Ի՞նչ հատկություններ ունի քլորը: Քլորի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները

Դ.Ի. Մենդելեևի Պարբերական աղյուսակի VII ենթախմբի տարր. Արտաքին մակարդակում կա 7 էլեկտրոն, հետևաբար, երբ փոխազդում է վերականգնող նյութերի հետ, քլորը ցույց է տալիս իր օքսիդացնող հատկությունները ՝ դեպի իրեն ձգելով մետաղական էլեկտրոն:

Քլորի ֆիզիկական հատկությունները.

Քլորը դեղին գազ է։ Ունի սուր հոտ։

Քլորի քիմիական հատկությունները.

Անվճար քլորինշատ ակտիվ. Այն փոխազդում է բոլոր պարզ նյութերի հետ, բացառությամբ թթվածնի, ազոտի և ազնիվ գազերի.

Սի + 2 Cl 2 = SiCl 4 + Ք.

Սենյակային ջերմաստիճանում ջրածնի հետ փոխազդելու ժամանակ գործնականում ռեակցիա չկա, բայց հենց որ լուսավորությունը հանդես է գալիս որպես արտաքին ազդեցություն, տեղի է ունենում շղթայական ռեակցիա, որն իր կիրառությունը գտել է օրգանական քիմիայում:

Երբ ջեռուցվում է, քլորը կարող է հեռացնել յոդը կամ բրոմը իրենց թթուներից.

Cl 2 + 2 HBr = 2 HCl + Եղբ 2 .

Քլորը փոխազդում է ջրի հետ՝ մասամբ լուծվելով դրա մեջ։ Այս խառնուրդը կոչվում է քլորաջուր:

Փոխազդում է ալկալիների հետ.

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

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

Քլորի ստացում.

1. Նատրիումի քլորիդի հալոցի էլեկտրոլիզը, որն ընթանում է հետևյալ սխեմայով.

2. Քլորի արտադրության լաբորատոր մեթոդ.

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

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Քլոր- Պարբերական աղյուսակի տասնյոթերորդ տարրը: Նշանակումը - Cl լատիներեն «chlorum» բառից: Գտնվում է երրորդ շրջանում՝ VIIA խումբ։ Վերաբերում է ոչ մետաղներին։ Միջուկային լիցքը 17 է։

Ամենակարևոր բնական քլորի միացությունը նատրիումի քլորիդն է (սեղանի աղ) NaCl: Նատրիումի քլորիդի հիմնական զանգվածը գտնվում է ծովերի և օվկիանոսների ջրերում։ Շատ լճերի ջրերը նույնպես պարունակում են զգալի քանակությամբ NaCl: Այն նաև հանդիպում է պինդ ձևով՝ երկրակեղևի տեղ-տեղ ձևավորելով այսպես կոչված քարի աղի հաստ շերտեր։ Բնության մեջ տարածված են նաև քլորի այլ միացություններ, օրինակ՝ կալիումի քլորիդը՝ կառնալիտ KCl × MgCl 2 × 6H 2 O և սիլվիտ KCl միներալների տեսքով:

Նորմալ պայմաններում քլորը դեղնականաչավուն գազ է (նկ. 1), որը շատ լուծելի է ջրում։ Երբ սառչում են, բյուրեղային հիդրատներն ազատվում են ջրային լուծույթներից, որոնք Cl 2 × 6H 2 O և Cl 2 × 8H 2 O մոտավոր բաղադրության կլարատներ են։

Բրինձ. 1. Քլորը հեղուկ վիճակում. Արտաքին տեսք.

Քլորի ատոմային և մոլեկուլային զանգված

Տարրի հարաբերական ատոմային զանգվածը տվյալ տարրի ատոմի զանգվածի հարաբերությունն է ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ին։ Հարաբերական ատոմային զանգվածն անչափ է և նշվում է A r-ով («r» ինդեքսը անգլերեն relative բառի սկզբնական տառն է, որը նշանակում է «հարաբերական»): Ատոմային քլորի հարաբերական ատոմային զանգվածը 35,457 ամու է։

Մոլեկուլների զանգվածները, ինչպես նաև ատոմների զանգվածներն արտահայտվում են ատոմային զանգվածի միավորներով։ Նյութի մոլեկուլային զանգվածը մոլեկուլի զանգվածն է՝ արտահայտված ատոմային զանգվածի միավորներով։ Նյութի հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը տվյալ նյութի մոլեկուլի զանգվածի հարաբերությունն է ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ին, որի զանգվածը 12 ամու է։ Հայտնի է, որ քլորի մոլեկուլը երկատոմիկ է՝ Cl 2։ Քլորի մոլեկուլի հարաբերական մոլեկուլային քաշը հավասար կլինի.

M r (Cl 2) = 35,457 × 2 ≈ 71:

Քլորի իզոտոպներ

Հայտնի է, որ բնության մեջ քլորը կարելի է գտնել երկու կայուն իզոտոպների՝ 35 Cl (75,78%) և 37 Cl (24,22%) տեսքով։ Նրանց զանգվածային թիվը համապատասխանաբար 35 և 37 է։ 35 Cl քլորի իզոտոպի ատոմի միջուկը պարունակում է տասնյոթ պրոտոն և տասնութ նեյտրոն, իսկ 37 Cl իզոտոպը պարունակում է նույնքան պրոտոն և քսան նեյտրոն։

Կան քլորի արհեստական ​​իզոտոպներ՝ 35-ից 43 զանգվածային թվերով, որոնցից ամենակայունը 36 Cl-ն է՝ 301 հազար տարի կիսամյակ։

Քլորի իոններ

Քլորի ատոմի արտաքին էներգիայի մակարդակը ունի յոթ էլեկտրոն, որոնք վալենտային էլեկտրոններ են.

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

Քիմիական փոխազդեցության արդյունքում քլորը կարող է կորցնել իր վալենտային էլեկտրոնները, այսինքն. լինել նրանց դոնոր, և վերածվել դրական լիցքավորված իոնների կամ ընդունել էլեկտրոններ մեկ այլ ատոմից, այսինքն. լինել դրանց ընդունող և վերածվել բացասական լիցքավորված իոնների.

