Egenskaper för elementen i grupp VII i huvudundergruppen, med exemplet klor
generella egenskaper undergrupper
Tabell 1. Nomenklatur för element i undergrupp VIIA
P-element, typiska, icke-metaller (astatin - halvmetall), halogener.
Elektroniskt diagram över elementet Hal (Hal ≠ F):
Elementen i undergrupp VIIA kännetecknas av följande valenser:
Tabell 2. Valens
3. För elementen i undergrupp VIIA är följande oxidationstillstånd karakteristiska:
Tabell 3. Oxidationstillstånd för grundämnen
Egenskaper hos ett kemiskt element
Klor är ett element i grupp VII A. Ordningsnummer 17
Relativ atommassa: 35,4527 amu e.m. (g/mol)
Antal protoner, neutroner, elektroner: 17,18,17
Atomens struktur:
Elektronisk formel:
Typiska oxidationstillstånd: -1, 0, +1, +3, +4, +5, +7
Joniseringsenergi: 1254,9 (13,01) kJ/mol (eV)
Elektronaffinitet: 349 (kJ/mol)
Pauling Elektronegativitet: 3,20
Egenskaper för ett enkelt ämne
Bindningstyp: kovalent icke-polär
Molekyl diatomisk
Isotoper: 35 Cl (75,78 %) och 37 Cl (24,22 %)
Kristallgittertyp: molekylär
Termodynamiska parametrar
Tabell 4
Fysikaliska egenskaper
Tabell 5
En vattenlösning av klor genomgår dismutation i stor utsträckning ("klorvatten")
Steg 1: Cl 2 + H 2 O \u003d HCl + HOCl
Steg 2: HOCl \u003d HCl + [O] - atomärt syre
Oxidationsförmågan i undergruppen minskar från fluor till jod = ˃
Klor är ett starkt oxidationsmedel:
1. Interaktion med enkla ämnen
a) med väte:
Cl2 + H2 \u003d 2HCl
b) med metaller:
Cl2 + 2Na = 2NaCl
3Cl2 + 2Fe = 2FeCl3
c) med några mindre elektronegativa icke-metaller:
3Cl2 + 2P = 2PCl 3
Cl2 + S = SCl2
Med syre, kol och kväve, klor direkt reagerar inte!
2. Interaktion med komplexa ämnen
a) med vatten: se ovan
b) med syror: reagerar inte!
c) med alkaliska lösningar:
i kyla: Cl 2 + 2 NaOH \u003d NaCl + NaClO + H 2 O
vid upphettning: 3Cl2 + 6 KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2O
e) med många organiska ämnen:
Cl2 + CH4 \u003d CH3Cl + HCl
C 6 H 6 + Cl 2 \u003d C 6 H 5 Cl + HCl
De viktigaste föreningarna av klor
Klorväte, klorväte(HCl) är en färglös, termiskt stabil gas (under normala förhållanden) med en stickande lukt, rykande i fuktig luft, lättlöslig i vatten (upp till 500 volymer gas per volym vatten) för att bilda saltsyra (saltsyra). Vid -114,22 °C blir HCl fast. I fast tillstånd finns väteklorid i form av två kristallina modifikationer: rombisk, lägre stabil och kubisk.
En vattenlösning av väteklorid kallas saltsyra. När det löses i vatten sker följande processer:
HCl g + H2O brunn = H3O + brunn + Cl - brunn
Upplösningsprocessen är mycket exoterm. HCl bildar en azeotrop blandning med vatten. Det är en stark monobasisk syra. Samverkar kraftfullt med alla metaller som står i serien av spänningar till vänster om väte, med basiska och amfotera oxider, baser och salter, och bildar salter - klorider:
Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2
FeO + 2 HCl → FeCl2 + H2O
Under inverkan av starka oxidationsmedel eller under elektrolys uppvisar väteklorid reducerande egenskaper:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + Cl2 + 2 H2O
Vid upphettning oxideras väteklorid av syre (katalysator - koppar(II)klorid CuCl 2):
4 HCl + O2 → 2 H2O +2 Cl2
Men koncentrerad saltsyra reagerar med koppar för att bilda ett envärt kopparkomplex:
2 Cu + 4 HCl → 2 H + H2
En blandning av 3 volymdelar koncentrerad saltsyra och 1 volymfraktion koncentrerad salpetersyra kallas aqua regia. Royal vodka kan lösa till och med guld och platina. Den höga oxidativa aktiviteten hos aqua regia beror på närvaron av nitrosylklorid och klor i den, som är i jämvikt med utgångsmaterialen:
4 H 3 O + + 3 Cl - + NO 3 - \u003d NOCl + Cl 2 + 6 H 2 O
På grund av den höga koncentrationen av kloridjoner i lösningen binder metallen till kloridkomplexet, vilket bidrar till dess upplösning:
3 Pt + 4 HNO3 + 18 HCl → 3 H2 + 4 NO + 8 H2O
Väteklorid kännetecknas också av reaktioner av addition till multipla bindningar (elektrofil addition):
R-CH \u003d CH 2 + HCl → R-CHCl-CH 3
R-C≡CH + 2 HCl → R-CCl2-CH3
Kloroxider- oorganiska kemiska föreningar av klor och syre, med den allmänna formeln: Cl x O y.
Klor bildar följande oxider: Cl 2 O, Cl 2 O 3, ClO 2, Cl 2 O 4, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7. Dessutom är den kortlivade ClO-radikalen, klorperoxidradikalen ClOO och klortetroxidgruppen ClO4 kända.
Tabellen nedan visar egenskaperna hos stabila kloroxider:
Tabell 6
| Fast egendom | Cl2O | ClO2 | CLOClO 3 | Cl 2 O 6 (g)↔2ClO 3 (g) | Cl2O7 |
| Färg och skick i rummet. temperatur | gulbrun gas | gul grön gas | Ljusgul vätska | Mörkröd vätska | färglös vätska |
| Oxidationstillstånd för klor | (+1) | (+4) | (+1), (+7) | (+6) | (+7) |
| T. pl., °C | −120,6 | −59 | −117 | 3,5 | −91,5 |
| kp, °C | 2,0 | 44,5 | |||
| d(vikt, 0°C), g*cm-3 | - | 1,64 | 1,806 | - | 2,02 |
| AH° arr (gas, 298 K), kJ*mol -1 | 80,3 | 102,6 | ~180 | (155) | |
| ΔG°-prov (gas, 298 K), kJ*mol -1 | 97,9 | 120,6 | - | - | - |
| S° arr (gas, 298 K), J*K-1* mol-1 | 265,9 | 256,7 | 327,2 | - | - |
| Dipolmoment μ, D | 0,78 ± 0,08 | 1,78 ± 0,01 | - | - | 0,72 ± 0,02 |
Klor(I)oxid, dikloroxid, hypoklorsyraanhydrid - en förening av klor i +1 oxidationstillstånd med syre.
Under normala förhållanden är det en brungul gas med en karakteristisk lukt som påminner om klor. Vid temperaturer under 2 °C - en guldröd vätska. Giftig: slående Airways. Spontant sakta sönderfaller:
Explosivt vid höga koncentrationer. Densitet under normala förhållanden 3,22 kg/m³. Det löser sig i koltetraklorid. Låt oss lösa upp i vatten med bildning av svag hypoklorsyra:
Reagerar snabbt med alkalier:
Cl2O + 2NaOH (diff.) = 2NaClO + H2O
klordioxid- sur oxid. Vid upplösning i vatten bildas klorid och klorsyror (disproportioneringsreaktion). Utspädda lösningar är stabila i mörker, sönderdelas långsamt i ljuset:
klordioxid- kloroxid ( IV), en förening av klor och syre, formel: ClO2.
Under normala förhållanden är ClO 2 en rödgul gas med en karakteristisk lukt. Vid temperaturer under 10 °C är ClO 2 en rödbrun vätska. Instabil, exploderar i ljus, vid kontakt med oxidationsmedel och vid upphettning. Låt oss väl lösa i vatten. På grund av sin explosiva natur kan klordioxid inte lagras som vätska.
Sur oxid. Vid upplösning i vatten bildas klorid och klorsyror (disproportioneringsreaktion). Utspädda lösningar är stabila i mörker, sönderdelas långsamt i ljuset:
Den resulterande klorsyran är mycket instabil och sönderdelas:
Visar redoxegenskaper.
2ClO2 + 5H2SO4 (razb.) + 10FeSO4 \u003d 5Fe2 (SO 4)3 + 2HCl + 4H2O
ClO2 + 2NaOH kall \u003d NaClO2 + NaClO3 + H2O
ClO 2 + O 3 \u003d ClO 3 + O 2
ClO 2 reagerar med många organiska föreningar och fungerar som ett måttligt starkt oxidationsmedel.
Hypoklorsyra- HClO, en mycket svag monobasisk syra, i vilken klor har ett oxidationstillstånd på +1. Finns bara i lösningar.
I vattenlösningar sönderdelas hypoklorsyra delvis till en proton och hypokloritanjon ClO − :
Instabil. Hypoklorsyra och dess salter - hypokloriter- starka oxidationsmedel. Reagerar med saltsyra HCl och bildar molekylärt klor:
HClO + NaOH (diff.) = NaClO + H2O 
Klorsyra- HClO 2 , enbasisk syra med medelstyrka.
Klorsyra HClO 2 i sin fria form är instabil, även i en utspädd vattenlösning sönderdelas den snabbt:
Neutraliserad med alkalier.
HClO2 + NaOH (utspädd kall) = NaClO2 + H2O
Anhydriden av denna syra är okänd.
En sur lösning erhålls från dess salter - kloriter, bildad som ett resultat av interaktionen av ClO 2 med alkali:
Visar redoxegenskaper.
5HClO2 + 3H2SO4 (utspädd) + 2KMnO4 = 5HClO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O
Klorsyra- HClO 3 , en stark monobasisk syra, i vilken klor har ett oxidationstillstånd på +5. Ej mottagen i fri form; i vattenlösningar vid koncentrationer under 30% i kyla är ganska stabil; sönderdelas i mer koncentrerade lösningar:
Perklorsyra är ett starkt oxidationsmedel; oxidationsförmågan ökar med ökande koncentration och temperatur. HClO 3 reduceras lätt till saltsyra:
HClO3 + 5 HCl (konc.) = 3Cl2 + 3H2O
HClO3 + NaOH (utspädd) = NaClO3 + H2O
När en blandning av SO 2 och luft leds genom en starkt sur lösning bildas klordioxid:
I 40 % klorsyra antänds till exempel filterpapper.
8. Att vara i naturen:
Klor är den vanligaste halogenen i jordskorpan. Eftersom klor är mycket aktivt förekommer det i naturen endast i form av föreningar i sammansättningen av mineraler.
Tabell 7. Fynd i naturen
Tabell 7. Mineralformer
De största reserverna av klor finns i salterna i havens och havens vatten.
Mottagande
Kemiska metoder för att erhålla klor är ineffektiva och kostsamma. Idag är de främst av historisk betydelse. Det kan erhållas genom att reagera kaliumpermanganat med saltsyra:
Scheele metod
Ursprungligen baserades den industriella metoden för att producera klor på Scheele-metoden, det vill säga reaktionen av pyrolusit med saltsyra:
Diakonmetoden
Metod för framställning av klor genom katalytisk oxidation av klorväte med atmosfäriskt syre.
Elektrokemiska metoder
Idag produceras klor i industriell skala tillsammans med natriumhydroxid och väte genom elektrolys av en natriumkloridlösning, vars huvudprocesser kan representeras av sammanfattningsformeln:
Ansökan
Fönsterprofil tillverkad av klorhaltiga polymerer
Huvudkomponenten i blekmedel är Labarrakovs vatten (natriumhypoklorit)
· Vid tillverkning av polyvinylklorid, plastföreningar, syntetiskt gummi.
· Tillverkning av klororganiska ämnen. En betydande del av det producerade kloret går åt till att skaffa växtskyddsmedel. En av de viktigaste insekticiderna är hexaklorcyklohexan (ofta kallad hexakloran).
