Cor Cl2. Propriedades físicas do cloro: densidade, capacidade térmica, condutividade térmica do Cl2

Não importa o quanto nos sintamos negativos em relação aos banheiros públicos, a natureza dita suas próprias regras e você deve visitá-las. Além dos odores naturais (para este local), outro aroma familiar é o da água sanitária usada para desinfetar o ambiente. Recebeu esse nome por causa do principal ingrediente ativo nele contido - Cl. Vamos conhecer esse elemento químico e suas propriedades, além de descrever o cloro por posição no sistema periódico.

Como este item foi descoberto

Pela primeira vez, um composto contendo cloro (HCl) foi sintetizado em 1772 pelo padre britânico Joseph Priestley.

Após 2 anos, seu colega sueco Karl Scheele conseguiu descrever um método para isolar Cl usando a reação entre ácido clorídrico e dióxido de manganês. No entanto, este químico não entendeu que um novo elemento químico estava sendo sintetizado como resultado.

Os cientistas levaram quase 40 anos para aprender como extrair cloro na prática. Isto foi feito pela primeira vez pelo britânico Humphrey Davy em 1811. Ao fazê-lo, ele usou uma reação diferente da de seus predecessores teóricos. Davy decompôs o NaCl (conhecido pela maioria como sal de cozinha) por eletrólise.

Depois de estudar a substância resultante, o químico britânico percebeu que ela era elementar. Após esta descoberta, Davy não só o nomeou - cloro (cloro), mas também foi capaz de caracterizar o cloro, embora fosse muito primitivo.

O cloro se transformou em cloro (cloro) graças a Joseph Gay-Lussac e hoje existe nesta forma em francês, alemão, russo, bielorrusso, ucraniano, tcheco, búlgaro e em alguns outros idiomas. Em inglês até hoje se usa o nome "cloro", e em italiano e espanhol "cloro".

O elemento em questão foi descrito com mais detalhes por Jens Berzelius em 1826. Foi ele quem conseguiu determinar sua massa atômica.

O que é cloro (Cl)

Tendo considerado a história da descoberta deste elemento químico, vale a pena aprender mais sobre ele.

O nome cloro foi derivado da palavra grega χλωρός ("verde"). Foi dado por causa da cor amarelada esverdeada dessa substância.

O cloro existe sozinho como gás diatômico Cl 2, mas nesta forma praticamente não ocorre na natureza. Mais frequentemente aparece em vários compostos.

Além da tonalidade distinta, o cloro é caracterizado por um odor adocicado e pungente. É uma substância muito tóxica, portanto, se entrar no ar e for inalada por uma pessoa ou animal, pode levar à sua morte em poucos minutos (dependendo da concentração de Cl).

Como o cloro é quase 2,5 vezes mais pesado que o ar, estará sempre abaixo dele, ou seja, próximo ao próprio solo. Por isso, se você suspeitar da presença de Cl, deve subir o mais alto possível, pois haverá menor concentração desse gás.

Além disso, ao contrário de alguns outros Substâncias toxicas, os que contêm cloro têm uma cor característica, o que pode permitir sua identificação visual e ação. A maioria das máscaras de gás padrão ajuda a proteger os órgãos respiratórios e as membranas mucosas dos danos do Cl. Porém, para total segurança, medidas mais sérias devem ser tomadas, até a neutralização da substância tóxica.

Vale ressaltar que foi com o uso do cloro como gás venenoso pelos alemães, em 1915, que as armas químicas começaram sua história. Com o uso de quase 200 toneladas da substância, 15 mil pessoas foram envenenadas em poucos minutos. Um terço deles morreu quase instantaneamente, um terço sofreu danos permanentes e apenas 5 mil conseguiram escapar.

Por que uma substância tão perigosa ainda não é proibida e milhões de toneladas são extraídas anualmente? É tudo uma questão de propriedades especiais e, para compreendê-las, vale a pena considerar as características do cloro. A maneira mais fácil de fazer isso é com a tabela periódica.

Caracterização do cloro no sistema periódico

Cloro como halogênio

Além da extrema toxicidade e do odor pungente (característico de todos os representantes deste grupo), o Cl é altamente solúvel em água. Uma confirmação prática disso é a adição de detergentes contendo cloro à água da piscina.

Ao entrar em contato com o ar úmido, a substância em questão começa a soltar fumaça.

Propriedades do Cl como não-metal

Considerando as características químicas do cloro, vale atentar para suas propriedades não metálicas.

Tem a capacidade de formar compostos com quase todos os metais e não metais. Um exemplo é a reação com átomos de ferro: 2Fe + 3Cl 2 → 2FeCl 3.

Muitas vezes é necessário usar catalisadores para realizar reações. Este papel pode ser desempenhado pelo H 2 O.

Freqüentemente, as reações com Cl são endotérmicas (absorvem calor).

Deve-se notar que na forma cristalina (em pó), o cloro interage com os metais apenas quando aquecido a altas temperaturas.

Reagindo com outros não-metais (exceto O 2, N, F, C e gases inertes), o Cl forma compostos - cloretos.

Ao reagir com o O 2, formam-se óxidos extremamente instáveis ​​​​e propensos à decomposição. Neles, o estado de oxidação do Cl pode se manifestar de +1 a +7.

Ao interagir com F, formam-se fluoretos. Seu grau de oxidação pode ser diferente.

Cloro: uma característica de uma substância em termos de suas propriedades físicas

Além das propriedades químicas, o elemento em questão também possui propriedades físicas.

Efeito da temperatura no estado agregado de Cl

Tendo considerado as características físicas do elemento cloro, entendemos que ele é capaz de entrar em diferentes estados de agregação. Tudo depende do regime de temperatura.

No seu estado normal, Cl é um gás altamente corrosivo. No entanto, ele pode se liquefazer facilmente. Isso é afetado pela temperatura e pressão. Por exemplo, se for igual a 8 atmosferas e a temperatura for +20 graus Celsius, Cl 2 é um líquido amarelo ácido. É capaz de manter este estado de agregação até +143 graus, se a pressão também continuar a aumentar.

Ao atingir -32°C, o estado do cloro deixa de depender da pressão e continua líquido.

A cristalização de uma substância (estado sólido) ocorre a -101 graus.

Onde na natureza existe Cl

Tendo considerado características gerais cloro, vale a pena descobrir onde um elemento tão difícil pode ser encontrado na natureza.

Devido à sua alta reatividade, quase nunca é encontrado em sua forma pura (por isso, no início do estudo desse elemento, os cientistas levaram anos para aprender como sintetizá-lo). Normalmente o Cl é encontrado em compostos de vários minerais: halita, silvina, cainita, bischofita, etc.

Acima de tudo, é encontrado em sais extraídos da água do mar ou do oceano.

Efeito no corpo

Ao considerar as características do cloro, já foi dito mais de uma vez que ele é extremamente venenoso. Ao mesmo tempo, os átomos da matéria estão contidos não apenas nos minerais, mas também em quase todos os organismos, das plantas aos humanos.

Devido às suas propriedades especiais, os íons Cl penetram melhor nas membranas celulares do que outros (portanto, mais de 80% de todo o cloro do corpo humano está localizado no espaço intercelular).

Juntamente com o K, o Cl é responsável pela regulação do equilíbrio água-sal e, consequentemente, pela igualdade osmótica.

Apesar de um papel tão importante no corpo, o Cl 2 puro mata todos os seres vivos - desde células até organismos inteiros. Porém, em doses controladas e com exposição de curto prazo, não tem tempo de causar danos.

Um exemplo vívido da última afirmação é qualquer pool. Como você sabe, a água nessas instituições é desinfetada com Cl. Ao mesmo tempo, se uma pessoa raramente visita tal instituição (uma vez por semana ou por mês), é improvável que sofra com a presença desta substância na água. Porém, os funcionários dessas instituições, principalmente aqueles que ficam quase o dia todo na água (socorristas, instrutores), muitas vezes sofrem de doenças de pele ou têm sistema imunológico enfraquecido.

