In natura, il cloro si trova allo stato gassoso e solo sotto forma di composti con altri gas. In condizioni prossime alla normalità, è un gas verdastro, velenoso e caustico. Ha più peso dell'aria. Ha un odore dolce. La molecola di cloro contiene due atomi. Non brucia a riposo, ma ad alte temperature interagisce con l'idrogeno, dopodiché è possibile un'esplosione. Di conseguenza, viene rilasciato gas fosgene. Molto velenoso. Quindi, anche a bassa concentrazione nell'aria (0,001 mg per 1 dm3) può causare la morte. La caratteristica principale del cloro non metallico è che è più pesante dell'aria, quindi sarà sempre vicino al pavimento sotto forma di una foschia verde-giallastra.
Fatti storici
Per la prima volta nella pratica, questa sostanza fu ottenuta da K. Schelee nel 1774 combinando acido cloridrico e pirolusite. Tuttavia, solo nel 1810, P. Davy riuscì a caratterizzare il cloro e stabilirloun elemento chimico separato.
Vale la pena notare che nel 1772 Joseph Priestley riuscì a ottenere acido cloridrico, un composto di cloro con idrogeno, ma il chimico non riuscì a separare questi due elementi.
Caratterizzazione chimica del cloro
Il cloro è un elemento chimico del sottogruppo principale del gruppo VII della tavola periodica. È nel terzo periodo e ha numero atomico 17 (17 protoni nel nucleo atomico). Non metallico reattivo. Designato dalle lettere Cl.
È un tipico rappresentante degli alogeni. Questi sono gas che non hanno un colore, ma hanno un forte odore pungente. Di solito tossico. Tutti gli alogeni sono altamente solubili in acqua. Cominciano a fumare quando vengono esposti all'aria umida.
Configurazione elettronica esterna dell'atomo Cl 3s2Зр5. Pertanto, nei composti, l'elemento chimico mostra livelli di ossidazione di -1, +1, +3, +4, +5, +6 e +7. Il raggio covalente dell'atomo è 0,96 Å, il raggio ionico di Cl è 1,83 Å, l'affinità dell'atomo con l'elettrone è 3,65 eV, il livello di ionizzazione è 12,87 eV.
Come accennato in precedenza, il cloro è un non metallo abbastanza attivo, che ti consente di creare composti con quasi tutti i metalli (in alcuni casi, riscaldando o usando l'umidità, mentre rimpiazza il bromo) e non metalli. In polvere, reagisce con i metalli solo se esposto a temperature elevate.
Temperatura massima di combustione - 2250 °C. Con l'ossigeno può formare ossidi, ipocloriti, cloriti e clorati. Tutti i composti contenenti ossigeno diventano esplosivi quando interagiscono con l'ossidazionesostanze. Vale la pena notare che gli ossidi di cloro possono esplodere in modo casuale, mentre i clorati esplodono solo se esposti a qualsiasi iniziatore.
Caratterizzazione del cloro per posizione nella Tavola Periodica:
• sostanza semplice;
• elemento del diciassettesimo gruppo della tavola periodica;
• terzo periodo della terza riga;
• settimo gruppo del sottogruppo principale;
• numero atomico 17;
• indicato dal simbolo Cl;
• reattivo non metallico;
• è nel gruppo degli alogeni;
• in condizioni quasi normali, è un gas velenoso di colore verde-giallastro con un odore pungente;
• la molecola di cloro ha 2 atomi (formula Cl2).
Proprietà fisiche del cloro:
• Punto di ebollizione: -34,04 °С;
• Punto di fusione: -101,5 °С;
• Densità gassosa - 3,214 g/l; cloro liquido (durante l'ebollizione) - 1,537 g/cm
3;• densità del cloro solido - 1,9 g/cm
3; • volume specifico – 1.745 x 10
-3 l/anno.
Cloro: caratteristiche degli sbalzi di temperatura
Nello stato gassoso, tende a liquefarsi facilmente. Ad una pressione di 8 atmosfere e una temperatura di 20 ° C, si presenta come un liquido giallo-verdastro. Ha proprietà di corrosione molto elevate. Come dimostra la pratica, questo elemento chimico può mantenere uno stato liquido fino a una temperatura critica (143°C), soggetta ad un aumento della pressione.
Se viene raffreddato fino a -32 °C,cambierà il suo stato di aggregazione in liquido, indipendentemente dalla pressione atmosferica. Con un ulteriore abbassamento della temperatura avviene la cristallizzazione (a -101°C).
