Karakteristikat e elementeve të grupit VII të nëngrupit kryesor, duke përdorur si shembull klorin
karakteristikat e përgjithshme nëngrupe
Tabela 1. Nomenklatura e elementeve të nëngrupit VIIA
Elementet P, tipike, jometale (astatina është gjysmë metal), halogjene.
Diagrami elektronik i elementit Hal (Hal ≠ F):
Elementet e nëngrupit VIIA karakterizohen nga valencat e mëposhtme:
Tabela 2. Valenca
3. Elementet e nëngrupit VIIA karakterizohen nga gjendjet e mëposhtme të oksidimit:
Tabela 3. Gjendjet e oksidimit të elementeve
Karakteristikat e një elementi kimik
Klori është një element i grupit VII A. Numri serial 17
Masa atomike relative: 35,4527 a. e.m. (g/mol)
Numri i protoneve, neutroneve, elektroneve: 17,18,17
Struktura atomike:
Formula elektronike:
Gjendjet tipike të oksidimit: -1, 0, +1, +3, +4, +5, +7
Energjia e jonizimit: 1254.9 (13.01) kJ/mol (eV)
Afiniteti i elektroneve: 349 (kJ/mol)
Elektronegativiteti sipas Pauling: 3.20
Karakteristikat e një substance të thjeshtë
Lloji i lidhjes: kovalente jopolare
Molekula diatomike
Izotopet: 35 Cl (75,78%) dhe 37 Cl (24,22%)
Lloji i rrjetës kristalore: molekular
Parametrat termodinamikë
Tabela 4
Vetitë fizike
Tabela 5
Një tretësirë ujore e klorit është shumë e dismutuar ("ujë me klor")
Faza 1: Cl 2 + H 2 O = HCl + HOCl
Faza 2: HOCl = HCl + [O] – oksigjen atomik
Kapaciteti oksidues në nëngrup zvogëlohet nga fluori në jod = ˃
Klori është një agjent i fortë oksidues:
1. Ndërveprimi me substanca të thjeshta
a) me hidrogjen:
Cl 2 + H 2 = 2HCl
b) me metale:
Cl 2 + 2Na = 2NaCl
3Cl 2 + 2Fe = 2FeCl 3
c) me disa jometale më pak elektronegative:
3Cl 2 + 2P = 2PCl 3
Cl 2 + S = SCl 2
Me oksigjen, karbon dhe azot, klor direkt nuk reagon!
2. Ndërveprimi me substanca komplekse
a) me ujë: shih më lart
b) me acide: nuk reagon!
c) me tretësira alkali:
në të ftohtë: Cl 2 + 2 NaOH = NaCl + NaClO + H 2 O
kur nxehet: 3Cl 2 + 6 KOH = 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O
e) me shumë substanca organike:
Cl 2 + CH 4 = CH 3 Cl + HCl
C 6 H 6 + Cl 2 = C 6 H 5 Cl + HCl
Komponimet më të rëndësishme të klorit
Klorur hidrogjeni, klorur hidrogjeni(HCl) është një gaz pa ngjyrë, termikisht i qëndrueshëm (në kushte normale) me një erë të fortë, tym në ajër të lagësht, tretet lehtësisht në ujë (deri në 500 vëllime gazi për vëllim uji) për të formuar acid klorhidrik (klorhidrik). Në -114,22 °C, HCl kthehet në një gjendje të ngurtë. Në gjendje të ngurtë, kloruri i hidrogjenit ekziston në formën e dy modifikimeve kristalore: ortorhombike, e qëndrueshme poshtë dhe kubike.
Një tretësirë ujore e klorurit të hidrogjenit quhet acid klorhidrik. Kur treten në ujë, ndodhin proceset e mëposhtme:
HCl g + H 2 O l = H 3 O + l + Cl − l
Procesi i shpërbërjes është shumë ekzotermik. Me ujë, HCl formon një përzierje azeotropike. Është një acid monoprotik i fortë. Ndërvepron energjikisht me të gjitha metalet në serinë e tensionit në të majtë të hidrogjenit, me oksidet bazë dhe amfoterike, bazat dhe kripërat, duke formuar kripëra - klorureve:
Mg + 2 HCl → MgCl 2 + H 2
FeO + 2 HCl → FeCl 2 + H 2 O
Kur ekspozohet ndaj agjentëve të fortë oksidues ose gjatë elektrolizës, kloruri i hidrogjenit shfaq veti reduktuese:
MnO 2 + 4 HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2 H 2 O
Kur nxehet, kloruri i hidrogjenit oksidohet nga oksigjeni (katalizator - klorur bakri (II) CuCl 2):
4 HCl + O 2 → 2 H 2 O + 2 Cl 2
Sidoqoftë, acidi klorhidrik i përqendruar reagon me bakër për të formuar një kompleks bakri monovalent:
2 Cu + 4 HCl → 2 H + H 2
Një përzierje prej 3 pjesësh në vëllim të acidit klorhidrik të përqendruar dhe 1 pjesë në vëllim të acidit nitrik të koncentruar quhet "aqua regia". Aqua regia madje mund të shpërndajë arin dhe platinin. Aktiviteti i lartë oksidativ i aqua regia është për shkak të pranisë së klorurit nitrosil dhe klorit në të, të cilat janë në ekuilibër me substancat fillestare:
4 H 3 O + + 3 Cl − + NO 3 − = NOCl + Cl 2 + 6 H 2 O
Për shkak të përqendrimit të lartë të joneve të klorurit në tretësirë, metali lidhet në një kompleks klorur, i cili promovon shpërbërjen e tij:
3 Pt + 4 HNO 3 + 18 HCl → 3 H 2 + 4 NO + 8 H 2 O
Kloruri i hidrogjenit karakterizohet gjithashtu nga reaksionet e shtimit në lidhje të shumta (shtimi elektrofil):
R-CH=CH2 + HCl → R-CHCl-CH3
R-C≡CH + 2 HCl → R-CCl 2 -CH 3
Oksidet e klorit- komponimet kimike inorganike të klorit dhe oksigjenit, me formulën e përgjithshme: Cl x O y.
Klori formon oksidet e mëposhtme: Cl 2 O, Cl 2 O 3, ClO 2, Cl 2 O 4, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7. Përveç kësaj, janë të njohura: radikali jetëshkurtër ClO, radikali i peroksidit të klorit ClOO dhe radikali i tetrooksidit të klorit ClO 4 .
Tabela më poshtë tregon vetitë e oksideve të qëndrueshme të klorit:
Tabela 6
| Prona | Cl2O | ClO2 | ClOClO 3 | Cl 2 O 6 (l)↔2ClO 3 (g) | Cl2O7 |
| Ngjyra dhe gjendja në dhomë. temperatura | Gaz të verdhë-kafe | Gaz verdhe-jeshile | Lëng i verdhë i lehtë | Lëng i kuq i errët | Lëng pa ngjyrë |
| Gjendja e oksidimit të klorit | (+1) | (+4) | (+1), (+7) | (+6) | (+7) |
| T. pl., °C | −120,6 | −59 | −117 | 3,5 | −91,5 |
| Temperatura e vlimit, °C | 2,0 | 44,5 | |||
| d(f, 0°C), g*cm -3 | - | 1,64 | 1,806 | - | 2,02 |
| Mostra ΔH° (gaz, 298 K), kJ*mol -1 | 80,3 | 102,6 | ~180 | (155) | |
| Mostra ΔG° (gaz, 298 K), kJ*mol -1 | 97,9 | 120,6 | - | - | - |
| Mostra S° (gaz, 298 K), J*K -1 *mol -1 | 265,9 | 256,7 | 327,2 | - | - |
| Momenti dipol μ, D | 0,78 ± 0,08 | 1,78 ± 0,01 | - | - | 0,72 ± 0,02 |
Oksidi i klorit (I), Oksid diklor, anhidridi i acidit hipoklor - një përbërje e klorit në gjendje oksidimi +1 me oksigjen.
Në kushte normale, është një gaz kafe-verdhë me një erë karakteristike që të kujton klorin. Në temperatura nën 2 °C, lëngu ka ngjyrë të kuqe të artë. Helmues: ndikon Rrugët e frymëmarrjes. Dekompozohet në mënyrë spontane ngadalë:
Eksploziv në përqendrime të larta. Dendësia në kushte normale është 3.22 kg/m³. Shkrihet në tetraklorur karboni. I tretshëm në ujë për të formuar acid hipoklorik të dobët:
Reagon shpejt me alkalet:
Cl 2 O + 2NaOH (dil.) = 2NaClO + H 2 O
Dioksidi i klorit- oksid acidi. Kur treten në ujë, formohen acide klorik dhe perklorik (reaksion disproporcioni). Tretësirat e holluara janë të qëndrueshme në errësirë dhe dekompozohen ngadalë në dritë:
Dioksidi i klorit-oksid klori ( IV), një përbërje e klorit dhe oksigjenit, formula: ClO 2.
Në kushte normale, ClO 2 është një gaz i kuqërremtë në të verdhë me një erë karakteristike. Në temperatura nën 10 °C, ClO 2 është një lëng i kuq në kafe. Stabilitet i ulët, shpërthen në dritë, në kontakt me agjentët oksidues dhe kur nxehet. E tretim mirë në ujë. Për shkak të rrezikut të tij shpërthyes, dioksidi i klorit nuk mund të ruhet si lëng.
Oksid acid. Kur treten në ujë, formohen acide klorik dhe perklorik (reaksion disproporcioni). Tretësirat e holluara janë të qëndrueshme në errësirë dhe dekompozohen ngadalë në dritë:
Acidi i klorurit që rezulton është shumë i paqëndrueshëm dhe dekompozohet:
Shfaq veti redoks.
2ClO 2 + 5H 2 SO 4 (i holluar) + 10FeSO 4 = 5Fe 2 (SO 4) 3 + 2HCl + 4H 2 O
ClO 2 + 2NaOH ftohtë. = NaClO 2 + NaClO 3 + H 2 O
ClO 2 + O 3 = ClO 3 + O 2
ClO 2 reagon me shumë komponime organike dhe vepron si një agjent oksidues me forcë mesatare.
Acidi hipoklorik- HClO, acid monoprotik shumë i dobët në të cilin klori ka gjendje oksidimi +1. Ekziston vetëm në zgjidhje.
Në tretësirat ujore, acidi hipoklor dekompozohet pjesërisht në një proton dhe anion hipoklorit ClO - :
E paqëndrueshme. Acidi hipoklorik dhe kripërat e tij - hipokloritet- agjentë të fortë oksidues. Reagon me acid klorhidrik HCl, duke formuar klor molekular:
HClO + NaOH (i holluar) = NaClO + H 2 O 
Acidi klor- HClO 2, një acid monobazik me forcë mesatare.
Acidi klor HClO 2 në formën e tij të lirë është i paqëndrueshëm; edhe në një tretësirë ujore të holluar dekompozohet shpejt:
Neutralizohet nga alkalet.
HClO 2 + NaOH (dil. i ftohtë) = NaClO 2 + H 2 O
Anhidridi i këtij acidi është i panjohur.
Nga kripërat e tij përgatitet një solucion acid - kloritet formuar si rezultat i ndërveprimit të ClO 2 me alkalin:
Shfaq veti redoks.
5HClO2 + 3H2SO4 (i holluar) + 2KMnO4 = 5HClO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O
Acidi klorik- HClO 3, një acid i fortë monobazik në të cilin klori ka një gjendje oksidimi +5. Nuk është marrë në formë të lirë; në tretësirat ujore në përqendrime nën 30% në të ftohtë është mjaft i qëndrueshëm; në tretësirat më të përqendruara zbërthehet:
Acidi hipoklor është një agjent i fortë oksidues; Kapaciteti oksidues rritet me rritjen e përqendrimit dhe temperaturës. HClO 3 reduktohet lehtësisht në acid klorhidrik:
HClO 3 + 5HCl (konc.) = 3Cl 2 + 3H 2 O
HClO 3 + NaOH (i holluar) = NaClO 3 + H 2 O
Kur një përzierje e SO 2 dhe ajrit kalon përmes një tretësire fort acidike, formohet dioksidi i klorit:
Në acid perklorik 40%, letra filtri, për shembull, ndizet.
8. Të qenit në natyrë:
Në koren e tokës, klori është halogjeni më i zakonshëm. Meqenëse klori është shumë aktiv, ai gjendet në natyrë vetëm në formën e përbërjeve në minerale.
Tabela 7. Gjetja në natyrë
Tabela 7. Format minerale
Rezervat më të mëdha të klorit gjenden në kripërat e ujërave të deteve dhe oqeaneve.
Faturë
Metodat kimike për prodhimin e klorit janë joefektive dhe të shtrenjta. Sot ato kanë kryesisht rëndësi historike. Mund të merret duke reaguar permanganat kaliumi me acid klorhidrik:
Metoda Scheele
Fillimisht, metoda industriale për prodhimin e klorit bazohej në metodën Scheele, domethënë reagimi i piroluzitit me acid klorhidrik:
Metoda e Dhjakut
Metoda për prodhimin e klorit me oksidim katalitik të klorurit të hidrogjenit me oksigjen atmosferik.
Metodat elektrokimike
Sot, klori prodhohet në një shkallë industriale së bashku me hidroksidin e natriumit dhe hidrogjenin nga elektroliza e një tretësire të kripës së tryezës, proceset kryesore të së cilës mund të përfaqësohen me formulën përmbledhëse:
Aplikacion
· Profili i dritares i bërë nga polimere që përmbajnë klor
· Përbërësi kryesor i zbardhuesve është uji Labarraco (hipoklorit natriumi)
· Në prodhimin e polivinilklorurit, komponimeve plastike, gomës sintetike.
· Prodhimi i klorur organik. Një pjesë e konsiderueshme e klorit të prodhuar konsumohet për të marrë produkte për mbrojtjen e bimëve. Një nga insekticidet më të rëndësishme është heksaklorocikloheksani (shpesh i quajtur heksakloran).
· Përdoret si agjent luftarak kimik, si dhe për prodhimin e agjentëve të tjerë kimikë të luftës: gaz mustardë, fosgjen.
· Për dezinfektimin e ujit - "klorinim".
· Regjistruar në industrinë ushqimore si aditivëve ushqimorë E925.
· Në prodhimin kimik të acidit klorhidrik, zbardhuesit, kripës së bertollës, klorureve të metaleve, helmeve, ilaçeve, plehrave.
· Në metalurgji për prodhimin e metaleve të pastra: titan, kallaj, tantal, niob.
· Si tregues i neutrinos diellore në detektorët klor-argon.
Shumë vende të zhvilluara po përpiqen të kufizojnë përdorimin e klorit në jetën e përditshme, duke përfshirë edhe për shkak se djegia e mbetjeve që përmbajnë klor prodhon një sasi të konsiderueshme dioksinash.