Por tudo isso, depois de visitar as piscinas, é imprescindível tomar banho - para tirar possíveis resíduos de cloro da pele e dos cabelos.

Uso humano de Cl

Tendo em conta pela caracterização do cloro que se trata de um elemento “caprichoso” (quando se trata de interagir com outras substâncias), será interessante saber que é bastante utilizado na indústria.

Em primeiro lugar, é utilizado para desinfetar muitas substâncias.

O Cl também é usado na fabricação de certos tipos de pesticidas, o que ajuda a proteger as plantações de pragas.

A capacidade desta substância de interagir com quase todos os elementos da tabela periódica (característica do cloro como não metálico) ajuda a extrair certos tipos de metais (Ti, Ta e Nb), bem como cal e ácido clorídrico com seus ajuda.

Além de tudo isso, o Cl é utilizado na produção de substâncias industriais (cloreto de polivinila) e preparações médicas(clorexidina).

Vale ressaltar que hoje foi encontrado um desinfetante mais eficaz e seguro - o ozônio (O 3 ). Porém, sua produção é mais cara que o cloro, e esse gás é ainda mais instável que o cloro ( uma breve descrição de propriedades físicas em 6-7 p.). Portanto, poucos podem se dar ao luxo de usar a ozonização em vez da cloração.

Como o cloro é produzido?

Hoje, muitos métodos são conhecidos para a síntese desta substância. Todos eles se enquadram em duas categorias:

• Químico.
• Eletroquímico.

No primeiro caso, o Cl é obtido como resultado de uma reação química. No entanto, na prática são muito dispendiosos e ineficientes.

Portanto, os métodos eletroquímicos (eletrólise) são preferidos na indústria. Existem três deles: eletrólise de diafragma, membrana e mercúrio.

Cloro (χλωρός - verde) - um elemento do subgrupo principal do sétimo grupo, o terceiro período do sistema periódico elementos químicos D. I. Mendeleev, com número atômico 17. Denotado pelo símbolo Cl (lat. Chlorum). Não metal reativo. Pertence ao grupo dos halogênios (originalmente, o nome "halogênio" foi usado pelo químico alemão Schweiger para cloro [literalmente, "halogênio" é traduzido como sal), mas não criou raízes e posteriormente tornou-se comum no VII grupo de elementos, que inclui o cloro).

A substância simples cloro (número CAS: 7782-50-5) em condições normais é um gás venenoso verde-amarelado com odor pungente. A molécula de cloro é diatômica (fórmula Cl2).

Diagrama do átomo de cloro

O cloro foi obtido pela primeira vez em 1772 por Scheele, que descreveu sua liberação durante a interação da pirolusita com o ácido clorídrico em seu tratado sobre pirolusita:

4HCl + MnO 2 \u003d Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O

Scheele notou o cheiro de cloro, semelhante ao cheiro de água régia, sua capacidade de interagir com ouro e cinábrio, bem como suas propriedades de branqueamento.

No entanto, Scheele, de acordo com a teoria do flogisto prevalecente na química da época, sugeriu que o cloro é ácido clorídrico desflogisticado, ou seja, óxido de ácido clorídrico. Berthollet e Lavoisier sugeriram que o cloro é um óxido do elemento murium, mas as tentativas de isolá-lo não tiveram sucesso até o trabalho de Davy, que conseguiu decompor o sal de cozinha em sódio e cloro por eletrólise.

Distribuição na natureza

Na natureza, existem dois isótopos de cloro 35 Cl e 37 Cl. EM crosta da terrra o cloro é o halogênio mais comum. O cloro é muito ativo - combina-se diretamente com quase todos os elementos da tabela periódica. Portanto, na natureza, ocorre apenas na forma de compostos na composição de minerais: halita NaCl, silvin KCl, silvinita KCl NaCl, bischofita MgCl 2 6H2O, carnalita KCl MgCl 2 6H 2 O, cainita KCl MgSO 4 3H 2 O. As maiores reservas de cloro estão contidas nos sais das águas dos mares e oceanos.

O cloro representa 0,025% do número total de átomos na crosta terrestre, o número de Clarke do cloro é 0,19% e o corpo humano contém 0,25% de íons cloro em massa. Em humanos e animais, o cloro é encontrado principalmente nos fluidos intercelulares (incluindo o sangue) e desempenha um papel importante na regulação dos processos osmóticos, bem como nos processos associados ao funcionamento das células nervosas.

Composição isotópica

Na natureza, existem 2 isótopos estáveis ​​de cloro: com número de massa 35 e 37. As proporções de seu conteúdo são respectivamente 75,78% e 24,22%.

Propriedades físicas e físico-químicas

Em condições normais, o cloro é um gás verde-amarelado com odor sufocante. Algumas de suas propriedades físicas são apresentadas na tabela.

Algumas propriedades físicas do cloro

Quando resfriado, o cloro se transforma em líquido a uma temperatura de cerca de 239 K e, abaixo de 113 K, cristaliza em uma rede ortorrômbica com um grupo espacial cmca e parâmetros a=6,29 b=4,50 , c=8,21 . Abaixo de 100 K, a modificação ortorrômbica do cloro cristalino se transforma na tetragonal, que possui um grupo espacial P4 2 /ncm e parâmetros de rede a=8,56 e c=6,12 .

Solubilidade

À luz ou quando aquecido, reage ativamente (às vezes com uma explosão) com o hidrogênio por um mecanismo radical. Misturas de cloro com hidrogênio, contendo de 5,8 a 88,3% de hidrogênio, explodem quando irradiadas com formação de cloreto de hidrogênio. Uma mistura de cloro e hidrogênio em pequenas concentrações queima com uma chama incolor ou verde-amarelada. A temperatura máxima da chama de hidrogénio-cloro é de 2200 °C.:

Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2 Cl 2 + 3F 2 (ex.) → 2ClF 3

Outras propriedades

Quando dissolvido em água ou álcalis, o cloro se dismuta, formando ácidos hipocloroso (e quando aquecido perclórico) e clorídrico, ou seus sais:

Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO 3Cl 2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O Cl 2 + Ca (OH) 2 → CaCl (OCl) + H 2 O 4NH 3 + 3Cl 2 → NCl 3 + 3NH 4Cl

Propriedades oxidantes do cloro

Reações com substâncias orgânicas

Liga-se a compostos insaturados por ligações múltiplas:

CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 → Cl-CH 2 -CH 2 -Cl

Os compostos aromáticos substituem um átomo de hidrogênio por cloro na presença de catalisadores (por exemplo, AlCl 3 ou FeCl 3):

C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl

Métodos de cloro para produção de cloro

Métodos Industriais

Inicialmente maneira industrial a obtenção do cloro foi baseada no método de Scheele, ou seja, a reação da pirolusita com ácido clorídrico:

MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O 2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOH Ânodo: 2Cl - - 2e - → Cl 2 0 Cátodo: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH-

Como a eletrólise da água ocorre paralelamente à eletrólise do cloreto de sódio, a equação total pode ser expressa da seguinte forma:

1,80 NaCl + 0,50 H 2 O → 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2

São utilizadas três variantes do método eletroquímico para produção de cloro. Dois deles são eletrólise com cátodo sólido: métodos de diafragma e membrana, o terceiro é eletrólise com cátodo líquido (método de produção de mercúrio). Em vários métodos de produção eletroquímica, o método mais fácil e conveniente é a eletrólise com cátodo de mercúrio, mas esse método causa danos significativos. ambiente como resultado da evaporação e vazamento de mercúrio metálico.

Método de diafragma com cátodo sólido

A cavidade da célula é dividida por uma divisória porosa de amianto - diafragma - no espaço do cátodo e do ânodo, onde o cátodo e o ânodo da célula estão localizados respectivamente. Portanto, esse eletrolisador é frequentemente chamado de eletrólise de diafragma, e o método de produção é eletrólise de diafragma. Uma corrente de anólito saturado (solução de NaCl) entra continuamente no espaço anódico da célula do diafragma. Como resultado do processo eletroquímico, o cloro é liberado no ânodo devido à decomposição da halita, e o hidrogênio é liberado no cátodo devido à decomposição da água. Neste caso, a zona próxima ao cátodo é enriquecida com hidróxido de sódio.

