کلر در کجا استفاده می شود؟ کلر یک عامل اکسید کننده بسیار قوی است. این عنصر چگونه کشف شد؟

عنصر زیرگروه VII جدول تناوبی مندلیف. در سطح خارجی 7 الکترون وجود دارد، بنابراین، هنگام تعامل با عوامل کاهنده، کلر خواص اکسید کننده خود را نشان می دهد و یک الکترون فلزی را به خود جذب می کند.

خواص فیزیکی کلر

کلر یک گاز زرد رنگ است. بوی تند دارد.

خواص شیمیایی کلر

رایگان کلرخیلی فعال. با تمام مواد ساده به جز اکسیژن، نیتروژن و گازهای نجیب واکنش نشان می دهد:

سی + 2 Cl 2 = SiCl 4 + س.

هنگام تعامل با هیدروژن در دمای اتاقعملا هیچ واکنشی وجود ندارد، اما به محض اینکه نور به عنوان یک تأثیر خارجی عمل می کند، یک واکنش زنجیره ای رخ می دهد که کاربرد خود را در شیمی آلی پیدا کرده است.

هنگامی که کلر گرم می شود، می تواند ید یا برم را از اسیدهای آنها جابجا کند:

Cl 2 + 2 HBr = 2 HCl + برادر 2 .

کلر با آب واکنش می دهد و تا حدی در آن حل می شود. این مخلوط آب کلر نامیده می شود.

با مواد قلیایی واکنش نشان می دهد:

Cl 2 + 2 NaOH = NaCl + NaClO + H 2 O (سرد),

Cl 2 + 6KOH = 5KCl + KClO 3 + 3 H 2 O (حرارت).

دریافت کلر

1. الکترولیز مذاب کلرید سدیم، که طبق طرح زیر انجام می شود:

2. روش آزمایشگاهی برای تولید کلر:

MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O.

مهم نیست که چقدر به توالت های عمومی نگاه منفی داشته باشیم، طبیعت قوانین خودش را دیکته می کند و ما باید از آنها بازدید کنیم. علاوه بر بوهای طبیعی (برای یک مکان خاص)، رایحه رایج دیگر سفید کننده است که برای ضد عفونی کردن اتاق استفاده می شود. این نام خود را به دلیل ماده اصلی فعال موجود در آن - Cl. بیایید در مورد این عنصر شیمیایی و خواص آن بیاموزیم و همچنین کلر را با موقعیت در جدول تناوبی مشخص کنیم.

این عنصر چگونه کشف شد؟

اولین ترکیب حاوی کلر (HCl) در سال 1772 توسط کشیش بریتانیایی جوزف پریستلی سنتز شد.

دو سال بعد، همکار سوئدی او کارل شیله توانست روشی را برای جداسازی کلر با استفاده از واکنش بین اسید کلریدریک و دی اکسید منگنز توصیف کند. با این حال، این شیمیدان متوجه نشد که در نتیجه یک عنصر شیمیایی جدید سنتز شده است.

تقریباً 40 سال طول کشید تا دانشمندان نحوه تولید کلر را در عمل بیاموزند. این کار برای اولین بار توسط هامفری دیوی بریتانیایی در سال 1811 انجام شد. در همان زمان، او واکنشی متفاوت از اسلاف نظری خود به کار برد. دیوی از الکترولیز برای تجزیه NaCl (که بیشتر به عنوان نمک خوراکی شناخته می شود) به اجزای آن استفاده کرد.

پس از مطالعه ماده به دست آمده، شیمیدان انگلیسی متوجه عنصری بودن آن شد. پس از این کشف، دیوی نه تنها آن را کلر نامید، بلکه توانست کلر را نیز مشخص کند، اگرچه بسیار ابتدایی بود.

کلر به لطف جوزف گی لوساک به کلر (کلر) تبدیل شد و امروزه به زبان های فرانسوی، آلمانی، روسی، بلاروسی، اوکراینی، چکی، بلغاری و برخی زبان های دیگر وجود دارد. در انگلیسی هنوز نام "کلر" و در ایتالیایی و اسپانیایی "chloro" استفاده می شود.

عنصر مورد بحث با جزئیات بیشتری توسط ینس برزلیوس در سال 1826 توصیف شد. او بود که توانست جرم اتمی آن را تعیین کند.

کلر (Cl) چیست؟

با توجه به تاریخچه کشف این عنصر شیمیایی، بهتر است در مورد آن بیشتر بدانید.

نام کلر از کلمه یونانی χλωρός ("سبز") گرفته شده است. به دلیل رنگ زرد مایل به سبز این ماده داده شد

کلر خود به عنوان یک گاز دو اتمی، Cl2 وجود دارد، اما عملاً هرگز به این شکل در طبیعت یافت نمی شود. بیشتر اوقات در ترکیبات مختلف ظاهر می شود.

کلر علاوه بر رنگ متمایزی که دارد با بوی شیرین و تند مشخص می شود. این ماده بسیار سمی است، بنابراین، هنگامی که در هوا آزاد می شود و توسط شخص یا حیوان استنشاق می شود، می تواند در عرض چند دقیقه (بسته به غلظت کلر) منجر به مرگ آنها شود.

از آنجایی که کلر تقریبا 2.5 برابر سنگین تر از هوا است، همیشه در زیر آن، یعنی نزدیک زمین قرار می گیرد. به همین دلیل، اگر به وجود کلر مشکوک هستید، باید تا حد امکان بالا بروید، زیرا غلظت این گاز کمتر خواهد بود.