Klori ndoshta është marrë nga alkimistët, por zbulimi i tij dhe kërkimi i parë është i lidhur pazgjidhshmërisht me emrin e kimistit të famshëm suedez Carl Wilhelm Scheele. Scheele hapi pesë elementet kimike- barium dhe mangan (së bashku me Johan Hahn), molibden, tungsten, klor, dhe pavarësisht nga kimistë të tjerë (megjithëse më vonë) - tre të tjera: oksigjen, hidrogjen dhe azot. Kjo arritje nuk mund të përsëritej nga asnjë kimist më pas. Në të njëjtën kohë, Scheele, tashmë i zgjedhur si anëtar i Akademisë Mbretërore Suedeze të Shkencave, ishte një farmacist i thjeshtë në Köping, megjithëse mund të kishte marrë një pozicion më të nderuar dhe prestigjioz. Vetë Frederiku II i Madh, mbreti prusian, i ofroi postin e profesorit të kimisë në Universitetin e Berlinit. Duke refuzuar oferta të tilla joshëse, Scheele tha: "Unë nuk mund të ha më shumë se sa kam nevojë dhe ajo që fitoj këtu në Köping është e mjaftueshme që unë të ha".
Komponime të shumta të klorit ishin të njohura, natyrisht, shumë kohë përpara Scheele. Ky element është pjesë e shumë kripërave, duke përfshirë më të famshmen - kripën e tryezës. Në 1774, Scheele izoloi klorin në formë të lirë duke ngrohur piroluzitin mineral të zi me acid klorhidrik të koncentruar: MnO 2 + 4HCl ® Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O.
Në fillim, kimistët e konsideruan klorin jo si një element, por si një përbërje kimike të elementit të panjohur muria (nga latinishtja muria - shëllirë) me oksigjen. Besohej se acidi klorhidrik (quhej acid murik) përmban oksigjen të lidhur kimikisht. Kjo u "dëshmua", në veçanti, nga fakti i mëposhtëm: kur një zgjidhje klori qëndronte në dritë, oksigjeni u lëshua prej tij dhe acidi klorhidrik mbeti në tretësirë. Sidoqoftë, përpjekjet e shumta për të "shqyer" oksigjenin nga klori nuk çuan askund. Kështu, askush nuk ka mundur të marrë dioksid karboni duke ngrohur klorin me qymyr (i cili, në temperatura të larta, "heq" oksigjenin nga shumë përbërës që e përmbajnë). Si rezultat i eksperimenteve të ngjashme të kryera nga Humphry Davy, Joseph Louis Gay-Lussac dhe Louis Jacques Thenard, u bë e qartë se klori nuk përmban oksigjen dhe është një substancë e thjeshtë. Eksperimentet e Gay-Lussac, i cili analizoi raportin sasior të gazeve në reagimin e klorit me hidrogjenin, çuan në të njëjtin përfundim.
Në 1811, Davy propozoi emrin "klor" për elementin e ri - nga greqishtja. "chloros" - verdhë-jeshile. Kjo është pikërisht ngjyra e klorit. E njëjta rrënjë është në fjalën "klorofil" (nga greqishtja "chloros" dhe "phyllon" - gjethe). Një vit më vonë, Gay-Lussac "shkurtoi" emrin në "klor". Por ende britanikët (dhe amerikanët) e quajnë këtë element "klor", ndërsa francezët e quajnë klor. Gjermanët, "ligjvënësit" e kimisë pothuajse gjatë gjithë shekullit të 19-të, miratuan gjithashtu emrin e shkurtuar. (në gjermanisht klori është Chlor). Në 1811, fizikani gjerman Johann Schweiger propozoi emrin "halogjen" për klorin (nga greqishtja "hals" - kripë, dhe "gennao" - lind). Më pas, ky term iu caktua jo vetëm klorit, por edhe të gjithë analogëve të tij në grupin e shtatë - fluor, brom, jod, astatinë.
Demonstrimi i djegies së hidrogjenit në një atmosferë klori është interesant: ndonjëherë gjatë eksperimentit ndodh një fenomen i pazakontë. efekt anësor: Ka një zhurmë gumëzhimë. Më shpesh, flaka kumbon kur një tub i hollë përmes të cilit furnizohet hidrogjeni ulet në një enë në formë koni të mbushur me klor; e njëjta gjë është e vërtetë për balonat sferike, por në cilindra flaka zakonisht nuk gumëzhin. Ky fenomen u quajt "flaka e këndimit".
Në një tretësirë ujore, klori reagon pjesërisht dhe mjaft ngadalë me ujin; në 25°C vendoset ekuilibri: Cl 2 + H 2 O HClO + HCl brenda dy ditësh. Acidi hipoklor dekompozohet në dritë: HClO ® HCl + O. Është oksigjeni atomik që i njihet efekti zbardhues (klori absolutisht i thatë nuk e ka këtë aftësi).
Klori në përbërjet e tij mund të shfaqë të gjitha gjendjet e oksidimit - nga –1 në +7. Me oksigjen, klori formon një numër oksidesh, të gjitha ato në formën e tyre të pastër janë të paqëndrueshme dhe shpërthyese: Cl 2 O - gaz i verdhë-portokalli, ClO 2 - gaz i verdhë (nën 9,7 o C - lëng i kuq i ndezur), perklorati i klorit Cl 2 O 4 (ClO –ClO 3, lëng i verdhë i lehtë), Cl 2 O 6 (O 2 Cl–O–ClO 3, lëng i kuq i ndezur), Cl 2 O 7 – lëng pa ngjyrë, shumë shpërthyes. Në temperatura të ulëta u përftuan okside të paqëndrueshme Cl 2 O 3 dhe ClO 3. Oksidi ClO 2 prodhohet në shkallë industriale dhe përdoret në vend të klorit për të zbardhur pulpën dhe për të dezinfektuar ujin e pijshëm dhe ujërat e zeza. Me halogjenët e tjerë, klori formon një numër të të ashtuquajturave komponime interhalogjene, për shembull, ClF, ClF 3, ClF 5, BrCl, ICl, ICl 3.
Klori dhe komponimet e tij me gjendje oksidimi pozitiv janë agjentë të fortë oksidues. Në 1822, kimisti gjerman Leopold Gmelin mori kripë të kuqe nga kripa e verdhë e gjakut me anë të oksidimit me klor: 2K 4 + Cl 2 ® K 3 + 2KCl. Klori oksidon lehtësisht bromidet dhe kloruret, duke çliruar bromin dhe jodin në formë të lirë.
Klori në gjendje të ndryshme oksidimi formon një numër acidesh: HCl - klorhidrik (klorhidrik, kripëra - kloride), HClO - hipoklor (kripëra - hipoklorite), HClO 2 - klor (kripëra - klorite), HClO 3 - hipoklor (kripëra) , HClO 4 – klor (kripëra – perklorate). Nga acidet e oksigjenit, vetëm acidi perklorik është i qëndrueshëm në formën e tij të pastër. Nga kripërat e acideve të oksigjenit, hipokloritët përdoren në praktikë, kloriti i natriumit NaClO 2 - për zbardhjen e pëlhurave, për prodhimin e burimeve kompakte piroteknike të oksigjenit ("qirinjtë e oksigjenit"), kloratet e kaliumit (kripa Bertholometa), kalciumi (për . kontrollin e dëmtuesve bujqësor, si përbërës të përbërjeve piroteknike dhe eksplozivëve, në prodhimin e shkrepseve), perklorate - përbërës të eksplozivëve dhe përbërjeve piroteknike; Perklorati i amonit është një komponent i lëndëve djegëse të ngurta të raketave.
Klori reagon me shumë komponime organike. Ai lidhet shpejt me komponimet e pangopura me lidhje të dyfishta dhe të trefishta karbon-karbon (reaksioni me acetilen vazhdon në mënyrë shpërthyese), dhe në dritë me benzen. Në kushte të caktuara, klori mund të zëvendësojë atomet e hidrogjenit në përbërjet organike: R–H + Cl 2 ® RCl + HCl. Ky reagim luajti një rol të rëndësishëm në historinë e kimisë organike. Në vitet 1840, kimisti francez Jean Baptiste Dumas zbuloi se veprimi i klorit në acid acetik reagimi ndodh me lehtësi të mahnitshme
CH 3 COOH + Cl 2 ® CH 2 ClCOOH + HCl. Me një tepricë të klorit, formohet acidi trikloroacetik CCl 3 COOH. Megjithatë, shumë kimistë ishin mosbesues ndaj punës së Dumas. Në të vërtetë, sipas teorisë së atëhershme të pranuar përgjithësisht të Berzelius, atomet e hidrogjenit të ngarkuar pozitivisht nuk mund të zëvendësoheshin nga atomet e klorit të ngarkuar negativisht. Ky mendim mbahej në atë kohë nga shumë kimistë të shquar, ndër të cilët ishin Friedrich Wöhler, Justus Liebig dhe, natyrisht, vetë Berzelius.
Për të tallur Dumas, Wöhler i dorëzoi mikut të tij Liebig një artikull në emër të një farë S. Windler (Schwindler - në gjermanisht një mashtrues) në lidhje me një aplikim të ri të suksesshëm të reagimit të supozuar të zbuluar nga Dumas. Në artikull, Wöhler shkroi me tallje të dukshme se si në acetat mangani Mn(CH 3 COO) 2 ishte e mundur të zëvendësoheshin të gjithë elementët, sipas valencës së tyre, me klor, duke rezultuar në një substancë kristalore të verdhë të përbërë vetëm nga klor. Më tej u tha se në Angli, duke zëvendësuar në mënyrë të njëpasnjëshme të gjitha atomet në përbërjet organike me atome klori, pëlhurat e zakonshme shndërrohen në ato të klorit dhe se në të njëjtën kohë gjërat ruajnë pamjen e tyre. Në një fusnotë thuhej se dyqanet në Londër shisnin një tregti të shpejtë të materialit të përbërë vetëm nga klori, pasi ky material ishte shumë i mirë për kapele nate dhe mbathje të ngrohta.
Reaksioni i klorit me komponimet organike çon në formimin e shumë produkteve organoklorike, ndër të cilat janë tretësit e përdorur gjerësisht klorur metilen CH 2 Cl 2, kloroform CHCl 3, tetraklorur karboni CCl 4, trikloretileni CHCl=CCl 2, tetrakloretileni 4 C. . Në prani të lagështirës, klori zbardh gjethet e gjelbra të bimëve dhe shumë ngjyra. Kjo u përdor në shekullin e 18-të. për zbardhjen e pëlhurave.
Klori si gaz helmues.
Scheele, i cili mori klor, vuri në dukje një erë të fortë shumë të pakëndshme, vështirësi në frymëmarrje dhe kollë. Siç zbuluam më vonë, një person ndjen erë klori edhe nëse një litër ajër përmban vetëm 0,005 mg të këtij gazi, dhe në të njëjtën kohë ai tashmë ka një efekt irritues në traktin respirator, duke shkatërruar qelizat e mukozës së frymëmarrjes. traktit dhe mushkërive. Një përqendrim prej 0.012 mg/l është i vështirë për t'u toleruar; nëse përqendrimi i klorit kalon 0,1 mg/l, bëhet kërcënues për jetën: frymëmarrja shpejtohet, bëhet konvulsive dhe më pas bëhet gjithnjë e më e rrallë dhe pas 5-25 minutash frymëmarrja ndalet. Përqendrimi maksimal i lejuar në ajrin e ndërmarrjeve industriale është 0,001 mg/l, dhe në ajrin e zonave të banuara - 0,00003 mg/l.
Akademiku i Shën Petersburgut Toviy Egorovich Lovitz, duke përsëritur eksperimentin e Scheele në 1790, lëshoi aksidentalisht një sasi të konsiderueshme klori në ajër. Pasi e thithi, ai humbi ndjenjat dhe ra, më pas pësoi dhimbje torturuese në gjoks për tetë ditë. Fatmirësisht ai u shërua. Kimisti i famshëm anglez Davy pothuajse vdiq nga helmimi me klor. Eksperimentet edhe me sasi të vogla klori janë të rrezikshme, pasi mund të shkaktojnë dëmtime të rënda të mushkërive. Ata thonë se kimisti gjerman Egon Wiberg filloi një nga leksionet e tij mbi klorin me fjalët: "Klori është një gaz helmues. Nëse helmohem gjatë demonstratës tjetër, ju lutem më nxirrni në ajër të pastër. Por, për fat të keq, ligjërata do të duhet të ndërpritet.” Nëse lëshoni shumë klor në ajër, bëhet një fatkeqësi e vërtetë. Këtë e përjetuan trupat anglo-franceze gjatë Luftës së Parë Botërore. Në mëngjesin e 22 prillit 1915, komanda gjermane vendosi të kryejë sulmin e parë me gaz në historinë e luftërave: kur era frynte drejt armikut, në një pjesë të vogël prej gjashtë kilometrash të frontit pranë qytetit belg Ypres. , u hapën njëkohësisht valvulat e 5730 cilindrave, secila përmbante 30 kg klor të lëngshëm. Brenda 5 minutash, u formua një re e madhe e verdhë-jeshile, e cila ngadalë u largua nga llogoret gjermane drejt aleatëve. Ushtarët anglezë dhe francezë ishin krejtësisht të pambrojtur. Gazi depërtoi nëpër të çara në të gjitha strehimoret; nuk kishte shpëtim prej tij: në fund të fundit, maska e gazit nuk ishte shpikur ende. Si pasojë, 15 mijë persona u helmuan, 5 mijë prej tyre për vdekje. Një muaj më vonë, më 31 maj, gjermanët përsëritën sulmin me gaz në frontin lindor - kundër trupave ruse. Kjo ka ndodhur në Poloni pranë qytetit të Bolimova. Në pjesën e përparme prej 12 km, nga 12 mijë cilindra u lëshuan 264 ton një përzierje klori dhe fosgjeni shumë më toksik (kloruri i acidit karbonik COCl 2). Komanda cariste dinte për atë që ndodhi në Ypres, por ushtarët rusë nuk kishin asnjë mjet mbrojtjeje! Si rezultat i sulmit me gaz, humbjet arritën në 9,146 persona, nga të cilët vetëm 108 ishin si rezultat i granatimeve me pushkë dhe artileri, pjesa tjetër u helmua. Në të njëjtën kohë, 1,183 njerëz vdiqën pothuajse menjëherë.
Së shpejti, kimistët treguan se si të shpëtoni nga klori: duhet të merrni frymë përmes një fashë garzë të njomur në një zgjidhje të tiosulfatit të natriumit (kjo substancë përdoret në fotografi, shpesh quhet hiposulfit). Klori reagon shumë shpejt me një tretësirë tiosulfati, duke e oksiduar atë:
Na 2 S 2 O 3 + 4Cl 2 + 5H 2 O ® 2H 2 SO 4 + 2NaCl + 6HCl. Sigurisht, acidi sulfurik nuk është gjithashtu një substancë e padëmshme, por zgjidhja e tij ujore e holluar është shumë më pak e rrezikshme se klori helmues. Prandaj, në ato vite, tiosulfati kishte një emër tjetër - "antiklor", por maskat e para të gazit tiosulfat nuk ishin shumë efektive.