· Det användes som ett kemiskt stridsmedel, såväl som för produktion av andra kemiska stridsmedel: senapsgas, fosgen.
· För desinfektion av vatten - "klorering".
Registrerad i livsmedelsbranschen som livsmedelstillsats E925.
· Vid kemisk produktion av saltsyra, blekmedel, bertholletsalt, metallklorider, gifter, mediciner, gödningsmedel.
· Inom metallurgi för framställning av rena metaller: titan, tenn, tantal, niob.
· Som en indikator på solneutriner i klor-argon-detektorer.
Många utvecklade länder försöker begränsa användningen av klor i hemmet, bland annat för att förbränning av klorhaltigt sopor producerar en betydande mängd dioxiner.
Klor erhölls troligen också av alkemister, men dess upptäckt och första forskning är oupplösligt förknippad med namnet på den berömde svenske kemisten Carl Wilhelm Scheele. Scheele öppnade fem kemiska grundämnen- barium och mangan (tillsammans med Johan Gan), molybden, volfram, klor och oberoende av andra kemister (om än senare) - tre till: syre, väte och kväve. Inte en enda kemist kunde senare upprepa denna prestation. Samtidigt var Scheele, redan invald till ledamot av Kungliga Vetenskapsakademien, en enkel apotekare i Köping, även om han kunde ha tagit en mer hedervärd och prestigefylld ställning. Fredrik II den store själv, den preussiske kungen, erbjöd honom en tjänst som professor i kemi vid universitetet i Berlin. Scheele tackade nej till sådana frestande erbjudanden: "Jag kan inte äta mer än jag behöver, och det jag tjänar här i Köping är nog för mig att leva på."
Många klorföreningar var naturligtvis kända långt före Scheele. Detta element är en del av många salter, inklusive det mest kända - bordssalt. 1774 isolerade Scheele fritt klor genom att värma det svarta mineralet pyrolusit med koncentrerad saltsyra: MnO 2 + 4HCl ® Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O.
Först ansåg kemister inte klor som ett grundämne, utan som en kemisk förening av det okända elementet murium (från latinets muria - saltlake) med syre. Man trodde att saltsyra (den kallades muriic) innehåller kemiskt bundet syre. Detta "vittnas" i synnerhet av följande faktum: när en lösning av klor lämnades i ljuset frigjordes syre från den och saltsyra blev kvar i lösningen. Men många försök att "riva av" syre från klor har inte lett till någonting. Så ingen lyckades få koldioxid genom att värma klor med kol (som vid höga temperaturer "tar bort" syre från många föreningar som innehåller det). Som ett resultat av liknande experiment utförda av Humphrey Davy, Joseph Louis Gay-Lussac och Louis Jacques Tenard blev det klart att klor inte innehåller syre och är ett enkelt ämne. Experimenten av Gay-Lussac, som analyserade det kvantitativa förhållandet av gaser i reaktionen mellan klor och väte, ledde till samma slutsats.
1811 föreslog Davy namnet "klorin" för det nya grundämnet - från grekiskan. "kloros" - gulgrön. Detta är färgen på klor. Samma rot finns i ordet "klorofyll" (från grekiskans "kloros" och "phyllon" - blad). Ett år senare "kortade" Gay-Lussac namnet till "klor". Men hittills kallar britterna (och amerikanerna) detta element "klor" (klor), medan fransmännen - klor (klor). Tyskarna, kemins "lagstiftare", antog också det förkortade namnet under nästan hela 1800-talet. (på tyska klor - Klor). 1811 föreslog den tyske fysikern Johann Schweiger namnet "halogen" för klor (från grekiskan "hals" - salt och "gennao" - jag föder). Därefter tilldelades denna term inte bara klor utan också till alla dess analoger i den sjunde gruppen - fluor, brom, jod, astatin.
En intressant demonstration av förbränning av väte i en atmosfär av klor: ibland under experimentet en ovanlig bieffekt: Det är ett surr. Oftast surrar lågan när ett tunt rör som bär väte sänks ner i ett koniskt kärl fyllt med klor; detsamma gäller för sfäriska kolvar, men i cylindrar surrar lågan vanligtvis inte. Detta fenomen kallades "sjungande låga".
I en vattenlösning reagerar klor delvis och ganska långsamt med vatten; vid 25°C upprättas jämvikten: Cl 2 + H 2 O HClO + HCl inom två dagar. Hypoklorsyra sönderdelas i ljuset: HClO ® HCl + O. En blekande effekt tillskrivs atomärt syre (absolut torrt klor har inte en sådan förmåga).
Klor i dess föreningar kan uppvisa alla oxidationstillstånd - från -1 till +7. Med syre bildar klor ett antal oxider, alla i sin rena form är instabila och explosiva: Cl 2 O är en gul-orange gas, ClO 2 är en gul gas (under 9,7 ° C är en klarröd vätska), klorperklorat Cl 2 O 4 (ClO –ClO 3, ljusgul vätska), Cl 2 O 6 (O 2 Cl–O-ClO 3, klarröd vätska), Cl 2 O 7 är en färglös högexplosiv vätska. Instabila oxider Cl 2 O 3 och ClO 3 erhölls vid låga temperaturer. ClO 2 oxid framställs i industriell skala och används istället för klor för massablekning och desinfektion av dricksvatten och avloppsvatten. Med andra halogener bildar klor ett antal så kallade interhalogenföreningar, till exempel ClF, ClF 3 , ClF 5 , BrCl, ICl, ICl 3 .
Klor och dess föreningar med positivt oxidationstillstånd är starka oxidationsmedel. År 1822 erhöll den tyske kemisten Leopold Gmelin, genom oxidation med klor, rött från gult blodsalt: 2K 4 + Cl 2 ® K 3 + 2KCl. Klor oxiderar lätt bromider och klorider med frigöring av fritt brom och jod.
Klor i olika oxidationstillstånd bildar ett antal syror: HCl - saltsyra (salt, salter - klorider), HClO - hypoklor (salter - hypokloriter), HClO 2 - klorid (salter - kloriter), HClO 3 - klorsyra (salter - klorater) , HClO4 - klor (salter - perklorater). I sin rena form, av syrgasyrorna, är endast perklorsyra stabil. Av salterna av syresyror, hypokloriter, natriumklorit NaClO 2 - för blekning av tyger, för tillverkning av kompakta pyrotekniska syrekällor ("syreljus"), kaliumklorater (bertholletsalt), kalcium och magnesium (för att bekämpa skadedjur i jordbruket, som komponenter av pyrotekniska kompositioner och sprängämnen, vid tillverkning av tändstickor), perklorater - komponenter i sprängämnen och pyrotekniska kompositioner; ammoniumperklorat är en komponent i fasta raketdrivmedel.
Klor reagerar med många organiska föreningar. Det läggs snabbt till omättade föreningar med dubbla och tredubbla kol-kolbindningar (reaktionen med acetylen går med en explosion), och i ljuset - till bensen. Under vissa förutsättningar kan klor ersätta väteatomer i organiska föreningar: R–H + Cl 2 ® RCl + HCl. Denna reaktion har spelat en betydande roll i den organiska kemins historia. På 1840-talet upptäckte den franske kemisten Jean-Baptiste Dumas att när klor applicerades på ättiksyra reagera med förvånande lätthet
CH3COOH + Cl2® CH2CICOOH + HCl. Med ett överskott av klor bildas triklorättiksyra CCl 3 COOH. Men många kemister reagerade otroligt på Dumas arbete. I själva verket, enligt den då allmänt accepterade teorin om Berzelius, kunde positivt laddade väteatomer inte ersättas med negativt laddade kloratomer. Denna åsikt hölls vid den tiden av många framstående kemister, bland vilka var Friedrich Wöhler, Justus Liebig och, naturligtvis, Berzelius själv.
För att förlöjliga Dumas vidarebefordrade Wöhler till sin vän Liebig en artikel på uppdrag av en viss S. Windler (Schwindler är en svindlare på tyska) om en ny framgångsrik tillämpning av den reaktion som Dumas påstås ha upptäckt. I artikeln skrev Wöhler, med uppenbart hån, om hur det i manganacetat Mn (CH 3 COO) 2 var möjligt att ersätta alla grundämnen, i enlighet med deras valens, med klor, vilket resulterade i en gul kristallin substans bestående av enbart klor . Det sades vidare att i England, genom att successivt ersätta alla atomer i organiska föreningar med kloratomer, omvandlas vanliga tyger till klor, och att saker och ting behåller sitt utseende. En fotnot påpekade att Londonbutikerna livligt handlade med material som enbart bestod av klor, eftersom detta material är mycket bra för sängmössor och varma kalsonger.
Reaktionen av klor med organiska föreningar leder till bildning av många organiska klorprodukter, bland vilka är allmänt använda lösningsmedel metylenklorid CH 2 Cl 2, kloroform CHCl 3, koltetraklorid CCl 4, trikloretylen CHCl=CCl 2, tetrakloretylen C 2 Cl 4. I närvaro av fukt missfärgar klor de gröna bladen på växter, många färgämnen. Detta har använts sedan 1700-talet. för blekning av tyger.
Klor som en giftig gas.
Scheele, som fick klor, noterade dess mycket obehagliga stickande lukt, andningssvårigheter och hosta. Som det senare upptäcktes luktar en person klor även om en liter luft bara innehåller 0,005 mg av denna gas, och samtidigt irriterar det redan luftvägarna och förstör cellerna i slemhinnan i andningsorganen och lungorna . Koncentrationen på 0,012 mg / l är svår att tolerera; om koncentrationen av klor överstiger 0,1 mg/l blir det livshotande: andningen påskyndar, blir krampaktig och sedan allt mer sällsynt, och efter 5–25 minuter slutar andningen. Den högsta tillåtna koncentrationen i luften hos industriföretag är 0,001 mg / l och i luften i bostadsområden - 0,00003 mg / l.
Petersburgs akademiker Toviy Yegorovich Lovitz, som upprepade Scheeles experiment 1790, släppte av misstag ut en betydande mängd klor i luften. Efter att ha andats in det förlorade han medvetandet och föll, sedan led han i åtta dagar av olidlig smärta i bröstet. Som tur var återhämtade han sig. Nästan dog, förgiftad av klor, och den berömda engelske kemisten Davy. Experiment med även en liten mängd klor är farliga, eftersom de kan orsaka allvarliga lungskador. Det sägs att den tyske kemisten Egon Wiberg inledde en av sina föreläsningar om klor med orden: ”Klor är en giftig gas. Om jag blir förgiftad under en annan demonstration, snälla ta mig ut i friska luften. Men föreläsningen kommer tyvärr att behöva avbrytas. Om du släpper ut mycket klor i luften blir det en riktig katastrof. Detta upplevdes under första världskriget av de anglo-franska trupperna. På morgonen den 22 april 1915 beslutade det tyska kommandot att genomföra den första gasattacken i krigshistorien: när vinden blåste mot fienden öppnades samtidigt ventilerna på 5730 cylindrar på en liten sexkilometers front nära den belgiska staden Ypres, som var och en innehöll 30 kg flytande klor. Inom 5 minuter bildades ett enormt gulgrönt moln som sakta rörde sig bort från de tyska skyttegravarna mot de allierade. De engelska och franska soldaterna var helt försvarslösa. Gasen trängde genom springorna in i alla skyddsrum, det fanns ingen flykt från den: gasmasken hade trots allt inte uppfunnits ännu. Som ett resultat förgiftades 15 000 människor, varav 5 000 dog. En månad senare, den 31 maj, upprepade tyskarna gasattacken på östfronten mot de ryska trupperna. Detta hände i Polen nära staden Bolimov. På framsidan av 12 km släpptes 264 ton av en blandning av klor med mycket giftigare fosgen (kolsyraklorid COCl 2) från 12 tusen cylindrar. Det kungliga befälet visste vad som hände i Ypres, och ändå hade de ryska soldaterna inget skydd! Som ett resultat av gasattacken uppgick förlusterna till 9146 personer, varav endast 108 - till följd av gevär- och artilleribeskjutning, resten förgiftades. Samtidigt dog 1183 personer nästan omedelbart.
