Mga katangian ng mga elemento ng pangkat VII ng pangunahing subgroup, gamit ang chlorine bilang isang halimbawa
pangkalahatang katangian mga subgroup
Talahanayan 1. Nomenclature ng mga elemento ng subgroup VIIA
Mga P-elemento, tipikal, hindi metal (ang astatine ay isang semi-metal), mga halogens.
Electron diagram ng elementong Hal (Hal ≠ F):
Ang mga elemento ng subgroup VIIA ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na valences:
Talahanayan 2. Valence
3. Ang mga elemento ng subgroup VIIA ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na estado ng oksihenasyon:
Talahanayan 3. Mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento
Mga katangian ng isang elemento ng kemikal
Ang klorin ay isang elemento ng pangkat VII A. Serial number 17
Relatibong atomic mass: 35.4527 a. e.m. (g/mol)
Bilang ng mga proton, neutron, electron: 17,18,17
Estraktura ng mga atom:
Electronic formula:
Karaniwang estado ng oksihenasyon: -1, 0, +1, +3, +4, +5, +7
Enerhiya ng ionization: 1254.9(13.01) kJ/mol (eV)
Affinity ng elektron: 349 (kJ/mol)
Electronegativity ayon kay Pauling: 3.20
Mga katangian ng isang simpleng sangkap
Uri ng bono: covalent non-polar
Diatomic na molekula
Isotopes: 35 Cl (75.78%) at 37 Cl (24.22%)
Uri ng kristal na sala-sala: molekular
Mga parameter ng thermodynamic
Talahanayan 4
Mga katangiang pisikal
Talahanayan 5
Ang isang may tubig na solusyon ng chlorine ay lubos na na-dismutated ("chlorine water")
Stage 1: Cl 2 + H 2 O = HCl + HOCl
Stage 2: HOCl = HCl + [O] – atomic oxygen
Ang kapasidad ng oxidizing sa subgroup ay bumababa mula sa fluorine hanggang yodo = ˃
Ang klorin ay isang malakas na ahente ng oxidizing:
1. Pakikipag-ugnayan sa mga simpleng sangkap
a) na may hydrogen:
Cl 2 + H 2 = 2HCl
b) na may mga metal:
Cl 2 + 2Na = 2NaCl
3Cl 2 + 2Fe = 2FeCl 3
c) na may ilang mas kaunting electronegative na nonmetals:
3Cl 2 + 2P = 2PCl 3
Cl 2 + S = SCl 2
Sa oxygen, carbon at nitrogen, direkta ang chlorine hindi nagrereact!
2. Pakikipag-ugnayan sa mga kumplikadong sangkap
a) may tubig: tingnan sa itaas
b) na may mga acid: hindi nagrereact!
c) na may mga solusyon sa alkali:
sa lamig: Cl 2 +2 NaOH = NaCl + NaClO + H 2 O
kapag pinainit: 3Cl 2 + 6 KOH = 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O
e) na may maraming mga organikong sangkap:
Cl 2 + CH 4 = CH 3 Cl + HCl
C 6 H 6 + Cl 2 = C 6 H 5 Cl + HCl
Ang pinakamahalagang chlorine compound
Hydrogen chloride, hydrogen chloride Ang (HCl) ay isang walang kulay, thermally stable na gas (sa ilalim ng normal na mga kondisyon) na may masangsang na amoy, mga usok sa basa-basa na hangin, madaling natutunaw sa tubig (hanggang sa 500 volume ng gas bawat volume ng tubig) upang bumuo ng hydrochloric (hydrochloric) acid. Sa −114.22 °C, ang HCl ay nagiging solid state. Sa solid state, ang hydrogen chloride ay umiiral sa anyo ng dalawang mala-kristal na pagbabago: orthorhombic, stable sa ibaba, at kubiko.
Ang isang may tubig na solusyon ng hydrogen chloride ay tinatawag na hydrochloric acid. Kapag natunaw sa tubig, nangyayari ang mga sumusunod na proseso:
HCl g + H 2 O l = H 3 O + l + Cl − l
Ang proseso ng paglusaw ay lubos na exothermic. Sa tubig, ang HCl ay bumubuo ng isang azeotropic mixture. Ito ay isang malakas na monoprotic acid. Masiglang nakikipag-ugnayan sa lahat ng mga metal sa serye ng boltahe sa kaliwa ng hydrogen, na may mga basic at amphoteric oxide, mga base at asin, na bumubuo ng mga asin - mga klorido:
Mg + 2 HCl → MgCl 2 + H 2
FeO + 2 HCl → FeCl 2 + H 2 O
Kapag nalantad sa malakas na oxidizing agent o sa panahon ng electrolysis, ang hydrogen chloride ay nagpapakita ng mga nagpapababang katangian:
MnO 2 + 4 HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2 H 2 O
Kapag pinainit, ang hydrogen chloride ay na-oxidize ng oxygen (catalyst - copper(II) chloride CuCl 2):
4 HCl + O 2 → 2 H 2 O +2 Cl 2
Gayunpaman, ang concentrated hydrochloric acid ay tumutugon sa tanso upang bumuo ng isang monovalent copper complex:
2 Cu + 4 HCl → 2 H + H 2
Ang pinaghalong 3 bahagi ayon sa dami ng concentrated hydrochloric acid at 1 bahagi sa dami ng concentrated nitric acid ay tinatawag na "aqua regia". Ang Aqua regia ay maaari pang matunaw ang ginto at platinum. Ang mataas na aktibidad ng oxidative ng aqua regia ay dahil sa pagkakaroon ng nitrosyl chloride at chlorine sa loob nito, na nasa equilibrium sa mga panimulang sangkap:
4 H 3 O + + 3 Cl − + NO 3 − = NOCl + Cl 2 + 6 H 2 O
Dahil sa mataas na konsentrasyon ng mga chloride ions sa solusyon, ang metal ay nagbubuklod sa isang chloride complex, na nagtataguyod ng pagkatunaw nito:
3 Pt + 4 HNO 3 + 18 HCl → 3 H 2 + 4 NO + 8 H 2 O
Ang hydrogen chloride ay nailalarawan din sa pamamagitan ng mga reaksyon ng karagdagan sa maraming mga bono (electrophilic na karagdagan):
R-CH=CH 2 + HCl → R-CHCl-CH 3
R-C≡CH + 2 HCl → R-CCl 2 -CH 3
Mga chlorine oxide- mga inorganikong kemikal na compound ng chlorine at oxygen, na may pangkalahatang formula: Cl x O y.
Binubuo ng klorin ang mga sumusunod na oxide: Cl 2 O, Cl 2 O 3, ClO 2, Cl 2 O 4, Cl 2 O 6, Cl 2 O 7. Bilang karagdagan, ang mga sumusunod ay kilala: ang short-lived radical ClO, ang chlorine peroxide radical ClOO at ang chlorine tetroxide radical ClO 4 .
Ang talahanayan sa ibaba ay nagpapakita ng mga katangian ng mga matatag na chlorine oxide:
Talahanayan 6
| Ari-arian | Cl2O | ClO2 | ClOClO 3 | Cl 2 O 6 (l)↔2ClO 3 (g) | Cl2O7 |
| Kulay at kundisyon sa kwarto. temperatura | Dilaw-kayumanggi na gas | Dilaw-berdeng gas | Banayad na dilaw na likido | Madilim na pulang likido | Walang kulay na likido |
| Katayuan ng oksihenasyon ng klorin | (+1) | (+4) | (+1), (+7) | (+6) | (+7) |
| T. pl., °C | −120,6 | −59 | −117 | 3,5 | −91,5 |
| Temperatura ng pigsa, °C | 2,0 | 44,5 | |||
| d(f, 0°C), g*cm -3 | - | 1,64 | 1,806 | - | 2,02 |
| ΔH° sample (gas, 298 K), kJ*mol -1 | 80,3 | 102,6 | ~180 | (155) | |
| ΔG° sample (gas, 298 K), kJ*mol -1 | 97,9 | 120,6 | - | - | - |
| S° sample (gas, 298 K), J*K -1 *mol -1 | 265,9 | 256,7 | 327,2 | - | - |
| Dipole moment μ, D | 0.78 ± 0.08 | 1.78 ± 0.01 | - | - | 0.72 ± 0.02 |
Chlorine oxide (I), Dichlor oxide, hypochlorous acid anhydride - isang compound ng chlorine sa estado ng oksihenasyon +1 na may oxygen.