Método de membrana com cátodo sólido

O método da membrana é essencialmente semelhante ao método do diafragma, mas os espaços anódico e cátodo são separados por uma troca catiônica. membrana de polímero. O método de produção de membrana é mais eficiente que o método de diafragma, mas é mais difícil de usar.

Método de mercúrio com cátodo líquido

O processo é realizado em banho eletrolítico, composto por um eletrolisador, um decompositor e uma bomba de mercúrio, interligados por comunicações. No banho eletrolítico, sob a ação de uma bomba de mercúrio, o mercúrio circula, passando pelo eletrolisador e pelo decompositor. O cátodo da célula é um fluxo de mercúrio. Ânodos - grafite ou baixo desgaste. Juntamente com o mercúrio, uma corrente de anólito, uma solução de cloreto de sódio, flui continuamente através do eletrolisador. Como resultado da decomposição eletroquímica do cloreto, moléculas de cloro são formadas no ânodo e o sódio liberado se dissolve em mercúrio no cátodo, formando um amálgama.

Métodos laboratoriais

Em laboratórios, para a obtenção de cloro, costumam ser utilizados processos baseados na oxidação do cloreto de hidrogênio com agentes oxidantes fortes (por exemplo, óxido de manganês (IV), permanganato de potássio, dicromato de potássio):

2KMnO 4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 +8H 2 O K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O

Armazenamento de cloro

O cloro produzido é armazenado em “tanques” especiais ou bombeado para cilindros de aço. alta pressão. Os cilindros com cloro líquido sob pressão têm uma cor especial - cor do pântano. Deve-se notar que durante o uso prolongado de cilindros de cloro, tricloreto de nitrogênio extremamente explosivo se acumula neles e, portanto, de tempos em tempos, os cilindros de cloro devem ser rotineiramente lavados e limpos de cloreto de nitrogênio.

Padrões de qualidade do cloro

De acordo com GOST 6718-93 “Cloro líquido. Especificações” os seguintes tipos de cloro são produzidos

Aplicativo

O cloro é usado em muitas indústrias, ciência e necessidades domésticas:

• Na produção de cloreto de polivinila, compostos plásticos, borracha sintética, com os quais são feitos: isolamento para fios, perfil da janela, materiais de embalagem, roupas e calçados, discos de linóleo e gramofone, vernizes, equipamentos e espumas plásticas, brinquedos, peças de instrumentos, Materiais de construção. O cloreto de polivinila é produzido pela polimerização do cloreto de vinila, que hoje é mais frequentemente obtido do etileno por um método balanceado com cloro por meio de um intermediário 1,2-dicloroetano.
• As propriedades branqueadoras do cloro são conhecidas desde a antiguidade, embora não seja o cloro em si que “branqueia”, mas o oxigênio atômico, que se forma durante a decomposição do ácido hipocloroso: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O .. Este método de branqueamento de tecidos, papel, papelão tem sido usado há séculos.
• Produção de inseticidas organoclorados - substâncias que matam insetos nocivos às lavouras, mas são seguras para as plantas. Uma parte significativa do cloro produzido é gasta na obtenção de produtos fitofarmacêuticos. Um dos inseticidas mais importantes é o hexaclorociclohexano (frequentemente referido como hexaclorano). Esta substância foi sintetizada pela primeira vez em 1825 por Faraday, mas uso pratico encontrado somente depois de mais de 100 anos - na década de 30 do nosso século.
• Foi utilizado como agente de guerra química, bem como para a produção de outros agentes de guerra química: gás mostarda, fosgênio.
• Para desinfecção de água - “cloração”. O método mais comum de desinfecção água potável; baseia-se na capacidade do cloro livre e seus compostos de inibir os sistemas enzimáticos de microrganismos que catalisam os processos redox. Para a desinfecção da água potável são utilizados cloro, dióxido de cloro, cloramina e água sanitária. SanPiN 2.1.4.1074-01 estabelece os seguintes limites (corredor) para o teor permitido de cloro residual livre em água potável de abastecimento centralizado de água 0,3 - 0,5 mg/l. Vários cientistas e até políticos na Rússia criticam o próprio conceito de cloração da água da torneira, mas não podem oferecer uma alternativa ao efeito desinfectante dos compostos de cloro. Os materiais com os quais os canos de água são feitos interagem de maneira diferente com a água clorada da torneira. cloro livre em água da torneira reduz significativamente a vida útil de dutos à base de poliolefinas: tubos de polietileno de vários tipos, inclusive polietileno reticulado, conhecido como PEX (PEX, PE-X). Nos EUA, para controlar a admissão de dutos feitos de materiais poliméricos para uso em sistemas de abastecimento de água com água clorada, foram obrigadas a adotar 3 normas: ASTM F2023 para tubos, membranas e músculos esqueléticos. Esses canais desempenham funções importantes na regulação do volume de fluidos, no transporte transepitelial de íons e na estabilização dos potenciais de membrana, e estão envolvidos na manutenção do pH celular. O cloro se acumula no tecido visceral, na pele e nos músculos esqueléticos. O cloro é absorvido principalmente no intestino grosso. A absorção e excreção de cloro estão intimamente relacionadas aos íons e bicarbonatos de sódio, em menor grau aos mineralocorticóides e à atividade da Na + /K + - ATP-ase. 10-15% de todo o cloro é acumulado nas células, desta quantidade de 1/3 a 1/2 - nos eritrócitos. Cerca de 85% do cloro está no espaço extracelular. O cloro é excretado do corpo principalmente pela urina (90-95%), fezes (4-8%) e pela pele (até 2%). A excreção de cloro está associada aos íons sódio e potássio, e reciprocamente ao HCO 3 - (equilíbrio ácido-base).

  Uma pessoa consome 5-10 g de NaCl por dia. A necessidade humana mínima de cloro é de cerca de 800 mg por dia. O bebê recebe a quantidade necessária de cloro através do leite materno, que contém 11 mmol/l de cloro. O NaCl é necessário para a produção de ácido clorídrico no estômago, que promove a digestão e a destruição de bactérias patogênicas. Atualmente, o papel do cloro na ocorrência de certas doenças em humanos não é bem compreendido, principalmente devido ao pequeno número de estudos. Basta dizer que nem mesmo recomendações sobre a ingestão diária de cloro foram desenvolvidas. O tecido muscular humano contém 0,20-0,52% de cloro, osso - 0,09%; no sangue - 2,89 g/l. No corpo de uma pessoa média (peso corporal 70 kg) 95 g de cloro. Todos os dias com a alimentação uma pessoa recebe de 3 a 6 g de cloro, que em excesso supre a necessidade desse elemento.

  Os íons cloro são vitais para as plantas. O cloro está envolvido no metabolismo energético das plantas, ativando a fosforilação oxidativa. É necessário para a formação de oxigênio no processo de fotossíntese pelos cloroplastos isolados, estimula processos auxiliares da fotossíntese, principalmente aqueles associados ao acúmulo de energia. O cloro tem um efeito positivo na absorção de compostos de oxigênio, potássio, cálcio e magnésio pelas raízes. Uma concentração excessiva de íons cloro nas plantas também pode ter um lado negativo, por exemplo, reduzir o conteúdo de clorofila, reduzir a atividade da fotossíntese, retardar o crescimento e desenvolvimento das plantas cloradas Baskunchak). O cloro foi um dos primeiros venenos químicos usados

  – Com auxílio de equipamentos analíticos de laboratório, eletrodos laboratoriais e industriais, em especial: eletrodos de referência ESr-10101 analisando o conteúdo de Cl- e K +.