همچنین، بر خلاف برخی از مواد سمی دیگر، مواد حاوی کلر دارای رنگ مشخصی هستند که می تواند به آنها امکان شناسایی بصری و اقدامات لازم را بدهد. اکثر ماسک‌های گاز استاندارد به محافظت از سیستم تنفسی و غشاهای مخاطی در برابر کلر کمک می‌کنند. اما برای ایمنی کامل باید اقدامات جدی تری از جمله خنثی سازی ماده سمی انجام شود.

شایان ذکر است که با استفاده از کلر به عنوان گاز سمی توسط آلمانی ها در سال 1915 بود که تاریخ آن آغاز شد. سلاح شیمیایی. در نتیجه مصرف تقریباً 200 تن از این ماده در چند دقیقه 15 هزار نفر مسموم شدند. یک سوم آنها تقریباً بلافاصله جان خود را از دست دادند، یک سوم آسیب دائمی دریافت کردند و تنها 5 هزار نفر موفق به فرار شدند.

چرا هنوز هم چنین ماده خطرناکی ممنوع نیست و سالانه میلیون ها تن استخراج می شود؟ همه چیز در مورد خواص ویژه آن است و برای درک آنها، ارزش آن را دارد که ویژگی های کلر را در نظر بگیرید. ساده ترین راه برای انجام این کار استفاده از جدول تناوبی است.

ویژگی های کلر در سیستم تناوبی

کلر به عنوان یک هالوژن

کلر علاوه بر سمیت شدید و بوی تند (مشخصه همه نمایندگان این گروه) در آب بسیار محلول است. تایید عملی این موضوع افزودن مواد شوینده حاوی کلر به آب استخر است.

پس از تماس با هوای مرطوبماده مورد نظر شروع به دود می کند.

خواص کلر به عنوان یک غیر فلز

هنگام در نظر گرفتن خصوصیات شیمیایی کلر، ارزش توجه به خواص غیر فلزی آن را دارد.

تقریباً با تمام فلزات و غیرفلزها توانایی تشکیل ترکیبات را دارد. یک مثال واکنش با اتم های آهن است: 2Fe + 3Cl 2 → 2FeCl 3.

اغلب برای انجام واکنش ها استفاده از کاتالیزور ضروری است. H2O می تواند این نقش را ایفا کند.

اغلب واکنش‌ها با کلر گرماگیر هستند (گرما را جذب می‌کنند).

شایان ذکر است که در شکل کریستالی (به صورت پودر)، کلر تنها زمانی که تا دمای بالا گرم می شود با فلزات تعامل می کند.

در واکنش با سایر غیر فلزات (به جز O 2، N، F، C و گازهای بی اثر)، کلر ترکیباتی - کلریدها را تشکیل می دهد.

هنگام واکنش با O 2، اکسیدهای بسیار ناپایدار تشکیل می شود که مستعد تجزیه هستند. در آنها، حالت اکسیداسیون کلر می تواند از +1 تا +7 خود را نشان دهد.

هنگام تعامل با F، فلوراید تشکیل می شود. درجه اکسیداسیون آنها ممکن است متفاوت باشد.

کلر: خصوصیات ماده از نظر خواص فیزیکی آن

بعلاوه خواص شیمیایی، عنصر مورد نظر دارای موارد فیزیکی نیز می باشد.

اثر دما بر وضعیت تجمع کلر

پس از بررسی ویژگی های فیزیکی عنصر کلر، متوجه می شویم که این عنصر قادر است به حالت های مختلف تجمع تبدیل شود. همه چیز به دما بستگی دارد.

در حالت عادی خود، کلر گازی با خواص خورندگی بالا است. با این حال، به راحتی می تواند مایع شود. این تحت تأثیر دما و فشار است. به عنوان مثال، اگر 8 اتمسفر و دما +20 درجه سانتیگراد باشد، Cl 2 یک مایع زرد اسیدی است. در صورت ادامه افزایش فشار، قادر است این حالت تجمع را تا 143+ درجه حفظ کند.

هنگامی که به 32- درجه سانتیگراد می رسد، حالت کلر دیگر به فشار بستگی ندارد و همچنان مایع باقی می ماند.

تبلور ماده (حالت جامد) در 101- درجه رخ می دهد.

Cl در کجای طبیعت وجود دارد؟

در نظر گرفتن ویژگی های عمومیکلر، ارزش یافتن این نکته را دارد که چنین عنصر پیچیده ای را در کجا می توان در طبیعت یافت.

به دلیل واکنش پذیری بالا، تقریباً هرگز به شکل خالص آن یافت نمی شود (به همین دلیل است که دانشمندان در اولین مطالعه این عنصر سال ها طول کشید تا یاد بگیرند چگونه آن را سنتز کنند). به طور معمول، کلر در ترکیبات موجود در کانی های مختلف یافت می شود: هالیت، سیلویت، کاینیت، بیشوفیت و غیره.

بیشتر از همه، در نمک های استخراج شده از آب دریا یا اقیانوس یافت می شود.

تاثیر روی بدن

هنگام در نظر گرفتن ویژگی های کلر، قبلاً بیش از یک بار گفته شده است که بسیار سمی است. علاوه بر این، اتم های این ماده نه تنها در مواد معدنی، بلکه تقریباً در همه موجودات، از گیاهان گرفته تا انسان ها نیز وجود دارد.