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ito ay isang brownish-dilaw na gas na may katangian na amoy na nakapagpapaalaala sa murang luntian. Sa temperaturang mas mababa sa 2 °C ang likido ay ginintuang-pula ang kulay. Nakakalason: nakakaapekto Airways. Unti-unting nabubulok:
Paputok sa mataas na konsentrasyon. Ang densidad sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay 3.22 kg/m³. Natutunaw sa carbon tetrachloride. Natutunaw sa tubig upang bumuo ng mahinang hypochlorous acid:
Mabilis na tumutugon sa alkalis:
Cl 2 O + 2NaOH (dil.) = 2NaClO + H 2 O
Chlorine dioxide- acid oxide. Kapag natunaw sa tubig, ang mga chlorous at perchloric acid ay nabuo (disproportionation reaction). Ang mga dilute na solusyon ay matatag sa dilim at mabagal na nabubulok sa liwanag:
Chlorine dioxide- chlorine oxide ( IV), isang tambalan ng chlorine at oxygen, formula: ClO 2.
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang ClO 2 ay isang mapula-pula-dilaw na gas na may katangiang amoy. Sa temperatura sa ibaba 10 °C ClO 2 ay isang pulang-kayumanggi likido. Mababang katatagan, sumasabog sa liwanag, sa pakikipag-ugnay sa mga ahente ng oxidizing at kapag pinainit. Matunaw tayo ng mabuti sa tubig. Dahil sa mapanganib na pagsabog nito, ang chlorine dioxide ay hindi maiimbak bilang isang likido.
Acidic oxide. Kapag natunaw sa tubig, ang mga chlorous at perchloric acid ay nabuo (disproportionation reaction). Ang mga dilute na solusyon ay matatag sa dilim at mabagal na nabubulok sa liwanag:
Ang nagreresultang chlorous acid ay lubhang hindi matatag at nabubulok:
Nagpapakita ng mga katangian ng redox.
2ClO 2 + 5H 2 SO 4 (diluted) + 10FeSO 4 = 5Fe 2 (SO 4) 3 + 2HCl + 4H 2 O
ClO 2 + 2NaOH malamig. = NaClO 2 + NaClO 3 + H 2 O
ClO 2 + O 3 = ClO 3 + O 2
Ang ClO 2 ay tumutugon sa maraming mga organikong compound at gumaganap bilang isang medium-strength oxidizing agent.
Hypochlorous acid- HClO, isang mahinang monoprotic acid kung saan ang chlorine ay may oxidation state na +1. Umiiral lamang sa mga solusyon.
Sa mga may tubig na solusyon, ang hypochlorous acid ay bahagyang nabubulok sa isang proton at ang hypochlorite anion ClO − :
Hindi matatag. Hypochlorous acid at mga asin nito - hypochlorite- malakas na oxidizing agent. Tumutugon sa hydrochloric acid HCl, na bumubuo ng molecular chlorine:
HClO + NaOH (diluted) = NaClO + H 2 O 
Chlorous acid- HClO 2, isang monobasic acid ng katamtamang lakas.
Ang chlorous acid HClO 2 sa libreng anyo nito ay hindi matatag; kahit na sa isang dilute aqueous solution ay mabilis itong nabubulok:
Neutralized ng alkalis.
HClO 2 + NaOH (dil. malamig) = NaClO 2 + H 2 O
Ang anhydride ng acid na ito ay hindi kilala.
Ang isang solusyon sa acid ay inihanda mula sa mga asing-gamot nito - mga chlorites nabuo bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng ClO 2 sa alkali:
Nagpapakita ng mga katangian ng redox.
5HClO2 + 3H2SO4 (diluted) + 2KMnO4 = 5HClO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O
Chloric acid- HClO 3, isang malakas na monobasic acid kung saan ang chlorine ay may oxidation state na +5. Hindi natanggap sa libreng anyo; sa mga may tubig na solusyon sa mga konsentrasyon sa ibaba 30% sa malamig na ito ay medyo matatag; sa mas puro solusyon nabubulok ito:
Ang hypochlorous acid ay isang malakas na ahente ng oxidizing; tumataas ang kapasidad ng oxidizing sa pagtaas ng konsentrasyon at temperatura. Ang HClO 3 ay madaling nabawasan sa hydrochloric acid:
HClO 3 + 5HCl (conc.) = 3Cl 2 + 3H 2 O
HClO 3 + NaOH (diluted) = NaClO 3 + H 2 O
Kapag ang pinaghalong SO 2 at hangin ay dumaan sa isang malakas na acidic na solusyon, ang chlorine dioxide ay nabuo:
Sa 40% perchloric acid, ang filter na papel, halimbawa, ay nagniningas.
8. Ang pagiging likas:
Sa crust ng lupa, ang chlorine ay ang pinakakaraniwang halogen. Dahil ang chlorine ay napakaaktibo, ito ay nangyayari sa kalikasan lamang sa anyo ng mga compound sa mga mineral.
Talahanayan 7. Paghahanap sa kalikasan
Talahanayan 7. Mga anyong mineral
Ang pinakamalaking reserba ng chlorine ay nakapaloob sa mga asin ng tubig ng mga dagat at karagatan.
Resibo
Ang mga kemikal na pamamaraan para sa paggawa ng chlorine ay hindi epektibo at mahal. Ngayon sila ay higit sa lahat ay makasaysayang kahalagahan. Maaaring makuha sa pamamagitan ng pag-react ng potassium permanganate na may hydrochloric acid:
Pamamaraan ng Scheele
Sa una, ang pang-industriya na pamamaraan para sa paggawa ng murang luntian ay batay sa pamamaraan ng Scheele, iyon ay, ang reaksyon ng pyrolusite na may hydrochloric acid:
Paraan ng Deacon
Paraan para sa paggawa ng chlorine sa pamamagitan ng catalytic oxidation ng hydrogen chloride na may atmospheric oxygen.
Mga pamamaraan ng electrochemical
Ngayon, ang klorin ay ginawa sa isang pang-industriya na sukat kasama ng sodium hydroxide at hydrogen sa pamamagitan ng electrolysis ng isang solusyon ng table salt, ang mga pangunahing proseso kung saan maaaring kinakatawan ng buod na formula:
Aplikasyon
· Window profile na ginawa mula sa chlorine-containing polymers
· Ang pangunahing bahagi ng bleaches ay Labarraco water (sodium hypochlorite)
· Sa paggawa ng polyvinyl chloride, plastic compound, synthetic rubber.
· Paggawa ng mga organochlorine. Ang isang makabuluhang bahagi ng chlorine na ginawa ay natupok upang makakuha ng mga produkto ng proteksyon ng halaman. Ang isa sa pinakamahalagang pamatay-insekto ay hexachlorocyclohexane (madalas na tinatawag na hexachlorane).
· Ginagamit bilang ahente sa pakikipagdigma ng kemikal, gayundin para sa produksyon ng iba pang mga ahente ng pakikipagdigma ng kemikal: mustard gas, phosgene.
· Para sa pagdidisimpekta ng tubig - "chlorination".
· Nakarehistro sa industriya ng pagkain bilang mga additives ng pagkain E925.
· Sa paggawa ng kemikal ng hydrochloric acid, bleach, berthollet salt, metal chlorides, lason, gamot, pataba.
· Sa metalurhiya para sa produksyon ng mga purong metal: titanium, lata, tantalum, niobium.
· Bilang indicator ng solar neutrino sa mga chlorine-argon detector.
Maraming mauunlad na bansa ang nagsisikap na limitahan ang paggamit ng chlorine sa pang-araw-araw na buhay, kabilang ang dahil ang pagkasunog ng basurang naglalaman ng chlorine ay gumagawa ng malaking halaga ng dioxin.
