Хлор, де застосовується. Хлор дуже сильний окисник. Як було відкрито цей елемент

Елемент VII підгрупи Періодичної таблиці Д. І. Менделєєва. На зовнішньому рівні – 7 електронів, тому при взаємодії із відновниками, хлор показує свої окисні властивості, притягуючи до себе електрон металу.

Фізичні властивості хлору.

Хлор є жовтим газом. Має різкий запах.

Хімічні характеристики хлору.

Вільний хлордуже активний. Він реагує з усіма простими речовинами, крім кисню, азоту та благородних газів:

Si + 2 Cl 2 = SiCl 4 + Q.

При взаємодії з воднем при кімнатній температуріреакції практично немає, але як тільки освітлення виступає як зовнішній вплив, виникає ланцюгова реакція, яка знайшла своє застосування в органічній хімії.

При нагріванні хлор здатний витіснити йод або бром із їх кислот:

Cl 2 + 2 HBr = 2 HCl + Br 2 .

З водою хлор реагує, частково розчиняючись у ній. Цю суміш називають хлорною водою.

Реагує із лугами:

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

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

Одержання хлору.

1. Електроліз розплаву хлориду натрію, що протікає за такою схемою:

2. Лабораторний спосіб одержання хлору:

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

Хоч би як ми негативно ставилися до громадських вбиралень, природа диктує свої правила, і відвідувати їх доводиться. Крім природних (для цього місця) запахів, ще одним звичним ароматом є хлорка, що використовується для дезінфекції приміщення. Свою назву вона отримала через головну діючу речовину в ній - Cl. Дайте дізнаємося про цей хімічний елемент та його властивості, а також дамо характеристику хлору за положенням у періодичній системі.

Як було відкрито цей елемент

Вперше хлоровмісна сполука (HCl) була синтезована в 1772 р. британським священиком Джозефом Прістлі.

Через 2 роки його шведський колега Карл Шееле зумів описати спосіб виділення Cl за допомогою реакції між соляною кислотою та діоксидом марганцю. Однак, цей хімік так і не зрозумів, що в результаті синтезується новий хімічний елемент.

Майже 40 років знадобилося вченим, щоб навчитися видобувати хлор на практиці. Вперше це було зроблено британцем Гемфрі Деві у 1811 р. При цьому він використав іншу реакцію, ніж його попередники-теоретики. Деві за допомогою електролізу розклав на складові NaCl (відомий більшості як кухонна сіль).

Вивчивши отриману речовину, британський хімік усвідомив, що вона є елементарною. Після цього відкриття Деві не тільки назвав його - chlorine (хлорин), але й зміг дати характеристику хлору, правда, вона була дуже примітивною.

Хлорін перетворився на хлор (chlore) завдяки Жозефу Гей-Люссаку і в такому вигляді існує у французькій, німецькій, російській, білоруській, українській, чеській, болгарській та деяких інших мовах і сьогодні. В англійській донині використовується назва "хлорин", а в італійській та іспанській "хлоро".

Докладніше аналізований елемент був описаний Йенсом Берцеліусом в 1826 р. Саме він зміг визначити його атомну масу.

Що таке хлор (Cl)

Розглянувши історію відкриття цього хімічного елемента, варто дізнатися про нього докладніше.

Назва chlorine була утворена від грецького слова χλωρός («зелений»). Дано воно було через жовтувато-зелений колір даної речовини

Самостійно хлор існує як двоатомний газ Cl 2 , проте у такому вигляді у природі він практично не зустрічається. Найчастіше він фігурує у різних з'єднаннях.

Крім відмітного відтінку, для хлору характерний солодкувато-їдкий запах. Він є дуже отруйною речовиною, тому при попаданні в повітря та вдиханні людиною або твариною здатний протягом декількох хвилин призвести до їхньої загибелі (залежить від концентрації Cl).

Оскільки хлор важчий за повітря майже в 2,5 рази, він завжди перебуватиме нижче його, тобто біля самої землі. Тому при підозрі на наявність Cl слід забратися якомога вище, тому що там буде менша концентрація цього газу.