یون های کلر به دلیل خواص ویژه ای که دارند بهتر از سایرین به غشای سلولی نفوذ می کنند (بنابراین بیش از 80 درصد کل کلر بدن انسان در فضای بین سلولی قرار دارد).

همراه با K، کلر مسئول تنظیم تعادل آب و نمک و در نتیجه برابری اسمزی است.

با وجود چنین نقش مهمی در بدن، Cl 2 در شکل خالص خود همه موجودات زنده - از سلول ها گرفته تا کل موجودات را از بین می برد. با این حال، در دوزهای کنترل شده و با قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت، زمان ایجاد آسیب را ندارد.

نمونه بارز جمله اخیر هر استخر شنا است. همانطور که می دانید آب در این گونه موسسات با کلر ضد عفونی می شود. علاوه بر این، اگر فردی به ندرت به چنین مؤسسه ای (یک بار در هفته یا یک ماه) مراجعه کند، بعید است که از وجود این ماده در آب رنج ببرد. با این حال، کارمندان چنین مؤسساتی، به ویژه آنهایی که تقریباً تمام روز را در آب می گذرانند (نجاتگران، مربیان)، اغلب از بیماری های پوستی رنج می برند یا ایمنی ضعیفی دارند.

در ارتباط با همه اینها، پس از بازدید از استخرها، حتماً باید دوش بگیرید - تا بقایای کلر احتمالی را از پوست و موهای خود بشویید.

استفاده انسان از Cl

با یادآوری ویژگی‌های کلر که یک عنصر "هوس‌انگیز" است (وقتی صحبت از تعامل با سایر مواد می‌شود)، جالب است بدانید که اغلب در صنعت استفاده می‌شود.

اول از همه، برای ضد عفونی کردن بسیاری از مواد استفاده می شود.

کلر همچنین در ساخت انواع خاصی از آفت کش ها استفاده می شود که به حفظ محصولات از آفات کمک می کند.

توانایی این ماده در برهمکنش تقریباً با تمام عناصر جدول تناوبی (ویژگی کلر به عنوان یک غیرفلز) به استخراج انواع خاصی از فلزات (Ti، Ta و Nb) و همچنین آهک و اسید کلریدریک کمک می کند. .

علاوه بر تمام موارد فوق، کلر در تولید مواد صنعتی (پلی وینیل کلراید) و داروها (کلرهگزیدین) استفاده می شود.

شایان ذکر است که امروزه ماده ضدعفونی کننده موثرتر و ایمن تری پیدا شده است - اوزون (O 3). با این حال، تولید آن گرانتر از کلر است و گاز حتی ناپایدارتر از کلر است. شرح مختصری از مشخصات فیزیکیدر ساعت 6-7 ص). بنابراین، افراد کمی می توانند به جای کلرزنی از ازن زنی استفاده کنند.

کلر چگونه تولید می شود؟

امروزه روش های زیادی برای سنتز این ماده شناخته شده است. همه آنها به دو دسته تقسیم می شوند:

• شیمیایی.
• الکتروشیمیایی.

در حالت اول کلر در اثر یک واکنش شیمیایی به دست می آید. با این حال، در عمل آنها بسیار پرهزینه و بی اثر هستند.

بنابراین صنعت روش های الکتروشیمیایی (الکترولیز) را ترجیح می دهد. سه مورد از آنها وجود دارد: الکترولیز دیافراگم، غشاء و جیوه.

تعریف

کلردر دوره سوم از گروه VII زیر گروه اصلی (A) جدول تناوبی قرار دارد.

متعلق به عناصر خانواده p است. غیر فلز. عناصر غیرفلزی موجود در این گروه در مجموع هالوژن نامیده می شوند. نامگذاری - Cl. شماره سریال - 17. نسبی جرم اتمی- 35.453 صبح

ساختار الکترونیکی اتم کلر

اتم کلر از یک هسته با بار مثبت (+17)، متشکل از 17 پروتون و 18 نوترون تشکیل شده است که 17 الکترون در 3 مدار به دور آن حرکت می کنند.

عکس. 1. ساختار شماتیک اتم کلر.

توزیع الکترون ها در بین اوربیتال ها به شرح زیر است:

17Cl) 2) 8) 7 ;

1س 2 2س 2 2پ 6 3س 2 3پ 5 .

سطح انرژی بیرونی اتم کلر شامل هفت الکترون است که همگی الکترون های ظرفیتی در نظر گرفته می شوند. نمودار انرژی حالت پایه به شکل زیر است:

وجود یک الکترون جفت نشده نشان می دهد که کلر می تواند حالت اکسیداسیون +1 را نشان دهد. چندین حالت برانگیخته نیز به دلیل وجود خالی 3 امکان پذیر است د-اوربیتال ها ابتدا الکترون های 3 بخار می شوند پ-سطح فرعی و اشغال رایگان د-اوربیتال ها و سپس الکترون ها 3 س-سطح فرعی:

این وجود کلر را در سه حالت اکسیداسیون دیگر توضیح می دهد: +3، +5 و +7.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