Snart påpekade kemister hur man flyr från klor: du måste andas genom en gasbinda indränkt i en lösning av natriumtiosulfat (det här ämnet används i fotografering, det kallas ofta hyposulfit). Klor reagerar mycket snabbt med en lösning av tiosulfat och oxiderar den:
Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O® 2H2SO4 + 2NaCl + 6HCl. Naturligtvis är svavelsyra inte heller ett ofarligt ämne, men dess utspädda vattenlösning är mycket mindre farlig än giftigt klor. Därför hade tiosulfat under dessa år ett annat namn - "antiklor", men de första tiosulfatgasmaskerna var inte särskilt effektiva.
1916 uppfann den ryske kemisten, den framtida akademikern Nikolai Dmitrievich Zelinsky en riktigt effektiv gasmask där giftiga ämnen hölls kvar av ett lager aktivt kol. Sådant kol med en mycket utvecklad yta kunde behålla mycket mer klor än gasväv impregnerad med hyposulfit. Lyckligtvis förblev "klorattackerna" bara en tragisk episod i historien. Efter världskriget hade klor bara fredliga yrken.
Användningen av klor.
Enorma mängder klor – tiotals miljoner ton – produceras årligen över hela världen. Endast i USA i slutet av 1900-talet. årligen erhölls cirka 12 miljoner ton klor genom elektrolys (10:e plats bland kemisk industri). Dess bulk (upp till 50%) går åt till klorering av organiska föreningar - för att erhålla lösningsmedel, syntetiskt gummi, polyvinylklorid och annan plast, kloroprengummi, bekämpningsmedel, mediciner och många andra nödvändiga och användbara produkter. Resten konsumeras för syntes av oorganiska klorider, inom massa- och pappersindustrin för blekning av trämassa, för vattenrening. I relativt små mängder används klor i den metallurgiska industrin. Med dess hjälp erhålls mycket rena metaller - titan, tenn, tantal, niob. Genom att bränna väte i klor erhålls väteklorid, och från det - saltsyra. Klor används också för framställning av blekmedel (hypoklorit, blekmedel) och vattendesinfektion genom klorering.
Ilya Leenson
Ministeriet för utbildning och vetenskap i RYSSSKA FEDERATIONEN
Federal State EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION
IVANOVSK STATENS KEMISKA OCH TEKNOLOGISKA UNIVERSITET
Institutionen för TP och MET
Uppsats
Klor: egenskaper, användning, produktion
Chef: Efremov A.M.
Ivanovo 2015
Introduktion
Allmän information för klor
Applicering av klor
Kemiska metoder för att framställa klor
Elektrolys. Processens koncept och kärna
Industriell produktion av klor
Säkerhet vid klorproduktion och miljöskydd
Slutsats
Introduktion
elektrolys av klorkemiska element
På grund av omfattningen av användningen av klor inom olika områden av vetenskap, industri, medicin och vardagsliv har efterfrågan på det ökat dramatiskt på senare tid. Det finns många metoder för att få fram klor genom laboratorie- och industrimetoder, men de har alla fler nackdelar än fördelar. Tillverkning av klor, till exempel, från saltsyra, som är en biprodukt och avfall från många kemiska och andra industrier, eller bordssalt utvunnet i saltfyndigheter, är en ganska energikrävande process, miljöfarlig och mycket farlig för liv och hälsa.
För närvarande är problemet med att utveckla en teknologi för produktion av klor, som skulle eliminera alla ovanstående nackdelar, och även ha ett högt utbyte av klor, mycket akut.
.Allmän information om klor
Klor erhölls för första gången 1774 av K. Scheele genom växelverkan mellan saltsyra och pyrolusit MnO2. Men först 1810 slog G. Davy fast att klor är ett grundämne och kallade det klor (från grekiskans chloros - gulgrönt). År 1813 föreslog J. L. Gay-Lussac namnet "klor" för detta element.
Klor är ett grundämne i grupp VII i det periodiska systemet för grundämnen av D. I. Mendeleev. Molekylvikt 70.906, atomvikt 35.453, atomnummer 17, tillhör halogenfamiljen. Under normala förhållanden är fritt klor, som består av diatomiska molekyler, en gröngul icke brandfarlig gas med en karakteristisk stickande och irriterande lukt. Det är giftigt och orsakar kvävning. Komprimerad klorgas vid atmosfärstryck förvandlas till en bärnstensfärgad vätska vid -34,05 ° C, stelnar vid -101,6 ° C och ett tryck på 1 atm. Typiskt är klor en blandning av 75,53% 35Cl och 24,47% 37Cl. Under normala förhållanden är densiteten för klorgas 3,214 kg/m3, vilket är cirka 2,5 gånger tyngre än luft.
Kemiskt är klor mycket aktivt, det kombineras direkt med nästan alla metaller (med vissa endast i närvaro av fukt eller när det upphettas) och med icke-metaller (förutom kol, kväve, syre, inerta gaser), bildar motsvarande klorider, reagerar med många föreningar, ersätter väte i mättade kolväten och förenar omättade föreningar. Detta beror på den stora variationen av dess tillämpning. Klor ersätter brom och jod från deras föreningar med väte och metaller. Alkalimetaller i närvaro av spår av fukt interagerar med klor vid antändning, de flesta metaller reagerar med torrt klor endast när de värms upp. Stål, liksom vissa metaller, är resistenta mot torrt klor vid låga temperaturer, så de används för tillverkning av utrustning och lagring av torrt klor. Fosfor antänds i en atmosfär av klor och bildar РCl3 och vid ytterligare klorering - РCl5. Svavel med klor ger vid upphettning S2Cl2, SCl2 och annan SnClm. Arsenik, antimon, vismut, strontium, tellur interagerar kraftigt med klor. En blandning av klor och väte brinner med en färglös eller gulgrön låga för att bilda väteklorid (detta är en kedjereaktion). Den maximala temperaturen för väte-klorlågan är 2200°C. Blandningar av klor med väte, innehållande från 5,8 till 88,5 % H2, är explosiva och kan explodera från inverkan av ljus, en elektrisk gnista, uppvärmning, från närvaron av vissa ämnen, såsom järnoxider.
Med syre bildar klor oxider: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, samt hypokloriter (salter av underklorsyrlighet), kloriter, klorater och perklorater. Alla syreföreningar av klor bildar explosiva blandningar med lätt oxiderade ämnen. Kloroxider är instabila och kan explodera spontant, hypokloriter sönderdelas långsamt under lagring, klorater och perklorater kan explodera under påverkan av initiatorer. Klor i vatten hydrolyseras och bildar underklor och saltsyror: Cl2 + H2O? HClO + HCl. Den resulterande gulaktiga lösningen kallas ofta klorvatten. Vid klorering av vattenlösningar av alkalier i kyla bildas hypokloriter och klorider: 2NaOH + Cl2 \u003d NaClO + NaCl + H2O, och vid upphettning - klorater. Genom klorering av torr kalciumhydroxid erhålls blekmedel. När ammoniak reagerar med klor bildas kvävetriklorid. Under klorering av organiska föreningar ersätter klor antingen väte eller adderas via flera bindningar, vilket bildar olika klorhaltiga organiska föreningar. Klor bildar interhalogenföreningar med andra halogener. Klorfluorider ClF, ClF3, ClF3 är mycket reaktiva; till exempel, i en ClF3-atmosfär, antänds glasull spontant. Klorföreningar med syre och fluor är kända - kloroxifluorider: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 och fluorperklorat FClO4.
Klor förekommer i naturen endast i form av föreningar. Dess genomsnittliga innehåll i jordskorpan är 1,7 10-2 viktprocent. Vattenvandring spelar en stor roll i historien om klor i jordskorpan. I form av Cl-jonen finns den i världshavet (1,93 %), underjordiska saltvatten och saltsjöar. Antalet egna mineraler (främst naturliga klorider) är 97, det viktigaste är halit NaCl (stensalt). Det finns också stora avlagringar av kalium- och magnesiumklorider och blandade klorider: sylvin KCl, sylvinit (Na,K)Cl, karnalit KCl MgCl2 6H2O, kainit KCl MgSO4 3H2O, bischofit MgCl2 6H2O. I jordens historia var tillförseln av HCl som fanns i vulkaniska gaser till de övre delarna av jordskorpan av stor betydelse.
Kvalitetsnormer för klor
Indexnamn GOST 6718-93HögklassFörsta graden Volymfraktion av klor, inte mindre än, %99.899.6Massfraktion vatten, inte mer än, %0.010.04Massfraktion av kvävetriklorid, högst, %0.0020.004Massfraktion av icke-volatil återstod, inte mer, %0 ,0150,10
Lagring och transport av klor
Klor som produceras med olika metoder lagras i speciella "tankar" eller pumpas in i stålcylindriska (volym 10-250 m3) och sfäriska (volym 600-2000 m3) cylindrar under tryck av egna ångor på 18 kgf/cm2. De maximala lagringsvolymerna är 150 ton. Cylindrar med flytande klor under tryck har en speciell färg - skyddande färg. Vid trycksänkning av en klorcylinder uppstår ett skarpt gasutsläpp med en koncentration flera gånger högre än den dödliga. Det bör noteras att klorcylindrar tenderar att ackumulera högexplosiv kvävetriklorid under långa tidsperioder och därför måste klorcylindrar rutinmässigt spolas och rensas från kväveklorid då och då. Klor transporteras i containrar, järnvägstankar, cylindrar, som är dess tillfälliga lagring.
2.Applicering av klor
Klor konsumeras främst av den kemiska industrin för framställning av olika organiska klorderivat, som används för att få fram plast, syntetiskt gummi, kemiska fibrer, lösningsmedel, insekticider m.m. För närvarande används över 60 % av världens klorproduktion för organisk syntes. Dessutom används klor för att producera saltsyra, blekmedel, klorater och andra produkter. Betydande mängder klor används inom metallurgin för klorering vid bearbetning av polymetalliska malmer, utvinning av guld från malmer, och det används även inom oljeraffineringsindustrin, jordbruk, medicin och sanitet, för neutralisering av dricks- och avloppsvatten, inom pyroteknik och en rad andra områden inom samhällsekonomin. Som ett resultat av utvecklingen av kloranvändning, främst på grund av framgången med organisk syntes, är världsproduktionen av klor mer än 20 miljoner ton / år.
De viktigaste exemplen på tillämpning och användning av klor i olika grenar av vetenskap, industri och hushållsbehov:
1.vid tillverkning av polyvinylklorid, plastföreningar, syntetiskt gummi, som används för att tillverka: isolering för trådar, fönsterprofiler, förpackningsmaterial, kläder och skor, linoleum- och grammofonskivor, lack, utrustning och skumplast, leksaker, instrumentdelar, Byggmaterial. Polyvinylklorid framställs genom polymerisation av vinylklorid, som idag oftast framställs av eten i en klorbalanserad process genom en mellanprodukt 1,2-dikloretan.
CH2=CH2+Cl2=>CH2Cl-CH2ClCl-CH2Cl=> CH2=CHCl+HCl
1)som blekmedel (även om inte klor i sig "bleker", utan atomärt syre, som bildas vid nedbrytning av hypoklorsyra enligt reaktionen: Cl2 + H2O ? HCl + HClO ? 2HCl + O*).
2)vid produktion av klororganiska insekticider - ämnen som dödar insekter som är skadliga för grödor, men är säkra för växter (aldrin, DDT, hexachloran). En av de viktigaste insekticiderna är hexaklorcyklohexan (C6H6Cl6).
)används som kemisk krigföringsmedel, såväl som för produktion av andra kemiska stridsmedel: senapsgas (C4H8Cl2S), fosgen (CCl2O).
)för vattendesinfektion - "klorering". Den vanligaste metoden för desinfektion av dricksvatten är baserad på förmågan hos fritt klor och dess föreningar att hämma enzymsystemen hos mikroorganismer som katalyserar redoxprocesser. För desinfektion av dricksvatten används klor (Cl2), klordioxid (ClO2), kloramin (NH2Cl) och blekmedel (Ca(Cl)OCl).