Cl 0 -7e → Cl 7+;

Cl 0 -5e → Cl 5+;

Cl 0 -4e → Cl 4+;

Cl 0 -3e → Cl 3+;

Cl 0 -2e → Cl 2+;

Cl 0 -1e → Cl 1+;

Cl 0 +1e → Cl 1- .

Քլորի մոլեկուլ և ատոմ

Քլորի մոլեկուլը բաղկացած է երկու ատոմից՝ Cl 2: Ահա մի քանի հատկություններ, որոնք բնութագրում են քլորի ատոմը և մոլեկուլը.

Խնդիրների լուծման օրինակներ

ՕՐԻՆԱԿ 1

Զորավարժություններ	Ի՞նչ ծավալով քլոր պետք է վերցնել 10 լիտր ջրածնի հետ արձագանքելու համար. Գազերը նույն պայմաններում են։
Լուծում	Եկեք գրենք քլորի և ջրածնի ռեակցիայի հավասարումը. Cl 2 + H 2 = 2HCl: Հաշվենք ջրածնային նյութի քանակությունը, որը արձագանքել է. n (H 2) = V (H 2) / V m; n (H 2) = 10 / 22.4 = 0.45 մոլ: Համաձայն հավասարման՝ n (H 2) = n (Cl 2) = 0.45 մոլ։ Այնուհետև ջրածնի հետ արձագանքած քլորի ծավալը հավասար է.

Ինչքան էլ բացասաբար վերաբերվենք հանրային զուգարաններին, բնությունը թելադրում է իր կանոնները, և մենք պետք է այցելենք դրանք: Բացի բնական (տվյալ վայրի համար) հոտերից, մեկ այլ տարածված բույր է սպիտակեցնող միջոցը, որն օգտագործվում է սենյակը ախտահանելու համար: Այն ստացել է իր անունը նրա հիմնական ակտիվ բաղադրիչի պատճառով՝ Cl. Եկեք իմանանք այս քիմիական տարրի և նրա հատկությունների մասին, ինչպես նաև բնութագրենք քլորը ըստ դիրքի պարբերական աղյուսակում:

Ինչպե՞ս է հայտնաբերվել այս տարրը:

Քլոր պարունակող առաջին միացությունը (HCl) սինթեզվել է 1772 թվականին բրիտանացի քահանա Ջոզեֆ Պրիստլիի կողմից։

Երկու տարի անց նրա շվեդ գործընկեր Կարլ Շելեն կարողացավ նկարագրել Cl-ի մեկուսացման մեթոդ՝ օգտագործելով աղաթթվի և մանգանի երկօքսիդի ռեակցիան: Սակայն այս քիմիկոսը չի հասկացել, որ արդյունքում նոր քիմիական տարր է սինթեզվել։

Գիտնականներից գրեթե 40 տարի պահանջվեց գործնականում քլոր արտադրելու սովորելու համար: Սա առաջին անգամ արեց բրիտանացի Համֆրի Դեյվին 1811 թվականին: Միևնույն ժամանակ, նա օգտագործեց տարբեր արձագանք, քան իր տեսական նախորդները: Դեյվին օգտագործում էր էլեկտրոլիզ՝ NaCl-ը (շատերի համար հայտնի է որպես կերակրի աղ) իր բաղադրիչների մեջ բաժանելու համար։

Ստացված նյութն ուսումնասիրելուց հետո բրիտանացի քիմիկոսը հասկացել է, որ այն տարերային է։ Այս հայտնագործությունից հետո Դեյվին ոչ միայն այն անվանեց քլոր, այլև կարողացավ բնութագրել քլորը, թեև այն շատ պարզունակ էր։

Ջոզեֆ Գայ-Լուսակի շնորհիվ քլորը վերածվել է քլորի (քլորի) և այս ձևով այսօր առկա է ֆրանսերեն, գերմաներեն, ռուսերեն, բելառուսերեն, ուկրաիներեն, չեխերեն, բուլղարերեն և մի շարք այլ լեզուներով։ Անգլերենում դեռ օգտագործվում է «քլոր» անվանումը, իսկ իտալերեն և իսպաներեն «քլոր» անվանումը։

Քննարկվող տարրը ավելի մանրամասն նկարագրվել է Յենս Բերցելիուսի կողմից 1826 թվականին։ Հենց նա կարողացավ որոշել դրա ատոմային զանգվածը։

Ինչ է քլորը (Cl)

Հաշվի առնելով այս քիմիական տարրի հայտնաբերման պատմությունը, արժե ավելին իմանալ դրա մասին:

Քլոր անվանումը ծագել է հունարեն χλωρός («կանաչ») բառից։ Այն տրվել է այս նյութի դեղնականաչավուն գույնի պատճառով

Քլորն ինքնին գոյություն ունի որպես երկատոմային գազ՝ Cl2, բայց այն գործնականում երբեք չի հանդիպում բնության մեջ այս տեսքով: Ավելի հաճախ այն հայտնվում է տարբեր միացություններում։

Բացի իր տարբերվող երանգից, քլորը բնութագրվում է քաղցր-սուր հոտով: Այն շատ թունավոր նյութ է, հետևաբար, երբ օդում բաց թողնվի և մարդու կամ կենդանու կողմից ներշնչվի, մի քանի րոպեի ընթացքում կարող է հանգեցնել նրանց մահվան (կախված Cl-ի կոնցենտրացիայից):

Քանի որ քլորը գրեթե 2,5 անգամ ավելի ծանր է, քան օդը, այն միշտ կգտնվի դրա տակ, այսինքն՝ գետնի մոտ։ Այդ իսկ պատճառով, եթե կասկածում եք Cl-ի առկայությանը, պետք է հնարավորինս բարձրանալ, քանի որ այս գազի ավելի ցածր կոնցենտրացիան կլինի:

Բացի այդ, ի տարբերություն որոշ այլ թունավոր նյութերի, քլոր պարունակող նյութերն ունեն բնորոշ գույն, որը կարող է թույլ տալ նրանց տեսողականորեն նույնականացնել և միջոցներ ձեռնարկել: Ստանդարտ գազի դիմակների մեծ մասը օգնում է պաշտպանել շնչառական համակարգը և լորձաթաղանթները Cl-ից: Սակայն լիակատար անվտանգության համար պետք է ավելի լուրջ միջոցներ ձեռնարկել, այդ թվում՝ չեզոքացնել թունավոր նյութը։

Հարկ է նշել, որ 1915 թվականին գերմանացիների կողմից քլորի որպես թունավոր գազ օգտագործելու դեպքում քիմիական զենքը սկսեց իր պատմությունը: Գրեթե 200 տոննա նյութի օգտագործման արդյունքում մի քանի րոպեում 15 հազար մարդ թունավորվել է։ Նրանց մեկ երրորդը մահացել է գրեթե ակնթարթորեն, երրորդը ստացել է մշտական ​​վնաս, և միայն 5 հազարին հաջողվել է փրկվել։

Ինչո՞ւ նման վտանգավոր նյութը դեռ արգելված չէ և տարեկան արդյունահանվում է միլիոնավոր տոննայով։ Ամեն ինչ նրա հատուկ հատկությունների մասին է, և դրանք հասկանալու համար արժե հաշվի առնել քլորի առանձնահատկությունները: Դա անելու ամենահեշտ ձևը պարբերական աղյուսակի օգտագործումն է:

Քլորի բնութագրերը պարբերական համակարգում

Քլորը որպես հալոգեն

Բացի իր ծայրահեղ թունավորությունից և սուր հոտից (բնութագրական այս խմբի բոլոր ներկայացուցիչներին), Cl-ը շատ լուծելի է ջրի մեջ։ Դրա գործնական հաստատումը լողավազանի ջրի մեջ քլոր պարունակող լվացող միջոցների ավելացումն է:

Խոնավ օդի հետ շփման դեպքում տվյալ նյութը սկսում է ծխել:

Cl-ի հատկությունները որպես ոչ մետաղի

Քլորի քիմիական բնութագրերը դիտարկելիս արժե ուշադրություն դարձնել նրա ոչ մետաղական հատկություններին։

Այն ունի գրեթե բոլոր մետաղների և ոչ մետաղների հետ միացություններ առաջացնելու հատկություն։ Օրինակ՝ ռեակցիան երկաթի ատոմների հետ՝ 2Fe + 3Cl 2 → 2FeCl 3։

Ռեակցիաներ իրականացնելու համար հաճախ անհրաժեշտ է լինում օգտագործել կատալիզատորներ։ H2O-ը կարող է խաղալ այս դերը:

Հաճախ Cl-ի հետ ռեակցիաները էնդոթերմ են (նրանք ջերմություն են կլանում):

Հարկ է նշել, որ բյուրեղային տեսքով (փոշու տեսքով) քլորը մետաղների հետ փոխազդում է միայն բարձր ջերմաստիճանի տաքացման դեպքում։

Արձագանքելով այլ ոչ մետաղների հետ (բացառությամբ O 2, N, F, C և իներտ գազերի) Cl-ն առաջացնում է միացություններ՝ քլորիդներ։

O 2-ի հետ արձագանքելիս առաջանում են ծայրահեղ անկայուն օքսիդներ, որոնք հակված են քայքայման։ Դրանցում Cl-ի օքսիդացման վիճակը կարող է դրսևորվել +1-ից մինչև +7:

Ֆ–ի հետ փոխազդեցության ժամանակ առաջանում են ֆտորիդներ։ Նրանց օքսիդացման աստիճանը կարող է տարբեր լինել։

Քլոր. նյութի բնութագրերը նրա ֆիզիկական հատկությունների առումով

Քիմիական հատկություններից բացի քննարկվող տարրը ունի նաև ֆիզիկական հատկություններ։

Ջերմաստիճանի ազդեցությունը Cl-ի ագրեգացման վիճակի վրա

Ուսումնասիրելով քլորի տարրի ֆիզիկական բնութագրերը՝ մենք հասկանում ենք, որ այն ունակ է փոխակերպվել ագրեգացման տարբեր վիճակների: Ամեն ինչ կախված է ջերմաստիճանից:

Իր նորմալ վիճակում Cl-ը բարձր քայքայիչ հատկություններով գազ է։ Այնուամենայնիվ, այն հեշտությամբ կարող է հեղուկանալ: Սա ազդում է ջերմաստիճանի և ճնշման վրա: Օրինակ, եթե այն 8 մթնոլորտ է, իսկ ջերմաստիճանը +20 աստիճան Ցելսիուս է, ապա Cl 2-ը թթվադեղնավուն հեղուկ է։ Այն ընդունակ է ագրեգացման այս վիճակը պահպանել մինչև +143 աստիճան, եթե ճնշումը նույնպես շարունակի աճել։

Երբ այն հասնում է -32 °C, քլորի վիճակը դադարում է կախված լինել ճնշումից, և այն շարունակում է մնալ հեղուկ։

Նյութի բյուրեղացումը (պինդ վիճակում) տեղի է ունենում -101 աստիճանի պայմաններում։

Որտեղ է Cl-ը գոյություն ունի բնության մեջ:

Հաշվի առնելով քլորի ընդհանուր բնութագրերը, արժե պարզել, թե որտեղ կարելի է գտնել նման բարդ տարր բնության մեջ:

Իր բարձր ռեակտիվության շնորհիվ այն գրեթե երբեք չի հայտնաբերվում իր մաքուր տեսքով (այդ պատճառով գիտնականներին տարիներ պահանջվեցին՝ սովորելու համար, թե ինչպես սինթեզել այն, երբ նրանք առաջին անգամ ուսումնասիրեցին այս տարրը): Որպես կանոն, Cl-ը հայտնաբերվում է տարբեր միներալների միացություններում՝ հալիտ, սիլվիտ, կաինիտ, բիշոֆիտ և այլն:

Ամենից շատ այն հայտնաբերված է ծովի կամ օվկիանոսի ջրից արդյունահանվող աղերում:

Ազդեցություն մարմնի վրա

Քլորի բնութագրերը դիտարկելիս արդեն մեկ անգամ չէ, որ ասվել է, որ այն չափազանց թունավոր է։ Ընդ որում, նյութի ատոմները պարունակում են ոչ միայն օգտակար հանածոների, այլև գրեթե բոլոր օրգանիզմների՝ բույսերից մինչև մարդիկ։

Իրենց հատուկ հատկությունների շնորհիվ Cl իոնները ավելի լավ են թափանցում բջջային թաղանթներ, քան մյուսները (հետևաբար, մարդու մարմնի ամբողջ քլորի ավելի քան 80% -ը գտնվում է միջբջջային տարածքում):

Կ-ի հետ միասին Cl-ը պատասխանատու է ջրային աղի հավասարակշռության կարգավորման և, որպես հետևանք, օսմոտիկ հավասարության համար։

Չնայած օրգանիզմում այդքան կարևոր դերին, Cl 2-ն իր մաքուր ձևով սպանում է բոլոր կենդանի էակներին՝ բջիջներից մինչև ամբողջ օրգանիզմներ: Այնուամենայնիվ, վերահսկվող չափաբաժիններով և կարճաժամկետ ազդեցության դեպքում այն ​​ժամանակ չունի վնաս պատճառելու:

Վերջին հայտարարության վառ օրինակ է ցանկացած լողավազան: Ինչպես գիտեք, նման հաստատություններում ջուրը ախտահանվում է Cl. Ավելին, եթե մարդը հազվադեպ է այցելում նման հաստատություն (շաբաթը կամ ամիսը մեկ անգամ), ապա դժվար թե նա տուժի ջրի մեջ այս նյութի առկայությունից։ Սակայն նման հաստատությունների աշխատակիցները, հատկապես նրանք, ովքեր գրեթե ամբողջ օրը անցկացնում են ջրի մեջ (փրկարարներ, հրահանգիչներ), հաճախ տառապում են մաշկային հիվանդություններից կամ թուլացած իմունիտետով։

Այս ամենի հետ կապված՝ լողավազաններ այցելելուց հետո պետք է անպայման լոգանք ընդունել՝ մաշկից ու մազերից քլորի հնարավոր մնացորդները լվանալու համար։

Մարդկանց օգտագործումը Cl

Հիշելով քլորի առանձնահատկություններից, որ այն «քմահաճ» տարր է (երբ խոսքը վերաբերում է այլ նյութերի հետ փոխազդեցությանը), հետաքրքիր կլինի իմանալ, որ այն բավականին հաճախ օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ:

Առաջին հերթին այն օգտագործվում է բազմաթիվ նյութերի ախտահանման համար։

Cl-ն օգտագործվում է նաև թունաքիմիկատների որոշ տեսակների արտադրության մեջ, որն օգնում է մշակաբույսերը փրկել վնասատուներից:

Այս նյութի կարողությունը փոխազդելու պարբերական աղյուսակի գրեթե բոլոր տարրերի հետ (քլորին բնորոշ է որպես ոչ մետաղի) իր օգնությամբ օգնում է արդյունահանել որոշակի տեսակի մետաղներ (Ti, Ta և Nb), ինչպես նաև կրաքար և աղաթթու: .

Բացի վերը նշված բոլորից, Cl-ն օգտագործվում է արդյունաբերական նյութերի (պոլիվինիլքլորիդ) և դեղամիջոցների (քլորիխիդին) արտադրության մեջ։

Հարկ է նշել, որ այսօր հայտնաբերվել է ավելի արդյունավետ և անվտանգ ախտահանիչ՝ օզոն (O 3)։ Այնուամենայնիվ, դրա արտադրությունն ավելի թանկ է, քան քլորը, և այդ գազը նույնիսկ ավելի անկայուն է, քան քլորը (ֆիզիկական հատկությունների համառոտ նկարագրությունը 6-7 կետերում): Ուստի քչերը կարող են իրենց թույլ տալ քլորացման փոխարեն օզոնացում օգտագործել։

Ինչպե՞ս է արտադրվում քլորը:

Այսօր այս նյութի սինթեզի բազմաթիվ մեթոդներ են հայտնի։ Նրանք բոլորն էլ բաժանվում են երկու կատեգորիայի.

• Քիմիական.
• Էլեկտրաքիմիական.

Առաջին դեպքում Cl ստացվում է քիմիական ռեակցիայի շնորհիվ։ Այնուամենայնիվ, գործնականում դրանք շատ ծախսատար և անարդյունավետ են:

Ուստի արդյունաբերությունը նախընտրում է էլեկտրաքիմիական մեթոդները (էլեկտրոլիզ): Դրանք երեքն են՝ դիֆրագմային, թաղանթային և սնդիկի էլեկտրոլիզ:

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Քլորգտնվում է Պարբերական աղյուսակի հիմնական (A) ենթախմբի VII խմբի երրորդ շրջանում։

Պատկանում է p-ընտանիքի տարրերին։ Ոչ մետաղական. Այս խմբում ընդգրկված ոչ մետաղական տարրերը միասին կոչվում են հալոգեններ։ Նշանակումը - Cl. Սերիական համարը՝ 17. Ատոմային հարաբերական զանգվածը՝ 35,453 ամու։

Քլորի ատոմի էլեկտրոնային կառուցվածքը

Քլորի ատոմը բաղկացած է դրական լիցքավորված միջուկից (+17), որը բաղկացած է 17 պրոտոնից և 18 նեյտրոնից, որի շուրջը 3 ուղեծրով շարժվում է 17 էլեկտրոն։

Նկ.1. Քլորի ատոմի սխեմատիկ կառուցվածքը.

Էլեկտրոնների բաշխումը ուղեծրերի միջև հետևյալն է.

17Cl) 2) 8) 7;

1ս 2 2ս 2 2էջ 6 3ս 2 3էջ 5 .