کلر احتمالا توسط کیمیاگران به دست آمده است، اما کشف و اولین تحقیقات آن به طور جدایی ناپذیری با نام شیمیدان معروف سوئدی کارل ویلهلم شیله مرتبط است. Scheele پنج عنصر شیمیایی - باریم و منگنز (به همراه یوهان هان)، مولیبدن، تنگستن، کلر، و مستقل از سایر شیمیدانان (البته بعدا) - سه عنصر دیگر: اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن را کشف کرد. این دستاورد بعداً توسط هیچ شیمیدانی قابل تکرار نبود. در همان زمان، شیله، که قبلاً به عنوان عضو آکادمی سلطنتی علوم سوئد انتخاب شده بود، یک داروساز ساده در کوپینگ بود، اگرچه می توانست موقعیت شرافتمندانه و معتبرتری داشته باشد. خود فردریک دوم بزرگ، پادشاه پروس، پست استادی شیمی در دانشگاه برلین را به او پیشنهاد داد. شیله با رد چنین پیشنهادهای وسوسه انگیزی گفت: "من نمی توانم بیش از آنچه نیاز دارم بخورم و آنچه در اینجا در کوپینگ به دست می آورم برای خوردن من کافی است."

البته بسیاری از ترکیبات کلر بسیار قبل از Scheele شناخته شده بود. این عنصر بخشی از بسیاری از نمک ها، از جمله معروف ترین - نمک سفره است. در سال 1774، Scheele کلر را به شکل آزاد با حرارت دادن پیرولوزیت معدنی سیاه با اسید هیدروکلریک غلیظ: MnO 2 + 4HCl ® Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O جدا کرد.

در ابتدا، شیمیدانان کلر را نه به عنوان یک عنصر، بلکه به عنوان یک ترکیب شیمیایی از عنصر ناشناخته muria (از لاتین muria - آب نمک) با اکسیژن در نظر گرفتند. اعتقاد بر این بود که اسید هیدروکلریک(موریان نامیده شد) حاوی اکسیژن متصل به شیمیایی است. این به ویژه با این واقعیت "شاهد شد": هنگامی که یک محلول کلر در نور قرار گرفت، اکسیژن از آن آزاد شد و اسید هیدروکلریک در محلول باقی ماند. با این حال، تلاش های متعدد برای "پاره کردن" اکسیژن از کلر به جایی نرسید. بنابراین، هیچ کس نتوانست دی اکسید کربن را با گرم کردن کلر با زغال سنگ (که زمانی که دمای بالا"اکسیژن را از بسیاری از ترکیبات حاوی آن می گیرد). در نتیجه آزمایش های مشابهی که توسط هامفری دیوی، جوزف لوئیس گی-لوساک و لوئیس ژاک تنارد انجام شد، مشخص شد که کلر حاوی اکسیژن نیست و یک ماده ساده است. آزمایش‌های Gay-Lussac که نسبت کمی گازها را در واکنش کلر با هیدروژن تجزیه و تحلیل کرد، به همین نتیجه منتهی شد.

در سال 1811، دیوی نام "کلرین" را برای عنصر جدید - از یونانی - پیشنهاد کرد. "chloros" - زرد مایل به سبز. این دقیقاً رنگ کلر است. همین ریشه در کلمه "کلروفیل" (از یونانی "chloros" و "phyllon" - برگ) است. یک سال بعد، Gay-Lussac نام را به "کلر" "کوتاه" کرد. اما هنوز بریتانیایی ها (و آمریکایی ها) این عنصر را "کلر" می نامند، در حالی که فرانسوی ها آن را کلر می نامند. آلمانی‌ها، «قانون‌گذاران» شیمی تقریباً در تمام قرن نوزدهم، نام اختصاری را نیز برگزیدند. (در آلمانی کلر کلر است). در سال 1811، یوهان شوایگر، فیزیکدان آلمانی، نام "هالوژن" را برای کلر پیشنهاد کرد (از یونانی "hals" - نمک، و "gennao" - زایمان). پس از آن، این اصطلاح نه تنها به کلر، بلکه به تمام آنالوگ های آن در گروه هفتم - فلوئور، برم، ید، استاتین اختصاص یافت.

نمایش احتراق هیدروژن در اتمسفر کلر جالب است: گاهی اوقات در طول آزمایش یک پدیده غیرعادی رخ می دهد. اثر جانبی: صدای وزوز می آید. در اغلب موارد، شعله هنگامی که یک لوله نازک که از طریق آن هیدروژن تامین می شود، به یک ظرف مخروطی شکل پر از کلر فرو می رود، زمزمه می کند. همین امر در مورد فلاسک های کروی نیز صادق است، اما در سیلندرها شعله معمولاً زمزمه نمی کند. این پدیده "شعله آواز" نامیده شد.

در یک محلول آبی، کلر به طور جزئی و نسبتاً آهسته با آب واکنش می دهد. در 25 درجه سانتیگراد، تعادل: Cl 2 + H 2 O HClO + HCl ظرف دو روز برقرار می شود. اسید هیپوکلروس در نور تجزیه می شود: HClO ® HCl + O. این اکسیژن اتمی است که دارای اثر سفید کننده است (کلر کاملاً خشک این توانایی را ندارد).