Cloro in natura
La crosta terrestre contiene solo lo 0,017% di cloro. La maggior parte è nei gas vulcanici. Come indicato sopra, la sostanza ha un'elevata attività chimica, a causa della quale si trova in natura in composti con altri elementi. Tuttavia, molti minerali contengono cloro. La caratteristica dell'elemento permette la formazione di un centinaio di diversi minerali. Di norma si tratta di cloruri metallici.
Inoltre, una grande quantità è negli oceani - quasi il 2%. Ciò è dovuto al fatto che i cloruri vengono disciolti molto attivamente e trasportati da fiumi e mari. È possibile anche il processo inverso. Il cloro viene riportato a riva e poi il vento lo porta in giro. Ecco perché la sua più alta concentrazione si osserva nelle zone costiere. Nelle regioni aride del pianeta, il gas che stiamo considerando è formato dall'evaporazione dell'acqua, a seguito della quale compaiono le saline. Ogni anno nel mondo vengono estratte circa 100 milioni di tonnellate di questa sostanza. Il che, però, non sorprende, perché ci sono molti giacimenti contenenti cloro. Le sue caratteristiche, tuttavia, dipendono in gran parte dalla sua posizione geografica.
Metodi per ottenere il cloro
Oggi esistono diversi metodi per ottenere il cloro, di cui i seguenti sono i più comuni:
1. diaframma. È il più semplice e il meno costoso. cloridricola soluzione nell'elettrolisi del diaframma entra nello spazio anodico. Più avanti la griglia catodica in acciaio scorre nel diaframma. Contiene una piccola quantità di fibre polimeriche. Una caratteristica importante di questo dispositivo è il controflusso. È diretto dallo spazio dell'anodo allo spazio del catodo, il che rende possibile ottenere cloro e liscivia separatamente.
2. Membrana. Il più efficiente dal punto di vista energetico, ma difficile da implementare in un'organizzazione. Simile al diaframma. La differenza è che gli spazi dell'anodo e del catodo sono completamente separati da una membrana. Pertanto, l'output è costituito da due flussi separati.
Vale la pena notare che la caratteristica della chimica. l'elemento (cloro) ottenuto con questi metodi sarà diverso. Il metodo a membrana è considerato più "pulito".
3. Metodo del mercurio con catodo liquido. Rispetto ad altre tecnologie, questa opzione consente di ottenere il cloro più puro.
Lo schema principale dell'installazione è costituito da un elettrolizzatore, una pompa interconnessa e un decompositore di amalgama. Il mercurio pompato dalla pompa insieme a una soluzione di sale comune funge da catodo e gli elettrodi di carbonio o grafite fungono da anodo. Il principio di funzionamento dell'impianto è il seguente: il cloro viene rilasciato dall'elettrolita, che viene rimosso dall'elettrolizzatore insieme all'anolita. Impurità e residui di cloro vengono rimossi da quest'ultimo, saturato con alite e riportato nuovamente all'elettrolisi.
I requisiti di sicurezza industriale e la non redditività della produzione hanno portato alla sostituzione del catodo liquido con uno solido.
L'uso del cloro nell'industriascopi
Le proprietà del cloro gli consentono di essere utilizzato attivamente nell'industria. Con l'aiuto di questo elemento chimico si ottengono vari composti organoclorurati (cloruro di vinile, gomma cloro, ecc.), Farmaci e disinfettanti. Ma la più grande nicchia occupata dall'industria è la produzione di acido cloridrico e calce.
I metodi per purificare l'acqua potabile sono ampiamente utilizzati. Oggi stanno cercando di allontanarsi da questo metodo, sostituendolo con l'ozonizzazione, poiché la sostanza che stiamo considerando influisce negativamente sul corpo umano, inoltre, l'acqua clorata distrugge le tubazioni. Ciò è dovuto al fatto che allo stato libero Cl influisce negativamente sui tubi realizzati con poliolefine. Tuttavia, la maggior parte dei paesi preferisce il metodo di clorazione.
Inoltre, il cloro è usato nella metallurgia. Con il suo aiuto si ottengono numerosi metalli rari (niobio, tantalio, titanio). Nell'industria chimica, vari composti organoclorurati vengono utilizzati attivamente per il controllo delle erbe infestanti e per altri scopi agricoli, l'elemento viene utilizzato anche come candeggina.