Քլորի ատոմի արտաքին էներգիայի մակարդակը պարունակում է յոթ էլեկտրոն, որոնք բոլորը համարվում են վալենտային էլեկտրոններ։ Հիմնական վիճակի էներգետիկ դիագրամն ունի հետևյալ ձևը.

Մեկ չզույգված էլեկտրոնի առկայությունը ցույց է տալիս, որ քլորը կարող է դրսևորել +1 օքսիդացման աստիճան: Հնարավոր են նաև մի քանի գրգռված վիճակներ՝ թափուր 3-ի առկայության պատճառով դ- ուղեծրեր. Նախ, էլեկտրոնները 3-ը շոգեխաշվում են էջ- Ենթամակարդակ և զբաղեցնել անվճար դ-օրբիտալներ, իսկ հետո՝ էլեկտրոններ 3 ս-ենթամակարդակ:

Սա բացատրում է քլորի առկայությունը ևս երեք օքսիդացման վիճակներում՝ +3, +5 և +7:

Խնդիրների լուծման օրինակներ

ՕՐԻՆԱԿ 1

Զորավարժություններ	Տրված է միջուկային լիցքերով Z=17 և Z=18 երկու տարր։ Առաջին տարրից առաջացած պարզ նյութը թունավոր գազ է՝ սուր հոտով, իսկ երկրորդը՝ ոչ թունավոր, առանց հոտի, ոչ շնչառական գազ։ Գրե՛ք երկու տարրերի ատոմների էլեկտրոնային բանաձևերը: Ո՞ր մեկն է արտադրում թունավոր գազ:
Լուծում	Տրված տարրերի էլեկտրոնային բանաձևերը գրվելու են հետևյալ կերպ. 17 Z 1 ս 2 2ս 2 2էջ 6 3ս 2 3էջ 5 ; 18 Z 1 ս 2 2ս 2 2էջ 6 3ս 2 3էջ 6 . Քիմիական տարրի ատոմի միջուկի լիցքը հավասար է Պարբերական աղյուսակում նրա ատոմային թվին: Հետեւաբար, դա քլոր եւ արգոն է: Քլորի երկու ատոմները ձևավորում են պարզ նյութի մոլեկուլ՝ Cl 2, որը թունավոր գազ է՝ սուր հոտով։
Պատասխանել	Քլոր և արգոն.

Ֆլանդրիայի արևմուտքում մի փոքրիկ քաղաք է։ Այնուամենայնիվ, նրա անունը հայտնի է ամբողջ աշխարհում և երկար ժամանակ կմնա մարդկության հիշողության մեջ՝ որպես մարդկության դեմ կատարված ամենամեծ հանցագործություններից մեկի խորհրդանիշ։ Այս քաղաքը Իպրն է։ Կրեսի - Իպրես - Հիրոսիմա - կարևոր իրադարձություններ պատերազմը ոչնչացման հսկա մեքենայի վերածելու ճանապարհին:

1915 թվականի սկզբին արևմտյան ռազմաճակատում ձևավորվեց այսպես կոչված Ypres salient-ը։ Դաշնակից անգլո-ֆրանսիական ուժերը Իպրից հյուսիս-արևելք թափանցեցին գերմանական բանակի կողմից գրավված տարածք։ Գերմանական հրամանատարությունը որոշեց անցնել հակահարձակման և հարթեցնել առաջնագիծը։ Ապրիլի 22-ի առավոտյան, երբ քամին սահուն փչում էր, գերմանացիները սկսեցին հարձակման անսովոր նախապատրաստություն՝ նրանք իրականացրեցին պատերազմի պատմության մեջ առաջին գազային հարձակումը: Ճակատի Ypres հատվածում միաժամանակ բացվել է 6000 քլորի բալոն։ Հինգ րոպեի ընթացքում գոյացավ հսկա, 180 տոննա կշռող, թունավոր դեղնականաչավուն ամպը, որը կամաց-կամաց շարժվեց դեպի թշնամու խրամատները։

Սա ոչ ոք չէր սպասում։ Ֆրանսիական և բրիտանական զորքերը պատրաստվում էին հարձակման, հրետանային ռմբակոծության, զինվորները ապահով փորում էին, բայց քլորի կործանարար ամպի դիմաց նրանք ամբողջովին անզեն էին։ Մահաբեր գազը թափանցել է բոլոր ճեղքերն ու բոլոր ապաստարանները։ Առաջին քիմիական հարձակման արդյունքները (և 1907թ. Քիմիական նյութերի չօգտագործման մասին Հաագայի կոնվենցիայի առաջին խախտումը) ապշեցուցիչ էին. քլորինհարվածել է մոտ 15 հազար մարդու, իսկ մոտ 5 հազարը մահացել է։ Եվ այս ամենը` 6 կմ երկարությամբ առաջնագիծը հարթեցնելու համար: Երկու ամիս անց գերմանացիները քլորով գրոհ սկսեցին արևելյան ճակատում։ Եվ երկու տարի անց Ypres-ը մեծացրեց իր հայտնիությունը: 1917 թվականի հուլիսի 12-ին տեղի ունեցած դժվարին ճակատամարտի ժամանակ այս քաղաքի տարածքում առաջին անգամ օգտագործվել է թունավոր նյութ, որը հետագայում կոչվել է մանանեխի գազ։ Մանանեխի գազը քլորի ածանցյալ է՝ դիքլորոդիէթիլ սուլֆիդ։

Մենք հիշում ենք պատմության այս դրվագները՝ կապված մեկ փոքրիկ քաղաքի և մեկ քիմիական տարրի հետ, որպեսզի ցույց տանք, թե որքան վտանգավոր կարող է լինել թիվ 17 տարրը ռազմատենչ խելագարների ձեռքում։ Սա քլորի պատմության ամենամութ գլուխն է։ Բայց միանգամայն սխալ կլինի քլորը տեսնել միայն որպես թունավոր նյութ և հումք այլ թունավոր նյութերի արտադրության համար...