)registrerad i livsmedelsindustrin som en livsmedelstillsats E925.
)vid kemisk framställning av kaustiksoda (NaOH) (används vid framställning av rayon, inom tvålindustrin), saltsyra (HCl), blekmedel, klorklorid (KClO3), metallklorider, gifter, läkemedel, gödningsmedel.
)inom metallurgi för framställning av rena metaller: titan, tenn, tantal, niob.
TiO2 + 2C + 2Cl2 => TiCl4 + 2CO;
TiCl4 + 2Mg => 2MgCl2 + Ti (vid Т=850°С)
)som en indikator på solneutriner i klor-argon-detektorer (Idén om en "kloredetektor" för att detektera solneutriner föreslogs av den berömda sovjetiska fysikern akademiker B. Pontecorvo och implementerades av den amerikanske fysikern R. Davis och hans kollegor. Efter att ha fångat neutrinokärnan i klorisotopen med en atomvikt på 37, förvandlas till en kärna av argon-37 isotopen, med bildandet av en elektron som kan registreras.).
Många utvecklade länder strävar efter att begränsa användningen av klor i vardagen, bland annat för att förbränning av klorhaltigt sopor producerar en betydande mängd dioxiner (globala ekotoxiska ämnen med kraftigt mutagena ämnen
3. Kemiska metoder för framställning av klor
Tidigare var produktionen av klor med kemiska medel enligt Weldons och Deacons metoder utbredd. I dessa processer producerades klor genom oxidation av väteklorid bildad som en biprodukt vid framställning av natriumsulfat från natriumklorid genom inverkan av svavelsyra.
reaktionen som fortskrider när man använder Weldon-metoden:
4HCl + MnO2 => MnCl2 + 2H2O + Cl2
reaktionen som fortskrider när man använder diakonmetoden:
HCl + O2 => 2H2O + 2Cl2
I Deacon-processen användes kopparklorid som katalysator, vars 50 % lösning (ibland med tillsats av NaCl) impregnerades i en porös keramisk bärare. Den optimala reaktionstemperaturen på en sådan katalysator var vanligen i intervallet 430490°. Denna katalysator förgiftas lätt av arsenikföreningar, med vilka den bildar inaktivt koppararsenat, såväl som av svaveldioxid och trioxid. Närvaron av även små mängder svavelsyraånga i gasen orsakar en kraftig minskning av utbytet av klor som ett resultat av successiva reaktioner:
H2SO4 => SO2 + 1/2O2 + H2O+ С12 + 2Н2O => 2НCl + H2SO4
С12 + Н2O => 1/2O2 + 2НCl
Således är svavelsyra en katalysator som främjar den omvända omvandlingen av Cl2 till HCl. Därför, innan oxidation på en kopparkatalysator, måste saltgas renas grundligt från föroreningar som minskar utbytet av klor.
Deacons installation bestod av en gasvärmare, ett gasfilter och en kontaktapparat av ett cylindriskt stålhölje, inuti vilket det fanns två koncentriskt anordnade keramiska cylindrar med hål; det ringformiga utrymmet mellan dem är fyllt med en katalysator. Klorväte oxiderades med luft, så klor späddes ut. En blandning innehållande 25 vol.% HCl och 75 vol.% luft (~16% O2) matades in i kontaktapparaten, och gasen som lämnade apparaten innehöll ca 8 % C12, 9 % HCl, 8 % vattenånga och 75 % luft. En sådan gas användes vanligtvis för att erhålla blekmedel, efter att ha tvättats ur den med HCl och torkning med svavelsyra.
Restaurering av Deacon-processen är för närvarande baserad på oxidation av väteklorid inte med luft, utan med syre, vilket gör det möjligt att erhålla koncentrerad klor med hjälp av högaktiva katalysatorer. Den resulterande klor-syreblandningen tvättas från resterna av HCl successivt med 36% och 20% saltsyra och torkas med svavelsyra. Kloret görs sedan flytande och syre återförs till processen. Separationen av klor från syre utförs också genom att absorbera klor under ett tryck av 8 atm med svavelklorid, som sedan regenereras för att erhålla 100% klor:
Сl2 + S2CI2
Lågtemperaturkatalysatorer används, till exempel koppardiklorid aktiverad med salter av sällsynta jordartsmetaller, vilket gör det möjligt att utföra processen även vid 100°C och därför kraftigt öka graden av omvandling av HCl till Cl2. På en kromoxidkatalysator utförs förbränningen av HCl i syre vid 340480°C. Användningen av en katalysator från en blandning av V2O5 med alkalimetallpyrosulfater och aktivatorer på silikagel beskrivs. Mekanismen och kinetiken för denna process har studerats och de optimala förutsättningarna för dess genomförande, i synnerhet i en fluidiserad bädd, har fastställts.
Oxidationen av väteklorid med syre utförs också med användning av en smält blandning av FeCl3 + KCl i två steg, utförd i separata reaktorer. I den första reaktorn oxideras järnklorid för att bilda klor:
2FeCl3 + 1
I den andra reaktorn regenereras järnklorid från järnoxid med väteklorid:
O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H20
För att minska ångtrycket av järn(III)klorid tillsätts kaliumklorid. Denna process föreslås också utföras i en apparat, i vilken kontaktmassan, bestående av Fe2O3, KC1 och koppar, kobolt eller nickelklorid avsatt på en inert bärare, rör sig från toppen till botten av apparaten. På toppen av apparaten passerar den en varm kloreringszon, där Fe2Oz omvandlas till FeCl3, och interagerar med HCl, som finns i gasflödet som går från botten till toppen. Därefter sjunker kontaktmassan ner i kylzonen, där elementärt klor bildas under inverkan av syre, och FeCl3 passerar in i Fe2O3. Den oxiderade kontaktmassan återgår till kloreringszonen igen.
En liknande indirekt oxidation av HCl till Cl2 utförs enligt schemat:
2HC1 + MgO = MgCl2 + H2O
Det föreslås att man samtidigt erhåller klor och svavelsyra genom att passera en gas innehållande HCl, O2 och ett stort överskott av SO2 genom en vanadinkatalysator vid 400-600°C. Sedan kondenseras H2SO4 och HSO3Cl från gasen och SO3 absorberas av svavelsyra, klor blir kvar i gasfasen. HSO3Cl hydrolyseras och den frigjorda HCl återförs till processen.
Ännu mer effektiv oxidation utförs av sådana oxidationsmedel som PbO2, KMnO4, KClO3, K2Cr2O7:
2KMnO4 + 16HCl => 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2^ +8H2O
Klor kan också erhållas genom oxidation av klorider. Till exempel, när NaCl och SO3 interagerar sker reaktioner:
NaCl + 2SO3 = 2NaSO3Cl
NaSO3Cl = Cl2 + SO2 + Na2S04
Nedbrytningen av NaSO3Cl sker vid 275°C. En blandning av SO2- och C12-gaser kan separeras genom att absorbera klor SO2Cl2 eller CCl4 eller utsätta den för rektifiering, vilket resulterar i en azeotrop blandning innehållande 88 mol. % Cl2 och 12 mol. %SO2. Den azeotropa blandningen kan separeras ytterligare genom att omvandla SO2 till SO2C12 och separera överskott av klor, och sönderdela SO2Cl2 vid 200° till SO2 och Cl2, som tillsätts till blandningen som skickas för rektifikation.
Klor kan erhållas genom att oxidera klorid eller väteklorid med salpetersyra, såväl som kvävedioxid:
ZHCl + HNO3 => Сl2 + NOCl + 2N2O
Ett annat sätt att få klor är nedbrytningen av nitrosylklorid, som kan uppnås genom dess oxidation:
NOCl + O2 = 2NO2 + Cl2
För att erhålla klor föreslås det också att till exempel oxidera NOCl med 75% salpetersyra:
2NOCl + 4HNO3 = Cl2 + 6NO2 + 2N2O
En blandning av klor och kvävedioxid separeras genom att NO2 omvandlas till svag salpetersyra, som sedan används för att oxidera HCl i det första steget av processen för att bilda Cl2 och NOCl. Den största svårigheten vid genomförandet av denna process i industriell skala är elimineringen av korrosion. Keramik, glas, bly, nickel och plast används som material för utrustning. Enligt denna metod i USA 1952-1953. Anläggningen var i drift med en kapacitet på 75 ton klor per dag.
En cyklisk metod har utvecklats för framställning av klor genom oxidation av väteklorid med salpetersyra utan bildning av nitrosylklorid enligt reaktionen:
2NCl + 2HNO3 = Сl2 + 2NO2 + 2N2O
Processen sker i flytande fas vid 80°C, klorutbytet når 100%, NO2 erhålls i flytande form.
Därefter har dessa metoder helt ersatts av elektrokemiska, men för närvarande återupplivas kemiska metoder för att framställa klor på ny teknisk grund. Alla är baserade på direkt eller indirekt oxidation av HCl (eller klorider), där det vanligaste oxidationsmedlet är atmosfäriskt syre.
Elektrolys. Processens koncept och kärna
Elektrolys är en uppsättning elektrokemiska redoxprocesser som sker på elektroder under passagen av en konstant elektrisk ström genom en smälta eller lösning med elektroder nedsänkta i den.
Ris. 4.1. Processer som sker under elektrolys. Schema för elektrolysbadet: 1 - bad, 2 - elektrolyt, 3 - anod, 4 - katod, 5 - strömförsörjning
Elektroder kan vara vilket material som helst som leder elektricitet. Metaller och legeringar används främst, från icke-metaller kan till exempel grafitstavar (eller kol) fungera som elektroder. Mindre vanligt är att vätskor används som en elektrod. En positivt laddad elektrod är en anod. Den negativt laddade elektroden är katoden. Under elektrolys oxideras anoden (den löses upp) och katoden reduceras. Det är därför anoden bör tas på ett sådant sätt att dess upplösning inte påverkar den kemiska processen som sker i lösningen eller smältan. En sådan anod kallas en inert elektrod. Som en inert anod kan du ta grafit (kol) eller platina. Som katod kan du ta en metallplatta (den kommer inte att lösas upp). Lämplig koppar, mässing, kol (eller grafit), zink, järn, aluminium, rostfritt stål.
Exempel på elektrolys av smältor:
Exempel på elektrolys av saltlösningar:
(Cl? anjoner oxideras vid anoden, och inte syre O? II av vattenmolekyler, eftersom elektronegativiteten för klor är mindre än syre, och därför avger klor elektroner lättare än syre)
Elektrolysen av vatten utförs alltid i närvaro av en inert elektrolyt (för att öka den elektriska ledningsförmågan hos en mycket svag elektrolyt - vatten):
Beroende på den inerta elektrolyten utförs elektrolysen i en neutral, sur eller alkalisk miljö. När man väljer en inert elektrolyt är det nödvändigt att ta hänsyn till att metallkatjoner som är typiska reduktionsmedel (till exempel Li +, Cs +, K +, Ca2 +, Na +, Mg2 +, Al3 +) aldrig reduceras vid katoden i en vattenlösning och syre O? II av oxosyraanjoner oxideras aldrig vid anoden med ett grundämne i högsta oxidationstillstånd (till exempel ClO4?, SO42?, NO3?, PO43?, CO32?, SiO44? , MnO4?), oxideras vatten istället.
Elektrolys innefattar två processer: migration av reagerande partiklar under inverkan av ett elektriskt fält till elektrodens yta och överföring av laddning från en partikel till en elektrod eller från en elektrod till en partikel. Migrationen av joner bestäms av deras rörlighet och överföringstal. Processen för överföring av flera elektriska laddningar utförs som regel i form av en sekvens av enelektronreaktioner, det vill säga i etapper, med bildning av mellanliggande partiklar (joner eller radikaler), som ibland finns för någon tid på elektroden i adsorberat tillstånd.