Ang klorin ay malamang na nakuha ng mga alchemist, ngunit ang pagkatuklas nito at ang unang pananaliksik ay hindi maiiwasang nauugnay sa pangalan ng sikat na Swedish chemist na si Carl Wilhelm Scheele. Binuksan ni Scheele ang lima mga elemento ng kemikal- barium at manganese (kasama si Johan Hahn), molibdenum, tungsten, chlorine, at independiyente sa iba pang mga chemist (kahit na mamaya) - tatlo pa: oxygen, hydrogen at nitrogen. Ang tagumpay na ito ay hindi maaaring ulitin ng sinumang botika pagkatapos. Kasabay nito, si Scheele, na nahalal na bilang miyembro ng Royal Swedish Academy of Sciences, ay isang simpleng parmasyutiko sa Köping, bagaman maaari siyang kumuha ng mas marangal at prestihiyosong posisyon. Si Frederick II the Great mismo, ang hari ng Prussian, ay nag-alok sa kanya ng post ng propesor ng kimika sa Unibersidad ng Berlin. Sa pagtanggi sa gayong mapanuksong mga alok, sinabi ni Scheele: “Hindi ako makakain ng higit sa kailangan ko, at ang kinikita ko dito sa Köping ay sapat na para makakain ko.”
Maraming mga chlorine compound ay kilala, siyempre, bago pa ang Scheele. Ang elementong ito ay bahagi ng maraming mga asin, kabilang ang pinakasikat - table salt. Noong 1774, ibinukod ni Scheele ang chlorine sa libreng anyo sa pamamagitan ng pag-init ng itim na mineral na pyrolusite na may puro hydrochloric acid: MnO 2 + 4HCl ® Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O.
Sa una, itinuturing ng mga chemist ang klorin hindi bilang isang elemento, ngunit bilang isang kemikal na tambalan ng hindi kilalang elementong muria (mula sa Latin na muria - brine) na may oxygen. Ito ay pinaniniwalaan na ang hydrochloric acid (ito ay tinatawag na muric acid) ay naglalaman ng chemically bound oxygen. Ito ay "pinatotohanan", lalo na, sa pamamagitan ng sumusunod na katotohanan: kapag ang isang solusyon ng klorin ay nakatayo sa liwanag, ang oxygen ay inilabas mula dito, at ang hydrochloric acid ay nanatili sa solusyon. Gayunpaman, maraming mga pagtatangka na "punitin" ang oxygen mula sa chlorine na humantong saanman. Kaya, walang sinuman ang nakakuha ng carbon dioxide sa pamamagitan ng pag-init ng chlorine na may karbon (na, sa mataas na temperatura, "nag-aalis" ng oxygen mula sa maraming mga compound na naglalaman nito). Bilang resulta ng mga katulad na eksperimento na isinagawa ni Humphry Davy, Joseph Louis Gay-Lussac at Louis Jacques Thenard, naging malinaw na ang chlorine ay hindi naglalaman ng oxygen at isang simpleng substance. Ang mga eksperimento ni Gay-Lussac, na nagsuri ng quantitative ratio ng mga gas sa reaksyon ng chlorine na may hydrogen, ay humantong sa parehong konklusyon.
Noong 1811, iminungkahi ni Davy ang pangalan na "chlorin" para sa bagong elemento - mula sa Greek. "chloros" - dilaw-berde. Ito ang eksaktong kulay ng chlorine. Ang parehong ugat ay nasa salitang "chlorophyll" (mula sa Greek na "chloros" at "phyllon" - dahon). Pagkalipas ng isang taon, "pinaikli" ni Gay-Lussac ang pangalan sa "chlorine." Ngunit tinawag pa rin ng mga British (at mga Amerikano) ang elementong ito na "chlorine", habang ang Pranses ay tinatawag itong chlore. Ang mga Aleman, ang "mga mambabatas" ng kimika sa halos buong ika-19 na siglo, ay pinagtibay din ang pinaikling pangalan. (sa German chlorine ay Chlor). Noong 1811, iminungkahi ng German physicist na si Johann Schweiger ang pangalang "halogen" para sa chlorine (mula sa Greek na "hals" - asin, at "gennao" - manganak). Kasunod nito, ang terminong ito ay itinalaga hindi lamang sa murang luntian, kundi pati na rin sa lahat ng mga analogue nito sa ikapitong pangkat - fluorine, bromine, yodo, astatine.
Ang pagpapakita ng pagkasunog ng hydrogen sa isang chlorine na kapaligiran ay kawili-wili: minsan sa panahon ng eksperimento, nangyayari ang isang hindi pangkaraniwang kababalaghan by-effect: May hugong. Kadalasan, ang apoy ay umuugong kapag ang isang manipis na tubo kung saan ang hydrogen ay ibinibigay ay ibinaba sa isang hugis-kono na sisidlan na puno ng murang luntian; ang parehong ay totoo para sa spherical flasks, ngunit sa cylinders ang apoy ay karaniwang hindi hum. Ang kababalaghang ito ay tinawag na "singing flame."
Sa isang may tubig na solusyon, ang kloro ay bahagyang tumutugon sa tubig; sa 25° C, equilibrium: Cl 2 + H 2 O HClO + HCl ay itinatag sa loob ng dalawang araw. Ang hypochlorous acid ay nabubulok sa liwanag: HClO ® HCl + O. Ito ay atomic oxygen na kinikilala sa epekto ng pagpapaputi (walang ganitong kakayahan ang ganap na tuyo na klorin).
Ang klorin sa mga compound nito ay maaaring magpakita ng lahat ng estado ng oksihenasyon - mula -1 hanggang +7. Sa oxygen, ang chlorine ay bumubuo ng isang bilang ng mga oxide, lahat ng mga ito sa kanilang dalisay na anyo ay hindi matatag at sumasabog: Cl 2 O - dilaw-orange na gas, ClO 2 - dilaw na gas (sa ibaba 9.7 o C - maliwanag na pulang likido), chlorine perchlorate Cl 2 O 4 (ClO –ClO 3, dilaw na dilaw na likido), Cl 2 O 6 (O 2 Cl–O–ClO 3, maliwanag na pulang likido), Cl 2 O 7 – walang kulay, napakasabog na likido. Sa mababang temperatura, ang mga hindi matatag na oxide na Cl 2 O 3 at ClO 3 ay nakuha. Ang ClO 2 oxide ay ginawa sa isang pang-industriya na sukat at ginagamit sa halip na chlorine upang paputiin ang pulp at disimpektahin ang inuming tubig at wastewater. Sa iba pang mga halogens, ang chlorine ay bumubuo ng isang bilang ng mga tinatawag na interhalogen compound, halimbawa, ClF, ClF 3, ClF 5, BrCl, ICl, ICl 3.
Ang klorin at ang mga compound nito na may positibong estado ng oksihenasyon ay mga malakas na ahente ng oxidizing. Noong 1822, ang Aleman na chemist na si Leopold Gmelin ay nakakuha ng pulang asin mula sa dilaw na asin ng dugo sa pamamagitan ng oksihenasyon na may chlorine: 2K 4 + Cl 2 ® K 3 + 2KCl. Ang klorin ay madaling nag-oxidize ng mga bromide at chlorides, na naglalabas ng bromine at yodo sa libreng anyo.
Ang klorin sa iba't ibang mga estado ng oksihenasyon ay bumubuo ng isang bilang ng mga acid: HCl - hydrochloric (hydrochloric, salts - chlorides), HClO - hypochlorous (salts - hypochlorites), HClO 2 - chlorous (salts - chlorites), HClO 3 - hypochlorous (salts - chlorates) , HClO 4 – chlorine (mga asin – perchlorates). Sa mga oxygen acid, ang perchloric acid lamang ang matatag sa dalisay nitong anyo. Sa mga asing-gamot ng oxygen acid, ang mga hypochlorite ay ginagamit sa pagsasanay, sodium chlorite NaClO 2 - para sa pagpapaputi ng mga tela, para sa paggawa ng mga compact pyrotechnic na mapagkukunan ng oxygen ("mga kandila ng oxygen"), potassium chlorates (Bertholometa salt), calcium at magnesium (para sa pagkontrol sa mga peste sa agrikultura, bilang mga bahagi ng pyrotechnic compositions at explosives, sa paggawa ng mga posporo), perchlorates - mga bahagi ng mga paputok at pyrotechnic compositions; Ang ammonium perchlorate ay isang bahagi ng solid rocket fuels.