A causa della sua struttura chimica, il cloro distrugge la maggior parte dei coloranti organici e inorganici. Ciò si ottiene scolorendoli completamente. Un tale risultato è possibile solo se è presente acqua, perché il processo di sbiancamento avviene per effetto dell'ossigeno atomico, che si forma dopo la rottura del cloro: Cl2 + H2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Questo metodo è stato utilizzato da una coppiasecoli fa ed è ancora popolare oggi.
L'uso di questa sostanza è molto popolare per la produzione di insetticidi organoclorurati. Questi preparati agricoli uccidono gli organismi nocivi, lasciando le piante intatte. Una parte significativa di tutto il cloro estratto sul pianeta va alle esigenze agricole.
Si usa anche nella produzione di mescole plastiche e gomma. Con il loro aiuto vengono realizzati l'isolamento dei cavi, la cancelleria, le attrezzature, i gusci di elettrodomestici, ecc.. C'è un'opinione secondo cui le gomme ottenute in questo modo danneggiano una persona, ma ciò non è confermato dalla scienza.
Vale la pena notare che il cloro (le caratteristiche della sostanza sono state divulgate in dettaglio da noi in precedenza) e suoi derivati, come l'iprite e il fosgene, sono usati anche per scopi militari per ottenere agenti di guerra chimica.
Il cloro come brillante rappresentante dei non metalli
I non metalli sono sostanze semplici che includono gas e liquidi. Nella maggior parte dei casi, conducono la corrente elettrica peggio dei metalli e presentano differenze significative nelle caratteristiche fisiche e meccaniche. Con l'aiuto di un alto livello di ionizzazione, sono in grado di formare composti chimici covalenti. Di seguito verrà data una caratteristica di un non metallo usando l'esempio del cloro.
Come accennato in precedenza, questo elemento chimico è un gas. In condizioni normali, manca completamente di proprietà simili a quelle dei metalli. Senza un aiuto esterno, non può interagire con ossigeno, azoto, carbonio, ecc.mostra proprietà ossidanti nei legami con sostanze semplici e alcune complesse. Si riferisce agli alogeni, che si riflette chiaramente nelle sue caratteristiche chimiche. Nei composti con altri rappresentanti di alogeni (bromo, astato, iodio), li sposta. Allo stato gassoso, il cloro (la sua caratteristica ne è una conferma diretta) si dissolve bene. È un ottimo disinfettante. Uccide solo gli organismi viventi, il che lo rende indispensabile in agricoltura e medicina.
Usare come sostanza velenosa
La caratteristica dell'atomo di cloro ne consente l'utilizzo come agente velenoso. Per la prima volta il gas fu utilizzato dalla Germania il 22 aprile 1915, durante la prima guerra mondiale, a seguito della quale morirono circa 15mila persone. Al momento, non è usato come sostanza velenosa.
Diamo una breve descrizione dell'elemento chimico come agente soffocante. Colpisce il corpo umano attraverso il soffocamento. In primo luogo, irrita le vie respiratorie superiori e le mucose degli occhi. Una forte tosse inizia con attacchi di soffocamento. Inoltre, penetrando nei polmoni, il gas corrode il tessuto polmonare, causando edema. Importante! Il cloro è una sostanza ad azione rapida.
A seconda della concentrazione nell'aria, i sintomi sono diversi. Con un basso contenuto in una persona, si osserva arrossamento della mucosa degli occhi, leggera mancanza di respiro. Il contenuto nell'atmosfera di 1,5-2 g/m3 provoca pesantezza e brividi al petto, dolore acuto al tratto respiratorio superiore. Inoltre, la condizione può essere accompagnata da grave lacrimazione. Dopo 10-15 minuti di permanenza nella stanzacon una tale concentrazione di cloro, si verifica una grave ustione ai polmoni e la morte. A concentrazioni più elevate, la morte è possibile entro un minuto dalla paralisi del tratto respiratorio superiore.
Quando si lavora con questa sostanza, si consiglia di utilizzare tute, maschere antigas, guanti.
Il cloro nella vita di organismi e piante
Il cloro fa parte di quasi tutti gli organismi viventi. La particolarità è che è presente non nella sua forma pura, ma sotto forma di composti.