Տարրական քլորի պատմությունը համեմատաբար կարճ է, սկսվում է 1774 թվականից: Քլորի միացությունների պատմությունը նույնքան հին է, որքան աշխարհը: Բավական է հիշել, որ նատրիումի քլորիդը կերակրի աղ է: Եվ, ըստ երեւույթին, նույնիսկ նախապատմական ժամանակներում նկատվել է աղի միսը և ձուկը պահպանելու հատկությունը։

Ամենահին հնագիտական ​​գտածոները՝ մարդկանց կողմից աղի օգտագործման ապացույցները, թվագրվում են մոտավորապես մ.թ.ա. 3-4 հազարամյակներով: Սակայն ժայռի աղի արդյունահանման ամենահին նկարագրությունը հանդիպում է հույն պատմիչ Հերոդոտոսի գրվածքներում (մ.թ.ա. 5-րդ դար): Հերոդոտոսը նկարագրում է քարի աղի արդյունահանումը Լիբիայում: Լիբիայի անապատի կենտրոնում գտնվող Սինաչ օազիսում եղել է Ամմոն-Ռա աստծո հայտնի տաճարը։ Այդ պատճառով Լիբիան կոչվել է «ամոնիակ», իսկ քարի աղի առաջին անվանումը եղել է «sal ammoniacum»: Ավելի ուշ՝ սկսած մոտ 13-րդ դարից։ մ.թ., այս անվանումը վերագրվել է ամոնիումի քլորիդին։

Պլինիոս Ավագի բնական պատմությունը նկարագրում է ոսկին հիմնական մետաղներից տարանջատելու մեթոդ՝ աղով և կավով կալցինացիայով։ Իսկ նատրիումի քլորիդի մաքրման առաջին նկարագրություններից մեկը հանդիպում է արաբ մեծ բժիշկ և ալքիմիկոս Ջաբիր իբն Հայյանի աշխատություններում (եվրոպական ուղղագրությամբ՝ Գեբեր)։

Շատ հավանական է, որ ալքիմիկոսները հանդիպել են նաև տարրական քլորի, քանի որ Արևելքի երկրներում արդեն 9-րդ դարում, իսկ Եվրոպայում 13-րդ դարում: Հայտնի էր «Aqua regia»-ն՝ աղաթթուների և ազոտական ​​թթուների խառնուրդ։ Հոլանդացի Վան Հելմոնտի՝ 1668 թվականին հրատարակված Hortus Medicinae գրքում ասվում է, որ ամոնիումի քլորիդն ու ազոտաթթուն միասին տաքացնելիս ստացվում է որոշակի գազ։ Դատելով նկարագրությունից՝ այս գազը շատ նման է քլորին։

Մանրամասներ քլորն առաջին անգամ նկարագրել է շվեդ քիմիկոս Շելենպիրոլուզիտի մասին իր տրակտատում։ Հանքային պիրոլուզիտը աղաթթվով տաքացնելիս Շելեն նկատեց ջրային ռեգիային բնորոշ հոտ, հավաքեց և ուսումնասիրեց դեղնականաչ գազը, որն առաջացրեց այս հոտը և ուսումնասիրեց դրա փոխազդեցությունը որոշ նյութերի հետ: Շելեն առաջինն էր, ով հայտնաբերեց քլորի ազդեցությունը ոսկու և դարչինի վրա (վերջին դեպքում առաջանում է սուբլիմատ) և քլորի սպիտակեցնող հատկությունները։

Շելեն նոր հայտնաբերված գազը չհամարեց պարզ նյութ և այն անվանեց «դեֆլոգիստիկացված աղաթթու»։ Ժամանակակից լեզվով Շելեն և նրանից հետո այն ժամանակվա մյուս գիտնականները կարծում էին, որ նոր գազը աղաթթվի օքսիդն է։

Որոշ ժամանակ անց Բերտոլեն և Լավուազեն առաջարկեցին այս գազը համարել որոշակի նոր տարրի «մուրիումի» օքսիդ: Երեքուկես տասնամյակ քիմիկոսները անհաջող փորձեցին մեկուսացնել անհայտ մուրիան։

Սկզբում Դեյվին նաև «մուրիումի օքսիդի» կողմնակիցն էր, ով 1807 թվականին կերակրի աղը էլեկտրական հոսանքի միջոցով քայքայեց ալկալիական մետաղի նատրիումի և դեղնականաչ գազի մեջ։ Այնուամենայնիվ, երեք տարի անց, մուրիա ձեռք բերելու բազմաթիվ անպտուղ փորձերից հետո, Դեյվին եկավ այն եզրակացության, որ Շելիի հայտնաբերած գազը պարզ նյութ է, տարր, և այն անվանեց քլորային գազ կամ քլոր (հունարենից ՝ դեղին-կանաչ): Եվ երեք տարի անց Գեյ-Լյուսակը նոր տարրին ավելի կարճ անվանում տվեց՝ քլոր: Ճիշտ է, դեռ 1811 թվականին գերմանացի քիմիկոս Շվայգերը առաջարկեց քլորի մեկ այլ անուն՝ «հալոգեն» (բառացիորեն թարգմանվում է որպես աղ), բայց այս անունը սկզբում չբռնվեց, իսկ ավելի ուշ սովորական դարձավ տարրերի մի ամբողջ խմբի համար, որը ներառում է քլորը: .

Քլորի «անձնական քարտ».

Հարցին՝ ի՞նչ է քլորը, կարող եք առնվազն մեկ տասնյակ պատասխան տալ։ Նախ, դա հալոգեն է. երկրորդ, ամենահզոր օքսիդացնող նյութերից մեկը. երրորդ, չափազանց թունավոր գազ; չորրորդ, հիմնական քիմիական արդյունաբերության ամենակարևոր արտադրանքը. հինգերորդ՝ պլաստմասսա և թունաքիմիկատների, կաուչուկի և արհեստական ​​մանրաթելերի, ներկերի և դեղամիջոցների արտադրության հումք. վեցերորդ, այն նյութը, որով ստացվում են տիտան և սիլիցիում, գլիցերին և ֆտորոպլաստիկ. յոթերորդ՝ խմելու ջուրը մաքրելու և գործվածքները սպիտակեցնելու միջոց...