Ang klorin ay tumutugon sa maraming mga organikong compound. Mabilis itong nakakabit sa mga unsaturated compound na may doble at triple na carbon-carbon bond (ang reaksyon sa acetylene ay nagpapatuloy nang paputok), at sa liwanag sa benzene. Sa ilang partikular na kundisyon, maaaring palitan ng chlorine ang mga atomo ng hydrogen sa mga organikong compound: R–H + Cl 2 ® RCl + HCl. Ang reaksyong ito ay may mahalagang papel sa kasaysayan ng organikong kimika. Noong 1840s, natuklasan ng French chemist na si Jean Baptiste Dumas na ang pagkilos ng chlorine sa acetic acid ang reaksyon ay nangyayari nang may kamangha-manghang kadalian
CH 3 COOH + Cl 2 ® CH 2 ClCOOH + HCl. Sa sobrang chlorine, nabuo ang trichloroacetic acid CCl 3 COOH. Gayunpaman, maraming mga chemist ang hindi nagtitiwala sa trabaho ni Dumas. Sa katunayan, ayon sa pangkalahatang tinatanggap na teorya ng Berzelius noon, ang mga atomo ng hydrogen na may positibong charge ay hindi maaaring palitan ng mga atomo ng klorin na may negatibong sisingilin. Ang opinyon na ito ay pinanghahawakan noong panahong iyon ng maraming mga kilalang chemist, kabilang sa kanila sina Friedrich Wöhler, Justus Liebig at, siyempre, si Berzelius mismo.
Upang kutyain si Dumas, ibinigay ni Wöhler sa kanyang kaibigan na si Liebig ang isang artikulo sa ngalan ng isang tiyak na S. Windler (Schwindler - sa Aleman ay isang manloloko) tungkol sa isang bagong matagumpay na aplikasyon ng reaksyon na sinasabing natuklasan ni Dumas. Sa artikulo, isinulat ni Wöhler na may halatang pangungutya tungkol sa kung paano sa manganese acetate Mn(CH 3 COO) 2 posible na palitan ang lahat ng mga elemento, ayon sa kanilang valence, ng kloro, na nagreresulta sa isang dilaw na mala-kristal na sangkap na binubuo lamang ng klorin. Sinabi pa na sa Inglatera, sa pamamagitan ng sunud-sunod na pagpapalit ng lahat ng mga atomo sa mga organikong compound na may mga atomo ng klorin, ang mga ordinaryong tela ay napalitan ng mga klorin, at sa parehong oras ang mga bagay ay nagpapanatili ng kanilang hitsura. Sa isang talababa ay nakasaad na ang mga tindahan sa London ay nagbebenta ng mabilis na kalakalan sa materyal na binubuo lamang ng chlorine, dahil ang materyal na ito ay napakahusay para sa mga pantulog at maiinit na pantalon.
Ang reaksyon ng kloro na may mga organikong compound ay humahantong sa pagbuo ng maraming mga produkto ng organochlorine, bukod sa kung saan ay ang malawakang ginagamit na mga solvent na methylene chloride CH 2 Cl 2, chloroform CHCl 3, carbon tetrachloride CCl 4, trichlorethylene CHCl=CCl 2, tetrachlorethylene C 2 Cl 4 . Sa pagkakaroon ng moisture, ang chlorine ay nagdidiskulay ng mga berdeng dahon ng mga halaman at maraming tina. Ginamit ito noong ika-18 siglo. para sa pagpapaputi ng mga tela.
Ang klorin bilang isang nakakalason na gas.
Si Scheele, na nakatanggap ng chlorine, ay napansin ang isang hindi kanais-nais na malakas na amoy, kahirapan sa paghinga at pag-ubo. Tulad ng nalaman namin sa ibang pagkakataon, ang isang tao ay nakakaamoy ng murang luntian kahit na ang isang litro ng hangin ay naglalaman lamang ng 0.005 mg ng gas na ito, at sa parehong oras mayroon na itong nakakainis na epekto sa respiratory tract, na sumisira sa mga selula ng mucous membrane ng respiratory tract. tract at baga. Ang konsentrasyon na 0.012 mg/l ay mahirap tiisin; kung ang konsentrasyon ng chlorine ay lumampas sa 0.1 mg/l, ito ay nagiging banta sa buhay: ang paghinga ay bumibilis, nagiging convulsive, at pagkatapos ay nagiging bihira, at pagkatapos ng 5-25 minuto huminto ang paghinga. Ang maximum na pinapayagang konsentrasyon sa hangin ng mga pang-industriyang negosyo ay 0.001 mg / l, at sa hangin ng mga lugar ng tirahan - 0.00003 mg / l.
Ang akademikong St. Petersburg na si Toviy Egorovich Lovitz, na inuulit ang eksperimento ni Scheele noong 1790, ay hindi sinasadyang naglabas ng malaking halaga ng chlorine sa hangin. Pagkalanghap nito, nawalan siya ng malay at nahulog, pagkatapos ay dumanas ng matinding pananakit ng dibdib sa loob ng walong araw. Buti na lang at naka-recover siya. Ang sikat na English chemist na si Davy ay muntik nang mamatay dahil sa chlorine poisoning. Ang mga eksperimento na may kahit maliit na halaga ng chlorine ay mapanganib, dahil maaari silang magdulot ng matinding pinsala sa baga. Sinabi nila na ang Aleman na chemist na si Egon Wiberg ay nagsimula ng isa sa kanyang mga lektura tungkol sa chlorine sa mga salitang: "Ang klorin ay isang nakakalason na gas. Kung ako ay nalason sa susunod na demonstrasyon, mangyaring dalhin ako sa sariwang hangin. Ngunit, sa kasamaang-palad, ang lecture ay kailangang maputol. Kung maglalabas ka ng maraming chlorine sa hangin, ito ay magiging isang tunay na sakuna. Naranasan ito ng mga tropang Anglo-French noong Unang Digmaang Pandaigdig. Noong umaga ng Abril 22, 1915, nagpasya ang utos ng Aleman na isagawa ang unang pag-atake ng gas sa kasaysayan ng mga digmaan: nang humihip ang hangin patungo sa kaaway, sa isang maliit na anim na kilometrong seksyon ng harapan malapit sa bayan ng Ypres ng Belgian. , ang mga balbula ng 5,730 cylinders ay sabay-sabay na binuksan, bawat isa ay naglalaman ng 30 kg ng likidong klorin. Sa loob ng 5 minuto, nabuo ang isang malaking dilaw-berdeng ulap, na dahan-dahang lumayo mula sa mga trench ng Aleman patungo sa mga Allies. Ang mga sundalong Ingles at Pranses ay ganap na walang pagtatanggol. Ang gas ay tumagos sa mga bitak sa lahat ng mga silungan; walang pagtakas mula dito: pagkatapos ng lahat, ang gas mask ay hindi pa naimbento. Bilang resulta, 15 libong tao ang nalason, 5 libo sa kanila ang namatay. Pagkalipas ng isang buwan, noong Mayo 31, inulit ng mga Aleman ang pag-atake ng gas sa silangang harapan - laban sa mga tropang Ruso. Nangyari ito sa Poland malapit sa lungsod ng Bolimova. Sa harap na 12 km, 264 tonelada ng pinaghalong klorin at higit pang nakakalason na phosgene (carbonic acid chloride COCl 2) ay pinakawalan mula sa 12 libong mga cylinder. Alam ng utos ng tsarist ang tungkol sa nangyari sa Ypres, ngunit ang mga sundalong Ruso ay walang paraan ng pagtatanggol! Bilang resulta ng pag-atake ng gas, ang pagkalugi ay umabot sa 9,146 katao, kung saan 108 lamang ang resulta ng pag-atake ng rifle at artilerya, ang iba ay nalason. Kasabay nito, halos 1,183 katao ang namatay.