Hastigheten för elektrodereaktioner beror på:
elektrolytsammansättning
elektrolytkoncentration
elektrodmaterial
elektrodpotential
temperatur
hydrodynamiska förhållanden.
Måttet på reaktionshastigheten är strömtätheten. Detta är en fysisk vektor, vars modul bestäms av förhållandet mellan strömstyrkan (antalet överförda elektriska laddningar per tidsenhet) i ledaren och tvärsnittsarean.
Faradays lagar för elektrolys är kvantitativa samband baserade på elektrokemiska studier och hjälper till att bestämma massan av produkter som bildas under elektrolys. I den mest allmänna formen är lagarna formulerade enligt följande:
)Faradays första lag för elektrolys: Massan av ett ämne som avsätts på en elektrod under elektrolys är direkt proportionell mot mängden elektricitet som överförs till den elektroden. Mängden elektricitet hänvisar till den elektriska laddningen, vanligtvis mätt i coulombs.
2)Faradays andra lag om elektrolys: För en given mängd elektricitet (elektrisk laddning) är massan av ett kemiskt element avsatt på en elektrod direkt proportionell mot elementets ekvivalenta massa. Ekvivalentmassan av ett ämne är dess molära massa dividerat med ett heltal, beroende på den kemiska reaktion som ämnet deltar i.
I matematisk form kan Faradays lagar representeras enligt följande:
där m är massan av ämnet avsatt på elektroden i gram, är den totala elektriska laddningen som har passerat ämnet, = 96 485,33 (83) C mol? 1 är Faradays konstant, är ämnets molära massa ( Till exempel, molmassan av vatten H2O = 18 g / mol), - valenstalet för joner av ett ämne (antal elektroner per jon).
Observera att M/z är den ekvivalenta massan av det deponerade materialet.
För Faradays första lag är M, F och z konstanter, så ju större Q-värdet är, desto större är m-värdet.
För Faradays andra lag är Q, F och z konstanter, så ju större värdet på M/z (ekvivalent massa), desto större är värdet på m.
I det enklaste fallet resulterar DC-elektrolys i:
I ett mer komplext fall av växelström, den totala laddningen Q för strömmen I( ?) summeras över tiden ? :
där t är den totala elektrolystiden.
I industrin utförs elektrolysprocessen i speciella enheter - elektrolysörer.
Industriell produktion av klor
För närvarande produceras klor huvudsakligen genom elektrolys av vattenlösningar, nämligen en av
Råvarorna för elektrolytisk produktion av klor är huvudsakligen NaCl-lösningar som erhålls genom att lösa fast salt, eller naturliga saltlösningar. Det finns tre typer av saltfyndigheter: fossilt salt (cirka 99 % av reserverna); saltsjöar med bottensediment av självsalt (0,77%); resten är underjordiska delar. Saltlösningar, oavsett hur de framställs, innehåller föroreningar som förvärrar elektrolysprocessen. Kalciumkatjoner Ca2+, Mg2+ och SO42- anjoner har en särskilt ogynnsam effekt vid elektrolys med en fast katod, och föroreningar av föreningar som innehåller tungmetaller, såsom krom, vanadin, germanium och molybden, har en effekt vid elektrolys med en flytande katod.
Kristallint salt för klorelektrolys bör ha följande sammansättning (%): natriumklorid inte mindre än 97,5; Mg2+ inte mer än 0,05; olösligt sediment inte mer än 0,5; Ca2+ inte mer än 0,4; K+ inte mer än 0,02; SO42 - inte mer än 0,84; luftfuktighet högst 5; förorening av tungmetaller (bestäms av amalgamprov cm3 H2) högst 0,3. Rengöring av saltlösningar utförs med en lösning av soda (Na2CO3) och mjölk av kalk (suspension av en suspension av Ca (OH) 2 i vatten). Förutom kemisk rening befrias lösningar från mekaniska föroreningar genom sedimentering och filtrering.
Elektrolys av vanliga saltlösningar utförs i bad med en fast järn (eller stål) katod och med membran och membran, i bad med en flytande kvicksilverkatod. Industriella elektrolysörer som används för utrustning av moderna stora kloranläggningar måste ha hög produktivitet, enkel design, vara kompakt, fungera pålitligt och stabilt.
Elektrolys fortsätter enligt schemat:
MeCl + H2O => MeOH + Cl2 + H2,
där Me är en alkalimetall.
Under den elektrokemiska nedbrytningen av bordssalt i elektrolysatorer med fasta elektroder inträffar följande huvudsakliga, reversibla och irreversibla jonreaktioner:
dissociation av salt- och vattenmolekyler (går i elektrolyten)
NaCl-Na++Cl-
Klorjonoxidation (vid anoden)
C1- - 2e- => C12
reduktion av vätejoner och vattenmolekyler (vid katoden)
H+ - 2e- => H2
H2O - 2e - \u003d\u003e H2 + 2OH-
Association av joner till en natriumhydroxidmolekyl (i elektrolyt)
Na+ + OH- - NaOH
Användbara produkterär natriumhydroxid, klor och väte. Alla tas bort från elektrolysatorn separat.
Ris. 5.1. Schema för en membranelektrolysator
Kaviteten i cellen med en solid katod (fig. 3) delas av en porös
De första industriella elektrolysörerna fungerade i batch-läge. Elektrolysprodukterna i dem separerades av ett cementmembran. Därefter skapades elektrolysatorer, i vilka klockformade skiljeväggar tjänade till att separera elektrolysprodukterna. I nästa steg uppträdde elektrolysatorer med ett flödesmembran. I dem kombinerades principen om motflöde med användningen av ett separerande membran, som var tillverkat av asbestkartong. Vidare upptäcktes en metod för att erhålla ett diafragma från asbestmassa, lånat från pappersindustrins teknologi. Denna metod gjorde det möjligt att utveckla design av elektrolysatorer för en stor strömbelastning med en icke-separerbar kompakt fingerkatod. För att öka livslängden för ett asbestmembran föreslås det att införa några syntetiska material i dess sammansättning som en beläggning eller bindning. Det föreslås också att tillverka membran helt av nya syntetiska material. Det finns bevis för att sådana kombinerade asbestsyntetiska eller specialtillverkade syntetiska membran har en livslängd på upp till 500 dagar. Särskilda jonbytarmembran utvecklas också som gör det möjligt att erhålla ren kaustiksoda med mycket låg halt av natriumklorid. Verkan hos sådana membran är baserad på användningen av deras selektiva egenskaper för passage av olika joner.
Kontaktställena för strömledningar till grafitanoder i tidiga konstruktioner togs ut ur cellhåligheten. Senare utvecklades metoder för att skydda kontaktdelarna på anoderna nedsänkta i elektrolyten. Med hjälp av dessa tekniker skapades industriella elektrolysörer med lägre strömtillförsel, där anodkontakterna är placerade i elektrolysatorns hålighet. De används överallt för närvarande för framställning av klor och kaustik på en fast katod.
En ström av mättad natriumkloridlösning (renad saltlösning) strömmar kontinuerligt in i diafragmacellens anodutrymme. Som ett resultat av den elektrokemiska processen frigörs klor vid anoden på grund av nedbrytningen av koksalt och väte frigörs vid katoden på grund av nedbrytningen av vatten. Klor och väte avlägsnas från elektrolysatorn, utan att blandas, separat. I detta fall är nära-katodzonen berikad med natriumhydroxid. Lösningen från katodzonen, kallad elektrolytisk vätska, innehållande oupplöst bordssalt (ungefär hälften av den mängd som tillförs saltlösning) och natriumhydroxid, avlägsnas kontinuerligt från elektrolysatorn. I nästa steg indunstas elektrolytvätskan och halten av NaOH i den justeras till 42-50 % i enlighet med standarden. Bordssalt och natriumsulfat fälls ut med ökande koncentration av natriumhydroxid.
NaOH-lösningen dekanteras från kristallerna och överförs som en färdig produkt till ett lager eller kaustiksmältningssteg för att erhålla en fast produkt. Kristallint bordssalt (omvänt salt) återförs till elektrolys och bereder från det den så kallade omvända saltlösningen. Från det, för att undvika ackumulering av sulfat i lösningar, extraheras sulfat innan retursaltlösningen förbereds. Förlusten av bordssalt kompenseras genom tillsats av färsk saltlake som erhålls genom underjordisk urlakning av saltlager eller genom att lösa fast bordssalt. Innan den blandas med den omvända saltlösningen, rengörs färsk saltlösning från mekaniska suspensioner och en betydande del av kalcium- och magnesiumjoner. Det resulterande kloret separeras från vattenånga, komprimeras och överförs antingen direkt till konsumenterna eller för att göra klor flytande. Väte separeras från vatten, komprimeras och överförs till konsumenterna.
Samma kemiska reaktioner äger rum i en membranelektrolysator som i en diafragmaelektrolysator. Istället för ett poröst diafragma används ett katjoniskt membran (fig. 5).
Ris. 5.2. Schema för en membranelektrolysator
Membranet förhindrar inträngning av klorjoner i katolyten (elektrolyt i katodutrymmet), på grund av vilket kaustik soda kan erhållas direkt i elektrolysatorn nästan utan salt, med en koncentration på 30 till 35%. Eftersom det inte finns något behov av att separera saltet gör avdunstning det mycket lättare att producera 50 % kommersiell kaustiksoda till en lägre investerings- och energikostnad. Eftersom koncentrationen av kaustiksoda i membranprocessen är mycket högre används dyrt nickel som katod.
Ris. 5.3. Schema för en kvicksilverelektrolysator
Den totala nedbrytningsreaktionen av vanligt salt i kvicksilverelektrolysatorer är densamma som i diafragmaceller:
NaCl + H2O => NaOH + 1/2Cl2 + 1/2H2
Men här sker det i två steg, var och en i en separat apparat: en elektrolysator och en nedbrytare. De är strukturellt sammankopplade och kallas ett elektrolytiskt bad, och ibland en kvicksilverelektrolysör.
I det första steget av processen - i elektrolysatorn - sker den elektrolytiska nedbrytningen av bordssalt (dess mättade lösning matas in i elektrolysatorn) med produktion av klor vid anoden och natriumamalgam vid kvicksilverkatoden, enligt följande reaktion:
NaCl + nHg => 1/2Cl2 + NaHgn
I nedbrytaren äger det andra steget av processen rum, där natriumamalgam under inverkan av vatten passerar in i natriumhydroxid och kvicksilver:
NaHgn + H2O => NaOH + 1/2H2 + nHg
Av allt salt som tillförs elektrolysatorn med saltlösning, går endast 15-20% av den tillförda mängden i reaktion (2), och resten av saltet, tillsammans med vatten, lämnar elektrolysatorn i form av en kloranolyt - en lösning bordssalt i vatten innehållande 250-270 kg / m3 NaCl mättad med klor. Det "starka amalgamet" som lämnar elektrolysatorn och vattnet tillförs nedbrytaren.
Elektrolysören i alla tillgängliga utföranden är gjord i form av ett långt och relativt smalt, lätt lutande ståltråg, längs vars botten ett tunt lager av amalgam, som är katoden, flyter genom gravitationen och anolyt ovanpå. Saltlake och svagt amalgam matas från den övre upphöjda kanten av cellen genom "inloppsfickan".
Det starka amalgamet rinner ut från cellens nedre ände genom "utloppsfickan". Klor och kloranolyt kommer tillsammans ut genom ett grenrör, som också finns i den nedre änden av cellen. Anoder är upphängda ovanför hela amalgamflödesspegeln eller katoden på ett avstånd av 3–5 mm från katoden. Toppen av cellen är täckt med ett lock.
Två typer av nedbrytare är vanliga: horisontella och vertikala. De förra är gjorda i form av en lutande stålränna av samma längd som elektrolyscellen. En amalgamström rinner längs botten av nedbrytaren, som installeras med en liten lutning. En nedbrytare gjord av grafit är nedsänkt i detta flöde. Vattnet rör sig i motsatt riktning. Som ett resultat av sönderdelningen av amalgamet är vattnet mättat med kaustik. Den kaustiska lösningen, tillsammans med väte, lämnar nedbrytaren genom ett grenrör i botten och det dåliga amalgamet eller kvicksilvret pumpas in i cellfickan.