Այս ցանկը կարելի է շարունակել։

Նորմալ պայմաններում տարրական քլորը բավականին ծանր դեղնականաչավուն գազ է՝ սուր, բնորոշ հոտով։ Քլորի ատոմային զանգվածը 35,453 է, իսկ մոլեկուլային զանգվածը՝ 70,906, քանի որ քլորի մոլեկուլը երկատոմիկ է։ Մեկ լիտր քլոր գազի նորմալ պայմաններում (ջերմաստիճանը 0 ° C և ճնշում 760 մմ Hg) կշռում է 3,214 գ: Երբ սառչում է մինչև -34,05 ° C ջերմաստիճանում, քլորը խտանում է դեղին հեղուկի մեջ (խտությունը 1,56 գ / սմ 3), և -101,6°C ջերմաստիճանում կարծրանում է։ Բարձր ճնշման դեպքում քլորը կարող է վերածվել հեղուկի մինչև +144°C ավելի բարձր ջերմաստիճանի դեպքում: Քլորը շատ լուծելի է դիքլորէթանում և որոշ այլ քլորացված օրգանական լուծիչներում:

17-րդ տարրը շատ ակտիվ է. այն ուղղակիորեն համակցվում է պարբերական աղյուսակի գրեթե բոլոր տարրերի հետ: Ուստի բնության մեջ այն հանդիպում է միայն միացությունների տեսքով։ Քլոր պարունակող ամենատարածված հանքանյութերն են հալիտը NaCl, սիլվինիտ KCl NaCl, բիշոֆիտ MgCl 2 -6H 2 O, կարնալիտ KCl-MgCl 2 -6H 2 O, կաինիտ KCl-MgSO 4 -3H 2 O: Սա հիմնականում նրանց «մեղքն է» կամ «վաստակ»), որ երկրակեղևում քլորի պարունակությունը կազմում է 0,20% ըստ քաշի։ Որոշ համեմատաբար հազվագյուտ քլոր պարունակող միներալներ, ինչպիսիք են եղջյուրավոր արծաթը AgCl, շատ կարևոր են գունավոր մետալուրգիայի համար:

Էլեկտրական հաղորդունակության առումով հեղուկ քլորը դասվում է ամենաուժեղ մեկուսիչների շարքին. այն անցկացնում է հոսանք գրեթե միլիարդ անգամ ավելի վատ, քան թորած ջուրը, և 1022 անգամ ավելի վատ, քան արծաթը:

Քլորում ձայնի արագությունը մոտավորապես մեկուկես անգամ պակաս է, քան օդում:

Եվ վերջապես՝ քլորի իզոտոպների մասին։

Այժմ հայտնի է այս տարրի տասը իզոտոպ, բայց բնության մեջ հայտնաբերվել են միայն երկուսը` քլոր-35 և քլոր-37: Առաջինը մոտ երեք անգամ մեծ է երկրորդից:

Մնացած ութ իզոտոպները ստացվում են արհեստականորեն։ Դրանցից ամենակարճը՝ 32 Cl-ն ունի 0,306 վայրկյան կիսամյակ, իսկ ամենաերկարակյացը՝ 36 Cl-ն ունի 310 հազար տարի:

ՇՐՋԱՆԱԿԱՆ ՀԱՇՎԱՐԿ. Սննդի աղի լուծույթի էլեկտրոլիզով քլոր արտադրելիս միաժամանակ ստացվում է ջրածին և նատրիումի հիդրօքսիդ՝ 2NaCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH։ Իհարկե, ջրածինը շատ կարևոր քիմիական արտադրանք է, բայց կան ավելի էժան և հարմար եղանակներ արտադրելու այս նյութը, օրինակ՝ բնական գազի փոխակերպումը... Բայց կաուստիկ սոդան արտադրվում է գրեթե բացառապես կերակրի աղի լուծույթների էլեկտրոլիզով. մեթոդները կազմում են 10%-ից պակաս: Քանի որ քլորի և NaOH-ի արտադրությունը լիովին փոխկապակցված է (ինչպես հետևում է ռեակցիայի հավասարումից, մեկ գրամ մոլեկուլի՝ 71 գ քլորի արտադրությունը միշտ ուղեկցվում է երկու գրամ մոլեկուլների արտադրությամբ՝ 80 գ էլեկտրոլիտիկ ալկալի), իմանալով. արտադրամասի (կամ գործարանի կամ պետության) արտադրողականությունը ալկալիների համար, դուք հեշտությամբ կարող եք հաշվարկել, թե որքան քլոր է այն արտադրում: Յուրաքանչյուր տոննա NaOH «ուղեկցվում է» 890 կգ քլորով։

ԼԱՎ ԵՎ ՔՍՈՒԿ: Խտացված ծծմբաթթուն գործնականում միակ հեղուկն է, որը չի փոխազդում քլորի հետ։ Հետևաբար, քլորը սեղմելու և մղելու համար գործարաններն օգտագործում են պոմպեր, որոնցում ծծմբաթթուն գործում է որպես աշխատանքային հեղուկ և միևնույն ժամանակ որպես քսանյութ։