Di-nagtagal, ipinakita ng mga chemist kung paano makatakas mula sa murang luntian: kailangan mong huminga sa pamamagitan ng isang gauze bandage na babad sa isang solusyon ng sodium thiosulfate (ang sangkap na ito ay ginagamit sa photography, madalas itong tinatawag na hyposulfite). Ang klorin ay mabilis na tumutugon sa isang solusyon na thiosulfate, na nag-oxidize nito:
Na 2 S 2 O 3 + 4Cl 2 + 5H 2 O ® 2H 2 SO 4 + 2NaCl + 6HCl. Siyempre, ang sulfuric acid ay hindi rin isang hindi nakakapinsalang sangkap, ngunit ang diluted aqueous solution nito ay hindi gaanong mapanganib kaysa sa lason na chlorine. Samakatuwid, sa mga taong iyon, ang thiosulfate ay may isa pang pangalan - "antichlor", ngunit ang unang thiosulfate gas mask ay hindi masyadong epektibo.
Noong 1916, ang Russian chemist at hinaharap na akademiko na si Nikolai Dmitrievich Zelinsky ay nag-imbento ng isang tunay na epektibong gas mask, kung saan ang mga nakakalason na sangkap ay pinanatili ng isang layer ng activated carbon. Ang nasabing karbon na may napakaunlad na ibabaw ay maaaring magpanatili ng higit na chlorine kaysa sa gauze na ibinabad sa hyposulfite. Sa kabutihang palad, ang "chlorine attacks" ay nanatiling isang trahedya na yugto lamang sa kasaysayan. Pagkatapos ng Digmaang Pandaigdig, ang chlorine ay mayroon na lamang mapayapang mga propesyon na natitira.
Paggamit ng chlorine.
Bawat taon, napakaraming chlorine ang nagagawa sa buong mundo - sampu-sampung milyong tonelada. Sa USA lamang sa pagtatapos ng ika-20 siglo. Humigit-kumulang 12 milyong tonelada ng chlorine ang ginawa taun-taon sa pamamagitan ng electrolysis (ika-10 na lugar sa paggawa ng kemikal). Ang karamihan nito (hanggang sa 50%) ay ginugugol sa chlorination ng mga organikong compound - upang makabuo ng mga solvents, synthetic rubber, polyvinyl chloride at iba pang plastik, chloroprene rubber, pestisidyo, gamot, at marami pang iba pang kailangan at kapaki-pakinabang na produkto. Ang natitira ay ginagamit para sa synthesis ng inorganic chlorides, sa industriya ng pulp at papel para sa pagpapaputi ng pulp ng kahoy, at para sa paglilinis ng tubig. Ang klorin ay ginagamit sa medyo maliit na dami sa industriya ng metalurhiko. Sa tulong nito, nakuha ang napakadalisay na mga metal - titanium, lata, tantalum, niobium. Sa pamamagitan ng pagsunog ng hydrogen sa chlorine, ang hydrogen chloride ay nakuha, at mula dito ay nakuha ang hydrochloric acid. Ginagamit din ang chlorine para sa paggawa ng mga bleaching agent (hypochlorites, bleach) at pagdidisimpekta ng tubig sa pamamagitan ng chlorination.
Ilya Leenson
Ministri ng Edukasyon at Agham ng RUSSIAN FEDERATION
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education
IVANOVSK STATE CHEMICAL-TECHNOLOGICAL UNIVERSITY
Kagawaran ng TP at MET
Sanaysay
Chlorine: mga katangian, aplikasyon, produksyon
Pinuno: Efremov A.M.
Ivanovo 2015
Panimula
Pangkalahatang Impormasyon para sa chlorine
Paggamit ng chlorine
Mga pamamaraan ng kemikal para sa paggawa ng chlorine
Electrolysis. Konsepto at kakanyahan ng proseso
Pang-industriya na produksyon ng chlorine
Mga pag-iingat sa kaligtasan sa paggawa ng chlorine at proteksyon sa kapaligiran
Konklusyon
Panimula
chlorine chemical element electrolysis
Dahil sa malawakang paggamit ng chlorine sa iba't ibang larangan ng agham, industriya, medisina at sa pang-araw-araw na buhay, ang pangangailangan para dito ay tumaas kamakailan nang sakuna. Mayroong maraming mga pamamaraan para sa paggawa ng murang luntian gamit ang mga pamamaraan ng laboratoryo at pang-industriya, ngunit lahat sila ay may higit na mga disadvantages kaysa sa mga pakinabang. Ang pagkuha ng chlorine, halimbawa, mula sa hydrochloric acid, na isang by-product at pag-aaksaya ng maraming kemikal at iba pang industriya, o table salt na minahan sa mga deposito ng asin, ay medyo umuubos ng enerhiya na proseso, nakakapinsala sa kapaligiran at napaka mapanganib sa buhay at kalusugan.
Sa kasalukuyan, ang problema sa pagbuo ng isang teknolohiya para sa paggawa ng chlorine na mag-aalis ng lahat ng mga disadvantages sa itaas at mayroon ding mataas na ani ng chlorine ay napaka-urgent.
.Pangkalahatang impormasyon sa chlorine
Ang klorin ay nakuha sa unang pagkakataon noong 1774 ni K. Scheele sa pamamagitan ng pagtugon sa hydrochloric acid na may pyrolusite MnO2. Gayunpaman, noong 1810 lamang itinatag ni G. Davy na ang chlorine ay isang elemento at pinangalanan itong chlorine (mula sa Greek chloros - yellow-green). Noong 1813, iminungkahi ni J. L. Gay-Lussac ang pangalang "Chlorine" para sa elementong ito.
Ang klorin ay isang elemento ng pangkat VII ng periodic table ng mga elemento ng D.I. Mendeleev. Molecular weight 70.906, atomic weight 35.453, atomic number 17, ay kabilang sa halogen family. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang libreng chlorine, na binubuo ng mga diatomic molecule, ay isang maberde-dilaw, hindi nasusunog na gas na may katangian na masangsang at nakakainis na amoy. Ito ay nakakalason at nagiging sanhi ng inis. Ang compressed chlorine gas sa atmospheric pressure ay nagiging amber liquid sa -34.05 °C, solidifies sa -101.6 °C at pressure na 1 atm. Karaniwan, ang chlorine ay pinaghalong 75.53% 35Cl at 24.47% 37Cl. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang density ng chlorine gas ay 3.214 kg/m3, iyon ay, ito ay humigit-kumulang 2.5 beses na mas mabigat kaysa sa hangin.
Sa kemikal, ang chlorine ay napakaaktibo, direktang pinagsama sa halos lahat ng mga metal (na may ilan lamang sa pagkakaroon ng kahalumigmigan o kapag pinainit) at sa mga di-metal (maliban sa carbon, nitrogen, oxygen, inert gas), na bumubuo ng kaukulang mga klorido, ay tumutugon sa maraming mga compound, pinapalitan ang hydrogen sa mga saturated hydrocarbon at pinagsama ang mga unsaturated compound. Ito ay dahil sa malawak na pagkakaiba-iba ng mga aplikasyon nito. Inililipat ng klorin ang bromine at yodo mula sa kanilang mga compound na may hydrogen at mga metal. Ang mga alkali na metal, sa pagkakaroon ng mga bakas ng kahalumigmigan, ay tumutugon sa klorin na may pag-aapoy; karamihan sa mga metal ay tumutugon lamang sa tuyong klorin kapag pinainit. Ang bakal, pati na rin ang ilang mga metal, ay lumalaban sa isang kapaligiran ng dry chlorine sa mababang temperatura, kaya ginagamit ang mga ito para sa paggawa ng mga kagamitan at mga pasilidad ng imbakan para sa dry chlorine. Ang posporus ay nagniningas sa isang chlorine na kapaligiran, na bumubuo ng PCl3, at may karagdagang chlorination - PCl5. Ang sulfur na may chlorine kapag pinainit ay nagbibigay ng S2Cl2, SCl2 at iba pang SnClm. Ang arsenic, antimony, bismuth, strontium, tellurium ay masiglang tumutugon sa chlorine. Ang pinaghalong chlorine at hydrogen ay nasusunog na may walang kulay o dilaw-berdeng apoy upang bumuo ng hydrogen chloride (ito ay isang chain reaction). Ang pinakamataas na temperatura ng apoy ng hydrogen-chlorine ay 2200°C. Ang mga halo ng chlorine na may hydrogen na naglalaman ng mula 5.8 hanggang 88.5% H2 ay sumasabog at maaaring sumabog mula sa liwanag, isang electric spark, init, o mula sa pagkakaroon ng ilang mga sangkap, tulad ng mga iron oxide.