کلر در ترکیبات آن می تواند تمام حالت های اکسیداسیون - از -1 تا +7 را نشان دهد. با اکسیژن، کلر تعدادی اکسید تشکیل می دهد که همه آنها به شکل خالص ناپایدار و قابل انفجار هستند: Cl 2 O - گاز زرد نارنجی، ClO 2 - گاز زرد (زیر 9.7 درجه سانتیگراد - مایع قرمز روشن)، کلر پرکلرات Cl. 2 O 4 (ClO-ClO 3، مایع زرد روشن)، Cl 2 O 6 (O 2 Cl-O-ClO 3، مایع قرمز روشن)، Cl 2 O 7 - مایع بی رنگ و بسیار انفجاری. در دمای پاییناکسیدهای ناپایدار Cl 2 O 3 و ClO 3 به دست آمد. اکسید ClO 2 در مقیاس صنعتی تولید می شود و به جای کلر برای سفید کردن پالپ و ضد عفونی کردن آب آشامیدنی استفاده می شود. فاضلاب. با سایر هالوژن ها، کلر تعدادی از ترکیبات به اصطلاح اینترهالوژن را تشکیل می دهد، به عنوان مثال، ClF، ClF 3، ClF 5، BrCl، ICl، ICl 3.

کلر و ترکیبات آن با حالت اکسیداسیون مثبت، عوامل اکسید کننده قوی هستند. در سال 1822، شیمیدان آلمانی، لئوپولد گملین، نمک قرمز را از نمک زرد خون با اکسیداسیون با کلر بدست آورد: 2K 4 + Cl 2 ® K 3 + 2KCl. کلر به راحتی برومیدها و کلریدها را اکسید می کند و برم و ید را به صورت آزاد آزاد می کند.

کلر در حالت های مختلف اکسیداسیون تعدادی اسید را تشکیل می دهد: HCl - هیدروکلریک (کلریدریک، نمک - کلرید)، HClO - هیپوکلری (نمک ها - هیپوکلریت ها)، HClO 2 - کلر (نمک ها - کلریت ها)، HClO 3 - هیپوکلری (نمک ها) HClO 4 – کلر (نمک – پرکلرات). از بین اسیدهای اکسیژن، تنها اسید پرکلریک به شکل خالص خود پایدار است. از نمک های اسیدهای اکسیژن، هیپوکلریت ها در کاربرد عملی استفاده می شوند، کلریت سدیم NaClO 2 - برای سفید کردن پارچه ها، برای ساخت منابع اکسیژن فشرده آتش سوزی ("شمع های اکسیژن")، کلرات های پتاسیم (نمک Bertholometa)، کلسیم منیزیم (برای . کنترل آفات کشاورزی، به عنوان اجزای ترکیبات آتش نشانی و مواد منفجره، در تولید کبریت)، پرکلرات ها - اجزای مواد منفجره و ترکیبات آتش نشانی؛ پرکلرات آمونیوم جزء سوخت جامد موشک است.

کلر با بسیاری از ترکیبات آلی واکنش می دهد. به سرعت به ترکیبات غیراشباع با پیوندهای کربن-کربن مضاعف و سه گانه (واکنش با استیلن به صورت انفجاری ادامه می یابد) و در نور به بنزن می چسبد. تحت شرایط خاص، کلر می تواند جایگزین اتم های هیدروژن در ترکیبات آلی شود: R-H + Cl 2 ® RCl + HCl. این واکنش نقش مهمی در تاریخ شیمی آلی ایفا کرد. در دهه 1840، شیمیدان فرانسوی ژان باپتیست دوما کشف کرد که وقتی کلر با اسید استیک واکنش می دهد، واکنش به راحتی شگفت انگیز رخ می دهد.

CH 3 COOH + Cl 2 ® CH 2 ClCOOH + HCl. با کلر اضافی، اسید تری کلرواستیک CCl 3 COOH تشکیل می شود. با این حال، بسیاری از شیمیدانان به کار دوما بی اعتماد بودند. در واقع، طبق نظریه عمومی پذیرفته شده در آن زمان برزلیوس، اتم های هیدروژن با بار مثبت نمی توانند با اتم های کلر با بار منفی جایگزین شوند. در آن زمان بسیاری از شیمیدانان برجسته، از جمله فردریش ویلر، یوستوس لیبیگ و البته خود برزلیوس، این نظر را داشتند.

ولر برای تمسخر دوما، مقاله‌ای را از طرف یک اس. ویندلر (Schwindler - به آلمانی کلاهبردار) به دوستش Liebig در مورد یک کاربرد موفق جدید واکنشی که ادعا می‌شود توسط دوما کشف شده بود، تحویل داد. در مقاله، وولر با تمسخر آشکار نوشت که چگونه در استات منگنز Mn(CH 3 COO) 2 می‌توان کلر را جایگزین تمام عناصر با توجه به ظرفیت آنها کرد و در نتیجه یک ماده کریستالی زرد رنگ متشکل از کلر ایجاد کرد. همچنین گفته شد که در انگلستان، با جایگزین کردن متوالی تمام اتم‌های موجود در ترکیبات آلی با اتم‌های کلر، پارچه‌های معمولی به کلر تبدیل می‌شوند و در عین حال اشیا خود را حفظ می‌کنند. ظاهر. در پاورقی گفته شد که مغازه‌های لندن تجارت سریعی را در موادی که تنها از کلر تشکیل شده بود می‌فروشند، زیرا این مواد برای کلاه‌های شب و زیرشلواری گرم بسیار مناسب است.