Ֆրիդրիխ Վելլերի ԱՆՈՒՆԸ. Քլորի հետ օրգանական նյութերի փոխազդեցության ուսումնասիրությունը, 19-րդ դարի ֆրանսիացի քիմիկոս։ Ժան Դյուման զարմանալի բացահայտում արեց՝ քլորն ի վիճակի է փոխարինել ջրածնին օրգանական միացությունների մոլեկուլներում։ Օրինակ, երբ քացախաթթուն քլորացվում է, սկզբում մեթիլ խմբի մի ջրածինը փոխարինվում է քլորով, ապա մյուսով և երրորդով: Բայց ամենաուշագրավն այն էր, որ քլորաքացախաթթուների քիմիական հատկությունները քիչ էին տարբերվում բուն քացախաթթվից։ Դյումայի հայտնաբերած ռեակցիաների դասը լիովին անբացատրելի էր էլեկտրաքիմիական հիպոթեզով և Բերցելիուսի ռադիկալների տեսությամբ, որոնք այդ ժամանակ գերիշխող էին։ Բերցելիուսը և նրա աշակերտներն ու հետևորդները եռանդորեն վիճարկում էին Դյումայի աշխատանքի ճիշտությունը։ Գերմանացի հայտնի քիմիկոս Ֆրիդրիխ Վոլերի ծաղրական նամակը հայտնվել է գերմանական «Annalen der Chemie und Pharmacie» ամսագրում S. S. H. Windier կեղծանունով (գերմաներեն «Schwindler» նշանակում է «ստախոս», «խաբեբա»): Հաղորդվում էր, որ հեղինակին հաջողվել է մանրաթելի (C 6 H 10 O 5) ածխածնի, ջրածնի և թթվածնի բոլոր ատոմները փոխարինել քլորով, և մանրաթելի հատկությունները չեն փոխվել։ Իսկ այժմ Լոնդոնում մաքուր քլորից բաղկացած բամբակյա բուրդից պատրաստում են որովայնի տաք բարձիկներ։

ՔԼՈՐ ԵՎ ՋՈՒՐ. Քլորը նկատելիորեն լուծելի է ջրի մեջ։ 20°C-ում մեկ ծավալ ջրի մեջ լուծվում է 2,3 ծավալ քլոր։ Քլորի (քլորաջուր) ջրային լուծույթները դեղին են։ Սակայն ժամանակի ընթացքում, հատկապես լույսի ներքո պահվելիս, դրանք աստիճանաբար գունաթափվում են: Դա բացատրվում է նրանով, որ լուծված քլորը մասամբ փոխազդում է ջրի հետ, առաջանում են աղաթթուներ և հիպոքլորային թթուներ՝ Cl 2 + H 2 O → HCl + HOCl։ Վերջինս անկայուն է և աստիճանաբար քայքայվում է HCl-ի և թթվածնի։ Ուստի ջրի մեջ քլորի լուծույթն աստիճանաբար վերածվում է աղաթթվի լուծույթի։

Բայց ցածր ջերմաստիճանի դեպքում քլորը և յոդը ձևավորում են անսովոր բաղադրության բյուրեղային հիդրատ՝ Cl 2 * 5 3 / 4 H 2 O: Այս կանաչադեղնավուն բյուրեղները (կայուն միայն 10 ° C-ից ցածր ջերմաստիճանում) կարելի է ստանալ՝ քլորը սառույցի միջով անցկացնելով։ ջուր. Անսովոր բանաձեւը բացատրվում է բյուրեղային հիդրատի կառուցվածքով, որը որոշվում է հիմնականում սառույցի կառուցվածքով։ Սառույցի բյուրեղային ցանցում H2O մոլեկուլները կարող են դասավորվել այնպես, որ դրանց միջև հայտնվեն կանոնավոր կերպով բաժանված դատարկություններ։ Խորանարդ միավոր բջիջը պարունակում է 46 ջրի մոլեկուլ, որոնց միջև կան ութ մանրադիտակային դատարկություններ: Հենց այս դատարկություններում են նստում քլորի մոլեկուլները։ Հետևաբար, քլորի բյուրեղային հիդրատի ճշգրիտ բանաձևը պետք է գրվի հետևյալ կերպ՝ 8Cl 2 * 46H 2 O:

ՔԼՈՐԻ ԹՈՒՆԱՎՈՐՈՒՄ. Օդում մոտ 0,0001% քլորի առկայությունը գրգռում է լորձաթաղանթները։ Նման մթնոլորտի մշտական ​​ազդեցությունը կարող է հանգեցնել բրոնխի հիվանդության, կտրուկ թուլացնում է ախորժակը և մաշկին տալիս կանաչավուն երանգ: Եթե ​​օդում քլորի պարունակությունը կազմում է 0,1%, ապա կարող է առաջանալ սուր թունավորում, որի առաջին նշանը սաստիկ հազի նոպաներն են։ Քլորով թունավորման դեպքում անհրաժեշտ է բացարձակ հանգիստ. Օգտակար է ներշնչել թթվածինը կամ ամոնիակը (ամոնիակ հոտոտող), կամ ալկոհոլի գոլորշիները եթերով։ Գործող սանիտարական ստանդարտների համաձայն՝ արդյունաբերական տարածքների օդում քլորի պարունակությունը չպետք է գերազանցի 0,001 մգ/լ, այսինքն՝ 0,00003%:

ՈՉ ՄԻԱՅՆ ԹՈՒՆ. «Բոլորը գիտեն, որ գայլերը ագահ են»: Այդ քլորը նույնպես թունավոր է։ Այնուամենայնիվ, փոքր չափաբաժիններով թունավոր քլորը երբեմն կարող է ծառայել որպես հակաթույն: Այսպիսով, ջրածնի սուլֆիդի զոհերին տալիս են անկայուն սպիտակեցնող միջոց հոտի համար: Փոխազդելով՝ երկու թույները փոխադարձաբար չեզոքացվում են։

Քլորի վերլուծություն. Քլորի պարունակությունը որոշելու համար օդի նմուշն անցնում են կլանիչների միջով՝ կալիումի յոդիդի թթվացված լուծույթով։ (Քլորը տեղահանում է քլորին, վերջինիս քանակը հեշտությամբ որոշվում է Na 2 S 2 O 3 լուծույթով զտելով:) Օդում քլորի հետքային քանակությունը որոշելու համար հաճախ օգտագործվում է գունաչափական մեթոդ՝ հիմնված կտրուկ փոփոխության վրա։ որոշ միացությունների (բենզիդին, օրթոտոլուիդին, մեթիլ նարնջի) գույնը քլորով օքսիդացնելիս: Օրինակ՝ բենզիդինի անգույն թթվացված լուծույթը դառնում է դեղին, իսկ չեզոքը՝ կապույտ։ Գույնի ինտենսիվությունը համաչափ է քլորի քանակին։