Sa oxygen, ang chlorine ay bumubuo ng mga oxide: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, pati na rin ang mga hypochlorites (mga asin ng hypochlorous acid), chlorites, chlorates at perchlorates. Ang lahat ng oxygen compound ng chlorine ay bumubuo ng mga explosive mixture na may madaling oxidized substance. Ang mga chlorine oxide ay hindi matatag at maaaring kusang sumabog; ang mga hypochlorite ay dahan-dahang nabubulok sa panahon ng pag-iimbak; ang mga chlorate at perchlorates ay maaaring sumabog sa ilalim ng impluwensya ng mga initiator. Ang klorin sa tubig ay nag-hydrolyze, na bumubuo ng hypochlorous at hydrochloric acid: Cl2 + H2O? HClO + HCl. Ang nagreresultang madilaw na solusyon ay kadalasang tinatawag na chlorine water. Kapag may tubig na mga solusyon ng alkalis ay chlorinated sa malamig, hypochlorites at chlorides ay nabuo: 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O, at kapag pinainit, chlorates ay nabuo. Ang chlorination ng dry calcium hydroxide ay gumagawa ng bleach. Kapag ang ammonia ay tumutugon sa chlorine, ang nitrogen trichloride ay nabuo. Kapag nag-chlorinate ng mga organikong compound, pinapalitan ng chlorine ang hydrogen o pinagsasama ang maramihang mga bono, na bumubuo ng iba't ibang mga organikong compound na naglalaman ng chlorine. Ang klorin ay bumubuo ng mga interhalogen compound kasama ng iba pang mga halogen. Ang mga chlorine fluoride na ClF, ClF3, ClF3 ay napaka-reaktibo; halimbawa, sa isang ClF3 na kapaligiran, ang glass wool ay kusang nagniningas. Ang mga kilalang compound ng chlorine na may oxygen at fluorine ay chlorine oxyfluoride: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 at fluorine perchlorate FClO4.
Ang klorin ay nangyayari sa kalikasan lamang sa anyo ng mga compound. Ang average na nilalaman nito sa crust ng lupa ay 1.7·10-2% ayon sa masa. Ang paglipat ng tubig ay may malaking papel sa kasaysayan ng chlorine sa crust ng lupa. Ito ay matatagpuan sa anyo ng Cl-ion sa World Ocean (1.93%), underground brines at salt lake. Ang bilang ng sarili nitong mga mineral (pangunahing natural na mga klorido) ay 97, ang pangunahing isa ay halite NaCl (Rock salt). Ang malalaking deposito ng potassium at magnesium chlorides at mixed chlorides ay kilala rin: sylvinite KCl, sylvinite (Na,K)Cl, carnalite KCl MgCl2 6H2O, kainite KCl MgSO4 3H2O, bischofite MgCl2 6H2O. Sa kasaysayan ng Daigdig, ang suplay ng HCl na nilalaman ng mga gas ng bulkan sa itaas na bahagi ng crust ng mundo ay napakahalaga.
Mga Pamantayan sa Kalidad ng Chlorine
Pangalan ng indicator GOST 6718-93 Pinakamataas na baitang Unang baitang Volume fraction ng chlorine, hindi bababa sa, % 99.899.6 Mass fraction ng tubig, hindi hihigit sa % 0.010.04 Mass fraction ng nitrogen trichloride, hindi hihigit sa % 0.0020.004 Mass fraction ng non-volatile residue, hindi hihigit sa %0 .0150.10
Imbakan at transportasyon ng chlorine
Ang klorin na ginawa ng iba't ibang mga pamamaraan ay naka-imbak sa mga espesyal na "tangke" o pumped sa steel cylindrical (volume 10-250 m3) at spherical (volume 600-2000 m3) cylinders sa ilalim ng sarili nitong vapor pressure na 18 kgf/cm2. Ang pinakamataas na dami ng imbakan ay 150 tonelada. Ang mga silindro na may likidong kloro sa ilalim ng presyon ay may espesyal na kulay - isang kulay na proteksiyon. Kung ang isang chlorine cylinder ay humina, ang isang biglaang paglabas ng gas ay nangyayari na may konsentrasyon ng ilang beses na mas mataas kaysa sa nakamamatay. Dapat pansinin na kapag ang mga chlorine cylinder ay ginagamit sa loob ng mahabang panahon, ang labis na paputok na nitrogen trichloride ay naipon sa kanila, at samakatuwid, paminsan-minsan, ang mga chlorine cylinder ay dapat sumailalim sa regular na paghuhugas at paglilinis ng nitrogen chloride. Ang klorin ay dinadala sa mga lalagyan, mga tangke ng tren, at mga silindro, na nagsisilbing pansamantalang imbakan.
2.Paggamit ng chlorine
Ang klorin ay pangunahing ginagamit ng industriya ng kemikal para sa paggawa ng iba't ibang mga organikong chlorine derivatives na ginagamit upang makagawa ng mga plastik, sintetikong goma, mga hibla ng kemikal, solvents, insecticides, atbp. Sa kasalukuyan, higit sa 60% ng pandaigdigang produksyon ng chlorine ay ginagamit para sa organic synthesis. Bilang karagdagan, ang chlorine ay ginagamit upang makagawa ng hydrochloric acid, bleach, chlorates at iba pang mga produkto. Ang mga makabuluhang halaga ng chlorine ay ginagamit sa metalurhiya para sa chlorination sa panahon ng pagproseso ng mga polymetallic ores, pagkuha ng ginto mula sa mga ores, at ginagamit din ito sa industriya ng pagdadalisay ng langis, sa agrikultura, sa medisina at kalinisan, para sa neutralisasyon ng inuming tubig at basura. , sa pyrotechnics at ilang iba pang lugar ng pambansang ekonomiya. . Bilang resulta ng pag-unlad ng mga lugar para sa paggamit ng chlorine, higit sa lahat dahil sa tagumpay ng organic synthesis, ang produksyon ng chlorine sa mundo ay higit sa 20 milyong tonelada/taon.
Mga pangunahing halimbawa ng paggamit at paggamit ng chlorine sa iba't ibang sangay ng agham, industriya at mga pangangailangan sa tahanan:
1.sa paggawa ng polyvinyl chloride, mga plastik na compound, sintetikong goma, kung saan sila gumagawa: pagkakabukod ng kawad, mga profile ng bintana, mga materyales sa packaging, damit at sapatos, linoleum at mga tala ng gramopon, barnis, kagamitan at foam na plastik, mga laruan, mga bahagi ng instrumento, Mga Materyales sa Konstruksyon. Ang polyvinyl chloride ay ginawa sa pamamagitan ng polymerization ng vinyl chloride, na ngayon ay kadalasang ginagawa mula sa ethylene sa pamamagitan ng chlorine-balanced na pamamaraan sa pamamagitan ng intermediate na 1,2-dichloroethane.
CH2=CH2+Cl2=>CH2Cl-CH2ClCl-CH2Cl=> CH2=CHCl+HCl
1)bilang isang ahente ng pagpapaputi (bagaman hindi ang klorin mismo ang "nagpapaputi," ngunit atomic oxygen, na nabuo sa panahon ng agnas ng hypochlorous acid ayon sa reaksyon: Cl2 + H2O ? HCl + HClO ? 2HCl + O*).
2)sa paggawa ng organochlorine insecticides - mga sangkap na pumapatay ng mga insekto na nakakapinsala sa mga pananim, ngunit ligtas para sa mga halaman (aldrin, DDT, hexachlorane). Isa sa pinakamahalagang insecticides ay hexachlorocyclohexane (C6H6Cl6).
)ginagamit bilang isang ahente ng pakikipagdigma ng kemikal, pati na rin para sa paggawa ng iba pang mga ahente ng pakikipagdigma ng kemikal: mustard gas (C4H8Cl2S), phosgene (CCl2O).