واکنش کلر با ترکیبات آلی منجر به تشکیل بسیاری از محصولات آلی کلر می شود که از جمله آنها می توان به حلال های پرکاربرد متیلن کلرید CH 2 Cl 2 ، کلروفرم CHCl 3 ، تتراکلرید کربن CCl 4 ، تری کلرواتیلن CHCl = CCl 2 ، تتراکلراتیلن کلرید 4 C اشاره کرد. . در مجاورت رطوبت، کلر باعث تغییر رنگ برگهای سبز گیاهان و بسیاری از رنگها می شود. این در قرن 18 مورد استفاده قرار گرفت. برای سفید کردن پارچه ها

کلر به عنوان گاز سمی

Scheele که کلر دریافت کرده بود، به بوی قوی بسیار ناخوشایند، مشکل در تنفس و سرفه اشاره کرد. همانطور که بعداً متوجه شدیم، فرد بوی کلر را حس می کند، حتی اگر یک لیتر هوا حاوی تنها 0.005 میلی گرم از این گاز باشد، و در عین حال اثر تحریک کننده ای روی دستگاه تنفسی دارد و سلول های غشای مخاطی دستگاه تنفسی را از بین می برد. دستگاه و ریه ها تحمل غلظت 0.012 میلی گرم در لیتر دشوار است. اگر غلظت کلر از 0.1 میلی گرم در لیتر بیشتر شود، تهدید کننده زندگی می شود: تنفس سریع می شود، تشنج می شود و سپس به طور فزاینده ای نادر می شود و پس از 5 تا 25 دقیقه تنفس متوقف می شود. حداکثر مجاز در هوا شرکت های صنعتیغلظت 001/0 میلی گرم در لیتر و در هوای مناطق مسکونی 00003/0 میلی گرم در لیتر در نظر گرفته می شود.

آکادمیک سن پترزبورگ، تووی اگوروویچ لوویتز، با تکرار آزمایش شیل در سال 1790، به طور تصادفی مقدار قابل توجهی کلر در هوا منتشر کرد. پس از استنشاق آن، او هوشیاری خود را از دست داد و به زمین افتاد، سپس به مدت هشت روز از درد شدید قفسه سینه رنج برد. خوشبختانه او بهبود یافت. شیمیدان معروف انگلیسی دیوی تقریباً در اثر مسمومیت با کلر جان خود را از دست داد. آزمایش‌هایی که حتی با مقادیر کم کلر انجام می‌شوند خطرناک هستند، زیرا می‌توانند باعث آسیب شدید ریه شوند. آنها می گویند که شیمیدان آلمانی اگون ویبرگ یکی از سخنرانی های خود را در مورد کلر با این جمله آغاز کرد: "کلر یک گاز سمی است. اگر در تظاهرات بعدی مسموم شدم لطفا مرا به هوای تازه ببرید. اما، متأسفانه، سخنرانی باید قطع شود.» اگر مقدار زیادی کلر در هوا آزاد کنید، به یک فاجعه واقعی تبدیل می شود. این در طول جنگ جهانی اول توسط نیروهای انگلیسی-فرانسوی تجربه شد. در صبح روز 22 آوریل 1915، فرماندهی آلمان تصمیم گرفت اولین حمله گازی در تاریخ جنگ ها را انجام دهد: هنگامی که باد به سمت دشمن می وزید، در یک بخش کوچک شش کیلومتری از جبهه در نزدیکی شهر بلژیک Ypres. دریچه های 5730 سیلندر به طور همزمان باز شد که هر کدام حاوی 30 کیلوگرم کلر مایع بود. در عرض 5 دقیقه، یک ابر بزرگ زرد مایل به سبز تشکیل شد که به آرامی از سنگرهای آلمانی به سمت متفقین دور شد. سربازان انگلیسی و فرانسوی کاملاً بی دفاع بودند. گاز از طریق شکاف ها به تمام پناهگاه ها نفوذ کرد؛ هیچ راه گریزی از آن نبود: بالاخره ماسک گاز هنوز اختراع نشده بود. در نتیجه 15 هزار نفر مسموم شدند که 5 هزار نفر از آنها جان خود را از دست دادند. یک ماه بعد، در 31 مه، آلمانی ها حمله گازی را در جبهه شرقی - علیه نیروهای روسی - تکرار کردند. این اتفاق در لهستان در نزدیکی شهر بولیمووا رخ داد. در جبهه 12 کیلومتری، 264 تن مخلوطی از کلر و فسژن بسیار سمی تر (کلرید اسید کربنیک COCl 2) از 12 هزار سیلندر آزاد شد. فرماندهی تزار از آنچه در یپرس رخ داد می دانست، اما سربازان روسی هیچ وسیله دفاعی نداشتند! در نتیجه حمله گاز، تلفات به 9146 نفر رسید که از این تعداد فقط 108 نفر در اثر شلیک تفنگ و توپ و بقیه مسموم شدند. در همان زمان، 1183 نفر تقریباً بلافاصله جان خود را از دست دادند.

به زودی، شیمیدانان نحوه فرار از کلر را نشان دادند: باید از طریق یک باند گاز آغشته به محلول تیوسولفات سدیم نفس بکشید (این ماده در عکاسی استفاده می شود، اغلب به آن هیپوسولفیت می گویند). کلر خیلی سریع با محلول تیوسولفات واکنش نشان می دهد و آن را اکسید می کند:

Na 2 S 2 O 3 + 4Cl 2 + 5H 2 O ® 2H 2 SO 4 + 2NaCl + 6HCl. البته اسید سولفوریک نیز ماده بی ضرری نیست، اما محلول آبی رقیق شده آن بسیار کمتر از کلر سمی خطرناک است. بنابراین، در آن سال ها، تیوسولفات نام دیگری داشت - "آنتی کلر"، اما اولین ماسک های گاز تیوسولفات چندان موثر نبودند.