Також, на відміну від деяких інших отруйних речовин, хлорсодержащіе мають характерний колір, що може дозволити візуально їх ідентифікувати і вжити заходів. Більшість стандартних протигазів допомагають захистити органи дихання та слизові оболонки від ураження Cl. Однак для повної безпеки потрібно вживати серйозніших заходів, аж до нейтралізації отруйної речовини.

Варто зазначити, що саме із застосування німцями хлору як отруйного газу в 1915 р. розпочало свою історію хімічну зброю. Внаслідок використання майже 200 тонн речовини було за кілька хвилин отруєно 15 тисяч осіб. Третина з них померла майже миттєво, третина отримала перманентні ушкодження, і лише 5 тисяч вдалося врятуватися.

Чому ж така небезпечна речовина досі не заборонена і щорічно видобувається мільйонами тонн? Вся справа в його особливих властивостях, а щоб їх зрозуміти, варто розглянути характеристику хлору. Найпростіше це зробити за допомогою таблиці Менделєєва.

Характеристика хлору у періодичній системі

Хлор як галоген

Крім крайньої токсичності та їдкого запаху (характерних всім представників цієї групи) Cl добре розчиняється у воді. Практичне підтвердження цього - додавання миючих засобів, що містять хлор, у воду для басейнів.

При контакті з вологим повітрямРозглянута речовина починає димитися.

Властивості Cl як неметалу

Розглядаючи хімічну характеристику хлору, варто звернути увагу на його неметалеві властивості.

Він має здатність утворювати з'єднання практично з усіма металами та неметалами. Як приклад можна навести реакцію з атомами заліза: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3.

Часто щодо реакцій необхідно використовувати каталізатори. У цій ролі може виступати Н2О.

Нерідко реакції з Cl мають ендотермічний характер (поглинають тепло).

Варто зазначити, що у кристалічній формі (як порошку) хлор взаємодіє з металами лише за нагріванні до високих температур.

Реагуючи з іншими неметалами (крім О 2 , N, F, С та інертних газів), Cl утворює сполуки - хлориди.

При реакції з 2 утворюються вкрай нестабільні і схильні до розпаду оксиди. Вони ступінь окислення Cl здатна виявлятися від +1 до +7.

При взаємодії з F утворюються фториди. Ступінь окислення їх може бути різною.

Хлор: характеристика речовини з погляду її фізичних властивостей

Крім хімічних властивостей, Розглянутий елемент має і фізичні.

Вплив температури на агрегатний стан Cl

Розглянувши фізичну характеристику елемента хлору, ми розуміємо, що він здатний переходити до різних агрегатних станів. Все залежить від температурного режиму.

У нормальному стані Cl - це газ, що має високі корозійні властивості. Однак він легко здатний скраплюватися. На це впливає температура та тиск. Наприклад, якщо воно дорівнює 8 атмосфер, а температура - +20 градусів за Цельсієм, Cl 2 - кислотно-жовта рідина. Цей агрегатний стан він здатний зберігати до +143 градусів, якщо тиск також продовжує підвищуватися.

При досягненні -32 С стан хлору перестає залежати від тиску, і він продовжує залишатися рідким.

Кристалізація речовини (твердий стан) відбувається при -101 градусі.

Де у природі існує Cl

Розглянувши загальну характеристикухлору, варто дізнатися, де ж у природі може зустрічатися такий складний елемент.

Через свою високу реакційну активність він практично ніколи не зустрічається в чистому вигляді (тому на початку вивчення вченими цього елемента знадобилися роки, щоб навчитися його синтезувати). Зазвичай Cl знаходиться у складі сполук у різних мінералах: галіт, сильвін, каїніт, бішофіт тощо.

Найбільше він міститься в солях, здобутих із морської чи океанічної води.

Вплив на організм

При розгляді властивості хлору вже неодноразово сказано, що він дуже отруйний. У цьому атоми речовини містяться у мінералах, а й у всіх організмах, починаючи від рослин до людини.

Через особливі властивості іони Cl краще за інших проникають крізь мембрани клітин (тому більше 80% всього хлору в тілі людини знаходиться в міжклітинному просторі).

Разом з К, Cl відповідальний за регуляцію водно-сольового балансу і як наслідок – за осмотичну рівність.

Незважаючи на таку важливу роль в організмі, у чистому вигляді Cl 2 вбиває все живе – від клітин до цілих організмів. Однак у контрольованих дозах та при короткочасному впливі він не встигає заподіяти пошкоджень.

Яскравим прикладом останнього твердження є будь-який басейн. Як відомо, воду в таких установах дезінфікують за допомогою Cl. При цьому, якщо людина рідко відвідує такий заклад (раз на тиждень чи на місяць) - малоймовірно, що він постраждає від наявності цієї речовини у воді. Проте працівники таких установ, особливо ті, хто майже весь день перебувають у воді (рятувальники, інструктори) часто страждають на шкірні захворювання або мають ослаблений імунітет.

У зв'язку з цим після відвідування басейнів обов'язково потрібно прийняти душ - щоб змити можливі залишки хлору зі шкіри і волосся.

Використання Cl людиною

Пам'ятаючи з характеристики хлору, що він є "примхливим" елементом (коли справа доходить до взаємодії з іншими речовинами), цікаво буде дізнатися, що в промисловості він часто використовується.

Насамперед з його допомогою виробляється дезінфекція багатьох речовин.

Також Cl застосовується для виготовлення деяких видів пестицидів, що допомагає рятувати врожай від шкідників.

Здатність цієї речовини взаємодіяти майже з усіма елементами таблиці Менделєєва (характеристика хлору як неметалу) допомагає з його допомогою добувати деякі види металів (Ті, Та та Nb), а також вапно та соляну кислоту.

Крім всього вищезгаданого Cl застосовують при виробництві промислових речовин (полівінілхлорид) та медичних препаратів (хлоргексидин).

Варто згадати, що сьогодні знайдено більш ефективний та безпечний дезінфікуючий засіб – озон (О 3 ). Однак його виробництво більш дороге, ніж хлору, і цей газ ще нестабільніший, ніж хлор ( коротка характеристика фізичних властивостейо 6-7 п.). Тому застосовувати озонування замість хлорування поки що можуть дозволити собі мало хто.

Як видобувається хлор

Сьогодні відомо чимало способів для синтезу цієї речовини. Усі вони поділяються на дві категорії:

• Хімічні.
• електрохімічні.

У першому випадку Cl одержують внаслідок хімічної реакції. Однак на практиці вони дуже затратні та малопродуктивні.

Тому в промисловості віддають перевагу електрохімічним методам (електролізу). Їх три: діафрагмовий, мембранний та ртутний електроліз.

ВИЗНАЧЕННЯ

Хлорзнаходиться у третьому періоді VII групі головної (А) підгрупи Періодичної таблиці.

Належить до елементів p-родини. Неметал. Елементи-неметали, що входять до цієї групи, носять загальну назву галогени. Позначення – Cl. Порядковий номер – 17. Відносна атомна маса- 35,453 а.о.м.

Електронна будова атома хлору

Атом хлору складається з позитивно зарядженого ядра (+17), що складається з 17 протонів і 18 нейтронів, навколо якого по 3 орбітах рухаються 17 електронів.

Рис.1. Схематичне будова атома хлору.

Розподіл електронів по орбіталам виглядає так:

17Cl) 2) 8) 7;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 .

На зовнішньому енергетичному рівні атома хлору є сім електронів, всі вони вважаються валентними. Енергетична діаграма основного стану набуває наступного вигляду:

Наявність одного неспареного електрона свідчить у тому, що хлор здатний виявляти ступінь окислення +1. Також можливо кілька збуджених станів через наявність вакантної 3 d-орбіталі. Спочатку розпарюються електрони 3 p-підрівня та займають вільні d-орбіталі, а після - електрони 3 s-підрівня:

Цим пояснюється наявність у хлору ще трьох ступенів окиснення: +3, +5 та +7.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