)para sa pagdidisimpekta ng tubig - "chlorination". Ang pinakakaraniwang paraan ng pagdidisimpekta ng inuming tubig ay batay sa kakayahan ng libreng klorin at mga compound nito na pigilan ang mga sistema ng enzyme ng mga mikroorganismo na nagpapagana ng mga proseso ng redox. Upang disimpektahin ang inuming tubig, ang mga sumusunod ay ginagamit: chlorine (Cl2), chlorine dioxide (ClO2), chloramine (NH2Cl) at bleach (Ca(Cl)OCl).
)sa industriya ng pagkain ito ay nakarehistro bilang isang additive ng pagkain E925.
)sa paggawa ng kemikal ng caustic soda (NaOH) (ginagamit sa paggawa ng rayon, sa industriya ng sabon), hydrochloric acid (HCl), bleach, bertholite salt (KClO3), metal chlorides, lason, gamot, pataba.
)sa metalurhiya para sa produksyon ng mga purong metal: titanium, lata, tantalum, niobium.
TiO2 + 2C + 2Cl2 => TiCl4 + 2CO;
TiCl4 + 2Mg => 2MgCl2 + Ti (sa T=850°C)
)bilang tagapagpahiwatig ng mga solar neutrino sa mga detektor ng chlorine-argon (Ang ideya ng isang "chlorine detector" para sa pagrehistro ng mga solar neutrino ay iminungkahi ng sikat na Sobyet physicist na si Academician B. Pontecorvo at ipinatupad ng American physicist na si R. Davis at ng kanyang mga collaborator. Ang pagkakaroon ng nahuli sa neutrino nucleus ng chlorine isotope na may atomic weight na 37, ay nagiging nucleus ng isotope argon-37, na gumagawa ng isang electron na maaaring mairehistro.).
Maraming mauunlad na bansa ang naghahangad na limitahan ang paggamit ng chlorine sa pang-araw-araw na buhay, kabilang ang dahil ang pagkasunog ng chlorine-containing waste ay gumagawa ng malaking halaga ng dioxins (mga pandaigdigang ecotoxicant na may makapangyarihang mutagenic properties).
3. Mga pamamaraan ng kemikal para sa paggawa ng chlorine
Dati, karaniwan ang paggawa ng chlorine sa pamamagitan ng kemikal gamit ang Weldon at Deacon na pamamaraan. Sa mga prosesong ito, ang chlorine ay ginawa sa pamamagitan ng oksihenasyon ng hydrogen chloride na nabuo bilang isang by-product sa paggawa ng sodium sulfate mula sa table salt sa pamamagitan ng pagkilos ng sulfuric acid.
reaksyon na nagaganap gamit ang pamamaraang Weldon:
4HCl + MnO2 =>MnCl2+ 2H2O + Cl2
reaksyon na nangyayari gamit ang pamamaraan ng Deacon:
HCl + O2 =>2H2O + 2Cl2
Sa proseso ng Dikonovsky, ang tansong klorido ay ginamit bilang isang katalista, isang 50% na solusyon kung saan (kung minsan kasama ang pagdaragdag ng NaCl) ay pinapagbinhi ng isang porous ceramic carrier. Ang pinakamainam na temperatura ng reaksyon sa naturang catalyst ay karaniwang nasa hanay na 430-490°. Ang katalista na ito ay madaling nalason ng mga arsenic compound, kung saan ito ay bumubuo ng hindi aktibong tansong arsenate, pati na rin ang sulfur dioxide at sulfur trioxide. Ang pagkakaroon ng kahit na maliit na halaga ng sulfuric acid vapor sa gas ay nagiging sanhi ng isang matalim na pagbaba sa ani ng chlorine bilang resulta ng sunud-sunod na mga reaksyon:
H2SO4 => SO2 + 1/2O2 + H2O+ C12 + 2H2O => 2НCl + H2SO4
C12 + H2O => 1/2O2 + 2HCl
Kaya, ang sulfuric acid ay isang katalista na nagtataguyod ng reverse conversion ng Cl2 sa HCl. Samakatuwid, bago ang oksihenasyon sa isang tansong catalyst, ang hydrochloride gas ay dapat na lubusang linisin mula sa mga impurities na nagpapababa sa ani ng chlorine.
Ang pag-install ng Deacon ay binubuo ng isang gas heater, isang gas filter at isang contact apparatus ng isang steel cylindrical casing, sa loob kung saan mayroong dalawang concentrically located ceramic cylinders na may mga butas; ang annular space sa pagitan ng mga ito ay puno ng isang katalista. Ang hydrogen chloride ay na-oxidized sa hangin, kaya ang chlorine ay natunaw. Ang pinaghalong naglalaman ng 25 vol.% HCl at 75 vol.% air (~16% O2) ay ipinasok sa contact apparatus, at ang gas na umalis sa apparatus ay naglalaman ng humigit-kumulang 8% C12, 9% HCl, 8% water vapor at 75% hangin . Ang ganitong gas, pagkatapos hugasan ito ng HCl at patuyuin ito ng sulfuric acid, ay karaniwang ginagamit upang makagawa ng bleach.
Ang pagpapanumbalik ng proseso ng Deacon ay kasalukuyang batay sa oksihenasyon ng hydrogen chloride hindi sa hangin, ngunit sa oxygen, na ginagawang posible na makakuha ng puro chlorine gamit ang mga aktibong catalyst. Ang nagreresultang chlorine-oxygen mixture ay hinuhugasan mula sa HC1 residues ng sunud-sunod na may 36 at 20% hydrochloric acid at pinatuyo ng sulfuric acid. Ang chlorine ay pagkatapos ay tunaw at ang oxygen ay ibabalik sa proseso. Nahihiwalay din ang chlorine sa oxygen sa pamamagitan ng pagsipsip ng chlorine sa ilalim ng pressure na 8 atm na may sulfur chloride, na pagkatapos ay muling nabuo upang makagawa ng 100% chlorine:
Сl2 + S2CI2
Ang mga low-temperature catalysts ay ginagamit, halimbawa, ang tansong dichloride na isinaaktibo sa mga asing-gamot ng mga bihirang metal na lupa, na ginagawang posible na isagawa ang proseso kahit na sa 100 ° C at samakatuwid ay matalas na taasan ang antas ng conversion ng HCl sa Cl2. Sa isang chromium oxide catalyst, ang HCl ay sinusunog sa oxygen sa 340-480°C. Ang paggamit ng isang katalista mula sa pinaghalong V2O5 na may alkali metal pyrosulfates at mga activator sa silica gel sa 250–20°C ay inilarawan. Ang mekanismo at kinetics ng prosesong ito ay pinag-aralan at ang pinakamainam na mga kondisyon para sa pagpapatupad nito ay naitatag, lalo na sa isang fluidized bed.
Ang oksihenasyon ng hydrogen chloride na may oxygen ay isinasagawa din gamit ang isang tinunaw na halo ng FeCl3 + KCl sa dalawang yugto, na isinasagawa sa magkahiwalay na mga reaktor. Sa unang reaktor, ang ferric chloride ay na-oxidized upang bumuo ng chlorine:
2FeCl3 + 1
Sa pangalawang reaktor, ang ferric chloride ay muling nabuo mula sa ferric oxide na may hydrogen chloride:
O3 + 6HCI = 2FeCl3 + 3H20
Upang mabawasan ang presyon ng singaw ng ferric chloride, idinagdag ang potassium chloride. Iminungkahi din na isagawa ang prosesong ito sa isang apparatus, kung saan ang contact mass na binubuo ng Fe2O3, KC1 at copper, cobalt o nickel chloride na idineposito sa isang inert carrier ay gumagalaw mula sa itaas hanggang sa ibaba ng apparatus. Sa tuktok ng apparatus, ito ay dumadaan sa isang mainit na chlorination zone, kung saan ang Fe2O3 ay na-convert sa FeCl3, na nakikipag-ugnayan sa HCl na matatagpuan sa daloy ng gas mula sa ibaba hanggang sa itaas. Pagkatapos ang contact mass ay ibinaba sa cooling zone, kung saan, sa ilalim ng impluwensya ng oxygen, ang elemental na chlorine ay nabuo, at ang FeCl3 ay nagbabago sa Fe2O3. Ang oxidized contact mass ay ibinalik sa chlorination zone.
