Хлор
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Хлор(Cl) | |
---|---|
Атомный номер | 17 |
Внешний вид | Жёлто-зеленый едкий газ. Ядовит. |
Свойства атома | |
Атомная масса (молярная масса) |
35.4527 а. е. м. (г/моль) |
Радиус атома | n/a пм |
Энергия ионизации (первый электрон) |
1254.9(13.01) кДж/моль (эВ) |
Электронная конфигурация | [Ne] 3s2 3p5 |
Химические свойства | |
Ковалентный радиус | 99 пм |
Радиус иона | (+7e)27 (-1e)181 пм |
Электроотрицательность (по Полингу) |
3.16 |
Электродный потенциал | 0 |
Степени окисления | 8, 7, 6, 5, 4, 3, 1, −1 |
Термодинамические свойства | |
Плотность | (при −33.6 °C)1.56 г/см³ |
Удельная теплоёмкость | (Cl-Cl)0.477 Дж/(K·моль) |
Теплопроводность | 0.009 Вт/(м·K) |
Температура плавления | 172.2 K |
Теплота плавления | (Cl-Cl)6.41 кДж/моль |
Температура кипения | 238.6 K |
Теплота испарения | (Cl-Cl)20.41 кДж/моль |
Молярный объём | 18.7 см³/моль |
Кристаллическая решётка | |
Структура решётки | орторомбическая |
Период решётки | 6.240 Å |
Отношение c/a | n/a |
Температура Дебая | n/a K |
Хлор (Cl) — 17-й элемент периодической системы элементов
Содержание |
[править] История
Впервые хлор был получен в 1772 г. Шееле, описавшим его выделение при взаимодействии пиролюзита с соляной кислотой в своём трактате о пиролюзите:
- 4HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + 2H2O
Шееле отметил запах хлора, схожий с запахом царской водки, его взаимодействие с золотом и киноварью, а также его отбеливающие свойства.
Однако Шееле, в соответствии с господствовавшей в химии того времени теории флогистона, предположил, что хлор представляет собой дефлогистированную соляную кислоту, то есть оксид соляной кислоты. Бертолле и Лавуазье предположили, что хлор является оксидом элемента мурия, однако попытки его выделения оставались безуспешными вплоть до работ Дэви, которому электролизом удалось разложить поваренную соль на натрий и хлор. Дэви пришёл к выводу, что «оксид мурия» представляет собой новый элемент, и назвал его англ. chlorine — от греч. χλωρος.
[править] Происхождение названия
От греческого хлорос (греч. χλωρός) — «зелёный».
[править] Промышленное производство
Первоначально промышленный способ получения хлора основывался на методе Шееле, то есть реакции пиролюзита с соляной кислотой. В 1867 г. Диконом был разработан метод получения хлора каталитическим окислением хлороводорода кислородом воздуха.
В настоящее время основным методом промышленного производства хлора является электролиз хлоридов щелочных и щёлочноземельных металлов — в первую очередь водных растворов (более 90 % производства), некоторое количество — расплавов. Мировое производство хлора составляло в 1975 г. 25 млн тонн (БСЭ), в 1997 году — 44 млн тонн (данные Euro Chlor).
Электролитическое производство хлора сопряжено с производством едкого натра и едкого кали. В настоящее время большая часть такого производства использует процесс с ртутным катодом, далее, в порядке убывания доли — электролиз с диафрагменным разделением и мембранный процесс. Интересно, что в связи со снижением выпуска хлорсодержащих пестицидов промышленная потребность в хлоре снизилась, и сегодня потребность в щелочах не сбалансирована с объемом получаемого хлора.
Процесс Дикона в настоящее время используется при рекуперации хлора из хлороводорода, являющегося побочным продуктом при промышленном хлорировании органических соединений.
Производимый хлор в основном сразу используется в различных производствах, а так же после предварительной очистки и ожижения сохраняется в специальных «танках», или закачивается в стальные баллоны высокого давления. Баллоны с жидким хлором под давлением имеют специальную окраску - болотный цвет, и выпускной вентиль таких баллонов изготавливается из стали. Следует отметить что при длительной эксплуатации баллонов с хлором, в них накапливается чрезвычайно взрывчатый треххлористый азот, и поэтому время от времени баллоны с хлором должны проходить плановую промывку и очистку от хлорида азота.