Хлор, мабуть, отримували ще алхіміки, та його відкриття і перше дослідження нерозривно пов'язані з ім'ям знаменитого шведського хіміка Карла Вільгельма Шееле . Шееле відкрив п'ять хімічних елементів – барій та марганець (спільно з Юханом Ганом), молібден, вольфрам, хлор, а незалежно від інших хіміків (хоча і пізніше) – ще три: кисень, водень та азот. Це досягнення згодом не зміг повторити жодного хіміка. При цьому Шееле, вже обраний членом Шведської королівської академії наук, був простим аптекарем у Чепінгу, хоча міг зайняти більш почесну та престижну посаду. Сам Фрідріх II Великий, прусський король, пропонував йому обійняти посаду професора хімії Берлінського університету. Відмовляючись від подібних привабливих пропозицій, Шееле говорив: "Я не можу їсти більше, ніж мені потрібно, а того, що я заробляю тут у Чепінгу, мені вистачає на їжу".

Численні сполуки хлору були відомі, звичайно, задовго до Шееле. Цей елемент входить до складу багатьох солей, у тому числі найвідомішої – кухонної солі. У 1774 Шееле виділив хлор у вільному вигляді, нагріваючи чорний мінерал піролюзит з концентрованою соляною кислотою: MnO 2 + 4HCl ® Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O.

Спочатку хіміки розглядали хлор не як елемент, бо як хімічне з'єднання невідомого елемента мурію (від латинського muria – розсіл) з киснем. Вважалося, що і соляна кислота(її називали мурієвою) містить хімічно зв'язаний кисень. Про це свідчив, зокрема, такий факт: при стоянні розчину хлору на світлі з нього виділявся кисень, а в розчині залишалася соляна кислота. Однак численні спроби відірвати кисень від хлору ні до чого не привели. Так, нікому не вдалося отримати вуглекислий газ, нагріваючи хлор з вугіллям. високих температурах«віднімає» кисень від багатьох сполук, що його містять). В результаті подібних дослідів, проведених Гемфрі Деві, Жозеф Луї Гей-Люссаком та Луї Жаком Тенаром, стало ясно, що хлор не містить кисню і є простою речовиною. До того ж висновку привели і досліди Гей-Люссака, який проаналізував кількісне співвідношення газів реакції хлору з воднем.

У 1811 році Деві запропонував для нового елемента назву «хлорин» – від грецьк. "хлорос" - жовто-зелений. Саме такий колір має хлор. Той самий корінь – у слові «хлорофіл» (від грецьк. «хлорос» і «філлон» – лист). Через рік Гей-Люссак скоротив назву до хлору. Але досі англійці (та й американці) називають цей елемент «хлорином» (chlorine), тоді як французи – хлором (chlore). Прийняли скорочену назву і німці – «законодавці» хімії протягом майже 19 ст. (німецькою хлор - Chlor). У 1811 німецький фізик Йоганн Швейгер запропонував для хлору назву галоген (від грецьких халс - сіль, і геннао - народжую). Згодом цей термін закріпився як за хлором, а й усіма його аналогами по сьомий групі – фтором, бромом, йодом, астатом.

Цікавою є демонстрація горіння водню в атмосфері хлору: іноді під час досвіду виникає незвичайний побічний ефект: лунає гудіння Найчастіше полум'я гуде, коли тонку трубку, якою подається водень, опускають у заповнений хлором посудину конічної форми; те саме справедливо для сферичних колб, а ось в циліндрах полум'я зазвичай не гуде. Це явище назвали «співочим полум'ям».

У водному розчині хлор частково та досить повільно реагує з водою; при 25° З рівновагу: Cl 2 + H 2 O HClO + HCl встановлюється протягом двох діб. Хлорновата кислота на світлі розкладається: HClO ® HCl + O. Саме атомарному кисню приписують відбілюючий ефект (абсолютно сухий хлор такою здатністю не має).