Förutom elektrolysatorn, sönderdelaren, fickorna och överflödesrörledningarna, innehåller uppsättningen av elektrolysbadet en kvicksilverpump. Två typer av pumpar används. I de fall baden är utrustade med en vertikal nedbrytare eller där nedbrytaren är installerad under elektrolyscellen, används dränkbara centrifugalpumpar av konventionell typ, nedsänkta i nedbrytaren. I bad där nedbrytaren är installerad bredvid elektrolysatorn pumpas amalgamet över av en konroterande pump av originaltyp.
Alla ståldelar av elektrolysatorn som kommer i kontakt med klor eller kloranolyt är skyddade av en beläggning av specialvulkaniserat gummi (gummi). Det skyddande lagret av gummi är inte absolut resistent. Med tiden kloreras det, blir skört och spricker på grund av temperaturens inverkan. Med jämna mellanrum förnyas skyddsskiktet. Alla andra delar av elektrolysbadet: nedbrytare, pump, överflöden - är gjorda av oskyddat stål, eftersom varken väte eller en kaustik lösning korroderar det.
För närvarande är grafitanoder de vanligaste i en kvicksilvercell. De ersätts dock av ORTA.
6.Säkerhet vid klorproduktion
och miljöskydd
Faran för personal vid produktion av klor bestäms av den höga toxiciteten av klor och kvicksilver, möjligheten för bildning av explosiva gasblandningar av klor och väte, väte och luft i utrustningen, samt lösningar av kvävetriklorid i vätska klor, användningen i produktionen av elektrolysörer - enheter som har en ökad elektrisk potential i förhållande till jorden, egenskaperna hos kaustikalkali som produceras i denna produktion.
Inandning av luft som innehåller 0,1 mg/l klor under 30-60 minuter är livsfarligt. Inandning av luft som innehåller mer än 0,001 mg/l klor irriterar luftvägarna. Den högsta tillåtna koncentrationen (MAC) av klor i luften av bosättningar: dagligt genomsnitt 0,03 mg/m3, maximalt engångsvärde 0,1 mg/m3, i luften i arbetsområdet i industrilokaler är 1 mg/m3, tröskeln för luktuppfattning är 2 mg/m3. Vid en koncentration av 3-6 mg/m3 känns en distinkt lukt, irritation (rodnad) i ögon och näsans slemhinnor uppstår, vid 15 mg/m3 - irritation av nasofarynx, vid 90 mg/m3 - intensiv hostattacker. Exponering för 120 - 180 mg/m3 i 30-60 minuter är livshotande, vid 300 mg/m3 är ett dödligt utfall möjligt, en koncentration på 2500 mg/m3 leder till döden inom 5 minuter, vid en koncentration av 3000 mg/ m3 ett dödligt utfall inträffar efter flera andetag. Den högsta tillåtna koncentrationen av klor för filtrering av industriella och civila gasmasker är 2500 mg/m3.
Förekomsten av klor i luften bestäms av kemiska spaningsanordningar: VPKhR, PPKhR, PKhR-MV med hjälp av indikatorrör IT-44 (rosa färg, känslighetströskel 5 mg / m3), IT-45 (orange färg), aspiratorer AM- 5, AM-0055, AM-0059, NP-3M med indikatorrör för klor, universell gasanalysator UG-2 med ett mätområde på 0-80 mg/m3, gasdetektor "Kolion-701" i området 0- 20 mg/m3. I öppet utrymme - med SIP "KORSAR-X" enheter. Inomhus - med SIP "VEGA-M" enheter. För att skydda mot klor i händelse av funktionsstörningar eller nödsituationer måste alla personer i verkstäderna ha och använda gasmasker av klass "V" eller "BKF" i tid (förutom kvicksilverelektrolysverkstäder), samt skyddskläder: tyg eller gummerade kostymer, gummistövlar och vantar. Gasmasklådor mot klor ska målas gula.
Kvicksilver är giftigare än klor. Den högsta tillåtna koncentrationen av dess ångor i luften är 0,00001 mg/l. Det påverkar människokroppen vid inandning och när det kommer i kontakt med huden, samt vid kontakt med sammanslagna föremål. Dess ångor och stänk adsorberas (absorberas) av kläder, hud, tänder. Samtidigt avdunstar kvicksilver lätt vid en temperatur; tillgänglig i elektrolysaffären, och koncentrationen av dess ångor i luften är mycket högre än det högsta tillåtna. Därför är elektrolysbutiker med en vätskekatod utrustade med kraftfull ventilation, som under normal drift tillhandahåller butikens atmosfär tillåten nivå kvicksilverånga koncentrationer. Detta är dock inte tillräckligt för säker drift. Det är också nödvändigt att följa den så kallade kvicksilverdisciplinen: följ reglerna för hantering av kvicksilver. Efter dem, innan arbetet påbörjas, passerar personalen genom det sanitära inspektionsrummet, i vars rena avdelning de lämnar sina hemkläder och tar på sig nytvättat linne, som är arbetskläder. I slutet av skiftet lämnas overaller och smutsigt linne i den smutsiga delen av sanitetskontrollen, medan arbetarna tar en dusch, borstar tänderna och sätter på sig husgeråd i den rena delen av sanitetskontrollen.
I verkstäder som arbetar med klor och kvicksilver ska du använda en gasmask av märke "G" (gasmasklådan är målad svart och gula färger) och gummihandskar., Reglerna för "kvicksilverdisciplin" föreskriver att arbete med kvicksilver och sammanslagna ytor endast bör utföras under ett lager vatten; Spillt kvicksilver ska omedelbart spolas ner i avloppet, där det finns kvicksilverfällor.
Utsläpp av klor och kvicksilverånga till atmosfären, utsläpp av kvicksilversalter och kvicksilverdroppar, föreningar som innehåller aktivt klor till avloppsvatten och markförgiftning genom kvicksilverslam utgör en fara för miljön. Klor kommer ut i atmosfären vid olyckor, med ventilationsutsläpp och avgaser från olika apparater. Kvicksilverånga utförs med luft från ventilationssystem. Normen för klorhalt i luften när den släpps ut i atmosfären är 0,03 mg/m3. Denna koncentration kan uppnås om en alkalisk flerstegs avgastvättning används. Normen för kvicksilverhalten i luften när den släpps ut i atmosfären är 0,0003 mg/m3, och i avloppsvatten när den släpps ut i vattendrag är 4 mg/m3.
Neutralisera klor med följande lösningar:
kalkmjölk, för vilken 1 viktdel släckt kalk hälls i 3 delar vatten, blandas noggrant, sedan töms kalkmorteln uppifrån (till exempel 10 kg släckt kalk + 30 liter vatten);
5% vattenlösning av soda, för vilken 2 viktdelar soda löses under omrörning med 18 delar vatten (till exempel 5 kg soda + 95 liter vatten);
5 % vattenlösning av kaustiksoda, för vilken 2 viktdelar kaustiksoda löses upp under omrörning med 18 delar vatten (till exempel 5 kg kaustiksoda + 95 liter vatten).
När klorgas läcker sprayas vatten för att släcka ångorna. Hastigheten för vattenförbrukningen är inte standardiserad.
När flytande klor spills, är spillplatsen inhägnad med en jordvall, fylld med mjölk av kalk, en lösning av soda, kaustiksoda eller vatten. För att neutralisera 1 ton flytande klor behövs 0,6-0,9 ton vatten eller 0,5-0,8 ton lösningar. För att neutralisera 1 ton flytande klor behövs 22-25 ton lösningar eller 333-500 ton vatten.
För att spruta vatten eller lösningar används bevattnings- och brandbilar, autotappningsstationer (AC, PM-130, ARS-14, ARS-15), samt brandposter och specialsystem som finns tillgängliga vid kemiskt farliga anläggningar.
Slutsats
Eftersom volymerna av klor som erhålls med laboratoriemetoder är försumbara i jämförelse med den ständigt växande efterfrågan på denna produkt, är det ingen mening att göra en jämförande analys av dem.
Av de elektrokemiska produktionsmetoderna är den enklaste och mest bekväma elektrolysen med en flytande (kvicksilver) katod, men denna metod är inte utan nackdelar. Det orsakar betydande miljöskador genom avdunstning och läckage av metalliskt kvicksilver och klorgas.
Elektrolysatorer med fast katod eliminerar risken för miljöföroreningar av kvicksilver. När man väljer mellan membran- och membranelektrolysörer för nya produktionsanläggningar är de senare att föredra eftersom de är mer ekonomiska och ger en slutprodukt av högre kvalitet.
Bibliografi
1.Zaretsky S. A., Suchkov V. N., Zhivotinsky P. B. Elektrokemisk teknologi för oorganiska ämnen och kemiska strömkällor: En lärobok för elever i tekniska skolor. M ..: Högre. Skolan, 1980. 423 sid.
2.Mazanko A. F., Kamaryan G. M., Romashin O. P. Industriell membranelektrolys. M.: förlag "Chemistry", 1989. 240 sid.
.Pozin M.E. Teknik för mineralsalter (gödselmedel, bekämpningsmedel, industriella salter, oxider och syror), del 1, red. 4:e, rev. L., Publishing House "Chemistry", 1974. 792 sid.
.Fioshin M. Ya., Pavlov VN Elektrolys i oorganisk kemi. M.: förlag "Nauka", 1976. 106 sid.
.Yakimenko L. M. Produktion av klor, kaustiksoda och oorganiska klorprodukter. M.: förlag "Chemistry", 1974. 600 sid.
Internetkällor
6.Säkerhetsregler för produktion, lagring, transport och användning av klor // URL: #"justify">7. Farliga ämnen // URL: #"justify">. Klor: ansökan // URL: #"justify">.
(enligt Pauling)
/cm³
Klor (χλωρός - grön) - ett element i huvudundergruppen i den sjunde gruppen, den tredje perioden av det periodiska systemet av kemiska element av D. I. Mendeleev, med atomnummer 17. Det betecknas med symbolen Cl (lat. Klor). Reaktiv icke-metall. Det tillhör gruppen halogener (ursprungligen användes namnet "halogen" av den tyske kemisten Schweiger för klor [ordagrant, "halogen" översätts som salt), men det slog inte rot och blev sedan vanligt för VII grupp av grundämnen, som inkluderar klor).
Det enkla ämnet klor (CAS-nummer: 7782-50-5) är under normala förhållanden en gulgrön giftig gas med en stickande lukt. Klormolekylen är diatomisk (formel Cl2).
Klor atom diagram
Klor erhölls först 1772 av Scheele, som beskrev dess frisättning under interaktionen av pyrolusit med saltsyra i sin avhandling om pyrolusit:
4HCl + MnO2 \u003d Cl2 + MnCl2 + 2H2O
Scheele noterade lukten av klor, liknande lukten av aqua regia, dess förmåga att interagera med guld och cinnober, samt dess blekningsegenskaper.
Scheele föreslog emellertid, i enlighet med flogistonteorin som rådde inom kemin vid den tiden, att klor är avflogistisk saltsyra, det vill säga saltsyraoxid. Berthollet och Lavoisier föreslog att klor är en oxid av grundämnet murium, men försöken att isolera det förblev misslyckade fram till Davys arbete, som lyckades bryta ner bordssalt till natrium och klor genom elektrolys.
Utbredning i naturen
I naturen finns det två isotoper av klor 35 Cl och 37 Cl. Klor är den vanligaste halogenen i jordskorpan. Klor är mycket aktivt - det kombineras direkt med nästan alla element i det periodiska systemet. Därför förekommer det i naturen endast i form av föreningar i sammansättningen av mineraler: halit NaCl, sylvin KCl, sylvinit KCl NaCl, bischofit MgCl 2 6H2O, karnalit KCl MgCl 2 6H 2 O, kainit KCl MgSO 4 3H 2 O. De största reserverna av klor finns i salterna i havens och havens vatten.
Klor står för 0,025 % av det totala antalet atomer i jordskorpan, Clarke-talet för klor är 0,19 %, och människokropp innehåller 0,25 viktprocent kloridjoner. Hos människor och djur finns klor huvudsakligen i intercellulära vätskor (inklusive blod) och spelar en viktig roll i regleringen av osmotiska processer, såväl som i processer associerade med nervcellers funktion.
Isotopisk sammansättning
I naturen finns det 2 stabila isotoper av klor: med ett masstal på 35 och 37. Proportionerna av deras innehåll är 75,78% respektive 24,22%.
| Isotop | Relativ massa, a.m.u. | Halva livet | Förfallstyp | kärnkraftssnurr |
|---|---|---|---|---|
| 35Cl | 34.968852721 | stabil | — | 3/2 |
| 36Cl | 35.9683069 | 301 000 år | β-sönderfall i 36 Ar | 0 |
| 37Cl | 36.96590262 | stabil | — | 3/2 |
| 38Cl | 37.9680106 | 37,2 minuter | β-sönderfall i 38 Ar | 2 |
| 39Cl | 38.968009 | 55,6 minuter | β-sönderfall i 39 Ar | 3/2 |
| 40 Cl | 39.97042 | 1.38 minuter | β-sönderfall i 40 Ar | 2 |
| 41Cl | 40.9707 | 34 c | β-sönderfall i 41 Ar | |
| 42Cl | 41.9732 | 46,8 s | β-sönderfall i 42 Ar | |
| 43Cl | 42.9742 | 3,3 s | β-sönderfall i 43 Ar |
Fysikaliska och fysikalisk-kemiska egenskaper
Under normala förhållanden är klor en gulgrön gas med en kvävande lukt. Några av dess fysiska egenskaper presenteras i tabellen.
Vissa fysiska egenskaper hos klor
| Fast egendom | Menande |
|---|---|
| Koktemperatur | -34°C |
| Smält temperatur | -101°C |
| Nedbrytningstemperatur (dissociationer till atomer) |
~1400°С |
| Densitet (gas, n.o.s.) | 3,214 g/l |
| Affinitet för en atoms elektron | 3,65 eV |
| Första joniseringsenergin | 12,97 eV |
| Värmekapacitet (298 K, gas) | 34,94 (J/mol K) |
| Kritisk temperatur | 144°C |
| kritiskt tryck | 76 atm |
| Standardentalpi för formation (298 K, gas) | 0 (kJ/mol) |
| Standardentropi av formation (298 K, gas) | 222,9 (J/mol K) |
| Entalpi av fusion | 6,406 (kJ/mol) |
| Kokande entalpi | 20,41 (kJ/mol) |
När det kyls förvandlas klor till en vätska vid en temperatur av cirka 239 K, och sedan under 113 K kristalliseras det till ett ortorombiskt gitter med en rymdgrupp cmca och parametrarna a=6,29 b=4,50, c=8,21. Under 100 K omvandlas den ortorombiska modifieringen av kristallint klor till den tetragonala, som har en rymdgrupp P4 2 /ncm och gitterparametrarna a=8,56 och c=6,12.
Löslighet
| Lösningsmedel | Löslighet g/100 g |
|---|---|
| Bensen | Löslig |
| Vatten (0 °C) | 1,48 |
| Vatten (20°C) | 0,96 |
| Vatten (25°C) | 0,65 |
| Vatten (40°C) | 0,46 |
| Vatten (60°C) | 0,38 |
| Vatten (80°C) | 0,22 |
| Koltetraklorid (0 °C) | 31,4 |
| Koltetraklorid (19 °C) | 17,61 |
| Koltetraklorid (40 °C) | 11 |
| Kloroform | Mycket löslig |
| TiCl4, SiCl4, SnCl4 | Löslig |
I ljuset eller när den värms upp reagerar den aktivt (ibland med en explosion) med väte genom en radikal mekanism. Blandningar av klor med väte, innehållande från 5,8 till 88,3 % väte, exploderar när de bestrålas med bildning av väteklorid. En blandning av klor och väte i små koncentrationer brinner med en färglös eller gulgrön låga. Den maximala temperaturen för väte-klorlågan är 2200 °C.:
Cl2 + H2 → 2HCl 5Cl2 + 2P → 2PCl5 2S + Cl2 → S2Cl2Cl2 + 3F2 (ex.) → 2ClF3
Övriga fastigheter
Cl 2 + CO → COCl 2När det löses i vatten eller alkalier, dismuterar klor och bildar hypoklor (och vid upphettning perklorsyra) och saltsyror, eller deras salter:
Cl2 + H2O → HCl + HClO 3Cl2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO3 + 3H2O Cl2 + Ca(OH) 2 → CaCl(OCl) + H2O 4NH3 + 3Cl2 → NCl3 + 3NH 4Cl
Oxiderande egenskaper hos klor
Cl2 + H2S → 2HCl + SReaktioner med organiska ämnen
CH3-CH3 + Cl2 → C2H 6-x Cl x + HClFäster till omättade föreningar med flera bindningar:
CH2 \u003d CH2 + Cl2 → Cl-CH2-CH2-Cl
Aromatiska föreningar ersätter en väteatom med klor i närvaro av katalysatorer (till exempel AlCl 3 eller FeCl 3):
C6H6 + Cl2 → C6H5Cl + HCl
Klormetoder för att framställa klor
Industriella metoder
Ursprungligen baserades den industriella metoden för att producera klor på Scheele-metoden, det vill säga reaktionen av pyrolusit med saltsyra:
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H 2 O 2NaCl + 2H 2 O → H2 + Cl2 + 2NaOH Anod: 2Cl - - 2e - → Cl 2 0 Katod: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH-
Eftersom elektrolysen av vatten sker parallellt med elektrolysen av natriumklorid, kan den totala ekvationen uttryckas på följande sätt:
1,80 NaCl + 0,50 H2O → 1,00 Cl2 + 1,10 NaOH + 0,03 H2
Tre varianter av den elektrokemiska metoden för framställning av klor används. Två av dem är elektrolys med en fast katod: diafragma och membranmetoder, den tredje är elektrolys med en flytande katod (kvicksilverproduktionsmetod). Bland de elektrokemiska produktionsmetoderna är kvicksilverkatodelektrolys den enklaste och mest bekväma metoden, men denna metod orsakar betydande miljöskador på grund av avdunstning och läckage av metalliskt kvicksilver.
Diafragmametod med solid katod
Cellens hålighet delas av en porös asbestavskiljning - diafragma - in i katod- och anodutrymmet, där cellens katod och anod är placerade. Därför kallas en sådan elektrolysator ofta diafragmaelektrolys, och produktionsmetoden är diafragmaelektrolys. En ström av mättad anolyt (NaCl-lösning) kommer kontinuerligt in i diafragmacellens anodutrymme. Som ett resultat av den elektrokemiska processen frigörs klor vid anoden på grund av nedbrytningen av halit, och väte frigörs vid katoden på grund av nedbrytningen av vatten. I detta fall är nära-katodzonen berikad med natriumhydroxid.
Membranmetod med solid katod
Membranmetoden liknar i huvudsak diafragmametoden, men anod- och katodutrymmena är åtskilda av ett katjonbytarpolymermembran. Membrantillverkningsmetoden är effektivare än diafragmametoden, men den är svårare att använda.
Kvicksilvermetod med flytande katod
Processen utförs i ett elektrolytiskt bad, som består av en elektrolysator, en nedbrytare och en kvicksilverpump, sammankopplade genom kommunikation. I elektrolytbadet, under inverkan av en kvicksilverpump, cirkulerar kvicksilver och passerar genom elektrolysatorn och nedbrytaren. Cellens katod är en ström av kvicksilver. Anoder - grafit eller lågt slitage. Tillsammans med kvicksilver strömmar en ström av anolyt, en lösning av natriumklorid, kontinuerligt genom elektrolysatorn. Som ett resultat av den elektrokemiska nedbrytningen av klorid bildas klormolekyler vid anoden, och det frigjorda natriumet löses i kvicksilver vid katoden och bildar ett amalgam.
Laboratoriemetoder
I laboratorier, för att erhålla klor, används vanligtvis processer baserade på oxidation av väteklorid med starka oxidationsmedel (till exempel mangan (IV) oxid, kaliumpermanganat, kaliumdikromat):
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 +8H 2O K2 Cr2O7 + 14HCl → 3Cl2 + 2KCl + 2CrCl3 + 7H2O
Klorlagring
Det producerade kloret lagras i speciella "tankar" eller pumpas in i högtryckscylindrar av stål. Cylindrar med flytande klor under tryck har en speciell färg - kärrfärg. Det bör noteras att under långvarig användning av klorcylindrar ansamlas extremt explosiv kvävetriklorid i dem, och därför måste klorcylindrar från tid till annan rutinmässigt spolas och rengöras från kväveklorid.
Kvalitetsnormer för klor
Enligt GOST 6718-93 "Flytande klor. Specifikationer” tillverkas följande klorkvaliteter
Ansökan
Klor används i många industrier, vetenskap och inhemska behov:
- Vid tillverkning av polyvinylklorid, plastföreningar, syntetiskt gummi, som används för att tillverka: isolering för ledningar, fönsterprofiler, förpackningsmaterial, kläder och skor, linoleum- och grammofonskivor, lack, utrustning och skumplast, leksaker, instrumentdelar, byggmaterial. Polyvinylklorid framställs genom att polymerisera vinylklorid, som idag oftast erhålls från eten i en klorbalanserad metod genom en mellanprodukt 1,2-dikloretan.
- Klorens blekande egenskaper har varit kända sedan urminnes tider, även om det inte är klor i sig som "bleker", utan atomärt syre, som bildas vid nedbrytning av underklorsyra: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O .. Denna metod för att bleka tyger, papper, kartong har använts i århundraden.
- Produktion av klororganiska insekticider - ämnen som dödar insekter som är skadliga för grödor, men är säkra för växter. En betydande del av det producerade kloret går åt till att skaffa växtskyddsmedel. En av de viktigaste insekticiderna är hexaklorcyklohexan (ofta kallad hexakloran). Detta ämne syntetiserades först 1825 av Faraday, men fann praktisk tillämpning först efter mer än 100 år - på 30-talet av vårt århundrade.
- Det användes som ett kemiskt krigsmedel, såväl som för produktion av andra kemiska krigföringsmedel: senapsgas, fosgen.
- För vattendesinfektion - "klorering". Den vanligaste metoden att desinficera dricksvatten; baseras på förmågan hos fritt klor och dess föreningar att hämma enzymsystemen hos mikroorganismer som katalyserar redoxprocesser. För desinfektion av dricksvatten används klor, klordioxid, kloramin och blekmedel. SanPiN 2.1.4.1074-01 fastställer följande gränser (korridor) för det tillåtna innehållet av fritt restklor i dricksvatten från centraliserad vattenförsörjning 0,3 - 0,5 mg / l. Ett antal forskare och till och med politiker i Ryssland kritiserar själva konceptet med klorering av kranvatten, men de kan inte erbjuda ett alternativ till den desinficerande efterverkan av klorföreningar. Materialen som vattenledningar tillverkas av interagerar olika med klorerat kranvatten. Fri klor i kranvatten minskar avsevärt livslängden för rörledningar baserade på polyolefiner: polyetenrör av olika typer, inklusive tvärbunden polyeten, mer känd som PEX (PEX, PE-X). I USA, för att kontrollera införseln av rörledningar gjorda av polymermaterial för användning i vattenförsörjningssystem med klorerat vatten, tvingades 3 standarder antas: ASTM F2023 för rör, membran och skelettmuskler. Dessa kanaler utför viktiga funktioner i regleringen av vätskevolym, transepiteljontransport och stabilisering av membranpotentialer och är involverade i att upprätthålla cell-pH. Klor ackumuleras i visceral vävnad, hud och skelettmuskler. Klor absorberas främst i tjocktarmen. Absorption och utsöndring av klor är nära besläktade med natriumjoner och bikarbonater, i mindre utsträckning med mineralokortikoider och aktiviteten av Na + /K + - ATP-as. 10-15% av allt klor ackumuleras i celler, från denna mängd från 1/3 till 1/2 - i erytrocyter. Cirka 85 % av klor finns i det extracellulära utrymmet. Klor utsöndras från kroppen huvudsakligen med urin (90-95%), avföring (4-8%) och genom huden (upp till 2%). Utsöndringen av klor är associerad med natrium- och kaliumjoner, och ömsesidigt med HCO 3 - (syra-basbalans).