Në vitin 1916, kimisti rus dhe akademiku i ardhshëm Nikolai Dmitrievich Zelinsky shpiku një maskë gazi vërtet efektive, në të cilën substancat toksike mbaheshin nga një shtresë karboni aktiv. Qymyri i tillë me një sipërfaqe shumë të zhvilluar mund të mbajë dukshëm më shumë klor sesa garza e njomur në hiposulfit. Për fat të mirë, "sulmet e klorit" mbetën vetëm një episod tragjik në histori. Pas Luftës Botërore, klorit i kishin mbetur vetëm profesionet paqësore.
Përdorimi i klorit.
Çdo vit, në mbarë botën prodhohen sasi të mëdha klori - dhjetëra miliona tonë. Vetëm në SHBA deri në fund të shekullit të 20-të. Rreth 12 milion ton klor prodhoheshin çdo vit nga elektroliza (vendi i 10-të midis prodhimit kimik). Pjesa më e madhe e tij (deri në 50%) shpenzohet për klorimin e përbërjeve organike - për të prodhuar tretës, gomë sintetike, klorur polivinil dhe plastikë të tjera, gome kloroprene, pesticide, ilaçe dhe shumë produkte të tjera të nevojshme dhe të dobishme. Pjesa tjetër konsumohet për sintezën e klorureve inorganike, në industrinë e pulpës dhe letrës për zbardhjen e pulpës së drurit dhe për pastrimin e ujit. Klori përdoret në sasi relativisht të vogla në industrinë metalurgjike. Me ndihmën e tij fitohen metale shumë të pastra - titan, kallaj, tantal, niob. Me djegien e hidrogjenit në klor, fitohet klorur hidrogjeni dhe prej tij përftohet acid klorhidrik. Klori përdoret gjithashtu për prodhimin e agjentëve zbardhues (hipoklorite, zbardhues) dhe dezinfektimin e ujit me klorinim.
Ilya Leenson
Ministria e Arsimit dhe Shkencës e FEDERATËS RUSE
Institucioni Arsimor Buxhetor i Shtetit Federal i Arsimit të Lartë Profesional
UNIVERSITETI SHTETËROR KIMIKO-TEKNOLOGJIK IVANOVSK
Departamenti i TP dhe MET
Ese
Klori: vetitë, aplikimi, prodhimi
Drejtues: Efremov A.M.
Ivanovo 2015
Prezantimi
Informacion i pergjithshem për klorin
Përdorimi i klorit
Metodat kimike për prodhimin e klorit
Elektroliza. Koncepti dhe thelbi i procesit
Prodhimi industrial i klorit
Masat paraprake të sigurisë në prodhimin e klorit dhe mbrojtjen e mjedisit
konkluzioni
Prezantimi
elektroliza e elementit kimik të klorit
Për shkak të përdorimit në shkallë të gjerë të klorit në fusha të ndryshme të shkencës, industrisë, mjekësisë dhe në jetën e përditshme, kërkesa për të është rritur së fundmi në mënyrë katastrofike. Ka shumë metoda për prodhimin e klorit duke përdorur metoda laboratorike dhe industriale, por të gjitha ato kanë më shumë disavantazhe sesa avantazhe. Marrja e klorit, për shembull, nga acidi klorhidrik, i cili është një nënprodukt dhe mbetje e shumë industrive kimike dhe të tjera, ose kripa e kuzhinës e nxjerrë në depozitat e kripës, është një proces mjaft konsumues energjie, i dëmshëm nga pikëpamja mjedisore dhe shumë. të rrezikshme për jetën dhe shëndetin.
Aktualisht, problemi i zhvillimit të një teknologjie për prodhimin e klorit që do të eliminonte të gjitha disavantazhet e mësipërme dhe gjithashtu do të kishte një rendiment të lartë të klorit është shumë urgjent.
.Informacione të përgjithshme për klorin
Klori u përftua për herë të parë në 1774 nga K. Scheele duke reaguar acid klorhidrik me piroluzit MnO2. Megjithatë, vetëm në 1810 G. Davy konstatoi se klori është një element dhe e quajti atë klor (nga greqishtja chloros - verdhë-jeshile). Në 1813, J. L. Gay-Lussac propozoi emrin "Klor" për këtë element.
Klori është një element i grupit VII të tabelës periodike të elementeve të D.I. Mendeleev. Pesha molekulare 70,906, pesha atomike 35,453, numri atomik 17, i përket familjes halogjene. Në kushte normale, klori i lirë, i përbërë nga molekula diatomike, është një gaz i gjelbër në të verdhë, jo i ndezshëm me një erë karakteristike të athët dhe irrituese. Është helmues dhe shkakton mbytje. Gazi i ngjeshur i klorit në presionin atmosferik shndërrohet në një lëng qelibar në -34,05 °C, ngurtësohet në -101,6 °C dhe një presion prej 1 atm. Në mënyrë tipike, klori është një përzierje prej 75.53% 35Cl dhe 24.47% 37Cl. Në kushte normale, dendësia e gazit të klorit është 3.214 kg/m3, domethënë është afërsisht 2.5 herë më i rëndë se ajri.
Nga ana kimike, klori është shumë aktiv, kombinohet drejtpërdrejt me pothuajse të gjitha metalet (me disa vetëm në prani të lagështisë ose kur nxehet) dhe me jometalet (përveç karbonit, azotit, oksigjenit, gazeve inerte), duke formuar kloruret përkatëse, reagon me shumë komponime, zëvendëson hidrogjenin në hidrokarburet e ngopura dhe bashkon përbërjet e pangopura. Kjo është për shkak të shumëllojshmërisë së gjerë të aplikimeve të saj. Klori zhvendos bromin dhe jodin nga komponimet e tyre me hidrogjen dhe metale. Metalet alkaline, në prani të gjurmëve të lagështisë, reagojnë me klorin me ndezje; shumica e metaleve reagojnë me klorin e thatë vetëm kur nxehen. Çeliku, si dhe disa metale, janë rezistent ndaj një atmosfere të klorit të thatë në temperatura të ulëta, kështu që ato përdoren për prodhimin e pajisjeve dhe objekteve të ruajtjes së klorit të thatë. Fosfori ndizet në një atmosferë klori, duke formuar PCl3, dhe me klorim të mëtejshëm - PCl5. Squfuri me klor kur nxehet jep S2Cl2, SCl2 dhe SnClm të tjera. Arseniku, antimoni, bismuti, stronciumi, teluri reagojnë fuqishëm me klorin. Një përzierje e klorit dhe hidrogjenit digjet me një flakë të pangjyrë ose të verdhë-jeshile për të formuar klorur hidrogjeni (ky është një reaksion zinxhir). Temperatura maksimale e flakës hidrogjen-klor është 2200°C. Përzierjet e klorit me hidrogjen që përmbajnë nga 5,8 deri në 88,5% H2 janë shpërthyese dhe mund të shpërthejnë nga drita, një shkëndijë elektrike, nxehtësia ose nga prania e substancave të caktuara, të tilla si oksidet e hekurit.
Me oksigjen, klori formon okside: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, si dhe hipoklorite (kripërat e acidit hipoklor), klorite, klorate dhe perklorate. Të gjitha përbërjet e oksigjenit të klorit formojnë përzierje shpërthyese me substanca lehtësisht të oksiduara. Oksidet e klorit janë të paqëndrueshme dhe mund të shpërthejnë spontanisht; hipokloritët dekompozohen ngadalë gjatë ruajtjes; kloratet dhe perkloratet mund të shpërthejnë nën ndikimin e iniciatorëve. Klori në ujë hidrolizohet, duke formuar acide hipoklorik dhe klorhidrik: Cl2 + H2O? HClO + HCl. Zgjidhja e verdhë që rezulton shpesh quhet ujë me klor. Kur tretësirat ujore të alkaleve klorohen në të ftohtë, formohen hipoklorite dhe kloride: 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O dhe kur nxehen formohen klorate. Klorifikimi i hidroksidit të kalciumit të thatë prodhon zbardhues. Kur amoniaku reagon me klorin, formohet trikloruri i azotit. Kur klorohen komponimet organike, klori ose zëvendëson hidrogjenin ose bashkon lidhje të shumta, duke formuar përbërje të ndryshme organike që përmbajnë klor. Klori formon komponime interhalogjene me halogjenë të tjerë. Fluoridet e klorit ClF, ClF3, ClF3 janë shumë reaktive; për shembull, në një atmosferë ClF3, leshi i xhamit ndizet spontanisht. Komponimet e njohura të klorit me oksigjen dhe fluor janë oksifluoridet e klorit: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 dhe perklorati i fluorit FClO4.
Klori gjendet në natyrë vetëm në formën e komponimeve. Përmbajtja mesatare e tij në koren e tokës është 1,7·10-2% në masë. Migrimi i ujit luan një rol të madh në historinë e klorit në koren e tokës. Gjendet në formën e Cl-ionit në Oqeanin Botëror (1,93%), shëllira nëntokësore dhe liqene të kripura. Numri i mineraleve të veta (kryesisht klorureve natyrore) është 97, kryesori është haliti NaCl (kripa shkëmbore). Njihen edhe depozitime të mëdha të klorureve të kaliumit dhe magnezit dhe klorureve të përziera: silvinit KCl, silvinit (Na,K)Cl, karnalit KCl MgCl2 6H2O, kainit KCl MgSO4 3H2O, biskofit MgCl2O 6H. Në historinë e Tokës, furnizimi me HCl i përmbajtur në gazrat vullkanikë në pjesët e sipërme të kores së tokës ishte i një rëndësie të madhe.
Standardet e Cilësisë së Klorit
Emri i treguesit GOST 6718-93 Klasa më e lartë e klasës së parë Fraksioni vëllimor i klorit, jo më pak se, % 99.899.6 Pjesa masive e ujit, jo më shumë se % 0.010.04 Pjesa masive e triklorurit të azotit, jo më shumë se % 0.0020.004 masë fraksioni i mbetjes jo të paqëndrueshme, jo më shumë se %0,0150,10
Ruajtja dhe transporti i klorit
Klori i prodhuar me metoda të ndryshme ruhet në "rezervane" të veçanta ose pompohet në cilindra cilindrikë çeliku (vëllimi 10-250 m3) dhe sferik (vëllimi 600-2000 m3) nën presionin e tij të avullit prej 18 kgf/cm2. Vëllimet maksimale të magazinimit janë 150 ton. Cilindrat me klor të lëngshëm nën presion kanë një ngjyrë të veçantë - një ngjyrë mbrojtëse. Nëse një cilindër klori depreson, ndodh një lëshim i papritur i gazit me një përqendrim disa herë më të lartë se ai vdekjeprurës. Duhet të theksohet se kur cilindrat e klorit përdoren për një kohë të gjatë, në to grumbullohet triklorur azoti jashtëzakonisht shpërthyes dhe për këtë arsye, herë pas here, cilindrat e klorit duhet t'i nënshtrohen larjes rutinë dhe pastrimit të klorurit të azotit. Klori transportohet në kontejnerë, cisterna hekurudhore dhe cilindra, të cilët shërbejnë si ruajtje e përkohshme.
2.Përdorimi i klorit
Klori konsumohet kryesisht nga industria kimike për prodhimin e derivateve të ndryshme organike të klorit që përdoren për prodhimin e plastikës, gomave sintetike, fibrave kimike, tretësve, insekticideve, etj. Aktualisht, më shumë se 60% e prodhimit global të klorit përdoret për sintezën organike. Përveç kësaj, klori përdoret për të prodhuar acid klorhidrik, zbardhues, klorate dhe produkte të tjera. Sasi të konsiderueshme të klorit përdoren në metalurgji për klorinim gjatë përpunimit të xeheve polimetalike, nxjerrjes së arit nga xehet, si dhe përdoret gjithashtu në industrinë e rafinimit të naftës, në bujqësi, në mjekësi dhe kanalizime, për neutralizimin e ujërave të pijshëm dhe të ndotur. , në piroteknikë dhe një sërë fushash të tjera të ekonomisë kombëtare. Si rezultat i zhvillimit të zonave për përdorimin e klorit, kryesisht për shkak të suksesit të sintezës organike, prodhimi botëror i klorit është më shumë se 20 milion ton/vit.
Shembujt kryesorë të aplikimit dhe përdorimit të klorit në degë të ndryshme të shkencës, industrisë dhe nevojave shtëpiake:
1.në prodhimin e klorurit të polivinilit, përbërjeve plastike, gomës sintetike, nga të cilat prodhohen: izolimi i telit, profilet e dritareve, materialet e paketimit, veshjet dhe këpucët, pllakat e linoleumit dhe gramafoni, llaqet, pajisjet dhe plastika me shkumë, lodrat, pjesët e instrumenteve, Materiale Ndertimi. Kloruri i polivinilit prodhohet nga polimerizimi i klorurit të vinilit, i cili sot prodhohet më shpesh nga etilen me metodën e balancuar me klor nëpërmjet 1,2-dikloroetanit të ndërmjetëm.
CH2=CH2+Cl2=>CH2Cl-CH2ClCl-CH2Cl=> CH2=CHCl+HCl
1)si zbardhues (edhe pse nuk është vetë klori që “zbardh”, por oksigjeni atomik, i cili formohet gjatë zbërthimit të acidit hipoklor sipas reaksionit: Cl2 + H2O ? HCl + HClO ? 2HCl + O*).
2)në prodhimin e insekticideve organoklorike - substanca që vrasin insektet e dëmshme për të korrat, por janë të sigurta për bimët (aldrin, DDT, heksakloran). Një nga insekticidet më të rëndësishme është heksaklorocikloheksani (C6H6Cl6).
)përdoret si agjent luftarak kimik, si dhe për prodhimin e agjentëve të tjerë kimikë të luftës: gaz mustardë (C4H8Cl2S), fosgjen (CCl2O).
)për dezinfektimin e ujit - "klorinim". Metoda më e zakonshme e dezinfektimit të ujit të pijshëm bazohet në aftësinë e klorit të lirë dhe përbërjeve të tij për të penguar sistemet enzimë të mikroorganizmave që katalizojnë proceset redoks. Për dezinfektimin e ujit të pijshëm përdoren: klor (Cl2), dioksid klori (ClO2), kloraminë (NH2Cl) dhe zbardhues (Ca(Cl)OCl).
)në industrinë ushqimore është i regjistruar si aditiv ushqimor E925.
)në prodhimin kimik të sodës kaustike (NaOH) (përdoret në prodhimin e pëlhurës prej fije artificiale, në industrinë e sapunit), acidit klorhidrik (HCl), zbardhuesit, kripës së bertolitit (KClO3), klorureve të metaleve, helmeve, barnave, plehrave.
)në metalurgji për prodhimin e metaleve të pastra: titan, kallaj, tantal, niob.
TiO2 + 2C + 2Cl2 => TiCl4 + 2CO;
TiCl4 + 2Mg => 2MgCl2 + Ti (në T=850°C)
)si tregues i neutrinos diellore në detektorët klor-argon (Ideja e një "detektori klori" për regjistrimin e neutrinot diellore u propozua nga fizikani i famshëm sovjetik Akademik B. Pontecorvo dhe u zbatua nga fizikani amerikan R. Davis dhe bashkëpunëtorët e tij. Duke kapur bërthamën e neutrinës së izotopit të klorit me një peshë atomike prej 37, shndërrohet në bërthamën e izotopit argon-37, i cili prodhon një elektron që mund të regjistrohet.).