Negli organismi animali e umani, gli ioni cloruro mantengono l'uguaglianza osmotica. Ciò è dovuto al fatto che hanno il raggio più adatto per la penetrazione nelle cellule della membrana. Insieme agli ioni potassio, Cl regola l'equilibrio acqua-sale. Nell'intestino, gli ioni cloruro creano un ambiente favorevole per l'azione degli enzimi proteolitici del succo gastrico. I canali del cloro sono forniti in molte cellule del nostro corpo. Attraverso di essi avviene lo scambio di liquidi intercellulari e viene mantenuto il pH della cellula. Circa l'85% del volume totale di questo elemento nel corpo risiede nello spazio intercellulare. Viene escreto dal corpo attraverso l'uretra. Prodotto dal corpo femminile durante l'allattamento.
In questa fase di sviluppo, è difficile dire inequivocabilmente quali malattie sono provocate dal cloro e dai suoi composti. Ciò è dovuto alla mancanza di ricerca in questo settore.
Inoltre, gli ioni cloruro sono presenti nelle cellule vegetali. Partecipa attivamente allo scambio di energia. Senza questo elemento, il processo di fotosintesi è impossibile. Con il suo aiutole radici assorbono attivamente le sostanze necessarie. Ma un'elevata concentrazione di cloro nelle piante può avere un effetto dannoso (rallentare il processo di fotosintesi, fermare lo sviluppo e la crescita).
Tuttavia, ci sono tali rappresentanti della flora che potrebbero "fare amicizia" o almeno andare d'accordo con questo elemento. La caratteristica di un non metallo (cloro) contiene un elemento come la capacità di una sostanza di ossidare il suolo. Nel processo di evoluzione, le piante sopra menzionate, dette alofite, occupavano saline vuote, che erano vuote per una sovrabbondanza di questo elemento. Assorbono gli ioni cloruro e poi li eliminano con l'aiuto della caduta delle foglie.
Trasporto e stoccaggio di cloro
Ci sono diversi modi per spostare e immagazzinare il cloro. La caratteristica dell'elemento implica la necessità di speciali cilindri ad alta pressione. Tali contenitori hanno un contrassegno di identificazione: una linea verde verticale. I cilindri devono essere accuratamente risciacquati mensilmente. Con lo stoccaggio prolungato di cloro, si forma un precipitato molto esplosivo: tricloruro di azoto. L'accensione e l'esplosione spontanee sono possibili se non vengono rispettate tutte le regole di sicurezza.
Studiare il cloro
I futuri chimici dovrebbero conoscere le caratteristiche del cloro. Secondo il piano, gli studenti di 9a elementare possono persino fare esperimenti di laboratorio con questa sostanza sulla base delle conoscenze di base della disciplina. Naturalmente, l'insegnante è obbligato a condurre un briefing sulla sicurezza.
L'ordine di lavoro è il seguente: devi prendere una fiaschetta concloro e versarvi piccoli trucioli di metallo. In volo, i chip si accenderanno con scintille luminose e allo stesso tempo si formerà un leggero fumo bianco SbCl3. Quando la carta stagnola viene immersa in un recipiente con cloro, si accenderà anche spontaneamente e i fiocchi di neve infuocati cadranno lentamente sul fondo del pallone. Durante questa reazione si forma un liquido fumoso - SnCl4. Quando i trucioli di ferro vengono inseriti nel recipiente, si formano delle “gocce” rosse e appare del fumo rosso FeCl3.
Oltre al lavoro pratico, la teoria viene ripetuta. In particolare, una questione come la caratterizzazione del cloro per posizione nel sistema periodico (descritto all'inizio dell'articolo).
Come risultato degli esperimenti, risulta che l'elemento reagisce attivamente ai composti organici. Se metti un batuffolo di cotone imbevuto di trementina in un barattolo di cloro, si accenderà immediatamente e la fuliggine cadrà bruscamente dal pallone. Il sodio brucia efficacemente con una fiamma giallastra e i cristalli di sale compaiono sulle pareti dei piatti chimici. Gli studenti saranno interessati a sapere che, mentre era ancora un giovane chimico, N. N. Semenov (poi vincitore del Premio Nobel), dopo aver condotto un tale esperimento, raccolse il sale dalle pareti della fiaschetta e, cospargendolo di pane, lo mangiò. La chimica si è rivelata giusta e non ha deluso lo scienziato. Come risultato dell'esperimento condotto dal chimico, il normale sale da tavola si è rivelato davvero!