En person konsumerar 5-10 g NaCl per dag. Det minsta mänskliga behovet av klor är cirka 800 mg per dag. Spädbarnet får den nödvändiga mängden klor genom modersmjölken, som innehåller 11 mmol / l klor. NaCl är nödvändigt för produktionen av saltsyra i magen, vilket främjar matsmältningen och förstörelsen av patogena bakterier. För närvarande är klorets roll i förekomsten av vissa sjukdomar hos människor inte väl förstått, främst på grund av det lilla antalet studier. Det räcker med att säga att inte ens rekommendationer om det dagliga intaget av klor har utvecklats. Mänsklig muskelvävnad innehåller 0,20-0,52% klor, ben - 0,09%; i blodet - 2,89 g / l. I kroppen på en genomsnittlig person (kroppsvikt 70 kg) 95 g klor. Varje dag med mat får en person 3-6 g klor, vilket i överskott täcker behovet av detta element.
Klorjoner är viktiga för växter. Klor är involverat i energiomsättningen i växter genom att aktivera oxidativ fosforylering. Det är nödvändigt för bildandet av syre i processen för fotosyntes av isolerade kloroplaster, stimulerar hjälpprocesser för fotosyntes, främst de som är förknippade med ackumulering av energi. Klor har en positiv effekt på rötternas absorption av syre-, kalium-, kalcium- och magnesiumföreningar. En överdriven koncentration av klorjoner i växter kan också ha en negativ sida, till exempel minska innehållet av klorofyll, minska aktiviteten av fotosyntes, fördröja tillväxten och utvecklingen av Baskunchak klorväxter). Klor var ett av de första kemiska gifterna som användes
– Med hjälp av analytisk laboratorieutrustning, laboratorie- och industrielektroder, i synnerhet: referenselektroder ESr-10101 som analyserar innehållet av Cl- och K+.
Klorförfrågningar, vi hittas av klorförfrågningar
Interaktion, förgiftning, vatten, reaktioner och att få klor
- oxid
- lösning
- syror
- anslutningar
- egenskaper
- definition
- dioxid
- formel
- vikt
- aktiva
- flytande
- ämne
- Ansökan
- handling
- oxidationstillstånd
- hydroxid
De fysiska egenskaperna hos klor beaktas: klors densitet, dess värmeledningsförmåga, specifik värmekapacitet och dynamisk viskositet vid olika temperaturer. De fysikaliska egenskaperna hos Cl 2 presenteras i form av tabeller för det flytande, fasta och gasformiga tillståndet för denna halogen.
Grundläggande fysikaliska egenskaper hos klor
Klor ingår i grupp VII av den tredje perioden av det periodiska systemet av element vid nummer 17. Det tillhör halogenundergruppen, har relativa atom- och molekylvikter på 35.453 respektive 70.906. Vid temperaturer över -30°C är klor en gröngul gas med en karakteristisk stickande, irriterande lukt. Den smälter lätt under vanligt tryck (1,013·10 5 Pa) när den kyls till -34°C och bildar en klar bärnstensfärgad vätska som stelnar vid -101°C.
På grund av sin höga reaktivitet förekommer inte fritt klor i naturen, utan finns endast i form av föreningar. Det finns främst i mineralet halit (), det är också en del av sådana mineraler som: sylvin (KCl), karnalit (KCl MgCl 2 6H 2 O) och sylvinit (KCl NaCl). Innehållet av klor i jordskorpan närmar sig 0,02 % av det totala antalet atomer i jordskorpan, där det är i form av två isotoper 35 Cl och 37 Cl i en procentandel av 75,77 % 35 Cl och 24,23 % 37 Cl.
| Fast egendom | Menande |
|---|---|
| Smältpunkt, °С | -100,5 |
| Kokpunkt, °C | -30,04 |
| Kritisk temperatur, °С | 144 |
| Kritisk press, Pa | 77,1 10 5 |
| Kritisk densitet, kg/m 3 | 573 |
| Gasdensitet (vid 0°С och 1,013 10 5 Pa), kg/m 3 | 3,214 |
| Densitet av mättad ånga (vid 0°С och 3,664 10 5 Pa), kg/m 3 | 12,08 |
| Densitet av flytande klor (vid 0 ° C och 3,664 10 5 Pa), kg / m 3 | 1468 |
| Densitet av flytande klor (vid 15,6 ° C och 6,08 10 5 Pa), kg / m 3 | 1422 |
| Densitet av fast klor (vid -102°С), kg/m 3 | 1900 |
| Relativ densitet i luft av gas (vid 0°C och 1,013 10 5 Pa) | 2,482 |
| Relativ luftdensitet för mättad ånga (vid 0°C och 3,664 10 5 Pa) | 9,337 |
| Relativ densitet av flytande klor vid 0°С (för vatten vid 4°С) | 1,468 |
| Specifik volym gas (vid 0°С och 1,013 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,3116 |
| Specifik volym mättad ånga (vid 0°C och 3,664 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,0828 |
| Specifik volym flytande klor (vid 0°C och 3,664 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,00068 |
| Klorångtryck vid 0°C, Pa | 3,664 10 5 |
| Dynamisk viskositet för gas vid 20°C, 10 -3 Pa s | 0,013 |
| Dynamisk viskositet för flytande klor vid 20°C, 10 -3 Pa s | 0,345 |
| Smältvärme av fast klor (vid smältpunkten), kJ/kg | 90,3 |
| Förångningsvärme (vid kokpunkten), kJ/kg | 288 |
| Sublimeringsvärme (vid smältpunkt), kJ/mol | 29,16 |
| Molär värmekapacitet C p för gas (vid -73…5727°C), J/(mol K) | 31,7…40,6 |
| Molär värmekapacitet C p av flytande klor (vid -101…-34°C), J/(mol K) | 67,1…65,7 |
| Gasens värmeledningskoefficient vid 0°C, W/(m K) | 0,008 |
| Värmeledningskoefficient för flytande klor vid 30°C, W/(m K) | 0,62 |
| Gasentalpi, kJ/kg | 1,377 |
| Entalpi av mättad ånga, kJ/kg | 1,306 |
| Entalpi av flytande klor, kJ/kg | 0,879 |
| Brytningsindex vid 14°C | 1,367 |
| Specifik konduktivitet vid -70°C, Sm/m | 10 -18 |
| Elektronaffinitet, kJ/mol | 357 |
| Joniseringsenergi, kJ/mol | 1260 |
Densitet av klor
Under normala förhållanden är klor en tung gas med en densitet som är cirka 2,5 gånger större än . Densitet av gasformigt och flytande klor under normala förhållanden (vid 0 ° C) är lika med 3,214 respektive 1468 kg / m 3. När flytande eller gasformigt klor värms upp, minskar dess densitet på grund av en ökning i volym på grund av termisk expansion.
Densitet av klorgas
Tabellen visar densiteten av klor i gasform vid olika temperaturer (i intervallet från -30 till 140°C) och normalt atmosfärstryck (1,013·10 5 Pa). Klorens densitet ändras med temperaturen - när den värms upp minskar den. Till exempel, vid 20 ° C är densiteten av klor 2,985 kg / m 3, och när temperaturen på denna gas stiger till 100 ° C, minskar densitetsvärdet till ett värde av 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 |
Med ökande tryck ökar densiteten av klor. Tabellerna nedan visar densiteten för gasformigt klor i temperaturområdet från -40 till 140°C och tryck från 26,6·10 5 till 213·10 5 Pa. Med ökande tryck ökar densiteten av klor i gasformigt tillstånd proportionellt. Till exempel leder en ökning av klortrycket från 53,2·105 till 106,4·105 Pa vid en temperatur av 10°C till en dubbel ökning av densiteten hos denna gas.
| ↓ t, °C | 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, °C | 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 |
Densitet av flytande klor
Flytande klor kan förekomma i ett relativt snävt temperaturområde, vars gränser ligger från minus 100,5 till plus 144°C (det vill säga från smältpunkten till den kritiska temperaturen). Över en temperatur på 144 ° C kommer klor inte att gå i flytande tillstånd vid något tryck. Densiteten för flytande klor i detta temperaturområde varierar från 1717 till 573 kg/m 3 .
| 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 |
Specifik värmekapacitet av klor
Den specifika värmekapaciteten för gasformigt klor C p i kJ / (kg K) i temperaturområdet från 0 till 1200 ° C och normalt atmosfärstryck kan beräknas med formeln:
där T är den absoluta temperaturen för klor i grader Kelvin.
Det bör noteras att under normala förhållanden är den specifika värmekapaciteten för klor 471 J/(kg K) och ökar vid uppvärmning. Ökningen av värmekapaciteten vid temperaturer över 500°C blir obetydlig, och vid höga temperaturer förblir den specifika värmekapaciteten hos klor praktiskt taget oförändrad.
Tabellen visar resultaten av beräkningen av den specifika värmekapaciteten för klor med hjälp av formeln ovan (beräkningsfelet är ca 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 |
Vid en temperatur nära absolut noll är klor i fast tillstånd och har en låg specifik värmekapacitet (19 J/(kg·K)). När temperaturen hos fast Cl2 ökar ökar dess värmekapacitet och når 720 J/(kg K) vid minus 143°C.
Flytande klor har en specifik värmekapacitet på 918 ... 949 J / (kg K) i intervallet från 0 till -90 grader Celsius. Enligt tabellen kan man se att den specifika värmen för flytande klor är högre än för gasformigt klor och minskar med stigande temperatur.
Värmeledningsförmåga hos klor
Tabellen visar värdena för värmeledningskoefficienterna för gasformigt klor vid normalt atmosfärstryck i temperaturområdet från -70 till 400°C.
Den termiska konduktivitetskoefficienten för klor under normala förhållanden är 0,0079 W / (m deg), vilket är 3 gånger mindre än vid samma temperatur och tryck. Uppvärmning av klor leder till en ökning av dess värmeledningsförmåga. Sålunda, vid en temperatur av 100°C, ökar värdet av denna fysiska egenskap hos klor till 0,0114 W/(m deg).
| t, °С | λ, W/(m grader) | t, °С | λ, W/(m grader) |
|---|---|---|---|
| -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 |
Viskositet av klor
Koefficienten för dynamisk viskositet för gasformigt klor i temperaturintervallet 20...500°C kan ungefär beräknas med formeln:
där η T är koefficienten för dynamisk viskositet för klor vid en given temperatur T, K;
η To är koefficienten för dynamisk viskositet för klor vid en temperatur To = 273 K (vid n.a.);
C är Sutherlands konstant (för klor C=351).
Under normala förhållanden är den dynamiska viskositeten för klor 0,0123·10 -3 Pa·s. Vid upphettning får en sådan fysisk egenskap hos klor som viskositet högre värden.
Flytande klor har en storleksordning högre viskositet än gasformigt klor. Till exempel, vid en temperatur av 20°C, har den dynamiska viskositeten för flytande klor ett värde av 0,345·10 -3 Pa·s och minskar med ökande temperatur.
Källor:
- Barkov S. A. Halogener och en undergrupp av mangan. Element i grupp VII i det periodiska systemet av D. I. Mendeleev. Studiehjälp. M .: Utbildning, 1976 - 112 sid.
- Tabeller över fysiska storheter. Katalog. Ed. acad. I. K. Kikoina. Moskva: Atomizdat, 1976 - 1008 s.
- Yakimenko L. M., Pasmanik M. I. Referensbok om produktion av klor, kaustiksoda och basiska klorprodukter. Ed. 2:a, övers. etc. M.: Kemi, 1976 - 440 sid.