Хлор у своїх сполуках може виявляти всі ступені окислення – від –1 до +7. З киснем хлор утворює ряд оксидів, всі вони в чистому вигляді нестабільні та вибухонебезпечні: Cl 2 O – жовто-жовтогарячий газ, ClO 2 – жовтий газ (нижче 9,7 про С – яскраво-червона рідина), перхлорат хлору Cl 2 O 4 (ClO –ClO 3 , світло-жовта рідина), Cl 2 O 6 (O 2 Cl–O–ClO 3 , яскраво-червона рідина), Cl 2 O 7 – безбарвна вибухова рідина. При низьких температурахотримані нестабільні оксиди Cl 2 O 3 та ClO 3 . Оксид ClO 2 виробляється в промисловому масштабі і використовується замість хлору для відбілювання целюлози та знезараження питної води та стічних вод. З іншими галогенами хлор утворює ряд так званих міжгалогенних сполук, наприклад, ClF, ClF 3 , ClF 5 BrCl, ICl, ICl 3 .

Хлор та його сполуки з позитивним ступенем окиснення – сильні окисники. У 1822 році німецький хімік Леопольд Гмелін шляхом окислення хлором отримав з жовтої кров'яної солі червону: 2K 4 + Cl 2 ® K 3 + 2KCl. Хлор легко окислює броміди та хлориди з виділенням у вільному вигляді брому та йоду.

Хлор у різних ступенях окислення утворює ряд кислот: HCl – хлороводнева (соляна, солі – хлориди), HClO – хлорнуватиста (солі – гіпохлорити), HClO 2 – хлориста (солі – хлорити), HClO 3 – хлорнувата (солі – хлорати) 4 – хлорна (солі – перхлорати). У чистому вигляді із кисневих кислот стійка лише хлорна. З солей кисневих кислот практичне застосування мають гіпохлорити, хлорит натрію NaClO 2 – для відбілювання тканин, виготовлення компактних піротехнічних джерел кисню («кисневі свічки»), хлорати калію (бертолетова сіль), кальцію і магнію (для боротьби зі шкідниками сільського господарства, як компоненти піротехнічних складів та вибухових речовин, у виробництві сірників), перхлорати – компоненти вибухових речовин та піротехнічних складів; перхлорат амонію – компонент твердого ракетного палива.

Хлор реагує з багатьма органічними сполуками. Він швидко приєднується до ненасичених сполук з подвійними та потрійними вуглець-вуглецевими зв'язками (реакція з ацетиленом йде з вибухом), а на світлі – і до бензолу. За певних умов хлор може замінювати атоми водню в органічних сполуках: R–H + Cl 2 ® RCl + HCl. Ця реакція відіграла значну роль історії органічної хімії. У 1840-х французький хімік Жан Батист Дюма виявив, що при дії хлору на оцтову кислоту з дивовижною легкістю йде реакція

СН 3 СООН + Cl 2 ® CH 2 ClCOOH + HCl. При надлишку хлору утворюється трихлороцтова кислота ССl 3 СООН. Однак багато хіміків поставилися до роботи Дюма недовірливо. Адже відповідно до загальноприйнятої тоді теорії Берцеліуса позитивно заряджені атоми водню було неможливо заміститися негативно зарядженими атомами хлору. Цієї думки дотримувалися на той час багато видатних хіміків, серед яких були Фрідріх Велер, Юстус Лібіх і, звичайно, сам Берцеліус.

Щоб висміяти Дюма, Велер передав своєму другові Лібіху статтю від імені якогось Ш.Віндлера (Schwindler – німецькою шахрай) про новий вдалий додаток нібито відкритої Дюма реакції. У статті Велер з явним глузуванням написав про те, як в оцтовокислому марганці Mn(CH 3 COO) 2 вдалося всі елементи, відповідно до їх валентності, замістити на хлор, в результаті чого вийшла жовта кристалічна речовина, що складається з одного тільки хлору. Далі говорилося, що в Англії, послідовно заміщаючи в органічних сполуках всі атоми на атоми хлору, звичайні тканини перетворюють на хлорні, і що при цьому речі зберігають свій зовнішній вигляд. У виносці було зазначено, що лондонські лавки жваво торгують матеріалом, що складається з одного хлору, тому що цей матеріал дуже гарний для нічних ковпаків та теплих штанів.