  Solicitações de cloro, somos encontrados por solicitações de cloro

  Interação, envenenamento, água, reações e obtenção de cloro

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Cloro(lat. Cloro), Cl, elemento químico do Grupo VII do sistema periódico de Mendeleev, número atômico 17, massa atômica 35,453; pertence à família dos halogênios. Em condições normais (0°C, 0,1 MN/m 2 , ou 1 kgf/cm 2) um gás amarelo-esverdeado com um odor forte e irritante. O Cloro Natural consiste em dois isótopos estáveis: 35 Cl (75,77%) e 37 Cl (24,23%). Isótopos radioativos obtidos artificialmente com números de massa 31-47, em particular: 32, 33, 34, 36, 38, 39, 40 com meias-vidas (T ½) respectivamente 0,31; 2,5; 1,56 seg; 3,1 10 5 anos; 37,3, 55,5 e 1,4 minutos. 36 Cl e 38 Cl são usados ​​como traçadores.

Referência histórica. O cloro foi obtido pela primeira vez em 1774 por K. Scheele pela interação do ácido clorídrico com a pirolusita MnO 2 . Porém, somente em 1810, G. Davy estabeleceu que o cloro é um elemento e o chamou de cloro (do grego cloros - verde-amarelo). Em 1813, JL Gay-Lussac propôs o nome Cloro para este elemento.

Distribuição de cloro na natureza. O cloro ocorre na natureza apenas na forma de compostos. O teor médio de Cloro na crosta terrestre (clarke) é de 1,7·10 -2% em massa, nas rochas ígneas ácidas - granitos e outras 2,4·10 -2, nas básicas e ultrabásicas 5·10 -3 . A migração da água desempenha um papel importante na história do cloro na crosta terrestre. Na forma de íon Cl - é encontrado no Oceano Mundial (1,93%), salmouras subterrâneas e lagos salgados. O número de minerais próprios (principalmente cloretos naturais) é de 97, sendo o principal deles a halita NaCl (sal-gema). Também são conhecidos grandes depósitos de cloretos de potássio e magnésio e cloretos mistos: silvinita KCl, silvinita (Na,K)Cl, carnalita KCl MgCl 2 6H 2 O, cainita KCl MgSO 4 3H 2 O, bischofita MgCl 2 6H 2 O. história da Terra grande importância O HCl contido nos gases vulcânicos entrou nas partes superiores da crosta terrestre.

Propriedades físicas do cloro. O cloro tem t pe -34,05°C, t pl -101°C. A densidade do cloro gasoso em condições normais é de 3,214 g/l; vapor saturado a 0°C 12,21 g/l; cloro líquido com ponto de ebulição de 1,557 g/cm 3 ; cloro sólido a -102°C 1,9 g/cm3. Pressão de vapor saturado de Cloro a 0°C 0,369; a 25°C 0,772; a 100°C 3,814 MN/m 2 ou 3,69 respectivamente; 7,72; 38,14kgf/cm2. Calor de fusão 90,3 kJ/kg (21,5 cal/g); calor de vaporização 288 kJ/kg (68,8 cal/g); capacidade calorífica do gás a pressão constante 0,48 kJ/(kg K). Constantes críticas do Cloro: temperatura 144°C, pressão 7,72 MN/m 2 (77,2 kgf/cm 2), densidade 573 g/l, volume específico 1,745·10 -3 l/g. Solubilidade (em g/l) Cloro a pressão parcial de 0,1 MN/m 2, ou 1 kgf/cm 2, em água 14,8 (0°C), 5,8 (30°C), 2,8 (70°C); numa solução de 300 g/l de NaCl 1,42 (30°C), 0,64 (70°C). Abaixo de 9,6°C em soluções aquosas, formam-se hidratos de cloro de composição variável Cl 2 ·nH 2 O (onde n = 6-8); São cristais amarelos de singonia cúbica, que se decompõem quando a temperatura sobe em cloro e água. O cloro se dissolve bem em TiCl 4 , SiCl 4 , SnCl 4 e alguns solventes orgânicos (especialmente em hexano C 6 H 14 e tetracloreto de carbono CCl 4). A molécula de cloro é diatômica (Cl 2). O grau de dissociação térmica de Cl 2 + 243 kJ \u003d 2Cl a 1000 K é 2,07 10 -4%, a 2500 K 0,909%.

Propriedades químicas do cloro. Configuração eletrônica externa do átomo Cl 3s 2 Зр 5 . De acordo com isso, o cloro nos compostos apresenta estados de oxidação -1, +1, +3, +4, +5, +6 e +7. O raio covalente do átomo é 0,99Å, o raio iônico de Cl é 1,82Å, a afinidade eletrônica do átomo de cloro é 3,65 eV e a energia de ionização é 12,97 eV.

Quimicamente, o cloro é muito ativo, combina-se diretamente com quase todos os metais (com alguns apenas na presença de umidade ou quando aquecido) e com não metais (exceto carbono, nitrogênio, oxigênio, gases inertes), formando os cloretos correspondentes, reage com muitos compostos, substitui o hidrogênio em hidrocarbonetos saturados e junta-se a compostos insaturados. O cloro desloca o bromo e o iodo de seus compostos com hidrogênio e metais; dos compostos do cloro com esses elementos, é substituído pelo flúor. Os metais alcalinos na presença de vestígios de umidade interagem com o cloro durante a ignição; a maioria dos metais reage com o cloro seco somente quando aquecidos. O aço, assim como alguns metais, são resistentes ao cloro seco em baixas temperaturas, por isso são utilizados na fabricação de equipamentos e instalações de armazenamento de cloro seco. O fósforo inflama em uma atmosfera de cloro, formando РCl 3 , e após cloração adicional - РCl 5 ; enxofre com cloro, quando aquecido, dá S 2 Cl 2, SCl 2 e outros S n Cl m. Arsênico, antimônio, bismuto, estrôncio e telúrio interagem vigorosamente com o cloro. Uma mistura de cloro e hidrogênio queima com uma chama incolor ou verde-amarelada para formar cloreto de hidrogênio (esta é uma reação em cadeia).

A temperatura máxima da chama de hidrogénio-cloro é de 2200°C. Misturas de cloro com hidrogênio contendo de 5,8 a 88,5% de H 2 são explosivas.

O cloro forma óxidos com o oxigênio: Cl 2 O, ClO 2 , Cl 2 O 6 , Cl 2 O 7 , Cl 2 O 8 , bem como hipocloritos (sais do ácido hipocloroso), cloritos, cloratos e percloratos. Todos os compostos de oxigênio do cloro formam misturas explosivas com substâncias facilmente oxidáveis. Os óxidos de cloro são instáveis ​​e podem explodir espontaneamente, os hipocloritos decompõem-se lentamente durante o armazenamento, os cloratos e percloratos podem explodir sob a influência de iniciadores.

O cloro na água é hidrolisado, formando ácidos hipocloroso e clorídrico: Cl 2 + H 2 O \u003d HClO + HCl. Ao clorar soluções aquosas de álcalis no frio, formam-se hipocloritos e cloretos: 2NaOH + Cl 2 \u003d NaClO + NaCl + H 2 O, e quando aquecidos - cloratos. Pela cloração do hidróxido de cálcio seco, obtém-se alvejante.

Quando a amônia reage com o cloro, forma-se tricloreto de nitrogênio. Na cloração de compostos orgânicos, o cloro substitui o hidrogênio ou é adicionado por meio de ligações múltiplas, formando vários compostos orgânicos contendo cloro.

O cloro forma compostos interhalogênicos com outros halogênios. Os fluoretos ClF, ClF 3 , ClF 3 são muito reativos; por exemplo, numa atmosfera de ClF 3 a lã de vidro inflama-se espontaneamente. São conhecidos compostos de cloro com oxigênio e flúor - oxifluoretos de cloro: ClO 3 F, ClO 2 F 3 , ClOF, ClOF 3 e perclorato de flúor FClO 4 .