در سال 1916، نیکولای دیمیتریویچ زلینسکی، شیمی‌دان روسی و آکادمیک آینده، یک ماسک گاز واقعاً مؤثر اختراع کرد که در آن مواد سمی توسط لایه‌ای از کربن فعال حفظ می‌شد. چنین زغال سنگی با سطح بسیار توسعه یافته می تواند کلر بیشتری نسبت به گاز آغشته به هیپوسولفیت در خود نگه دارد. خوشبختانه، "حملات کلر" تنها یک قسمت غم انگیز در تاریخ باقی ماند. پس از جنگ جهانی، کلر تنها حرفه های صلح آمیز داشت.

استفاده از کلر

هر ساله مقادیر زیادی کلر در سراسر جهان تولید می شود - ده ها میلیون تن. فقط در ایالات متحده آمریکا تا پایان قرن بیستم. سالانه حدود 12 میلیون تن کلر از طریق الکترولیز تولید می شد (مقام دهم در بین تولیدات شیمیایی). بخش عمده ای از آن (تا 50٪) صرف کلرزنی ترکیبات آلی می شود - برای تولید حلال ها، لاستیک مصنوعی، پلی وینیل کلراید و سایر پلاستیک ها، لاستیک کلروپرن، آفت کش ها، داروها، بسیاری دیگر لازم و محصولات سالم. بقیه برای سنتز کلریدهای معدنی، در صنعت خمیر و کاغذ برای سفید کردن خمیر چوب و برای تصفیه آب مصرف می شود. کلر در مقادیر نسبتاً کمی در صنعت متالورژی استفاده می شود. با کمک آن، فلزات بسیار خالص به دست می آید - تیتانیوم، قلع، تانتالیم، نیوبیم. با سوزاندن هیدروژن در کلر، هیدروژن کلرید و از آن اسید کلریدریک به دست می آید. همچنین از کلر برای تولید مواد سفید کننده (هیپوکلریت ها، سفید کننده ها) و ضدعفونی آب با کلرزنی استفاده می شود.

ایلیا لینسون

• نامگذاری - کلر (کلروم)؛
• دوره - III;
• گروه - 17 (VIIa);
• جرم اتمی - 35.4527;
• عدد اتمی - 17;
• شعاع اتمی = 99 شب;
• شعاع کووالانسی = 102±4 pm;
• توزیع الکترون - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ;
• دمای ذوب = 100.95 درجه سانتیگراد؛
• نقطه جوش = -34.55 درجه سانتیگراد؛
• الکترونگاتیوی (طبق نظر پاولینگ/طبق نظر آلپرد و روچو) = 3.16/-;
• حالت اکسیداسیون: +7، +6، +5، +4، +3، +1، 0، -1.
• چگالی (شماره) = 3.21 گرم بر سانتی متر مکعب؛
• حجم مولی = 18.7 سانتی متر 3 / مول.

کلر به شکل خالص اولین بار توسط دانشمند سوئدی کارل شیله در سال 1774 جدا شد. این عنصر نام فعلی خود را در سال 1811 دریافت کرد، زمانی که جی. دیوی نام "کلر" را پیشنهاد کرد، که به زودی توسط جی. گی-لوساک به "کلر" کوتاه شد. دانشمند آلمانی یوهان شوایگر نام "هالوژن" را برای کلر پیشنهاد کرد، اما تصمیم گرفته شد که از این اصطلاح برای نامگذاری کل گروه عناصر، که شامل کلر است، استفاده شود.

کلر رایج ترین هالوژن در پوسته زمین است - کلر 0.025٪ از کل جرم اتم های پوسته زمین را تشکیل می دهد. به دلیل فعالیت زیاد، کلر به صورت آزاد در طبیعت وجود ندارد، بلکه تنها به عنوان بخشی از ترکیبات موجود است و کلر برای آن مهم نیست که با کدام عنصر واکنش می دهد. علم مدرنترکیبات کلر تقریباً از کل جدول تناوبی شناخته شده است.

بخش عمده ای از کلر روی زمین در آب شور اقیانوس جهانی (محتوای 19 گرم در لیتر) موجود است. از بین مواد معدنی، بیشترین کلر در هالیت، سیلویت، سیلوینیت، بیشوفیت، کارنالیت و کاینیت وجود دارد.

کلر نقش مهمی در فعالیت سلول های عصبی و همچنین در تنظیم فرآیندهای اسمزی در بدن انسان و حیوانات دارد. کلر نیز بخشی از ماده سبز موجود در گیاهان است - کلروفیل.

کلر طبیعی از مخلوطی از دو ایزوتوپ تشکیل شده است:

• 35 کلر - 75.5٪
• 37 کلر - 24.5٪

برنج. ساختار اتم کلر.

پیکربندی الکترونیکی اتم کلر 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 است (به ساختار الکترونیکی اتم ها مراجعه کنید). 5 الکترون واقع در سطح 3p بیرونی + 2 الکترون سطح 3s (در مجموع 7 الکترون) می توانند در تشکیل پیوندهای شیمیایی با عناصر دیگر شرکت کنند؛ بنابراین در ترکیبات، کلر می تواند حالت های اکسیداسیون را از 7+ تا 1- بگیرد. همانطور که در بالا ذکر شد، کلر یک هالوژن واکنشی است.