Реакція хлору з органічними сполуками призводить до утворення безлічі хлорорганічних продуктів, серед яких широко застосовуються розчинники метиленхлорид CH 2 Cl 2 , хлороформ CHCl 3 , чотирихлористий вуглець CCl 4 , трихлоретилен CHCl=CCl 2 , тетрахлоретилен C 2 . У присутності вологи хлор знебарвлює зелене листя рослин, багато барвників. Цим користувалися ще у XVIII ст. для відбілювання тканин.

Хлор як отруйний газ.

Що отримав хлор Шееле відзначив його дуже неприємний різкий запах, утруднення дихання і кашель. Як потім з'ясували, людина відчуває запах хлору навіть у тому випадку, якщо в одному літрі повітря міститься лише 0,005 мг цього газу, і при цьому він вже має подразнюючу дію на дихальні шляхи, руйнуючи клітини слизової оболонки дихальних шляхів та легень. Концентрація 0,012 мг/л переноситься важко; якщо концентрація хлору перевищує 0,1 мг/л, він стає небезпечним життя: дихання частішає, стає судорожним, та був – дедалі рідкіснішим, і вже за 5–25 хвилин відбувається зупинка дихання. Гранично допустимою у повітрі промислових підприємстввважається концентрація 0,001 мг/л, а повітря житлових районів – 0,00003 мг/л.

Петербурзький академік Товій Єгорович Ловіц, повторюючи в 1790 досвід Шееле, випадково випустив значну кількість хлору у повітря. Вдихнувши його, він знепритомнів і впав, потім протягом восьми днів страждав від болісного болю в грудях. На щастя, він одужав. Ледве не помер, отруївшись хлором, і знаменитий англійський хімік Деві. Досліди навіть з невеликою кількістю хлору небезпечні, оскільки можуть спричинити сильне ураження легень. Розповідають, що німецький хімік Егон Віберг одну зі своїх лекцій про хлор почав словами: «Хлор – отруйний газ. Якщо я отруюся під час чергової демонстрації, винесіть мене, будь ласка, на свіже повітря. Але лекцію при цьому доведеться, на жаль, перервати». Якщо ж випустити у повітря багато хлору, він стає справжнім лихом. Це зазнали під час Першої світової війни англо-французькі війська. Вранці 22 квітня 1915 року німецьке командування вирішило провести першу в історії війн газову атаку: коли вітер подув у бік супротивника, на невеликій шестикілометровій ділянці фронту в районі бельгійського містечка Іпр були одночасно відкриті вентилі 5730 балонів, кожен з яких містив 30 кг рідкого хлору. Протягом 5 хвилин утворилася величезна жовто-зелена хмара, яка повільно уникала німецьких окопів у бік союзників. Англійські та французькі солдати виявилися повністю беззахисними. Газ проникав через щілини в укриття, від нього не було порятунку: адже протигаз ще не був винайдений. В результаті було отруєно 15 тисяч людей, із них 5 тисяч – на смерть. Через місяць, 31 травня, німці повторили газову атаку на східному фронті – проти російських військ. Це сталося у Польщі біля міста Болімова. На фронті 12 км із 12 тисяч балонів було випущено 264 тонни суміші хлору із значно отруйнішим фосгеном (хлорангідридом вугільної кислоти COCl 2 ). Царське командування знало про те, що сталося при Іпрі, проте російські солдати не мали ніяких засобів захисту! Внаслідок газової атаки втрати склали 9146 осіб, з них лише 108 – внаслідок рушничного та артилерійського обстрілу, решта було отруєно. При цьому майже відразу ж загинуло 1183 особи.

Незабаром хіміки вказали, як рятуватися від хлору: треба дихати через марлеву пов'язку, просочену розчином натрію тіосульфату (ця речовина застосовується у фотографії, її часто називають гіпосульфітом). Хлор дуже швидко реагує з розчином тіосульфату, окислюючи його:

Na 2 S 2 O 3 + 4Cl 2 + 5H 2 O ® 2H 2 SO 4 + 2NaCl + 6HCl. Звичайно, сірчана кислота теж не нешкідлива речовина, але її розведений водний розчин набагато небезпечніший, ніж отруйний хлор. Тому в тіосульфату в ті роки з'явилася ще одна назва - "антихлор", але перші протигази тіосульфатні були мало ефективні.