Obtendo cloro. O cloro começou a ser produzido na indústria em 1785 pela interação do ácido clorídrico com o óxido de manganês (II) ou pirolusita. Em 1867, o químico inglês G. Deacon desenvolveu um método para produzir cloro pela oxidação do HCl com o oxigênio atmosférico na presença de um catalisador. Desde o final do século 19 - início do século 20, o cloro tem sido produzido por eletrólise de soluções aquosas de cloretos de metais alcalinos. Esses métodos produzem 90-95% do cloro no mundo. Pequenas quantidades de cloro são obtidas incidentalmente na produção de magnésio, cálcio, sódio e lítio por eletrólise de cloretos fundidos. Dois métodos principais de eletrólise de soluções aquosas de NaCl são utilizados: 1) em eletrolisadores com cátodo sólido e diafragma filtrante poroso; 2) em eletrolisadores com cátodo de mercúrio. De acordo com ambos os métodos, o cloro gasoso é liberado em um ânodo de grafite ou óxido de titânio-rutênio. De acordo com o primeiro método, o hidrogênio é liberado no cátodo e uma solução de NaOH e NaCl é formada, da qual a soda cáustica comercial é isolada por processamento posterior. De acordo com o segundo método, o amálgama de sódio é formado no cátodo, quando se decompõe água limpa em um aparelho separado, obtém-se uma solução de NaOH, hidrogênio e mercúrio puro, que novamente entra em produção. Ambos os métodos fornecem 1,125 toneladas de NaOH por 1 tonelada de cloro.

A eletrólise do diafragma requer menos investimento de capital para a produção de cloro e produz NaOH mais barato. O método do cátodo de mercúrio produz NaOH muito puro, mas a perda de mercúrio polui o meio ambiente.

O uso de cloro. Um dos ramos importantes da indústria química é a indústria do cloro. As principais quantidades de cloro são transformadas no local da sua produção em compostos contendo cloro. O cloro é armazenado e transportado na forma líquida em cilindros, barris, tanques ferroviários ou em embarcações especialmente equipadas. Para os países industrializados, é típico o seguinte consumo aproximado de cloro: para a produção de compostos orgânicos contendo cloro - 60-75%; compostos inorgânicos contendo Cloro, -10-20%; para branqueamento de celulose e tecidos - 5-15%; para necessidades sanitárias e cloração da água - 2-6% da produção total.

O cloro também é utilizado para a cloração de alguns minérios para a extração de titânio, nióbio, zircônio e outros.

Cloro no corpo O cloro é um dos elementos biogênicos, componente constante dos tecidos vegetais e animais. O teor de cloro nas plantas (muito cloro nas halófitas) - de milésimos de um por cento a um percentual inteiro, nos animais - décimos e centésimos de um por cento. necessidade diária um adulto em cloro (2-4 g) é coberto pela comida. Com os alimentos, o cloro geralmente é fornecido em excesso na forma de cloreto de sódio e cloreto de potássio. Pão, carne e laticínios são especialmente ricos em cloro. Nos animais, o cloro é a principal substância osmoticamente ativa no plasma sanguíneo, na linfa, no líquido cefalorraquidiano e em alguns tecidos. Desempenha um papel no metabolismo água-sal, contribuindo para a retenção de água pelos tecidos. A regulação do equilíbrio ácido-base nos tecidos é realizada juntamente com outros processos, alterando a distribuição do cloro entre o sangue e outros tecidos. O cloro está envolvido no metabolismo energético das plantas, ativando tanto a fosforilação oxidativa quanto a fotofosforilação. O cloro tem um efeito positivo na absorção de oxigênio pelas raízes. O cloro é necessário para a produção de oxigênio durante a fotossíntese pelos cloroplastos isolados. O cloro não está incluído na maioria dos meios nutrientes para cultivo artificial de plantas. É possível que concentrações muito baixas de Cloro sejam suficientes para o desenvolvimento das plantas.

O envenenamento por cloro é possível nas indústrias química, de papel e celulose, têxtil, farmacêutica e outras. O cloro irrita as membranas mucosas dos olhos e do trato respiratório. A infecção secundária geralmente se junta às alterações inflamatórias primárias. O envenenamento agudo desenvolve-se quase imediatamente. A inalação de concentrações médias e baixas de cloro causa aperto e dor no peito, tosse seca, respiração rápida, dor nos olhos, lacrimejamento, aumento dos níveis de leucócitos no sangue, temperatura corporal, etc. Possível broncopneumonia, edema pulmonar tóxico, depressão , convulsões . Nos casos leves, a recuperação ocorre em 3-7 dias. Como consequências a longo prazo, observam-se catarros do trato respiratório superior, bronquite recorrente, pneumosclerose e outros; possível ativação de tuberculose pulmonar. Com a inalação prolongada de pequenas concentrações de cloro, são observadas formas da doença semelhantes, mas de desenvolvimento lento. Prevenção de intoxicações: vedação de instalações de produção, equipamentos, ventilação eficaz, se necessário, uso de máscara de gás. A produção de cloro, alvejantes e outros compostos contendo cloro pertence a indústrias com condições de trabalho prejudiciais.

No oeste da Flandres fica uma pequena cidade. No entanto, o seu nome é conhecido em todo o mundo e permanecerá por muito tempo na memória da humanidade como símbolo de um dos maiores crimes contra a humanidade. Esta cidade é Ypres. Crécy (na Batalha de Crécy em 1346, as tropas inglesas usaram armas de fogo pela primeira vez na Europa.) - Ypres - Hiroshima - marcos no caminho para transformar a guerra numa gigantesca máquina de destruição.

No início de 1915, a chamada saliência de Ypres formou-se na linha de frente ocidental. As tropas aliadas anglo-francesas a nordeste de Ypres entraram na vírgula territorial do exército alemão. O comando alemão decidiu lançar um contra-ataque e nivelar a linha de frente. Na manhã de 22 de abril, quando um nordeste plano explodiu, os alemães iniciaram uma preparação incomum para a ofensiva - realizaram o primeiro ataque com gás na história das guerras. No setor da frente de Ypres, 6.000 cilindros de cloro foram abertos simultaneamente. Em cinco minutos, formou-se uma enorme nuvem venenosa verde-amarelada, pesando 180 toneladas, que se moveu lentamente em direção às trincheiras inimigas.

Ninguém esperava isso. As tropas francesas e britânicas preparavam-se para um ataque, para o bombardeio de artilharia, os soldados cavaram com segurança, mas diante da destrutiva nuvem de cloro estavam absolutamente desarmados. O gás mortal penetrou em todas as fendas, em todos os abrigos. Os resultados do primeiro ataque químico (e da primeira violação da Convenção de Haia de 1907 sobre a Não Utilização de Substâncias Venenosas!) foram impressionantes - o cloro atingiu cerca de 15.000 pessoas e cerca de 5.000 morreram. E tudo isso - para nivelar a linha de frente com 6 km de extensão! Dois meses depois, os alemães lançaram um ataque com cloro também na frente oriental. E dois anos depois, Ypres aumentou a sua notoriedade. Durante uma dura batalha em 12 de julho de 1917, uma substância venenosa, mais tarde chamada de gás mostarda, foi usada pela primeira vez na área desta cidade. A mostarda é um derivado do cloro, sulfeto de diclorodietila.

Relembramos esses episódios da história, ligados a uma pequena cidade e a um elemento químico, para mostrar o quão perigoso o elemento nº 17 pode ser nas mãos de militantes loucos. Esta é a página mais sombria da história do cloro.

Mas seria completamente errado ver no cloro apenas uma substância venenosa e matéria-prima para a produção de outras substâncias venenosas...

História do cloro

A história do cloro elementar é relativamente curta, remontando a 1774. A história dos compostos de cloro é tão antiga quanto o mundo. Basta lembrar que o cloreto de sódio é sal de cozinha. E, aparentemente, mesmo em tempos pré-históricos, notou-se a capacidade do sal em conservar carne e peixe.

Os achados arqueológicos mais antigos - evidências do uso do sal pelo homem datam de cerca de 3...4 milênio aC. E a descrição mais antiga da extração de sal-gema encontra-se nos escritos do historiador grego Heródoto (século V aC). Heródoto descreve a mineração de sal-gema na Líbia. No oásis de Sinah, no meio do deserto da Líbia, estava famoso templo o deus Amon-Rá. É por isso que a Líbia foi chamada de "Amônia", e o primeiro nome do sal-gema foi "sal ammoniacum". Mais tarde, a partir do século XIII. AD, este nome foi atribuído ao cloreto de amônio.

A História Natural de Plínio, o Velho, descreve um método para separar o ouro dos metais básicos por calcinação com sal e argila. E uma das primeiras descrições da purificação do cloreto de sódio é encontrada nos escritos do grande médico e alquimista árabe Jabir ibn Hayyan (na grafia europeia - Geber).

É muito provável que os alquimistas também tenham encontrado o cloro elementar, visto que nos países do Oriente já no século IX, e na Europa no século XIII. A "vodka real" era conhecida - uma mistura de ácidos clorídrico e nítrico. O livro Hortus Medicinae do holandês Van Helmont, publicado em 1668, diz que quando o cloreto de amônio e o ácido nítrico são aquecidos juntos, obtém-se um certo gás. Pela descrição, esse gás é muito semelhante ao cloro.

O cloro foi descrito em detalhes pela primeira vez pelo químico sueco Scheele em seu tratado sobre pirolusita. Ao aquecer o mineral pirolusita com ácido clorídrico, Scheele percebeu o cheiro característico da água régia, coletou e estudou o gás verde-amarelo que deu origem a esse cheiro e estudou sua interação com determinadas substâncias. Scheele foi o primeiro a descobrir o efeito do cloro no ouro e no cinábrio (neste último caso, forma-se o sublimado) e as propriedades de branqueamento do cloro.

Scheele não considerou o gás recém-descoberto uma substância simples e chamou-o de "ácido clorídrico deflogistinado". conversando linguagem moderna, Scheele, e depois dele outros cientistas da época, acreditavam que o novo gás era o óxido de ácido clorídrico.

Um pouco mais tarde, Bertholet e Lavoisier sugeriram que esse gás fosse considerado um óxido de algum novo elemento, o múrio. Durante três décadas e meia, os químicos tentaram, sem sucesso, isolar o desconhecido múrio.

Um defensor do "óxido de murio" foi inicialmente Davy, que em 1807 se decompôs choque elétrico sal de cozinha em sódio de metal alcalino e gás verde-amarelo. Porém, três anos depois, após muitas tentativas infrutíferas de obtenção de muria, Davy chegou à conclusão de que o gás descoberto por Scheele era uma substância simples, um elemento, e o chamou de gás clorídrico ou cloro (do grego χλωροζ - amarelo-verde) . E três anos depois, Gay-Lussac deu ao novo elemento um nome mais curto - cloro. É verdade que já em 1811, o químico alemão Schweiger propôs outro nome para o cloro - “halogênio” (literalmente se traduz como sal), mas esse nome não criou raízes a princípio, e mais tarde tornou-se comum para todo um grupo de elementos, que inclui cloro.

“Cartão pessoal” de cloro

À pergunta o que é cloro, você pode dar pelo menos uma dúzia de respostas. Primeiro, é um halogéneo; em segundo lugar, um dos agentes oxidantes mais fortes; em terceiro lugar, um gás extremamente venenoso; em quarto lugar, o produto mais importante da principal indústria química; em quinto lugar, matérias-primas para a produção de plásticos e pesticidas, borracha e fibras artificiais, corantes e medicamentos; sexto, a substância com a qual são obtidos o titânio e o silício, a glicerina e o fluoroplasto; sétimo, um meio de purificar água potável e branquear tecidos...

Esta listagem poderia ser continuada.

Em condições normais, o cloro elementar é um gás verde-amarelado bastante pesado, com um forte odor característico. O peso atômico do cloro é 35,453 e o peso molecular é 70,906, porque a molécula de cloro é diatômica. Um litro de cloro gasoso em condições normais (temperatura 0°C e pressão 760 mmHg) pesa 3,214 g. Quando resfriado a uma temperatura de -34,05°C, o cloro condensa em um líquido amarelo (densidade 1,56 g/cm endurece a uma temperatura de -101,6ºC. A pressão elevada, o cloro pode ser transformado em líquido e a mais temperaturas altas até +144°C. O cloro é altamente solúvel em dicloroetano e alguns outros solventes orgânicos contendo cloro.

O elemento número 17 é muito ativo - conecta-se diretamente com quase todos os elementos do sistema periódico. Portanto, na natureza ocorre apenas na forma de compostos. Os minerais mais comuns contêm cloro, halita NaCI, silvinita KCl NaCl, bischofita MgCl 2 6H 2 O, carnalita KCl MgCl 2 6H 2 O, cainita KCl MgSO 4 3H 2 O. Este é o primeiro de todos os "vinhos" (ou "mérito ”) que o teor de cloro na crosta terrestre é de 0,20% em peso. Para a metalurgia não ferrosa, alguns minerais contendo cloro relativamente raros são muito importantes, por exemplo, prata de chifre AgCl.

Em termos de condutividade elétrica, o cloro líquido está entre os isolantes mais fortes: conduz corrente quase um bilhão de vezes pior que a água destilada e 10 22 vezes pior que a prata.

A velocidade do som no cloro é cerca de uma vez e meia menor que no ar.

E finalmente - sobre os isótopos do cloro.

Agora são conhecidos nove isótopos deste elemento, mas apenas dois são encontrados na natureza - cloro-35 e cloro-37. O primeiro é cerca de três vezes mais que o segundo.

Os restantes sete isótopos foram obtidos artificialmente. O de vida mais curta deles - 32 Cl tem meia-vida de 0,306 segundos, e o de vida mais longa - 36 Cl - 310 mil anos.

Como o cloro é obtido?

A primeira coisa que você nota quando chega à fábrica de cloro são as inúmeras linhas de energia. A produção de cloro consome muita eletricidade - é necessária para decompor compostos naturais de cloro.

Naturalmente, a principal matéria-prima do cloro é o sal-gema. Se a fábrica de cloro estiver localizada perto do rio, o sal não é importado pela estrada de ferro, e em barcaças - é mais econômico. O sal é um produto barato, mas se consome muito: para se obter uma tonelada de cloro são necessárias cerca de 1,7 ... 1,8 toneladas de sal.

O sal vai para os armazéns. Aqui são armazenados estoques de matérias-primas para três seis meses - a produção de cloro, via de regra, é de grande tonelagem.

O sal é esmagado e dissolvido em água morna. Essa salmoura é bombeada pelo gasoduto até a oficina de limpeza, onde em enormes tanques, da altura de uma casa de três andares, a salmoura é limpa de impurezas de sais de cálcio e magnésio e clarificada (deixada assentar). Uma solução pura e concentrada de cloreto de sódio é bombeada para a oficina principal de produção de cloro - para a oficina de eletrólise.

Em uma solução aquosa, as moléculas de sal são convertidas em íons Na + e Cl -. O íon Cl difere do átomo de cloro apenas por ter um elétron extra. Isso significa que para obter cloro elementar é necessário arrancar esse elétron extra. Isso acontece na célula em um eletrodo carregado positivamente (ânodo). Os elétrons parecem ser “sugados” dele: 2Cl - → Cl 2 + 2 ē . Os ânodos são feitos de grafite, pois qualquer metal (exceto platina e seus análogos), retirando o excesso de elétrons dos íons cloro, corrói e entra em colapso rapidamente.

Existem dois tipos de desenho tecnológico de produção de cloro: diafragma e mercúrio. No primeiro caso, uma chapa de ferro perfurada serve como cátodo, e os espaços cátodo e anódico da célula são separados por um diafragma de amianto. No cátodo de ferro, os íons de hidrogênio são descarregados e uma solução aquosa de soda cáustica é formada. Se o mercúrio for usado como cátodo, os íons de sódio são descarregados nele e o amálgama de sódio é formado, que é então decomposto pela água. Obtém-se hidrogênio e soda cáustica. Neste caso, não é necessário um diafragma de separação e o álcali é mais concentrado do que nos eletrolisadores de diafragma.

Assim, a produção de cloro é simultaneamente a produção de soda cáustica e de hidrogênio.

O hidrogênio é removido por meio de tubos de metal e o cloro por meio de tubos de vidro ou cerâmica. O cloro recém-preparado está saturado com vapor de água e, portanto, é particularmente agressivo. Em seguida, é resfriado primeiro. água fria em altas torres alinhadas por dentro telhas de cerâmica e preenchido com um bico de cerâmica (os chamados anéis de Raschig) e depois seco com ácido sulfúrico concentrado. É o único dessecante de cloro e um dos poucos líquidos com os quais o cloro interage.

O cloro seco já não é tão agressivo, não destrói, por exemplo, equipamentos de aço.

O cloro geralmente é transportado no estado líquido em tanques ferroviários ou cilindros sob pressão de até 10 atm.

Na Rússia, a produção de cloro foi organizada pela primeira vez em 1880 na fábrica de Bondyuzhsky. O cloro foi então obtido, em princípio, da mesma forma que Scheele o obteve em sua época - pela reação do ácido clorídrico com a pirolusita. Todo o cloro produzido foi utilizado para produzir água sanitária. Em 1900, pela primeira vez na Rússia, uma oficina para a produção eletrolítica de cloro foi colocada em operação na fábrica de Donsoda. A capacidade desta oficina era de apenas 6 mil toneladas por ano. Em 1917, todas as fábricas de cloro na Rússia produziram 12.000 toneladas de cloro. E em 1965, cerca de 1 milhão de toneladas de cloro foram produzidas na URSS...

Um de muitos

Toda a variedade de aplicações práticas do cloro pode ser expressa sem muito esforço em uma frase: o cloro é necessário para a produção de produtos de cloro, ou seja, substâncias contendo cloro “ligado”. Mas falando destes mesmos produtos de cloro, não se pode escapar com uma frase. Eles são muito diferentes - tanto em propriedades quanto em finalidade.

O volume limitado do nosso artigo não nos permite falar de todos os compostos de cloro, mas sem uma história sobre pelo menos algumas das substâncias que necessitam de cloro, nosso “retrato” do elemento nº 17 seria incompleto e pouco convincente.

Tomemos, por exemplo, os inseticidas organoclorados - substâncias que matam insetos nocivos, mas são seguras para as plantas. Uma parte significativa do cloro produzido é gasta na obtenção de produtos fitofarmacêuticos.

Um dos inseticidas mais importantes é o hexaclorociclohexano (frequentemente referido como hexaclorano). Esta substância foi sintetizada pela primeira vez em 1825 por Faraday, mas só encontrou aplicação prática depois de mais de 100 anos - na década de 30 do nosso século.

Agora o hexaclorano é obtido pela cloração do benzeno. Assim como o hidrogênio, o benzeno reage muito lentamente com o cloro no escuro (e na ausência de catalisadores), mas sob luz forte, a reação de cloração do benzeno (C 6 H 6 + 3Cl 2 → C 6 H 6 Cl 6) prossegue bastante rapidamente.

O hexaclorano, como muitos outros inseticidas, é utilizado na forma de pós com cargas (talco, caulim), ou na forma de suspensões e emulsões, ou, finalmente, na forma de aerossóis. O hexaclorano é especialmente eficaz no tratamento de sementes e no controle de pragas de hortaliças e frutas. O consumo de hexaclorano é de apenas 1...3 kg por hectare, o efeito económico da sua utilização é 10...15 vezes superior aos custos. Infelizmente, o hexaclorano não é inofensivo para os humanos...

PVC

Se você pedir a qualquer aluno que liste os plásticos que conhece, ele será um dos primeiros a nomear o cloreto de polivinila (caso contrário, plástico vinílico). Do ponto de vista de um químico, o PVC (como o cloreto de polivinila é frequentemente referido na literatura) é um polímero em cuja molécula os átomos de hidrogênio e cloro estão amarrados em uma cadeia de átomos de carbono:

Pode haver vários milhares de elos nesta cadeia.

E do ponto de vista do consumidor, o PVC é isolamento para fios e capas de chuva, linóleo e discos de gramofone, vernizes protetores e materiais de embalagem, equipamentos químicos e espumas plásticas, brinquedos e peças de instrumentos.

O cloreto de polivinila é formado durante a polimerização do cloreto de vinil, que é mais frequentemente obtido pelo tratamento do acetileno com cloreto de hidrogênio: HC ≡ CH + HCl → CH 2 = CHCl. Existe outra forma de obter cloreto de vinila - craqueamento térmico do dicloroetano.

CH 2 Cl - CH 2 Cl → CH 2 \u003d CHCl + HCl. De interesse é a combinação desses dois métodos, quando o HCl é utilizado na produção de cloreto de vinila pelo método do acetileno, que é liberado durante o craqueamento do dicloroetano.

O cloreto de vinila é um gás incolor com um odor etéreo agradável, um tanto inebriante, que se polimeriza facilmente. Para obter um polímero, o cloreto de vinil líquido é injetado sob pressão em água morna, onde é triturado em minúsculas gotículas. Para que não se fundam, adiciona-se à água um pouco de gelatina ou álcool polivinílico e, para que a reação de polimerização comece a se desenvolver, também é introduzido o iniciador de polimerização, o peróxido de benzoíla. Após algumas horas, as gotículas endurecem e forma-se uma suspensão do polímero em água. O pó de polímero é separado em um filtro ou centrífuga.

A polimerização geralmente ocorre a uma temperatura de 40 a 60°C, e quanto menor a temperatura de polimerização, mais longas serão as moléculas de polímero resultantes...

Falamos sobre apenas duas substâncias, para as quais é necessário o elemento nº 17. Apenas cerca de dois entre muitas centenas. Há muitos exemplos assim. E todos dizem que o cloro não é apenas um gás venenoso e perigoso, mas um elemento muito importante e muito útil.

Cálculo elementar

Quando o cloro é obtido por eletrólise de uma solução de cloreto de sódio, obtêm-se simultaneamente hidrogênio e hidróxido de sódio: 2NACl + 2H 2 O \u003d H 2 + Cl 2 + 2NaOH. Claro que o hidrogênio é um produto químico muito importante, mas existem formas mais baratas e convenientes de produzir essa substância, como a conversão do gás natural... Mas a soda cáustica é obtida quase exclusivamente por eletrólise de soluções de cloreto de sódio - outros métodos representam menos de 10%. Como a produção de cloro e NaOH estão completamente interligadas (como segue da equação de reação, a produção de uma molécula-grama - 71 g de cloro - é invariavelmente acompanhada pela produção de duas moléculas-grama - 80 g de álcali eletrolítico), conhecendo o desempenho da oficina (ou planta, ou estado) em termos de álcali, você pode calcular facilmente quanto cloro ela produz. Cada tonelada de NaOH é “acompanhada” de 890 kg de cloro.

Ah, e lubrificante!

O ácido sulfúrico concentrado é praticamente o único líquido que não interage com o cloro. Portanto, para comprimir e bombear o cloro, as fábricas utilizam bombas nas quais o ácido sulfúrico desempenha o papel de fluido de trabalho e ao mesmo tempo de lubrificante.

Pseudônimo de Friedrich Wöhler

Investigando a interação de substâncias orgânicas com o cloro, o químico francês do século XIX. Jean Dumas fez uma descoberta surpreendente: o cloro é capaz de substituir o hidrogênio nas moléculas dos compostos orgânicos. Por exemplo, ao clorar o ácido acético, primeiro um hidrogênio do grupo metil é substituído por cloro, depois outro, depois um terceiro... Mas o mais surpreendente é que as propriedades químicas dos ácidos cloroacéticos pouco diferiam do próprio ácido acético. A classe de reações descoberta por Dumas era completamente inexplicável pela hipótese eletroquímica então prevalecente e pela teoria dos radicais de Berzelius (nas palavras do químico francês Laurent, a descoberta do ácido cloroacético foi como um meteoro que destruiu toda a velha escola). Berzelius, seus alunos e seguidores contestaram vigorosamente a correção do trabalho de Dumas. EM Revista alemã"Annalen der Chemie und Pharmacie" apareceu uma carta zombeteira do famoso químico alemão Friedrich Wöhler sob o pseudônimo de S.C.H. Windier (em alemão "Schwindler" significa "mentiroso", "enganador"). Informou que o autor conseguiu substituir na fibra (C 6 H 10 O 5) e todos os átomos de carbono. hidrogênio e oxigênio em cloro, e as propriedades da fibra não mudaram. E agora em Londres eles fazem cintas quentes de algodão, consistindo... de cloro puro.