Shumë vende të zhvilluara kërkojnë të kufizojnë përdorimin e klorit në jetën e përditshme, duke përfshirë edhe për shkak se djegia e mbetjeve që përmbajnë klor prodhon një sasi të konsiderueshme të dioksinave (ekotoksikantë globalë me veti të fuqishme mutagjene).
3. Metodat kimike për prodhimin e klorit
Më parë, prodhimi i klorit me mjete kimike duke përdorur metodat Weldon dhe Deacon ishte i përhapur. Në këto procese, klori prodhohej nga oksidimi i klorurit të hidrogjenit të formuar si nënprodukt në prodhimin e sulfatit të natriumit nga kripa e tryezës nga veprimi i acidit sulfurik.
Reagimi që ndodh duke përdorur metodën Weldon:
4HCl + MnO2 =>MnCl2+ 2H2O + Cl2
reagimi që ndodh duke përdorur metodën e Deacon:
HCl + O2 =>2H2O + 2Cl2
Në procesin Dikonovsky, kloruri i bakrit u përdor si katalizator, një zgjidhje 50% e së cilës (nganjëherë me shtimin e NaCl) ishte e mbarsur me një bartës qeramike poroze. Temperatura optimale e reagimit në një katalizator të tillë ishte zakonisht brenda intervalit 430-490°. Ky katalizator helmohet lehtësisht nga komponimet e arsenikut, me të cilat formon arsenatin joaktiv të bakrit, si dhe dioksidin e squfurit dhe trioksidin e squfurit. Prania e sasive edhe të vogla të avullit të acidit sulfurik në gaz shkakton një rënie të mprehtë të rendimentit të klorit si rezultat i reaksioneve vijuese:
H2SO4 => SO2 + 1/2O2 + H2O+ C12 + 2H2O => 2НCl + H2SO4
C12 + H2O => 1/2O2 + 2HCl
Kështu, acidi sulfurik është një katalizator që promovon shndërrimin e kundërt të Cl2 në HCl. Prandaj, para oksidimit në një katalizator bakri, gazi hidroklorur duhet të pastrohet tërësisht nga papastërtitë që zvogëlojnë rendimentin e klorit.
Instalimi i Diacon-it përbëhej nga një ngrohës me gaz, një filtër gazi dhe një aparat kontakti prej një kase cilindrike çeliku, brenda së cilës kishte dy cilindra qeramike të vendosura në mënyrë koncentrike me vrima; hapësira unazore ndërmjet tyre është e mbushur me një katalizator. Kloruri i hidrogjenit u oksidua me ajër, kështu që klori u hollua. Një përzierje që përmbante 25 vol.% HCl dhe 75 vol.% ajër (~16% O2) u fut në aparatin e kontaktit dhe gazi që dilte nga aparati përmbante rreth 8% C12, 9% HCl, 8% avull uji dhe 75% ajri. Një gaz i tillë, pasi lahej me HCl dhe thahej me acid sulfurik, përdorej zakonisht për të prodhuar zbardhues.
Restaurimi i procesit Deacon aktualisht bazohet në oksidimin e klorurit të hidrogjenit jo me ajër, por me oksigjen, gjë që bën të mundur marrjen e klorit të koncentruar duke përdorur katalizatorë shumë aktivë. Përzierja klor-oksigjen që rezulton lahet nga mbetjet HC1 në mënyrë të njëpasnjëshme me acid klorhidrik 36 dhe 20% dhe thahet me acid sulfurik. Klori më pas lëngohet dhe oksigjeni kthehet në proces. Klori gjithashtu ndahet nga oksigjeni duke thithur klorin nën një presion prej 8 atm me klorur squfuri, i cili më pas rigjenerohet për të prodhuar 100% klor:
Сl2 + S2CI2
Përdoren katalizatorë me temperaturë të ulët, për shembull, diklorur bakri i aktivizuar me kripëra të metaleve të rralla të tokës, i cili bën të mundur kryerjen e procesit edhe në 100 ° C dhe për këtë arsye rrit ndjeshëm shkallën e shndërrimit të HCl në Cl2. Në një katalizator të oksidit të kromit, HCl digjet në oksigjen në 340-480 ° C. Përshkruhet përdorimi i një katalizatori nga një përzierje e V2O5 me pirosulfate të metaleve alkali dhe aktivizues në xhel silicë në 250-20°C. Mekanizmi dhe kinetika e këtij procesi janë studiuar dhe janë krijuar kushtet optimale për zbatimin e tij, veçanërisht në një shtrat të lëngshëm.
Oksidimi i klorurit të hidrogjenit me oksigjen kryhet gjithashtu duke përdorur një përzierje të shkrirë të FeCl3 + KCl në dy faza, të kryera në reaktorë të veçantë. Në reaktorin e parë, kloruri i hekurit oksidohet për të formuar klor:
2FeCl3 + 1
Në reaktorin e dytë, kloruri i hekurit rigjenerohet nga oksidi i hekurit me klorur hidrogjeni:
O3 + 6HCI = 2FeCl3 + 3H20
Për të zvogëluar presionin e avullit të klorurit të hekurit, shtohet klorur kaliumi. Propozohet gjithashtu që ky proces të kryhet në një aparat, në të cilin një masë kontakti e përbërë nga Fe2O3, KC1 dhe bakër, kobalt ose klorur nikel i depozituar në një bartës inert lëviz nga lart poshtë aparatit. Në pjesën e sipërme të aparatit, ai kalon nëpër një zonë të nxehtë klorinimi, ku Fe2O3 shndërrohet në FeCl3, duke bashkëvepruar me HCl të vendosur në rrjedhën e gazit që shkon nga poshtë lart. Pastaj masa e kontaktit ulet në zonën e ftohjes, ku, nën ndikimin e oksigjenit, formohet klori elementar dhe FeCl3 shndërrohet në Fe2O3. Masa e kontaktit e oksiduar kthehet në zonën e klorimit.
Një oksidim i ngjashëm indirekt i HCl në Cl2 kryhet sipas skemës së mëposhtme:
2HC1 + MgO = MgCl2 + H2O
Propozohet të prodhohet njëkohësisht klor dhe acid sulfurik duke kaluar një gaz që përmban HCl, O2 dhe një tepricë të madhe të SO2 përmes një katalizatori vanadium në 400600°C. Pastaj H2SO4 dhe HSO3Cl kondensohen nga gazi dhe SO3 absorbohet me acid sulfurik; klori mbetet në fazën e gazit. HSO3Cl hidrolizohet dhe HC1 i çliruar kthehet në proces.
Oksidimi kryhet edhe më me efikasitet nga agjentë të tillë oksidues si PbO2, KMnO4, KClO3, K2Cr2O7:
2KMnO4 + 16HCl => 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2^ +8H2O
Klori mund të merret edhe nga oksidimi i klorureve. Për shembull, kur NaCl dhe SO3 ndërveprojnë, ndodhin reagimet e mëposhtme:
NaCl + 2SO3 = 2NaSO3Cl
NaSO3Cl = Cl2 + SO2 + Na2SO4
NaSO3Cl zbërthehet në 275°C. Një përzierje e gazeve SO2 dhe C12 mund të ndahet duke thithur klorin SO2Cl2 ose CCl4 ose duke e nënshtruar atë ndaj korrigjimit, gjë që rezulton në një përzierje azeotropike që përmban 88 mol. % Cl2 dhe 12 mol. %SO2. Përzierja azeotropike mund të ndahet më tej duke konvertuar SO2 në SO2C12 dhe duke ndarë klorin e tepërt, dhe SO2Cl2 duke u dekompozuar në 200° në SO2 dhe Cl2, të cilat i shtohen përzierjes së dërguar për korrigjim.
Klori mund të merret nga oksidimi i klorurit ose klorurit të hidrogjenit me acid nitrik, si dhe dioksidi i azotit:
ZHCl + HNO3 => Сl2 + NOCl + 2Н2O
Një mënyrë tjetër për të marrë klorin është dekompozimi i klorurit nitrosil, i cili mund të arrihet me oksidimin e tij:
NOCl + O2 = 2NO2 + Cl2
Propozohet gjithashtu, për shembull, të oksidohet NOCl me 75% acid nitrik për të marrë klor:
2NOCl + 4HNO3 = Cl2 + 6NO2 + 2H2O
Përzierja e klorit dhe dioksidit të azotit ndahet, duke e kthyer NO2 në acid nitrik të dobët, i cili më pas përdoret për të oksiduar HCl në fazën e parë të procesit për të formuar Cl2 dhe NOCl. Vështirësia kryesore në kryerjen e këtij procesi në shkallë industriale është eliminimi i korrozionit. Qeramika, qelqi, plumbi, nikeli dhe plastika përdoren si materiale për pajisje. Përdorimi i kësaj metode në SHBA në vitet 1952-1953. Instalimi funksiononte me një kapacitet prej 75 ton klor në ditë.
Një metodë ciklike është zhvilluar për prodhimin e klorit nga oksidimi i klorurit të hidrogjenit me acid nitrik pa formimin e klorurit nitrosil sipas reagimit:
2HCl + 2HNO3 = Cl2 + 2NO2 + 2H2O
Procesi ndodh në fazën e lëngshme në 80°C, rendimenti i klorit arrin 100%, NO2 fitohet në formë të lëngshme.
Më pas, këto metoda u zëvendësuan plotësisht nga ato elektrokimike, por aktualisht metodat kimike për prodhimin e klorit po ringjallen sërish mbi një bazë të re teknike. Të gjitha ato bazohen në oksidimin e drejtpërdrejtë ose të tërthortë të HCl (ose klorureve), ku agjenti oksidues më i zakonshëm është oksigjeni atmosferik.
Elektroliza. Koncepti dhe thelbi i procesit
Elektroliza është një grup procesesh elektrokimike redoks që ndodhin në elektroda gjatë kalimit të një rryme elektrike të drejtpërdrejtë përmes një shkrirjeje ose tretësire me elektroda të zhytura në të.
Oriz. 4.1. Proceset që ndodhin gjatë elektrolizës. Diagrami i banjës së elektrolizës: 1 - banjë, 2 - elektrolit, 3 - anodë, 4 - katodë, 5 - burim energjie
Elektrodat mund të jenë çdo material që përcjell rrymë elektrike. Përdoren kryesisht metale dhe lidhje; elektrodat jometalike mund të jenë, për shembull, shufra grafiti (ose karboni). Më rrallë, lëngjet përdoren si elektrodë. Një elektrodë e ngarkuar pozitivisht është anoda. Një elektrodë e ngarkuar negativisht është një katodë. Gjatë elektrolizës, anoda oksidohet (shkrihet) dhe katoda zvogëlohet. Kjo është arsyeja pse anoda duhet të merret në atë mënyrë që shpërbërja e saj të mos ndikojë në procesin kimik që ndodh në tretësirë ose të shkrihet. Një anodë e tillë quhet elektrodë inerte. Ju mund të përdorni grafit (karbon) ose platin si një anodë inerte. Ju mund të përdorni një pllakë metalike si katodë (nuk do të shpërndahet). Bakri, bronzi, karboni (ose grafiti), zinku, hekuri, alumini, çelik inox janë të përshtatshme.
Shembuj të elektrolizës së shkrirjeve:
Shembuj të elektrolizës së tretësirave të kripës:
(Anionet Cl? oksidohen në anodë, dhe jo molekulat e ujit të oksigjenit O? II, pasi elektronegativiteti i klorit është më i vogël se oksigjeni, dhe për këtë arsye klori lëshon elektrone më lehtë se oksigjeni)
Elektroliza e ujit kryhet gjithmonë në prani të një elektroliti inert (për të rritur përçueshmërinë elektrike të një elektroliti shumë të dobët - uji):
Në varësi të elektrolitit inert, elektroliza kryhet në një mjedis neutral, acid ose alkalik. Kur zgjidhni një elektrolit inert, është e nevojshme të merret parasysh që kationet metalikë, të cilët janë agjentë reduktues tipikë (për shembull, Li+, Cs+, K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+), nuk reduktohen kurrë në katodë në një ujor. tretësira dhe anionet O?II të oksigjenit të oksoacideve nuk oksidohen kurrë në anodë me një element në shkallën më të lartë të oksidimit (për shembull, ClO4?, SO42?, NO3?, PO43?, CO32?, SiO44?, MnO4?), në vend të kësaj uji oksidohet.
Elektroliza përfshin dy procese: migrimin e grimcave që reagojnë nën ndikimin e një fushe elektrike në sipërfaqen e elektrodës dhe transferimin e ngarkesës nga grimca në elektrodë ose nga elektroda në grimcë. Migrimi i joneve përcaktohet nga lëvizshmëria dhe numri i transportit të tyre. Procesi i transferimit të disa ngarkesave elektrike kryhet, si rregull, në formën e një sekuence reaksionesh me një elektron, domethënë në faza, me formimin e grimcave të ndërmjetme (joneve ose radikaleve), të cilat ndonjëherë ekzistojnë për disa kohë në elektrodë në një gjendje të absorbuar.
Shpejtësia e reaksioneve të elektrodës varen nga:
përbërja e elektrolitit
përqendrimi i elektrolitit
materiali i elektrodës
potenciali i elektrodës
temperatura
kushtet hidrodinamike.
Dendësia e rrymës është një masë e shpejtësisë së reaksioneve. Ky është një vektor fizik, moduli i të cilit përcaktohet nga raporti i fuqisë aktuale (numri i ngarkesave elektrike të transferuara për njësi të kohës) në përcjellës në zonën e prerjes kryq.
Ligjet e elektrolizës së Faradeit janë marrëdhënie sasiore të bazuara në studimet elektrokimike dhe ndihmojnë në përcaktimin e masës së produkteve të formuara gjatë elektrolizës. Në formën e tyre më të përgjithshme, ligjet formulohen si më poshtë:
)Ligji i parë i elektrolizës i Faradeit: masa e një substance të depozituar në një elektrodë gjatë elektrolizës është drejtpërdrejt proporcionale me sasinë e energjisë elektrike të transferuar në këtë elektrodë. Me sasinë e energjisë elektrike nënkuptojmë ngarkesën elektrike, e matur zakonisht në kulonë.
2)Ligji i dytë i elektrolizës i Faradeit: për një sasi të caktuar të energjisë elektrike (ngarkesa elektrike), masa e një elementi kimik të depozituar në elektrodë është drejtpërdrejt proporcionale me masën ekuivalente të elementit. Masa ekuivalente e një lënde është e saj masë molare, i ndarë me një numër të plotë në varësi të reaksionit kimik në të cilin substanca merr pjesë.
Në formë matematikore, ligjet e Faradeit mund të përfaqësohen si më poshtë:
ku m është masa e substancës së depozituar në elektrodë në gram, a është ngarkesa totale elektrike që kalon përmes substancës = 96,485.33(83) C mol?1 është konstanta e Faradeit, është masa molare e substancës (Për shembull, molare masa e ujit H2O = 18 g/mol), është numri valent i joneve të një lënde (numri i elektroneve për jon).
Vini re se M/z është masa ekuivalente e substancës së depozituar.