У 1916 р. російський хімік, майбутній академік Микола Дмитрович Зелінський винайшов дійсно ефективний протигаз, в якому отруйні речовини затримували шаром активованого вугілля. Таке вугілля з дуже розвиненою поверхнею могло затримати значно більше хлору, ніж просочена гіпосульфітом марля. На щастя, "хлорні атаки" залишилися лише трагічним епізодом в історії. Після світової війни у ​​хлору залишилися лише мирні професії.

Застосування хлору.

Щороку в усьому світі отримують величезну кількість хлору – десятки мільйонів тонн. Тільки США до кінця 20 в. щорічно шляхом електролізу отримували близько 12 млн. тонн хлору (10 місце серед хімічних виробництв). Основна його маса (до 50%) витрачається на хлорування органічних сполук – для отримання розчинників, синтетичного каучуку, полівінілхлориду та інших пластмас, хлоропренового каучуку, пестицидів, лікарських засобів, багатьох інших потрібних і корисних продуктів. Решта споживається для синтезу неорганічних хлоридів, целюлозно-паперової промисловості для відбілювання деревної пульпи, для очищення води. У порівняно невеликих кількостях хлор використовують у металургійній промисловості. З його допомогою одержують дуже чисті метали – титан, олово, тантал, ніобій. Спалюванням водню в хлорі отримують хлороводень, та якщо з нього – соляну кислоту. Хлор застосовують також для виробництва відбілюючих речовин (гіпохлоритів, хлорного вапна) та знезараження води хлоруванням.

Ілля Леєнсон

• Позначення – Cl (Chlorum);
• Період – III;
• Група – 17 (VIIa);
• Атомна маса – 35,4527;
• Атомний номер – 17;
• Радіус атома = 99 пм;
• Ковалентний радіус = 102±4 пм;
• Розподіл електронів - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5;
• t плавлення = 100,95 ° C;
• t кипіння = -34,55 ° C;
• Електронегативність (по Полінгу/по Алпреду та Рохову) = 3,16/-;
• Ступінь окиснення: +7, +6, +5, +4, +3, +1, 0, -1;
• Щільність (н. у.) = 3,21 г/см 3;
• Молярний об'єм = 18,7 см3/моль.

Хлор у чистому вигляді вперше виділив шведський учений Карл Шееле у 1774 році. Свою нинішню назву елемент отримав у 1811 році, коли Г.Деві запропонував назву "хлорин", яка незабаром була скорочена до "хлору" з легкої руки Ж. Гей-Люссака. Німецький вчений Йоган Швейгер запропонував для хлору назву "галоген", але цим терміном було вирішено назвати всю групу елементів, до якої входить і хлор.

Хлор є найпоширенішим галогеном у земній корі - частку хлору припадає 0,025% всієї маси атомів земної кори. Через свою високу активність хлор не зустрічається в природі у вільному вигляді, а лише у складі сполук, при цьому хлору "по барабану" з яким елементом вступати в реакцію, сучасній науцівідомі сполуки хлору практично з усією таблицею Менделєєва.

Основна маса хлору Землі міститься у солоній воді Світового океану (зміст 19 г/л). З мінералів найбільше хлору міститься в галіті, сильвіні, сильвініті, бішофіті, карналіті, каїніті.

Хлор відіграє важливу роль у діяльності нервових клітин, а також у регуляції осмотичних процесів, що відбуваються в організмі людини та тварин. Також хлор входить до складу зеленої речовини рослин – хлорофілу.

Природний хлор складається із суміші двох ізотопів:

• 35 Cl - 75,5%
• 37 Cl - 24,5%

Мал. Будова атома хлору.