[править] Физические свойства
[править] Химические свойства
Химически хлор очень активен, непосредственно соединяется почти со всеми металлами (с некоторыми только в присутствии влаги или при нагревании) и с неметаллами (кроме углерода, азота, кислорода, инертных газов), образуя соответствующие хлориды, вступает в реакцию со многими соединениями, замещает водород в предельных углеводородах и присоединяется к ненасыщенным соединениям. Хлор вытесняет бром и йод из их соединений с водородом и металлами; из соединений хлора с этими элементами он вытесняется фтором. Щелочные металлы в присутствии следов влаги взаимодействуют с хлором с воспламенением, большинство металлов реагирует с сухим хлором только при нагревании. Сталь, а также некоторые металлы стойки в атмосфере сухого хлора в условиях невысоких температур, поэтому их используют для изготовления аппаратуры и хранилищ для сухого хлора Фосфор воспламеняется в атмосфере хлора, образуя PCl3, а при дальнейшем хлорировании — PCl5; сера с хлором при нагревании даёт S2Cl2, SCl2 и др. SnClm. Мышьяк, сурьма, висмут, стронций, теллур энергично взаимодействуют с хлором Смесь хлора с водородом горит бесцветным или жёлто-зелёным пламенем с образованием хлористого водорода (это цепная реакция),
Максимальная температура водородно-хлорного пламени 2200°C. Смеси хлора с водородом, содержащие от 5,8 до 88,5 % H2, взрывоопасны. Недопустим контакт газообразного хлора с ацетиленом ввиду мгновенного воспламенения последнего. С кислородом хлор образует окислы: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, а также гипохлориты (соли хлорноватистой кислоты), хлориты, хлораты и перхлораты. Все кислородные соединения хлора образуют взрывоопасные смеси с легко окисляющимися веществами. Оксиды хлора малостойки и могут самопроизвольно взрываться, гипохлориты при хранении медленно разлагаются, хлораты и перхлораты могут взрываться под влиянием инициаторов.
Хлор в воде гидролизуется, образуя хлорноватистую и соляную кислоты: Cl2 + H2O = HClO + HCl. При хлорировании водных растворов щелочей на холоду образуются гипохлориты и хлориды: 2NaOH + Cl2 = NaCIO + NaCI + H2O, а при нагревании — хлораты. Хлорированием сухой гидроокиси кальция получают хлорную известь.
При взаимодействии аммиака с хлором образуется трёххлористый азот. При хлорировании органических соединений хлора либо замещает водород: R-H + CI2 = RCl + HCI, либо присоединяется по кратным связям образуя различные хлорсодержащие органические соединения.
Хлор образует с другими галогенами межгалогенные соединения. Фториды ClF, ClF3, ClF5 очень реакционноспособны; например, в атмосфере ClF3 стеклянная вата самовоспламеняется. Известны соединения хлора с кислородом и фтором — оксифториды хлора: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 и перхлорат фтора FClO4.
Литература: Б.С.Э.
[править] Применение
Элементарный хлор применяют для следующих целей:
- отбеливания различных материалов (это его применение, однако, постепенно сокращается),
- обеззараживания воды ("хлорирование"),
- как индикатор нейтрино в детекторах,
- для хлорирования руд (титановых, магниевых),
- для рафинирования металлов продувкой (например, продувка расплавленного золота),
- в производстве соляной кислоты по «огневому способу»,
- для производства хлорной извести,
- при получении бертолетовой соли и хлоридов металлов.
- Хлорная кислота применялась как мощный окислитель ракетного топлива.
Трехфтористый хлор и пятифтористый хлор применяются в качестве формы для применения и перевозки фтора в некриогенной форме и как мощнейшие окислители ракетного топлива. Хлорат фтора (перхлорилфторид) изредка применяется как мощный окислитель ракетного топлива.
Трехфтористый хлор дает с различными топливами удельный импульс и развивает температуру:
- гидрид бериллия (418 сек/4500 К),
- гидрид алюминия (367 сек/4693 К),
- пентаборан (368 сек/4543 К),
- водород (378 сек/3985 К),
- ацетилендинитрил (325 сек/3404 К),
- диметилгидразин (337 сек/3794 К),
- гидразин (345 сек/2969 К),
- бензины-керосины (315 сек/3541 К),
- гидрид лития (360 сек/4109 К).
[править] См. также
[править] Ссылки
- Хлор на Webelements
- Хлор в Популярной библиотеке химических элементов
- Euro Chlor
- Справка о состоянии «хлорной» отрасли химической промышленности России, Федеральная Aнтимонопольная Cлужба, 2004
[править] См. также
- Хлорид второго основания Рейзе
- Хлорид золота
- Хлорид первого основания Рейзе
- Хлорная вода
- Хлорная известь
H | He | ||||||||||||||||||||||
Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||
Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||
K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||
Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||
Cs | Ba | * | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||
Fr | Ra | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Uub | Uut | Uuq | Uup | Uuh | Uus | Uuo | ||||||
* | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | ||||||||
** | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr |