Хлор

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

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.

Происхождение названия

От греческого хлорос (греч. χλωρός) — «зелёный».

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.

Физические свойства

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.

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.

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).

См. также

Соединения хлора

Ссылки

См. также


Периодическая система элементов
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

 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home