Електронна конфігурація атома хлору - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 (див. Електронна структура атомів). В утворенні хімічних зв'язків з іншими елементами можуть брати участь 5 електронів, що знаходяться на зовнішньому 3p-рівні + 2 електрони 3s рівня (всього 7 електронів), тому в з'єднаннях хлор може приймати ступеня окиснення від +7 до -1. Як було зазначено вище, хлор є хімічно активним галогеном.

Фізичні властивості хлору:

• за н.у. хлор є отруйним газом жовто-зеленого кольору із різким запахом;
• хлор у 2,5 рази важчий за повітря;
• за н.у. в 1 л води розчиняється 2,5 об'єму хлору - цей розчин називається хлорна вода.

Хімічні властивості хлору

Взаємодія хлору з простими речовинами(Cl виступає у ролі сильного окислювача):

• з воднем (реакція протікає лише за наявності світла): Cl 2 +H 2 = 2HCl
• з металами з утворенням хлоридів: Cl 2 0 +2Na 0 = 2Na +1 Cl -1 3Cl 2 0 +2Fe 0 = 2Fe +3 Cl 3 -1
• з неметалами, менш електронегативними, ніж хлор: Cl 2 0 +S 0 = S +2 Cl 2 -1 3Cl 2 0 +2P 0 = 2P +3 Cl 3 -1
• з азотом та киснем хлор не реагує безпосередньо.

Взаємодія хлору зі складними речовинами:

Однією з найвідоміших реакцій хлору зі складними речовинами є взаємодія хлору з водою – хто живе у великому місті, Напевно, періодично стикається з ситуацією, коли, відкривши кран з водою, відчуває стійкий запах хлору, після чого багато хто нарікає, мовляв, знову воду хлорували. Хлорування води є одним із основних способів її знезараження від небажаних мікроорганізмів, небезпечних для здоров'я людини. Чому так відбувається? Розберемо реакцію хлору з водою, яка протікає у два етапи:

• На першому етапі відбувається утворення двох кислот: соляної та хлорноватистої: Cl 2 0 +H 2 O ↔ HCl -1 +HCl +1 O
• На другому етапі хлорновата кислота розкладається з виділенням атомарного кисню, який окислює воду (вбиваючи мікроорганізми) + піддає відбілюючій дії тканини, пофарбовані органічними барвниками, якщо їх опустити в хлорну воду: HClO = HCl + [O] - реакція йде на світла

З кислотамихлор не взаємодіє.

Взаємодія хлору з підставами:

• на холоді: Cl 2 0 +2NaOH = NaCl -1 +NaCl +1 O+H 2 O
• при нагріванні: 3Cl 2 0 +6KOH = 5KCl -1 +KCl +5 O 3 +3H 2 O
• з бромідами металів: Cl 3 +2KBr = 2KCl+Br 2 ↓
• з йодидами металів: Cl 2 +2KI = 2KCl+I 2 ↓
• з фторидами металів хлор не реагує, внаслідок їх вищої окисної здатності, ніж у хлору.

Хлор "охоче" входить у реакції з органічними речовинами:

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

В результаті першої реакції з метаном, що протікає на світлі, утворюється хлористий метил та соляна кислота. В результаті другої реакції з бензолом, яка протікає в присутності каталізатора (AlCl 3), утворюється хлорбензол та соляна кислота.

• Рівняння окисно-відновних реакцій хлору (метод електронного балансу).
• Рівняння окисно-відновних реакцій хлору (метод напівреакцій).

Одержання та застосування хлору

Промисловим способом хлор отримують електролізом водного розчину (хлор виділяється на аноді; на катоді - водень) або розплаву хлориду натрію (хлор виділяється на аноді; на катоді - натрій):

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

У лабораторії хлор отримують дією концентрованої HCl різні окислювачі при нагріванні. В ролі окислювачів можуть виступати оксид марганцю, перманганат калію, бертолетова сіль:

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

Застосування хлору:

• відбілювання тканин та паперу;
• знезараження води;
• виробництво пластмас;
• виробництво хлорного вапна, хлороформу, отрутохімікатів, миючих засобів, каучуків;
• синтез хлороводню у виробництві соляної кислоти.