Për ligjin e parë të Faradeit, M, F dhe z janë konstante, kështu që sa më e madhe të jetë vlera e Q, aq më e madhe do të jetë vlera e m.
Për ligjin e dytë të Faradeit, Q, F dhe z janë konstante, kështu që sa më e madhe të jetë vlera M/z (masa ekuivalente), aq më e madhe do të jetë vlera m.
Në rastin më të thjeshtë, elektroliza e rrymës së drejtpërdrejtë çon në:
Në rastin më kompleks të rrymës elektrike alternative, ngarkesa totale Q e rrymës I( ?) përmblidhet me kalimin e kohës? :
ku t është koha totale e elektrolizës.
Në industri, procesi i elektrolizës kryhet në pajisje speciale - elektrolizues.
Prodhimi industrial i klorit
Aktualisht, klori prodhohet kryesisht nga elektroliza e tretësirave ujore, përkatësisht një prej
Lëndët e para për prodhimin elektrolitik të klorit janë kryesisht solucione të kripës së gjellës NaCl, e përftuar nga tretja e kripës së ngurtë, ose shëllira natyrale. Ekzistojnë tre lloje të depozitave të kripës: kripa fosile (rreth 99% e rezervave); liqene të kripura me sedimente fundore të kripës së vetësedimentuar (0,77%); pjesa tjetër janë çarje nëntokësore. Tretësirat e kripës së kuzhinës, pavarësisht nga rruga e përgatitjes së tyre, përmbajnë papastërti që dëmtojnë procesin e elektrolizës. Veçanërisht të pafavorshme gjatë elektrolizës me katodë të ngurtë janë kationet e kalciumit anionet Ca2+, Mg2+ dhe SO42-, dhe gjatë elektrolizës me katodë të lëngshme - papastërtitë e komponimeve që përmbajnë metale të rënda, si krom, vanadium, germanium dhe molibden.
Kripa kristalore për elektrolizën e klorit duhet të ketë përbërjen e mëposhtme (%): klorur natriumi jo më pak se 97,5; Mg2+ jo më shumë se 0,05; sediment i patretshëm jo më shumë se 0,5; Ca2+ jo më shumë se 0,4; K+ jo më shumë se 0,02; SO42 - jo më shumë se 0,84; lagështia jo më shumë se 5; përzierje e metaleve të rënda (përcaktuar me testin e amalgamës cm3 H2) jo më shumë se 0.3. Pastrimi i shëllirë kryhet me një tretësirë sode (Na2CO3) dhe qumësht gëlqereje (një suspension i Ca(OH)2 në ujë). Përveç pastrimit kimik, tretësirat çlirohen nga papastërtitë mekanike duke u vendosur dhe filtruar.
Elektroliza e solucioneve të kripës së tryezës kryhet në banja me katodë të ngurtë prej hekuri (ose çeliku) dhe me diafragma dhe membrana, në banja me katodë të lëngshme të merkurit. Elektrolizatorët industrialë të përdorur për pajisjen e dyqaneve të mëdha moderne të klorit duhet të kenë performancë të lartë, një dizajn të thjeshtë, të jenë kompakt, të funksionojnë në mënyrë të besueshme dhe të qëndrueshme.
Elektroliza vazhdon sipas skemës së mëposhtme:
MeCl + H2O => MeOH + Cl2 + H2,
ku Unë është një metal alkali.
Gjatë dekompozimit elektrokimik të kripës së tryezës në elektrolizuesit me elektroda të ngurta, ndodhin reaksionet jonike të mëposhtme themelore, të kthyeshme dhe të pakthyeshme:
shpërbërja e molekulave të kripës së tryezës dhe ujit (ndodh në elektrolit)
NaCl-Na++Cl-
Oksidimi i jonit të klorit (në anodë)
C1- - 2e- => C12
reduktimi i molekulave të joneve të hidrogjenit dhe ujit (në katodë)
Н+ - 2е- => Н2
Н2O - 2е - => Н2 + 2ОН-
Lidhja e joneve në një molekulë hidroksidi natriumi (në një elektrolit)
Na+ + OH- - NaOH
Produkte të dobishme janë hidroksidi i natriumit, klori dhe hidrogjeni. Të gjitha ato hiqen veçmas nga elektrolizeri.
Oriz. 5.1. Skema e një elektrolizuesi të diafragmës
Zgavra e elektrolizerit me një katodë të ngurtë (Fig. 3) ndahet nga një poroze
Elektrolizatorët e parë industrialë funksionuan në modalitetin e grupit. Produktet e elektrolizës në to ndaheshin nga një diafragmë çimentoje. Më pas, u krijuan elektrolizues në të cilët u përdorën ndarje në formë zile për të ndarë produktet e elektrolizës. Në fazën tjetër, u shfaqën elektrolizues me një diafragmë rrjedhëse. Ata kombinuan parimin e kundërrrjedhjes me përdorimin e një diafragme ndarëse, e cila ishte bërë prej kartoni azbesti. Më pas, u zbulua një metodë për prodhimin e një diafragme nga pulpa e asbestit, e huazuar nga teknologjia e industrisë së letrës. Kjo metodë bëri të mundur zhvillimin e modeleve për elektrolizues për ngarkesa me rrymë të lartë me një katodë gishti kompakte jo të lëvizshme. Për të rritur jetëgjatësinë e diafragmës së asbestit, propozohet të futen disa materiale sintetike në përbërjen e saj si veshje ose lidhje. Gjithashtu propozohet që diafragmat të bëhen tërësisht nga materiale të reja sintetike. Ka prova që diafragma sintetike të kombinuara me asbest-sintetikë ose të prodhuara posaçërisht kanë një jetëgjatësi shërbimi deri në 500 ditë. Gjithashtu po zhvillohen diafragma speciale për shkëmbimin e joneve që bëjnë të mundur marrjen e sodës kaustike të pastër me një përmbajtje shumë të ulët klorur natriumi. Veprimi i diafragmave të tilla bazohet në përdorimin e vetive të tyre selektive për kalimin e joneve të ndryshme.
Në dizajnet e hershme, pikat e kontaktit të plumbave të rrymës në anodat e grafitit u hoqën nga zgavra e elektrolizerit në pjesën e jashtme. Më pas, u zhvilluan metoda për të mbrojtur pjesët e kontaktit të anodës të zhytur në elektrolit. Duke përdorur këto teknika, u krijuan elektrolizues industrialë me furnizim me rrymë të poshtme, në të cilët kontaktet e anodës ndodhen në zgavrën e elektrolizuesit. Ato përdoren kudo sot për prodhimin e klorit dhe sodës kaustike në një katodë të ngurtë.
Një rrjedhë e tretësirës së ngopur të kripës së tryezës (shëllirë e pastruar) rrjedh vazhdimisht në hapësirën e anodës së elektrolizuesit të diafragmës. Si rezultat i procesit elektrokimik, klori lirohet në anodë për shkak të dekompozimit të kripës së tryezës, dhe hidrogjeni lirohet në katodë për shkak të dekompozimit të ujit. Klori dhe hidrogjeni hiqen nga elektrolizuesi pa përzierje, veçmas. Në këtë rast, zona afër katodës pasurohet me hidroksid natriumi. Një tretësirë nga zona afër katodës, e quajtur pije elektrolitike, që përmban kripë tryezë të padekompozuar (afërsisht gjysma e sasisë së furnizuar me shëllirë) dhe hidroksid natriumi hiqet vazhdimisht nga elektrolizuesi. Në fazën tjetër, lëngu elektrolitik avullohet dhe përmbajtja e NaOH në të rregullohet në 42-50% në përputhje me standardin. Kripa e tryezës dhe sulfati i natriumit precipitojnë kur përqendrimi i hidroksidit të natriumit rritet.
Zgjidhja e NaOH dekantohet nga kristalet dhe transferohet si produkt i përfunduar në një depo ose në fazën e shkrirjes kaustike për të marrë një produkt të ngurtë. Kripa kristalore e tryezës (kripa e kundërt) kthehet në elektrolizë, duke përgatitur të ashtuquajturën shëllirë të kundërt. Për të shmangur akumulimin e sulfatit në solucione, sulfati hiqet prej tij përpara se të përgatitet shëllira e kundërt. Humbja e kripës së tryezës kompensohet duke shtuar shëllirë të freskët të përftuar nga kullimi nëntokësor i shtresave të kripës ose duke tretur kripën e ngurtë të tryezës. Para përzierjes me shëllirë kthyese, shëllira e freskët pastrohet nga suspensionet mekanike dhe një pjesë e konsiderueshme e joneve të kalciumit dhe magnezit. Klori që rezulton ndahet nga avulli i ujit, kompresohet dhe transferohet ose drejtpërdrejt te konsumatorët ose për lëngëzimin e klorit. Hidrogjeni ndahet nga uji, kompresohet dhe transferohet te konsumatorët.
Të njëjtat reaksione kimike ndodhin në një elektrolizer membranor si në një elektrolizues të diafragmës. Në vend të një diafragme poroze, përdoret një membranë kationike (Fig. 5).
Oriz. 5.2. Diagrami i një elektrolizuesi membranor
Membrana parandalon depërtimin e joneve të klorit në katolit (elektrolit në hapësirën e katodës), për shkak të të cilit soda kaustike mund të merret direkt në elektrolizer pothuajse pa kripë, me një përqendrim prej 30 deri në 35%. Meqenëse nuk ka nevojë të ndahet kripë, avullimi bën të mundur prodhimin e 50% të sodës kaustike komerciale shumë më lehtë dhe me kosto më të ulëta kapitale dhe energjie. Meqenëse soda kaustike në procesin e membranës është me përqendrim shumë më të lartë, nikeli i shtrenjtë përdoret si katodë.
Oriz. 5.3. Skema e një elektrolizuesi të merkurit
Reagimi total i dekompozimit të kripës së tryezës në elektrolizuesit e merkurit është i njëjtë si në elektrolizuesit e diafragmës:
NaCl+H2O => NaOH + 1/2Сl2+ 1/2Н2
Sidoqoftë, këtu ajo zhvillohet në dy faza, secila në një aparat të veçantë: një elektrolizues dhe një dekompozues. Ato janë të kombinuara strukturore me njëri-tjetrin dhe quhen një banjë elektrolitike, dhe nganjëherë një elektrolizues i merkurit.
Në fazën e parë të procesit - në elektrolizer - ndodh dekompozimi elektrolitik i kripës së tryezës (tretësira e saj e ngopur i jepet elektrolizuesit) për të prodhuar klor në anodë dhe amalgamë natriumi në katodën e merkurit, sipas reagimit të mëposhtëm. :
NaCl + nHg => l/2Cl2 + NaHgn
Dekompozuesi i nënshtrohet fazës së dytë të procesit, në të cilin, nën ndikimin e ujit, amalgama e natriumit shndërrohet në hidroksid natriumi dhe merkur:
NaHgn + H2O => NaOH +1/2H2+nHg
Nga e gjithë kripa e futur në elektrolizer me shëllirë, vetëm 15-20% e sasisë së furnizuar hyn në reaksion (2), dhe pjesa tjetër e kripës, së bashku me ujin, e lë elektrolizerin në formën e kloranolitit - një zgjidhje e kripë tryezë në ujë që përmban 250-270 kg/m3 NaCl të ngopur me klor. "Amalgama e fortë" që del nga elektrolizeri dhe uji futen në dekompozues.
Elektrolizatori në të gjitha modelet e disponueshme është bërë në formën e një kanali çeliku të gjatë dhe relativisht të ngushtë, pak të pjerrët, përgjatë pjesës së poshtme të së cilës rrjedh një shtresë e hollë amalgame nga graviteti, që është katoda, dhe anoliti rrjedh sipër. Shëllira dhe amalgama e dobët ushqehen nga skaji i lartë i ngritur i elektrolizerit përmes "xhepit të hyrjes".
Amalgamë e fortë rrjedh nga fundi i poshtëm i elektrolizerit përmes "xhepit të daljes". Klori dhe kloranoliti dalin së bashku përmes një tubi, i vendosur gjithashtu në skajin e poshtëm të elektrolizuesit. Anodet janë pezulluar mbi të gjithë pasqyrën e rrjedhës së amalgamës ose katodën në një distancë prej 3-5 mm nga katoda. Pjesa e sipërme e elektrolizerit është e mbuluar me një kapak.
Dy lloje të dekompozuesve janë të zakonshëm: horizontal dhe vertikal. Të parat janë bërë në formën e një grykë çeliku të prirur me të njëjtën gjatësi si elektrolizeri. Një rrjedhë amalgame rrjedh përgjatë pjesës së poshtme të dekompozuesit, i cili është instaluar në një kënd të lehtë. Një grykë dekompozuese e bërë nga grafiti është zhytur në këtë rrjedhë. Uji lëviz në rrymë të kundërt. Si rezultat i dekompozimit të amalgamës, uji është i ngopur me kaustik. Zgjidhja kaustike së bashku me hidrogjenin e lë dekompozuesin përmes një tubi në fund, dhe amalgama e varfër ose merkuri pompohet në xhepin e qelizës.
Përveç elektrolizuesit, dekompozuesit, xhepave dhe tubacioneve të transferimit, kompleti i banjës së elektrolizës përfshin një pompë merkuri. Përdoren dy lloje pompash. Në rastet kur banjat janë të pajisura me një tretës vertikal ose ku tretësi është i instaluar nën elektrolizer, përdoren pompa centrifugale zhytëse konvencionale të ulura në tretës. Për banjat në të cilat dekompozuesi është instaluar pranë elektrolizerit, amalgama pompohet me një pompë rrotulluese konike të tipit origjinal.
Të gjitha pjesët e çelikut të elektrolizerit që bien në kontakt me klorin ose kloranolitin mbrohen me një shtresë të veçantë gome të vullkanizuar (gomë). Shtresa mbrojtëse e gomës nuk është plotësisht rezistente. Me kalimin e kohës, klorinohet dhe bëhet i brishtë dhe plasaritet për shkak të temperaturës. Periodikisht, shtresa mbrojtëse rinovohet. Të gjitha pjesët e tjera të banjës së elektrolizës: dekompozuesi, pompa, derdhjet janë bërë prej çeliku të pambrojtur, pasi as hidrogjeni dhe as solucioni kaustik nuk e gërryen atë.
Aktualisht, anodet e grafitit janë më të zakonshmet në elektrolizuesit e merkurit. Megjithatë, ato po zëvendësohen nga ORTA.
6.Masat paraprake të sigurisë në prodhimin e klorit
dhe mbrojtjen e mjedisit
Rreziku për personelin në prodhimin e klorit përcaktohet nga toksiciteti i lartë i klorit dhe merkurit, mundësia e formimit në pajisjet e përzierjeve shpërthyese të gazit të klorit dhe hidrogjenit, hidrogjenit dhe ajrit, si dhe zgjidhjet e triklorurit të azotit në klorin e lëngshëm. , përdorimi në prodhimin e elektrolizuesve - pajisje që janë në një potencial elektrik të rritur në raport me tokën, vetitë e alkalit kaustik të prodhuar në këtë prodhim.
Thithja e ajrit që përmban 0.1 mg/l klor për 30-60 minuta është kërcënuese për jetën. Thithja e ajrit që përmban më shumë se 0.001 mg/l klor irriton traktin respirator. Përqendrimi maksimal i lejueshëm (MPC) i klorit në ajrin e zonave të banuara: mesatarja ditore 0,03 mg/m3, maksimumi një herë 0,1 mg/m3, në ajrin e zonës së punës së ambienteve industriale është 1 mg/m3, erë pragu i perceptimit 2 mg/m3. Në një përqendrim 3-6 mg/m3 ndihet një erë e dallueshme, shfaqet acarim (skuqje) i syve dhe mukozave të hundës, në 15 mg/m3 - acarim i nazofaringit, në 90 mg/m3 - sulme intensive të kollitjes. . Ekspozimi ndaj 120 - 180 mg/m3 për 30-60 minuta është kërcënues për jetën, në 300 mg/m3 është e mundur vdekja, përqendrimi 2500 mg/m3 çon në vdekje brenda 5 minutave, në një përqendrim 3000 mg/m3 vdekje. ndodh pas disa frymëmarrjeve. Përqendrimi maksimal i lejueshëm i klorit për filtrimin e maskave të gazit industrial dhe civil është 2500 mg/m3.
Prania e klorit në ajër përcaktohet nga pajisjet e zbulimit kimik: VPKhR, PPKhR, PKhR-MV duke përdorur tuba tregues IT-44 (ngjyrë rozë, pragu i ndjeshmërisë 5 mg/m3), IT-45 (ngjyrë portokalli), aspiratorë AM- 5, AM- 0055, AM-0059, NP-3M me tuba tregues për klorin, analizues universal i gazit UG-2 me një diapazon matjeje 0-80 mg/m3, detektor gazi "Kolion-701" në intervalin 0- 20 mg/m3. Në hapësirë të hapur - me pajisje SIP "KORSAR-X". Brenda - me pajisje SIP "VEGA-M". Për t'u mbrojtur nga klori në rast keqfunksionimesh ose situatash emergjente, të gjithë personat në punishte duhet të kenë dhe të përdorin menjëherë maskat e gazit të markave "B" ose "BKF" (me përjashtim të punishteve të elektrolizës së merkurit), si dhe veshje mbrojtëse: pëlhurë ose kostume gome, çizme gome dhe dorashka. Kutitë e maskave kundër gazit kundër klorit duhet të lyhen me ngjyrë të verdhë.
Mërkuri është më helmues se klori. Përqendrimi maksimal i lejuar i avujve të tij në ajër është 0.00001 mg/l. Ndikon në trupin e njeriut përmes thithjes dhe kontaktit me lëkurën, si dhe përmes kontaktit me objekte të përziera. Avujt dhe spërkatjet e tij absorbohen (përthithen) nga veshja, lëkura dhe dhëmbët. Në të njëjtën kohë, merkuri avullon lehtësisht në temperaturë; në dispozicion në punëtorinë e elektrolizës, dhe përqendrimi i avujve të tij në ajër tejkalon shumë maksimumin e lejuar. Prandaj, dyqanet e elektrolizës së katodës së lëngshme janë të pajisura me ventilim të fuqishëm, i cili, gjatë funksionimit normal, siguron niveli i lejuar përqendrimet e avullit të merkurit. Megjithatë, kjo nuk mjafton për funksionim të sigurt. Është gjithashtu e nevojshme të respektohet e ashtuquajtura disiplinë e merkurit: ndiqni rregullat për trajtimin e merkurit. Pas tyre, para fillimit të punës, personeli kalon në një pikë kontrolli sanitar, në një pjesë të pastër të së cilës ata lënë rrobat e shtëpisë dhe veshin liri të sapo larë, që janë veshje speciale. Në fund të ndërrimit, veshjet e jashtme dhe liri të pista lihen në pjesën e ndotur të dhomës së inspektimit sanitar, dhe punëtorët bëjnë dush, lajnë dhëmbët dhe veshin sende shtëpiake në departamentin e pastër të dhomës së inspektimit sanitar.
Në punishtet ku punojnë me klor dhe merkur, duhet të përdorni një maskë gazi të markës "G" (kutia e maskës së gazit është e lyer me ngjyrë të zezë dhe ngjyrat e verdha) dhe doreza gome Rregullat e “disiplinës së merkurit” përcaktojnë se puna me merkur dhe sipërfaqe të përziera duhet të kryhet vetëm nën një shtresë uji; Merkuri i derdhur duhet të lahet menjëherë në kanalin ku ka kurthe të merkurit.
Mjedisi kërcënohet nga emetimet e klorit dhe avujt e merkurit në atmosferë, shkarkimet e kripërave të merkurit dhe pikat e merkurit, përbërësit që përmbajnë klor aktiv në ujërat e zeza dhe helmimi i tokës nga llumi i merkurit. Klori hyn në atmosferë gjatë aksidenteve, me emetimet e ventilimit dhe gazrat e shkarkimit nga pajisje të ndryshme. Avulli i merkurit kryhet me ajrin nga sistemet e ventilimit. Norma për përmbajtjen e klorit në ajër kur lëshohet në atmosferë është 0.03 mg/m3. Ky përqendrim mund të arrihet nëse përdoret larja alkaline e gazit të shkarkimit me shumë faza. Norma për përmbajtjen e merkurit në ajër kur lëshohet në atmosferë është 0,0003 mg/m3, dhe në ujërat e zeza kur shkarkohen në trupat ujorë është 4 mg/m3.
Neutralizoni klorin me zgjidhjet e mëposhtme:
qumështi i gëlqeres, për të cilin 1 pjesë e peshës gëlqere të shuar derdhet në 3 pjesë ujë, përzihet mirë, pastaj hidhet sipër tretësira e gëlqeres (për shembull, 10 kg gëlqere të shuar + 30 litra ujë);
Tretësirë ujore 5% e sodës sode, për të cilën 2 pjesë të peshës sode shpërndahen duke u përzier me 18 pjesë ujë (për shembull, 5 kg sode hiri + 95 litra ujë);
Një tretësirë ujore 5% e sodës kaustike, për të cilën 2 pjesë të peshës sodë kaustike treten duke u përzier me 18 pjesë ujë (për shembull, 5 kg sodë kaustike + 95 litra ujë).
Nëse rrjedh gazi i klorit, uji spërkatet për të shuar avujt. Shkalla e konsumit të ujit nuk është e standardizuar.
Kur derdhet klori i lëngshëm, vendi i derdhjes është i rrethuar me një mur prej balte dhe mbushet me qumësht gëlqereje, një tretësirë hiri sode, sodë kaustike ose ujë. Për të neutralizuar 1 ton klor të lëngshëm, nevojiten 0,6-0,9 ton ujë ose 0,5-0,8 ton tretësirë. Për të neutralizuar 1 ton klor të lëngshëm nevojiten 22-25 ton tretësirë ose 333-500 ton ujë.
Për të spërkatur ujë ose solucione, përdoren kamionë ujitës dhe zjarrfikës, stacione mbushje automatike (AT, PM-130, ARS-14, ARS-15), si dhe hidrantë dhe sisteme speciale të disponueshme në objektet kimikisht të rrezikshme.
konkluzioni
Meqenëse vëllimet e klorit të marra me metoda laboratorike janë të papërfillshme në krahasim me kërkesën vazhdimisht në rritje për këtë produkt, nuk ka kuptim të bëhet një analizë krahasuese mbi to.
Nga metodat e prodhimit elektrokimik, më e lehta dhe më e përshtatshme është elektroliza me një katodë të lëngshme (merkur), por kjo metodë nuk është pa të meta. Shkakton dëme të konsiderueshme mjedisore përmes avullimit dhe rrjedhjes së merkurit metalik dhe gazit të klorit.
Elektrolizatorët me një katodë të ngurtë eliminojnë rrezikun e ndotjes së mjedisit me merkur. Kur zgjidhni midis elektrolizuesve të diafragmës dhe membranës për objektet e reja të prodhimit, preferohet përdorimi i këtyre të fundit, pasi ato janë më ekonomike dhe ofrojnë mundësinë për të marrë një produkt përfundimtar me cilësi më të lartë.
Bibliografi
1.Zaretsky S. A., Suchkov V. N., Zhivotinsky P. B. Teknologjia elektrokimike e substancave inorganike dhe burimet e rrymës kimike: Një libër shkollor për studentët e shkollave teknike. M..: Më e lartë. Shkolla, 1980. 423 f.
2.Mazanko A.F., Kamaryan G.M., Romashin O.P. Elektroliza e membranës industriale. M.: Shtëpia botuese "Kimi", 1989. 240 f.
.Pozin M.E. Teknologjia e kripërave minerale (plehra, pesticide, kripëra industriale, okside dhe acide), pjesa 1, ed. 4, rev. L., Shtëpia botuese "Kimia", 1974. 792 f.
.Fioshin M. Ya., Pavlov V. N. Elektroliza në kiminë inorganike. M.: Shtëpia botuese “Nauka”, 1976. 106 f.
.Yakimenko L. M. Prodhimi i klorit, sodës kaustike dhe produkteve të klorit inorganik. M.: Shtëpia botuese "Kimia", 1974. 600 f.
Burimet e internetit
6.Rregullat e sigurisë për prodhimin, ruajtjen, transportin dhe përdorimin e klorit // URL: #"justify">7. Substancat kimikisht të rrezikshme urgjente // URL: #"justify">. Klori: aplikimi // URL: #"justify">.
(sipas Pauling)
/cm³
Klorin (χλωρός - jeshile) - një element i nëngrupit kryesor të grupit të shtatë, periudha e tretë e sistemit periodik të elementeve kimike të D.I. Mendeleev, me numër atomik 17. Shënohet me simbolin Cl (lat. Chlorum). Jometal kimikisht aktiv. Është pjesë e grupit të halogjenëve (fillimisht emri "halogjen" u përdor nga kimisti gjerman Schweiger për klorin [fjalë për fjalë, "halogjen" përkthehet si kripë), por nuk u kap dhe më pas u bë i zakonshëm për grupin VII. të elementeve, ku përfshihet klori).
Substanca e thjeshtë klori (numri CAS: 7782-50-5) në kushte normale është një gaz helmues me ngjyrë të verdhë-jeshile, me erë të fortë. Molekula diatomike e klorit (formula Cl2).
Diagrami i atomit të klorit
Klori u mor për herë të parë në 1772 nga Scheele, i cili përshkroi lirimin e tij gjatë ndërveprimit të piroluzitit me acidin klorhidrik në traktatin e tij mbi piroluzitin:
4HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + 2H2O
Scheele vuri në dukje erën e klorit, të ngjashme me atë të aqua regia, aftësinë e tij për të reaguar me arin dhe cinnabarin dhe vetitë e tij zbardhuese.
Sidoqoftë, Scheele, në përputhje me teorinë e phlogistonit që ishte dominuese në kimi në atë kohë, sugjeroi që klori është acid klorhidrik i deflogistikuar, domethënë oksidi i acidit klorhidrik. Berthollet dhe Lavoisier sugjeruan se klori është një oksid i elementit muria, por përpjekjet për ta izoluar atë mbetën të pasuksesshme deri në punën e Davy, i cili arriti të dekompozojë kripën e tryezës në natrium dhe klor me anë të elektrolizës.
Shpërndarja në natyrë
Ekzistojnë dy izotope të klorit që gjenden në natyrë: 35 Cl dhe 37 Cl. Në koren e tokës, klori është halogjeni më i zakonshëm. Klori është shumë aktiv - kombinohet drejtpërdrejt me pothuajse të gjithë elementët e tabelës periodike. Prandaj, në natyrë gjendet vetëm në formën e përbërjeve në mineralet: halit NaCl, sylviti KCl, sylviniti KCl NaCl, biskofiti MgCl 2 6H2O, karnaliti KCl MgCl 2 6H 2 O, kainiti KCl MgSO 4 3H2. rezervat e klorit përmbahen në kripërat e ujërave të deteve dhe oqeaneve.
Klori përbën 0,025% të numrit të përgjithshëm të atomeve në koren e tokës, numri Clarke i klorit është 0,19% dhe Trupi i njeriut përmban 0,25% jone klori ndaj peshës. Në trupin e njeriut dhe të kafshëve, klori gjendet kryesisht në lëngjet ndërqelizore (përfshirë gjakun) dhe luan një rol të rëndësishëm në rregullimin e proceseve osmotike, si dhe në proceset që lidhen me funksionimin e qelizave nervore.
Përbërja izotopike
Në natyrë gjenden 2 izotope të qëndrueshme të klorit: me numër masiv 35 dhe 37. Përmasat e përmbajtjes së tyre janë përkatësisht 75,78% dhe 24,22%.
| Izotop | Masa relative, a.m.u. | Gjysem jete | Lloji i prishjes | Rrotullimi bërthamor |
|---|---|---|---|---|
| 35Cl | 34.968852721 | E qëndrueshme | — | 3/2 |
| 36Cl | 35.9683069 | 301000 vjet | b zbërthimi në 36 Ar | 0 |
| 37Cl | 36.96590262 | E qëndrueshme | — | 3/2 |
| 38Cl | 37.9680106 | 37.2 minuta | b zbërthimi në 38 Ar | 2 |
| 39 Cl | 38.968009 | 55.6 minuta | β zbërthehet në 39 Ar | 3/2 |
| 40 Cl | 39.97042 | 1.38 minuta | β zbërthehet në 40 Ar | 2 |
| 41 Cl | 40.9707 | 34 s | β zbërthimi në 41 Ar | |
| 42 Cl | 41.9732 | 46.8 s | β zbërthimi në 42 Ar | |
| 43 Cl | 42.9742 | 3.3 s | β-zbërthimi në 43 Ar |
Vetitë fizike dhe fiziko-kimike
Në kushte normale, klori është një gaz i verdhë-jeshile me një erë mbytëse. Disa nga vetitë e tij fizike janë paraqitur në tabelë.
Disa veti fizike të klorit
| Prona | Kuptimi |
|---|---|
| Temperatura e vlimit | -34 °C |
| Temperatura e shkrirjes | −101 °C |
| Temperatura e zbërthimit (shpërbërjet në atome) |
~1400°C |
| Dendësia (gaz, n.s.) | 3.214 g/l |
| Afiniteti elektronik i një atomi | 3,65 eV |
| Energjia e parë e jonizimit | 12,97 eV |
| Kapaciteti i nxehtësisë (298 K, gaz) | 34,94 (J/mol K) |
| Temperatura kritike | 144 °C |
| Presion kritik | 76 atm |
| Entalpia standarde e formimit (298 K, gaz) | 0 (kJ/mol) |
| Entropia standarde e formimit (298 K, gaz) | 222.9 (J/mol K) |
| Entalpia e shkrirjes | 6,406 (kJ/mol) |
| Entalpia e vlimit | 20,41 (kJ/mol) |
Kur ftohet, klori kthehet në një lëng në një temperaturë prej rreth 239 K, dhe më pas nën 113 K kristalizohet në një rrjetë ortohombike me grup hapësinor. Cmca dhe parametrat a=6.29 b=4.50, c=8.21. Nën 100 K, modifikimi ortorhombik i klorit kristalor bëhet tetragonal, duke pasur një grup hapësinor P4 2/cm dhe parametrat e rrjetës a=8.56 dhe c=6.12.
