم الكلي لهذا العنصر في الجسم يكمن في الفضاء بين الخلايا. يفرز من الجسم عن طريق مجرى البول. التي ينتجها جسد الأنثى أثناء الرضاعة.
في هذه المرحلة من التطور ، من الصعب أن نقول بشكل لا لبس فيه ما هي الأمراض التي يسببها الكلور ومركباته. هذا بسبب نقص البحث في هذا المجال.
أيضًا ، توجد أيونات الكلوريد في الخلايا النباتية. يشارك بنشاط في تبادل الطاقة. بدون هذا العنصر ، تكون عملية التمثيل الضوئي مستحيلة. بمساعدتهتمتص الجذور بنشاط المواد الضرورية. لكن التركيز العالي للكلور في النباتات يمكن أن يكون له تأثير ضار (يبطئ عملية التمثيل الضوئي ، ويوقف التطور والنمو).
ومع ذلك ، هناك ممثلون للنباتات يمكنهم "تكوين صداقات" أو على الأقل التوافق مع هذا العنصر. تحتوي خاصية مادة غير معدنية (الكلور) على عنصر مثل قدرة مادة ما على أكسدة التربة. في عملية التطور ، احتلت النباتات المذكورة أعلاه ، المسماة النباتات الملحية ، مستنقعات ملحية فارغة ، كانت فارغة بسبب الوفرة المفرطة لهذا العنصر. يمتصون أيونات الكلوريد ، ثم يتخلصون منها بمساعدة تساقط الأوراق.
نقل وتخزين الكلور
هناك عدة طرق لنقل وتخزين الكلور. تشير خاصية العنصر إلى الحاجة إلى أسطوانات خاصة عالية الضغط. هذه الحاويات لها علامة تعريف - خط أخضر عمودي. يجب شطف الأسطوانات جيدًا شهريًا. مع التخزين المطول للكلور ، يتشكل فيها راسب شديد الانفجار - ثلاثي كلوريد النيتروجين. الاشتعال والانفجار العفويان ممكنان إذا لم يتم مراعاة جميع قواعد السلامة.
دراسة الكلور
يجب أن يعرف الكيميائيون المستقبليون خصائص الكلور. وفقًا للخطة ، يمكن لطلاب الصف التاسع إجراء تجارب معملية على هذه المادة بناءً على المعرفة الأساسية بالتخصص. بطبيعة الحال ، فإن المعلم ملزم بإجراء إحاطة بشأن السلامة.
ترتيب العمل على النحو التالي: تحتاج أن تأخذ قارورةالكلور وصب نشارة معدنية صغيرة فيه. أثناء الطيران ، سوف تشتعل الرقائق مع شرارات ساطعة مشرقة وفي نفس الوقت يتشكل دخان أبيض فاتح SbCl3. عندما يتم غمر القصدير في وعاء به الكلور ، فإنه سوف يشتعل تلقائيًا ، وسوف تتساقط رقاقات الثلج النارية ببطء إلى قاع القارورة. أثناء هذا التفاعل ، يتكون سائل مدخن - SnCl4. عند وضع نشارة الحديد في الوعاء ، يظهر شكل "قطرات" حمراء ودخان أحمر FeCl3.
جنبا إلى جنب مع العمل العملي ، تتكرر النظرية. على وجه الخصوص ، سؤال مثل توصيف الكلور حسب الموضع في النظام الدوري (موصوف في بداية المقال).
نتيجة للتجارب ، اتضح أن العنصر يتفاعل بنشاط مع المركبات العضوية. إذا وضعت صوفًا قطنيًا منقوعًا في زيت التربنتين في وعاء من الكلور ، فسوف يشتعل على الفور ، وسينخفض السخام بشكل حاد من القارورة. يسخن الصوديوم بشكل فعال بلهب مصفر ، وتظهر بلورات الملح على جدران الأطباق الكيميائية. سيهتم الطلاب بمعرفة أنه بينما لا يزال الكيميائي الشاب ن. تبين أن الكيمياء صحيحة ولم تخذل العالم. نتيجة للتجربة التي أجراها الكيميائي ، ظهر ملح الطعام العادي بالفعل!