Cloro e água

O cloro é visivelmente solúvel em água. A 20°C, 2,3 volumes de cloro dissolvem-se em um volume de água. Soluções aquosas de cloro (água clorada) são amarelas. Mas com o tempo, especialmente quando armazenados à luz, eles descolorem gradualmente. Isso se explica pelo fato do cloro dissolvido interagir parcialmente com a água, formando-se os ácidos clorídrico e hipocloroso: Cl 2 + H 2 O → HCl + HOCl. Este último é instável e se decompõe gradualmente em HCl e oxigênio. Portanto, uma solução de cloro em água gradualmente se transforma em uma solução de ácido clorídrico.

Mas em baixas temperaturas, o cloro e a água formam um hidrato cristalino de composição incomum - Cl 2 5 3/4 H 2 O. Esses cristais amarelo-esverdeados (estáveis ​​​​apenas em temperaturas abaixo de 10 ° C) podem ser obtidos passando o cloro pelo gelo água. A fórmula incomum é explicada pela estrutura do hidrato cristalino e é determinada principalmente pela estrutura do gelo. Na estrutura cristalina do gelo, as moléculas de H 2 O podem ser organizadas de tal forma que vazios regularmente espaçados aparecem entre elas. A célula cúbica elementar contém 46 moléculas de água, entre as quais existem oito vazios microscópicos. Nestes vazios, as moléculas de cloro assentam. A fórmula exata do hidrato de cloro deve, portanto, ser escrita da seguinte forma: 8Cl 2 46H 2 O.

Envenenamento por cloro

A presença de cerca de 0,0001% de cloro no ar irrita as mucosas. A exposição constante a essa atmosfera pode causar doenças brônquicas, prejudicar gravemente o apetite e dar à pele um tom esverdeado. Se o teor de cloro no ar for de 0,1 ° / o, pode ocorrer envenenamento agudo, cujo primeiro sinal são crises de tosse intensa. Em caso de intoxicação por cloro, é necessário repouso absoluto; é útil inalar oxigênio ou amônia (cheirar amônia) ou vapores de álcool com éter. De acordo com as normas sanitárias existentes, o teor de cloro no ar das instalações industriais não deve exceder 0,001 mg/l, ou seja, 0,00003%.

Não só veneno

"Todo mundo sabe que os lobos são gananciosos." Esse cloro também é venenoso. No entanto, em pequenas doses, o cloro venenoso às vezes pode servir como antídoto. Assim, as vítimas do sulfeto de hidrogênio podem cheirar alvejante instável. Ao interagir, os dois venenos são neutralizados mutuamente.

Análise de cloro

Para determinar o teor de cloro, uma amostra de ar é passada por absorvedores com solução acidificada de iodeto de potássio. (O cloro desloca o iodo, a quantidade deste último é facilmente determinada por titulação com uma solução de Na 2 S 2 O 3). Para determinar as microquantidades de cloro no ar, é frequentemente utilizado um método colorimétrico, baseado em uma mudança brusca na cor de certos compostos (benzidina, ortotoluidina, laranja de metila) durante sua oxidação com cloro. Por exemplo, uma solução acidificada incolor de benzidina fica amarela e uma solução neutra fica azul. A intensidade da cor é proporcional à quantidade de cloro.

DEFINIÇÃO

Cloro- um elemento químico do grupo VII do 3º período Sistema periódico elementos químicos D.I. Mendeleiev. Metalóide.

Refere-se a elementos - p -família. Halogênio. O número de série é 17. A estrutura do nível eletrônico externo é 3s 2 3 p 5. Massa atômica relativa - 35,5 u.a. A molécula de cloro é diatômica - Cl 2.

Propriedades químicas do cloro

O cloro reage com metais simples:

Cl 2 + 2Sb = 2SbCl 3 (t);

Cl 2 + 2Fe = 2FeCl 3;

Cl2 + 2Na = 2NaCl.

O cloro interage com substâncias não metálicas simples. Assim, ao interagir com o fósforo e o enxofre, formam-se os cloretos correspondentes, com o flúor - fluoretos, com o hidrogênio - cloreto de hidrogênio, com o oxigênio - óxidos, etc.:

5Cl2 + 2P = 2HCl5;

Cl 2 + 2S \u003d SCl 2;

Cl 2 + H 2 \u003d 2HCl;

Cl 2 + F 2 \u003d 2ClF.

O cloro é capaz de deslocar o bromo e o iodo de seus compostos com hidrogênio e metais:

Cl2 + 2HBr = Br2 + 2HCl;

Cl 2 + 2NaI \u003d I 2 + 2NaCl.

O cloro é capaz de se dissolver em água e álcalis, enquanto ocorrem reações de desproporção de cloro, e a composição dos produtos da reação depende das condições para sua implementação:

Cl 2 + H 2 O ↔ HCl + HClO;

Cl 2 + 2NaOH \u003d NaCl + NaClO + H 2 O;

3Cl 2 + 6NaOH \u003d 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O.

O cloro interage com um óxido não formador de sal - CO para formar uma substância com nome trivial - fosgênio, com amônia para formar tricloreto de amônio:

Cl 2 + CO \u003d COCl 2;

3Cl 2 + 4NH 3 \u003d NCl 3 + 3NH 4 Cl.

Nas reações, o cloro exibe as propriedades de um agente oxidante:

Cl 2 + H 2 S \u003d 2HCl + S.

O cloro entra em reações de interação com substâncias orgânicas da classe dos alcanos, alcenos e arenos:

CH 3 -CH 3 + Cl 2 = CH 3 -CH 2 -Cl + HCl (condição - radiação UV);

CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 \u003d CH 2 (Cl) -CH 2 -Cl;

C 6 H 6 + Cl 2 \u003d C 6 H 5 -Cl + HCl (kat \u003d FeCl 3, AlCl 3);

C 6 H 6 + 6Cl 2 \u003d C 6 H 6 Cl 6 + 6HCl (condição - radiação UV).

Propriedades físicas do cloro

O cloro é um gás verde-amarelo. Termicamente estável. Quando a água gelada é saturada com cloro, forma-se um clarote sólido. Dissolve-se bem em água, sofre grande dismutação ("água clorada"). Dissolve-se em tetracloreto de carbono, SiCl 4 líquido e TiCl 4 . É pouco solúvel em solução saturada de cloreto de sódio. Não reage com oxigênio. Oxidante forte. Ponto de ebulição - -34,1C, ponto de fusão - -101,03C.

Obtendo cloro

Anteriormente, o cloro era obtido pelo método Scheele (reação do óxido de manganês (VI) com ácido clorídrico) ou pelo método Deacon (reação de interação do cloreto de hidrogênio com o oxigênio):

MnO 2 + 4HCl \u003d MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O;

4HCl + O 2 \u003d 2H 2 O + 2 Cl 2.

Hoje em dia, as seguintes reações são utilizadas para obter cloro:

NaOCl + 2HCl = NaCl + Cl 2 + H 2 O;

2KMnO 4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl 2 +5 Cl 2 + 8H 2 O;

2NaCl + 2H 2 O \u003d 2NaOH + Cl 2 + H 2 (condição - eletrólise).

Aplicação de cloro

O cloro tem ampla aplicação em diversos ramos da indústria, pois é utilizado na produção de materiais poliméricos (cloreto de polivinila), alvejantes, inseticidas organoclorados (hexaclorano), agentes de guerra química (fosgênio), para desinfecção de água, na indústria alimentícia, em metalurgia, etc.

Exemplos de resolução de problemas

EXEMPLO 1

EXEMPLO 2