Tretshmëria
| Tretës | Tretshmëria g/100 g |
|---|---|
| Benzeni | Le të shpërndahemi |
| Ujë (0 °C) | 1,48 |
| Ujë (20 °C) | 0,96 |
| Ujë (25 °C) | 0,65 |
| Ujë (40 °C) | 0,46 |
| Ujë (60°C) | 0,38 |
| Ujë (80 °C) | 0,22 |
| Tetraklorur karboni (0 °C) | 31,4 |
| Tetraklorur karboni (19 °C) | 17,61 |
| Tetraklorur karboni (40 °C) | 11 |
| Kloroform | I tretshëm mirë |
| TiCl 4, SiCl 4, SnCl 4 | Le të shpërndahemi |
Në dritë ose kur nxehet, ai reagon në mënyrë aktive (nganjëherë me shpërthim) me hidrogjenin sipas një mekanizmi radikal. Përzierjet e klorit me hidrogjenin, që përmbajnë nga 5,8 deri në 88,3% hidrogjen, shpërthejnë pas rrezatimit për të formuar klorur hidrogjeni. Një përzierje e klorit dhe hidrogjenit në përqendrime të vogla digjet me një flakë të pangjyrë ose të verdhë-jeshile. Temperatura maksimale e flakës hidrogjen-klor 2200 °C:
Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2 Cl 2 + 3F 2 (p.sh.) → 2ClF 3
Prona të tjera
Cl 2 + CO → COCl 2Kur tretet në ujë ose alkale, klori shpërbëhet, duke formuar acide hipoklorik (dhe kur nxehet, perklorik) dhe klorhidrik, ose kripërat e tyre:
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 → 3NH3 4 Cl
Vetitë oksiduese të klorit
Cl 2 + H 2 S → 2HCl + SReaksionet me substanca organike
CH 3 -CH 3 + Cl 2 → C 2 H 6-x Cl x + HClBashkohet me komponimet e pangopura nëpërmjet lidhjeve të shumta:
CH 2 =CH 2 + Cl 2 → Cl-CH 2 -CH 2 -Cl
Komponimet aromatike zëvendësojnë një atom hidrogjeni me klor në prani të katalizatorëve (për shembull, AlCl 3 ose FeCl 3):
C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl
Metodat e klorit për prodhimin e klorit
Metodat industriale
Fillimisht, metoda industriale për prodhimin e klorit bazohej në metodën Scheele, domethënë reagimi i piroluzitit me acid klorhidrik:
MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O 2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOH Anode: 2Cl - - 2е - → Cl 2 0 Katodë: 2H 2 O + 2e - → H2 2OH-
Meqenëse elektroliza e ujit ndodh paralelisht me elektrolizën e klorurit të natriumit, ekuacioni i përgjithshëm mund të shprehet si më poshtë:
1,80 NaCl + 0,50 H 2 O → 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2
Përdoren tre variante të metodës elektrokimike për prodhimin e klorit. Dy prej tyre janë elektroliza me një katodë të ngurtë: metodat e diafragmës dhe membranës, e treta është elektroliza me një katodë të lëngshme (metoda e prodhimit të merkurit). Ndër metodat e prodhimit elektrokimik, metoda më e lehtë dhe më e përshtatshme është elektroliza me katodë merkuri, por kjo metodë shkakton dëme të konsiderueshme në mjedis si rezultat i avullimit dhe rrjedhjes së merkurit metalik.
Metoda e diafragmës me katodë të ngurtë
Zgavra e elektrolizerit ndahet nga një ndarje poroze e asbestit - një diafragmë - në hapësirat e katodës dhe anodës, ku ndodhen përkatësisht katoda dhe anoda e elektrolizuesit. Prandaj, një elektrolizues i tillë shpesh quhet diafragmë, dhe metoda e prodhimit është elektroliza e diafragmës. Një rrjedhë e anolitit të ngopur (tretësirë e NaCl) rrjedh vazhdimisht në hapësirën e anodës së elektrolizuesit të diafragmës. Si rezultat i procesit elektrokimik, klori lirohet në anodë për shkak të dekompozimit të halitit, dhe hidrogjeni lëshohet në katodë për shkak të dekompozimit të ujit. Në këtë rast, zona afër katodës pasurohet me hidroksid natriumi.
Metoda membranore me katodë të ngurtë
Metoda e membranës është në thelb e ngjashme me metodën e diafragmës, por hapësirat e anodës dhe katodës janë të ndara nga një membranë polimer-këmbyes kationesh. Metoda e prodhimit të membranës është më efikase se metoda e diafragmës, por më e vështirë për t'u përdorur.
Metoda e merkurit me katodë të lëngshme
Procesi kryhet në një banjë elektrolitike, e cila përbëhet nga një elektrolizues, një dekompozues dhe një pompë merkuri, të ndërlidhura nga komunikimet. Në banjën elektrolitike, merkuri qarkullon nën veprimin e një pompë merkur, duke kaluar nëpër një elektrolizues dhe një dekompozues. Katoda e elektrolizuesit është një rrjedhë e merkurit. Anode - grafit ose konsum të ulët. Së bashku me merkurin, një rrymë anoliti - një zgjidhje e klorurit të natriumit - rrjedh vazhdimisht nëpër elektrolizer. Si rezultat i dekompozimit elektrokimik të klorurit, molekulat e klorit formohen në anodë, dhe në katodë, natriumi i çliruar shpërndahet në merkur duke formuar një amalgamë.
Metodat laboratorike
Në laboratorë, për të prodhuar klor, zakonisht përdoren procese të bazuara në oksidimin e klorurit të hidrogjenit me agjentë të fortë oksidues (për shembull, oksid mangani (IV), permanganat kaliumi, dikromat kaliumi):
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
Ruajtja e klorit
Klori i prodhuar ruhet në "depozita" të veçanta ose derdhet në cilindra çeliku shtypje e lartë. Cilindrat me klor të lëngshëm nën presion kanë një ngjyrë të veçantë - ngjyrë kënetore. Duhet të theksohet se gjatë përdorimit të zgjatur të cilindrave të klorit, triklorur azoti jashtëzakonisht shpërthyes grumbullohet në to, dhe për këtë arsye, herë pas here, cilindrat e klorit duhet t'i nënshtrohen larjes rutinë dhe pastrimit të klorurit të azotit.
Standardet e Cilësisë së Klorit
Sipas GOST 6718-93 "Klori i lëngët. Specifikimet teknike" prodhohen klasat e mëposhtme të klorit
Aplikacion
Klori përdoret në shumë industri, shkencë dhe nevoja shtëpiake:
- Në prodhimin e klorurit të polivinilit, komponimeve plastike, gomës sintetike, nga të cilat prodhohen: izolimi i telit, profilet e dritareve, materialet e paketimit, veshjet dhe këpucët, linoleumi dhe pllakat, llaqet, pajisjet dhe plastika me shkumë, lodra, pjesë instrumentesh, materiale ndërtimi. Kloruri i polivinilit prodhohet nga polimerizimi i klorurit të vinilit, i cili sot më së shpeshti prodhohet nga etileni me metodën e balancuar me klor përmes 1,2-dikloroetanit të ndërmjetëm.
- Vetitë zbardhuese të klorit janë të njohura për një kohë të gjatë, megjithëse nuk është vetë klori që "zbardh", por oksigjeni atomik, i cili formohet gjatë zbërthimit të acidit hipoklor: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl. + O.. Kjo metodë e zbardhjes së pëlhurave, letrës, kartonit është përdorur për disa shekuj.
- Prodhimi i insekticideve organoklorike - substanca që vrasin insektet e dëmshme për të korrat, por janë të sigurta për bimët. Një pjesë e konsiderueshme e klorit të prodhuar konsumohet për të marrë produkte për mbrojtjen e bimëve. Një nga insekticidet më të rëndësishme është heksaklorocikloheksani (shpesh i quajtur heksakloran). Kjo substancë u sintetizua për herë të parë në 1825 nga Faraday, por ajo gjeti zbatim praktik vetëm më shumë se 100 vjet më vonë - në vitet '30 të shekullit tonë.
- Përdorej si agjent luftarak kimik, si dhe për prodhimin e agjentëve të tjerë kimikë të luftës: gaz mustardë, fosgjen.
- Për të dezinfektuar ujin - "klorinim". Metoda më e zakonshme e dezinfektimit të ujit të pijshëm; bazohet në aftësinë e klorit të lirë dhe përbërjeve të tij për të frenuar sistemet enzimë të mikroorganizmave që katalizojnë proceset redoks. Për dezinfektimin e ujit të pijshëm përdoren: klor, dioksid klori, kloraminë dhe zbardhues. SanPiN 2.1.4.1074-01 përcakton kufijtë (korridorin) e mëposhtëm të përmbajtjes së lejuar të klorit të lirë të mbetur në ujin e pijshëm të furnizimit me ujë të centralizuar 0.3 - 0.5 mg/l. Një numër shkencëtarësh dhe madje edhe politikanësh në Rusi kritikojnë vetë konceptin e klorimit të ujit të rubinetit, por nuk mund të ofrojnë një alternativë ndaj efektit të mëvonshëm dezinfektues të përbërjeve të klorit. Materialet nga të cilat janë bërë tubat e ujit ndërveprojnë ndryshe me ujin e rubinetit të klorur. Klori i lirë në ujin e rubinetit redukton ndjeshëm jetëgjatësinë e tubacioneve me bazë poliolefine: lloje të ndryshme tubash polietileni, duke përfshirë polietileni të ndërlidhur, të mëdhenj të njohur si PEX (PE-X). Në SHBA, për të kontrolluar pranimin e tubacioneve të bëra nga materiale polimer për përdorim në sistemet e furnizimit me ujë me ujë të klorur, ata u detyruan të miratonin 3 standarde: ASTM F2023 në lidhje me tubat, membranat dhe muskujt skeletorë. Këto kanale kryejnë funksione të rëndësishme në rregullimin e vëllimit të lëngjeve, transportin e joneve transepiteliale dhe stabilizimin e potencialeve të membranës dhe janë të përfshirë në ruajtjen e pH të qelizave. Klori grumbullohet në indin visceral, lëkurën dhe muskujt skeletorë. Klori absorbohet kryesisht në zorrën e trashë. Thithja dhe sekretimi i klorit janë të lidhura ngushtë me jonet e natriumit dhe bikarbonatet, dhe në një masë më të vogël me mineralokortikoidet dhe aktivitetin e Na +/K + -ATPazës. 10-15% e të gjithë klorit grumbullohet në qeliza, nga të cilat 1/3 deri në 1/2 është në qelizat e kuqe të gjakut. Rreth 85% e klorit gjendet në hapësirën jashtëqelizore. Klori ekskretohet nga trupi kryesisht nëpërmjet urinës (90-95%), feçeve (4-8%) dhe përmes lëkurës (deri në 2%). Ekskretimi i klorit shoqërohet me jonet e natriumit dhe kaliumit, dhe në mënyrë reciproke me HCO 3 - (balanca acido-bazike).
Një person konsumon 5-10 g NaCl në ditë. Nevoja minimale e njeriut për klor është rreth 800 mg në ditë. Foshnja merr sasinë e nevojshme të klorit nëpërmjet qumështit të nënës, i cili përmban 11 mmol/l klor. NaCl është i nevojshëm për prodhimin e acidit klorhidrik në stomak, i cili nxit tretjen dhe shkatërron bakteret patogjene. Aktualisht, përfshirja e klorit në shfaqjen e disa sëmundjeve te njerëzit nuk është studiuar mirë, kryesisht për shkak të numrit të vogël të studimeve. Mjafton të thuhet se as rekomandimet për marrjen e përditshme të klorit nuk janë zhvilluar. Indet e muskujve të njeriut përmbajnë 0,20-0,52% klor, indi kockor - 0,09%; në gjak - 2,89 g/l. Trupi mesatar i një personi (pesha trupore 70 kg) përmban 95 g klor. Çdo ditë njeriu merr 3-6 g klor nga ushqimi, që më shumë se mbulon nevojën për këtë element.
Jonet e klorit janë jetike për bimët. Klori është i përfshirë në metabolizmin e energjisë në bimë duke aktivizuar fosforilimin oksidativ. Është i nevojshëm për formimin e oksigjenit gjatë fotosintezës nga kloroplastet e izoluara dhe stimulon proceset ndihmëse të fotosintezës, kryesisht ato që lidhen me akumulimin e energjisë. Klori ka një efekt pozitiv në përthithjen e përbërjeve të oksigjenit, kaliumit, kalciumit dhe magnezit nga rrënjët. Përqendrimi i tepërt i joneve të klorit në bimë mund të ketë gjithashtu një anë negative, për shembull, të zvogëlojë përmbajtjen e klorofilit, të zvogëlojë aktivitetin e fotosintezës, të ngadalësojë rritjen dhe zhvillimin e klorit të bimëve Baskunchak). Klori ishte një nga agjentët e parë kimikë të përdorur
— Duke përdorur pajisje laboratorike analitike, elektroda laboratorike dhe industriale, në veçanti: elektroda referuese ESR-10101 që analizojnë përmbajtjen e Cl- dhe K+.
Kërkesat e klorit, ne jemi gjetur nga pyetjet e klorit
Ndërveprimi, helmimi, uji, reaksionet dhe prodhimi i klorit
- oksidit
- zgjidhje
- acidet
- lidhjet
- Vetitë
- përkufizim
- dioksidit
- formulë
- peshë
- aktive
- lëngshme
- substancës
- aplikacion
- veprim
- gjendja e oksidimit
- hidroksid
Vetitë fizike të klorit merren parasysh: dendësia e klorit, përçueshmëria e tij termike, nxehtësia specifike dhe viskoziteti dinamik në temperatura të ndryshme. Vetitë fizike të Cl 2 janë paraqitur në formën e tabelave për gjendjet e lëngëta, të ngurta dhe të gazta të këtij halogjeni.
Karakteristikat themelore fizike të klorit
Klori përfshihet në grupin VII të periudhës së tretë të tabelës periodike të elementeve në numrin 17. I përket nëngrupit të halogjenëve, ka masa atomike dhe molekulare relative përkatësisht 35.453 dhe 70.906. Në temperaturat mbi -30°C, klori është një gaz i verdhë në të gjelbër me një erë karakteristike të fortë dhe irrituese. Lëngëzohet lehtësisht nën presion normal (1,013·10 5 Pa) kur ftohet në -34°C dhe formon një lëng të pastër qelibar që ngurtësohet në -101°C.