خواص فیزیکی کلر:

• در شماره کلر یک گاز سمی به رنگ زرد مایل به سبز با بوی تند است.
• کلر 2.5 برابر سنگین تر از هوا است.
• در شماره 2.5 حجم کلر در 1 لیتر آب حل می شود - این محلول نامیده می شود آب کلر.

خواص شیمیایی کلر

برهمکنش کلر با مواد ساده(کلر به عنوان یک عامل اکسید کننده قوی عمل می کند):

• با هیدروژن (واکنش فقط در حضور نور رخ می دهد): Cl 2 + H 2 = 2HCl
• با فلزات برای تشکیل کلریدها: Cl 2 0 + 2Na 0 = 2Na + 1 Cl -1 3Cl 2 0 +2Fe 0 = 2Fe +3 Cl 3 -1
• با نافلزات الکترونگاتیو کمتر از کلر: Cl 2 0 + S 0 = S + 2 Cl 2 -1 3Cl 2 0 +2P 0 = 2P +3 Cl 3 -1
• کلر به طور مستقیم با نیتروژن و اکسیژن واکنش نمی دهد.

برهمکنش کلر با مواد پیچیده:

یکی از معروف ترین واکنش های کلر با مواد پیچیده، برهمکنش کلر با آب است - که در شهر بزرگ، احتمالاً به طور دوره ای با موقعیتی روبرو می شود که با باز کردن شیر آب بوی دائمی کلر را استشمام می کند ، پس از آن بسیاری شکایت می کنند ، می گویند آب دوباره کلر شده است. کلرزنی آب یکی از راه های اصلی ضدعفونی آن از میکروارگانیسم های ناخواسته ای است که برای سلامت انسان ناایمن هستند. چرا این اتفاق می افتد؟ بیایید واکنش کلر با آب را که در دو مرحله رخ می دهد تجزیه و تحلیل کنیم:

• در مرحله اول، دو اسید تشکیل می شود: کلریدریک و هیپوکلری: Cl 2 0 + H 2 O ↔ HCl -1 + HCl + 1 O.
• در مرحله دوم، اسید هیپوکلرو با آزاد شدن اکسیژن اتمی تجزیه می شود، که آب را اکسید می کند (میکروارگانیسم ها را می کشد) + پارچه های رنگ شده با رنگ های آلی را در معرض اثر سفید کننده قرار می دهد اگر در آب کلر غوطه ور شوند: HClO = HCl+[O] - واکنش در نور رخ می دهد

با اسیدهاکلر واکنش نشان نمی دهد.

برهمکنش کلر با دلایل:

• در سرما: Cl 2 0 + 2 NaOH = NaCl -1 + NaCl + 1 O + H 2 O
• هنگام گرم شدن: 3Cl 2 0 +6KOH = 5KCl -1 +KCl +5 O 3 +3H 2 O
• با برومیدهای فلزی: Cl 3 + 2KBr = 2KCl+Br 2 ↓
• با یدیدهای فلزی: Cl 2 + 2KI = 2KCl + I 2 ↓
• کلر با فلوراید فلزات واکنش نشان نمی دهد به دلیل توانایی اکسیداسیون بالاتر آنها نسبت به کلر.

کلر به راحتی با مواد آلی واکنش می دهد:

Cl 2 + CH 4 → CH 3 Cl + HCl Cl 2 + C 6 H 6 → C 6 H 5 Cl + HCl

در نتیجه اولین واکنش با متان که در نور رخ می دهد، متیل کلرید و اسید کلریدریک تشکیل می شوند. در نتیجه واکنش دوم با بنزن که در حضور یک کاتالیزور (AlCl 3) رخ می دهد، کلروبنزن و اسید کلریدریک تشکیل می شوند.

• معادلات واکنش های ردوکس کلر (روش تعادل الکترونیکی).
• معادلات واکنش های ردوکس کلر (روش نیمه واکنش).

تولید و استفاده از کلر

در صنعت، کلر از طریق الکترولیز محلول آبی (کلر در آند آزاد می شود، هیدروژن در کاتد آزاد می شود) یا کلرید سدیم مذاب (کلر در آند آزاد می شود و سدیم در کاتد آزاد می شود) تولید می شود.

2NaCl+2H2O → Cl 2 +H 2 +2NaOH 2NaCl → Cl 2 +2Na

در آزمایشگاه، کلر از اثر HCl غلیظ بر روی عوامل اکسید کننده مختلف هنگام گرم شدن تولید می شود. اکسید منگنز، پرمنگنات پتاسیم و نمک برتوله می توانند به عنوان عوامل اکسید کننده عمل کنند:

4HCl -1 +Mn +4 O 2 = Mn +2 Cl 2 +Cl 2 0 +2H 2 O 2KMn +7 O 4 +16HCl -1 = 2KCl+2Mn +2 Cl 2 +5Cl 2 0 +8H 2 O KCl + 5 O 3 + 6HCl -1 = KCl + 3Cl 2 0 + 3H 2 O

کاربرد کلر:

• سفید کردن پارچه و کاغذ؛
• ضد عفونی آب؛
• تولید پلاستیک؛
• تولید سفید کننده، کلروفرم، آفت کش ها، مواد شوینده، لاستیک؛
• سنتز هیدروژن کلرید در تولید اسید هیدروکلریک