Për shkak të aktivitetit të tij të lartë kimik, klori i lirë nuk gjendet në natyrë, por ekziston vetëm në formën e komponimeve. Gjendet kryesisht në mineralin halit (), dhe është gjithashtu pjesë e mineraleve të tilla si sylviti (KCl), karnaliti (KCl MgCl 2 6H 2 O) dhe sylviniti (KCl NaCl). Përmbajtja e klorit në koren e tokës i afrohet 0,02% të numrit të përgjithshëm të atomeve të kores së tokës, ku gjendet në formën e dy izotopeve 35 Cl dhe 37 Cl në një raport përqindje prej 75,77% 35 Cl dhe 24,23% 37 Cl .
| Prona | Kuptimi |
|---|---|
| Pika e shkrirjes, °C | -100,5 |
| Pika e vlimit, °C | -30,04 |
| Temperatura kritike, °C | 144 |
| Presioni kritik, Pa | 77.1 10 5 |
| Dendësia kritike, kg/m3 | 573 |
| Dendësia e gazit (në 0°C dhe 1,013 10 5 Pa), kg/m3 | 3,214 |
| Dendësia e avullit të ngopur (në 0°C dhe 3,664 10 5 Pa), kg/m3 | 12,08 |
| Dendësia e klorit të lëngshëm (në 0°C dhe 3,664 10 5 Pa), kg/m3 | 1468 |
| Dendësia e klorit të lëngshëm (në 15,6°C dhe 6,08 10 5 Pa), kg/m3 | 1422 |
| Dendësia e klorit të ngurtë (në -102°C), kg/m3 | 1900 |
| Dendësia relative e gazit në ajër (në 0°C dhe 1,013 10 5 Pa) | 2,482 |
| Dendësia relative e avullit të ngopur në ajër (në 0°C dhe 3,664 10 5 Pa) | 9,337 |
| Dendësia relative e klorit të lëngshëm në 0°C (në raport me ujin në 4°C) | 1,468 |
| Vëllimi specifik i gazit (në 0°C dhe 1,013 10 5 Pa), m 3 / kg | 0,3116 |
| Vëllimi specifik i avullit të ngopur (në 0°C dhe 3,664 10 5 Pa), m 3 / kg | 0,0828 |
| Vëllimi specifik i klorit të lëngshëm (në 0°C dhe 3,664 10 5 Pa), m 3 / kg | 0,00068 |
| Presioni i avullit të klorit në 0°C, Pa | 3,664 10 5 |
| Viskoziteti dinamik i gazit në 20°C, 10 -3 Pa s | 0,013 |
| Viskoziteti dinamik i klorit të lëngshëm në 20°C, 10 -3 Pa s | 0,345 |
| Nxehtësia e shkrirjes së klorit të ngurtë (në pikën e shkrirjes), kJ/kg | 90,3 |
| Nxehtësia e avullimit (në pikën e vlimit), kJ/kg | 288 |
| Nxehtësia e sublimimit (në pikën e shkrirjes), kJ/mol | 29,16 |
| Kapaciteti molar i nxehtësisë C p të gazit (në -73…5727°C), J/(mol K) | 31,7…40,6 |
| Kapaciteti molar i nxehtësisë C p të klorit të lëngët (në -101…-34°C), J/(mol K) | 67,1…65,7 |
| Koeficienti i përçueshmërisë termike të gazit në 0°C, W/(m K) | 0,008 |
| Koeficienti i përçueshmërisë termike të klorit të lëngshëm në 30°C, W/(m K) | 0,62 |
| Entalpia e gazit, kJ/kg | 1,377 |
| Entalpia e avullit të ngopur, kJ/kg | 1,306 |
| Entalpia e klorit të lëngshëm, kJ/kg | 0,879 |
| Indeksi i thyerjes në 14°C | 1,367 |
| Përçueshmëri elektrike specifike në -70°С, S/m | 10 -18 |
| Afiniteti i elektroneve, kJ/mol | 357 |
| Energjia e jonizimit, kJ/mol | 1260 |
Dendësia e klorit
Në kushte normale, klori është një gaz i rëndë me një densitet afërsisht 2.5 herë më të lartë. Dendësia e klorit të gaztë dhe të lëngët në kushte normale (në 0°C) është e barabartë me 3.214 dhe 1468 kg/m3, përkatësisht. Kur klori i lëngët ose i gaztë nxehet, densiteti i tij zvogëlohet për shkak të një rritje të vëllimit për shkak të zgjerimit termik.
Dendësia e gazit të klorit
Tabela tregon dendësinë e klorit në gjendje të gaztë në temperatura të ndryshme (që variojnë nga -30 në 140°C) dhe presion normal atmosferik (1,013·10 5 Pa). Dendësia e klorit ndryshon me temperaturën - zvogëlohet kur nxehet. Për shembull, në 20°C dendësia e klorit është 2.985 kg/m3, dhe kur temperatura e këtij gazi rritet në 100°C, vlera e densitetit zvogëlohet në një vlerë prej 2,328 kg/m 3.
| t, °С | ρ, kg/m 3 | t, °С | ρ, kg/m 3 |
|---|---|---|---|
| -30 | 3,722 | 60 | 2,616 |
| -20 | 3,502 | 70 | 2,538 |
| -10 | 3,347 | 80 | 2,464 |
| 0 | 3,214 | 90 | 2,394 |
| 10 | 3,095 | 100 | 2,328 |
| 20 | 2,985 | 110 | 2,266 |
| 30 | 2,884 | 120 | 2,207 |
| 40 | 2,789 | 130 | 2,15 |
| 50 | 2,7 | 140 | 2,097 |
Me rritjen e presionit, densiteti i klorit rritet. Tabelat e mëposhtme tregojnë densitetin e gazit të klorit në intervalin e temperaturës nga -40 në 140°C dhe presionin nga 26.6·10 5 deri në 213·10 5 Pa. Me rritjen e presionit, dendësia e klorit në gjendje të gaztë rritet proporcionalisht. Për shembull, një rritje e presionit të klorit nga 53,2·10 5 në 106,4·10 5 Pa në një temperaturë prej 10°C çon në një rritje të dyfishtë të densitetit të këtij gazi.
| ↓ t, °С | P, kPa → | 26,6 | 53,2 | 79,8 | 101,3 |
|---|---|---|---|---|
| -40 | 0,9819 | 1,996 | — | — |
| -30 | 0,9402 | 1,896 | 2,885 | 3,722 |
| -20 | 0,9024 | 1,815 | 2,743 | 3,502 |
| -10 | 0,8678 | 1,743 | 2,629 | 3,347 |
| 0 | 0,8358 | 1,678 | 2,528 | 3,214 |
| 10 | 0,8061 | 1,618 | 2,435 | 3,095 |
| 20 | 0,7783 | 1,563 | 2,35 | 2,985 |
| 30 | 0,7524 | 1,509 | 2,271 | 2,884 |
| 40 | 0,7282 | 1,46 | 2,197 | 2,789 |
| 50 | 0,7055 | 1,415 | 2,127 | 2,7 |
| 60 | 0,6842 | 1,371 | 2,062 | 2,616 |
| 70 | 0,6641 | 1,331 | 2 | 2,538 |
| 80 | 0,6451 | 1,292 | 1,942 | 2,464 |
| 90 | 0,6272 | 1,256 | 1,888 | 2,394 |
| 100 | 0,6103 | 1,222 | 1,836 | 2,328 |
| 110 | 0,5943 | 1,19 | 1,787 | 2,266 |
| 120 | 0,579 | 1,159 | 1,741 | 2,207 |
| 130 | 0,5646 | 1,13 | 1,697 | 2,15 |
| 140 | 0,5508 | 1,102 | 1,655 | 2,097 |
| ↓ t, °С | P, kPa → | 133 | 160 | 186 | 213 |
|---|---|---|---|---|
| -20 | 4,695 | 5,768 | — | — |
| -10 | 4,446 | 5,389 | 6,366 | 7,389 |
| 0 | 4,255 | 5,138 | 6,036 | 6,954 |
| 10 | 4,092 | 4,933 | 5,783 | 6,645 |
| 20 | 3,945 | 4,751 | 5,565 | 6,385 |
| 30 | 3,809 | 4,585 | 5,367 | 6,154 |
| 40 | 3,682 | 4,431 | 5,184 | 5,942 |
| 50 | 3,563 | 4,287 | 5,014 | 5,745 |
| 60 | 3,452 | 4,151 | 4,855 | 5,561 |
| 70 | 3,347 | 4,025 | 4,705 | 5,388 |
| 80 | 3,248 | 3,905 | 4,564 | 5,225 |
| 90 | 3,156 | 3,793 | 4,432 | 5,073 |
| 100 | 3,068 | 3,687 | 4,307 | 4,929 |
| 110 | 2,985 | 3,587 | 4,189 | 4,793 |
| 120 | 2,907 | 3,492 | 4,078 | 4,665 |
| 130 | 2,832 | 3,397 | 3,972 | 4,543 |
| 140 | 2,761 | 3,319 | 3,87 | 4,426 |
Dendësia e klorit të lëngshëm
Klori i lëngshëm mund të ekzistojë në një interval relativisht të ngushtë të temperaturës, kufijtë e të cilit shtrihen nga minus 100.5 në plus 144 ° C (d.m.th., nga pika e shkrirjes në temperaturën kritike). Mbi një temperaturë prej 144°C, klori nuk do të kthehet në gjendje të lëngët nën asnjë presion. Dendësia e klorit të lëngshëm në këtë interval të temperaturës varion nga 1717 në 573 kg/m3.
| t, °С | ρ, kg/m 3 | t, °С | ρ, kg/m 3 |
|---|---|---|---|
| -100 | 1717 | 30 | 1377 |
| -90 | 1694 | 40 | 1344 |
| -80 | 1673 | 50 | 1310 |
| -70 | 1646 | 60 | 1275 |
| -60 | 1622 | 70 | 1240 |
| -50 | 1598 | 80 | 1199 |
| -40 | 1574 | 90 | 1156 |
| -30 | 1550 | 100 | 1109 |
| -20 | 1524 | 110 | 1059 |
| -10 | 1496 | 120 | 998 |
| 0 | 1468 | 130 | 920 |
| 10 | 1438 | 140 | 750 |
| 20 | 1408 | 144 | 573 |
Kapaciteti specifik termik i klorit
Kapaciteti termik specifik i gazit të klorit C p në kJ/(kg K) në intervalin e temperaturës nga 0 në 1200°C dhe presionin normal atmosferik mund të llogaritet duke përdorur formulën:
ku T është temperatura absolute e klorit në gradë Kelvin.
Duhet theksuar se në kushte normale kapaciteti termik specifik i klorit është 471 J/(kg K) dhe rritet kur nxehet. Rritja e kapacitetit të nxehtësisë në temperaturat mbi 500°C bëhet e parëndësishme dhe në temperatura të larta nxehtësia specifike e klorit mbetet praktikisht e pandryshuar.
Tabela tregon rezultatet e llogaritjes së nxehtësisë specifike të klorit duke përdorur formulën e mësipërme (gabimi i llogaritjes është rreth 1%).
| t, °С | C p , J/(kg K) | t, °С | C p , J/(kg K) |
|---|---|---|---|
| 0 | 471 | 250 | 506 |
| 10 | 474 | 300 | 508 |
| 20 | 477 | 350 | 510 |
| 30 | 480 | 400 | 511 |
| 40 | 482 | 450 | 512 |
| 50 | 485 | 500 | 513 |
| 60 | 487 | 550 | 514 |
| 70 | 488 | 600 | 514 |
| 80 | 490 | 650 | 515 |
| 90 | 492 | 700 | 515 |
| 100 | 493 | 750 | 515 |
| 110 | 494 | 800 | 516 |
| 120 | 496 | 850 | 516 |
| 130 | 497 | 900 | 516 |
| 140 | 498 | 950 | 516 |
| 150 | 499 | 1000 | 517 |
| 200 | 503 | 1100 | 517 |
Në temperatura afër zeros absolute, klori është në gjendje të ngurtë dhe ka një kapacitet të ulët termik specifik (19 J/(kg K)). Me rritjen e temperaturës së Cl 2 të ngurtë, kapaciteti i tij i nxehtësisë rritet dhe arrin një vlerë prej 720 J/(kg K) në minus 143°C.
Klori i lëngshëm ka një kapacitet termik specifik prej 918...949 J/(kg K) në intervalin nga 0 deri në -90 gradë Celsius. Sipas tabelës, mund të shihet se kapaciteti termik specifik i klorit të lëngshëm është më i lartë se ai i klorit të gaztë dhe zvogëlohet me rritjen e temperaturës.
Përçueshmëria termike e klorit
Tabela tregon vlerat e koeficientëve të përçueshmërisë termike të gazit të klorit në presion normal atmosferik në intervalin e temperaturës nga -70 në 400 ° C.
Koeficienti i përçueshmërisë termike të klorit në kushte normale është 0,0079 W/(m deg), që është 3 herë më pak se në të njëjtën temperaturë dhe presion. Ngrohja e klorit çon në një rritje të përçueshmërisë së tij termike. Kështu, në një temperaturë prej 100°C, vlera e kësaj vetie fizike të klorit rritet në 0,0114 W/(m deg).
| t, °С | λ, W/(m deg) | t, °С | λ, W/(m deg) |
|---|---|---|---|
| -70 | 0,0054 | 50 | 0,0096 |
| -60 | 0,0058 | 60 | 0,01 |
| -50 | 0,0062 | 70 | 0,0104 |
| -40 | 0,0065 | 80 | 0,0107 |
| -30 | 0,0068 | 90 | 0,0111 |
| -20 | 0,0072 | 100 | 0,0114 |
| -10 | 0,0076 | 150 | 0,0133 |
| 0 | 0,0079 | 200 | 0,0149 |
| 10 | 0,0082 | 250 | 0,0165 |
| 20 | 0,0086 | 300 | 0,018 |
| 30 | 0,009 | 350 | 0,0195 |
| 40 | 0,0093 | 400 | 0,0207 |
Viskoziteti i klorit
Koeficienti i viskozitetit dinamik të klorit të gaztë në intervalin e temperaturës 20...500°C mund të llogaritet afërsisht duke përdorur formulën:
ku η T është koeficienti i viskozitetit dinamik të klorit në një temperaturë të caktuar T, K;
η T 0 - koeficienti i viskozitetit dinamik të klorit në temperaturë T 0 = 273 K (në kushte normale);
C është konstanta Sutherland (për klorin C = 351).
Në kushte normale, viskoziteti dinamik i klorit është 0,0123·10-3 Pa·s. Kur nxehet, vetia fizike e klorit, siç është viskoziteti, merr vlera më të larta.
Klori i lëngshëm ka një viskozitet një rend të madhësisë më të lartë se klori i gaztë. Për shembull, në një temperaturë prej 20°C, viskoziteti dinamik i klorit të lëngshëm ka një vlerë prej 0,345·10 -3 Pa·s dhe zvogëlohet me rritjen e temperaturës.
Burimet:
- Barkov S. A. Halogjenet dhe nëngrupi i manganit. Elementet e grupit VII të tabelës periodike të D. I. Mendeleev. Një manual për studentët. M.: Arsimi, 1976 - 112 f.
- Tabelat e sasive fizike. Drejtoria. Ed. akad. I. K. Kikoina. M.: Atomizdat, 1976 - 1008 f.
- Yakimenko L. M., Pasmanik M. I. Manual mbi prodhimin e klorit, sodës kaustike dhe produkteve bazë të klorit. Ed. 2, per. dhe të tjerët M.: Kimi, 1976 - 440 f.