Ang isang katulad na hindi direktang oksihenasyon ng HCl hanggang Cl2 ay isinasagawa ayon sa sumusunod na pamamaraan:
2HC1 + MgO = MgCl2 + H2O
Iminungkahi na sabay na makagawa ng chlorine at sulfuric acid sa pamamagitan ng pagpasa ng gas na naglalaman ng HCl, O2 at isang malaking labis na SO2 sa pamamagitan ng vanadium catalyst sa 400600°C. Pagkatapos H2SO4 at HSO3Cl ay condensed mula sa gas at SO3 ay hinihigop ng sulfuric acid; ang klorin ay nananatili sa gas phase. Ang HSO3Cl ay hydrolyzed at ang pinakawalan na HC1 ay ibinalik sa proseso.
Ang oksihenasyon ay isinasagawa nang mas mahusay sa pamamagitan ng mga ahente ng oxidizing tulad ng PbO2, KMnO4, KClO3, K2Cr2O7:
2KMnO4 + 16HCl => 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2^ +8H2O
Ang klorin ay maaari ding makuha sa pamamagitan ng oksihenasyon ng mga klorido. Halimbawa, kapag nakikipag-ugnayan ang NaCl at SO3, ang mga sumusunod na reaksyon ay nangyayari:
NaCl + 2SO3 = 2NaSO3Cl
NaSO3Cl = Cl2 + SO2 + Na2SO4
Nabubulok ang NaSO3Cl sa 275°C. Ang pinaghalong SO2 at C12 na mga gas ay maaaring paghiwalayin sa pamamagitan ng pagsipsip ng chlorine SO2Cl2 o CCl4 o pagpapailalim nito sa rectification, na nagreresulta sa isang azeotropic mixture na naglalaman ng 88 mol. % Cl2 at 12 mol. %SO2. Ang azeotropic mixture ay maaaring higit pang paghiwalayin sa pamamagitan ng pag-convert ng SO2 sa SO2C12 at paghihiwalay ng sobrang chlorine, at SO2Cl2 decomposing sa 200° sa SO2 at Cl2, na idinagdag sa mixture na ipinadala para sa pagwawasto.
Maaaring makuha ang klorin sa pamamagitan ng oksihenasyon ng chloride o hydrogen chloride na may nitric acid, pati na rin ang nitrogen dioxide:
ZHCl + HNO3 => Сl2 + NOCl + 2Н2O
Ang isa pang paraan upang makakuha ng chlorine ay ang agnas ng nitrosyl chloride, na maaaring makamit sa pamamagitan ng oksihenasyon nito:
NOCl + O2 = 2NO2 + Cl2
Iminumungkahi din, halimbawa, na i-oxidize ang NOCl na may 75% nitric acid upang makakuha ng chlorine:
2NOCl + 4HNO3 = Cl2 + 6NO2 + 2H2O
Ang pinaghalong chlorine at nitrogen dioxide ay pinaghihiwalay, na ginagawang mahinang nitric acid ang NO2, na pagkatapos ay ginagamit upang i-oxidize ang HCl sa unang yugto ng proseso upang mabuo ang Cl2 at NOCl. Ang pangunahing kahirapan sa pagsasagawa ng prosesong ito sa isang pang-industriya na sukat ay ang pag-aalis ng kaagnasan. Ang mga keramika, salamin, tingga, nikel, at plastik ay ginagamit bilang mga materyales para sa kagamitan. Gamit ang pamamaraang ito sa USA noong 1952-1953. Ang pag-install ay tumatakbo na may kapasidad na 75 tonelada ng chlorine bawat araw.
Ang isang paikot na paraan ay binuo para sa paggawa ng kloro sa pamamagitan ng oksihenasyon ng hydrogen chloride na may nitric acid nang walang pagbuo ng nitrosyl chloride ayon sa reaksyon:
2HCl + 2HNO3 = Cl2 + 2NO2 + 2H2O
Ang proseso ay nangyayari sa likidong yugto sa 80 ° C, ang ani ng kloro ay umabot sa 100%, ang NO2 ay nakuha sa likidong anyo.
Kasunod nito, ang mga pamamaraan na ito ay ganap na pinalitan ng mga electrochemical, ngunit sa kasalukuyan ang mga kemikal na pamamaraan para sa paggawa ng chlorine ay muling binubuhay sa isang bagong teknikal na batayan. Ang lahat ng mga ito ay batay sa direkta o hindi direktang oksihenasyon ng HCl (o chlorides), na ang pinakakaraniwang ahente ng oxidizing ay atmospheric oxygen.
Electrolysis. Konsepto at kakanyahan ng proseso
Ang electrolysis ay isang hanay ng mga electrochemical redox na proseso na nangyayari sa mga electrodes sa panahon ng pagpasa ng isang direktang electric current sa pamamagitan ng isang natutunaw o solusyon na may mga electrodes na nahuhulog dito.
kanin. 4.1. Mga prosesong nagaganap sa panahon ng electrolysis. Electrolysis bath diagram: 1 - bath, 2 - electrolyte, 3 - anode, 4 - cathode, 5 - power source
Ang mga electrodes ay maaaring maging anumang mga materyales na nagsasagawa ng electric current. Ang mga metal at haluang metal ay pangunahing ginagamit; ang mga non-metal na electrodes ay maaaring, halimbawa, mga graphite rod (o carbon). Hindi gaanong karaniwan, ang mga likido ay ginagamit bilang isang elektrod. Ang isang positibong sisingilin na elektrod ay ang anode. Ang isang electrode na sisingilin ng negatibo ay isang katod. Sa panahon ng electrolysis, ang anode ay na-oxidized (ito ay natutunaw) at ang katod ay nabawasan. Iyon ang dahilan kung bakit ang anode ay dapat kunin sa paraang ang paglusaw nito ay hindi makakaapekto sa proseso ng kemikal na nagaganap sa solusyon o matunaw. Ang nasabing anode ay tinatawag na inert electrode. Maaari mong gamitin ang graphite (carbon) o platinum bilang isang inert anode. Maaari mong gamitin ang isang metal plate bilang isang katod (hindi ito matutunaw). Ang tanso, tanso, carbon (o grapayt), sink, bakal, aluminyo, hindi kinakalawang na asero ay angkop.
Mga halimbawa ng electrolysis ng mga natutunaw:
Mga halimbawa ng electrolysis ng mga solusyon sa asin:
(Ang mga Cl? anion ay na-oxidized sa anode, at hindi ang oxygen O? II na mga molekula ng tubig, dahil ang electronegativity ng chlorine ay mas mababa kaysa sa oxygen, at samakatuwid ang chlorine ay nagbibigay ng mga electron nang mas madali kaysa sa oxygen)
Ang electrolysis ng tubig ay palaging isinasagawa sa pagkakaroon ng isang inert electrolyte (upang mapataas ang electrical conductivity ng isang napakahina na electrolyte - tubig):
Depende sa inert electrolyte, ang electrolysis ay isinasagawa sa isang neutral, acidic o alkaline na kapaligiran. Kapag pumipili ng isang hindi gumagalaw na electrolyte, kinakailangang isaalang-alang na ang mga metal na kasyon, na karaniwang mga ahente ng pagbabawas (halimbawa, Li+, Cs+, K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+), ay hindi kailanman nababawasan sa cathode sa isang may tubig. solusyon at oxygen O?II anion ng mga oxoacids ay hindi kailanman na-oxidized sa anode na may isang elemento sa pinakamataas na antas ng oksihenasyon (halimbawa, ClO4?, SO42?, NO3?, PO43?, CO32?, SiO44?, MnO4?), tubig ay oxidized sa halip.
Ang electrolysis ay nagsasangkot ng dalawang proseso: ang paglipat ng mga tumutugon na particle sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field sa ibabaw ng elektrod at ang paglipat ng singil mula sa particle patungo sa electrode o mula sa electrode patungo sa particle. Ang paglipat ng mga ion ay tinutukoy ng kanilang kadaliang kumilos at mga numero ng transportasyon. Ang proseso ng paglipat ng maraming mga singil sa kuryente ay isinasagawa, bilang isang panuntunan, sa anyo ng isang pagkakasunud-sunod ng mga reaksyon ng one-electron, iyon ay, sa mga yugto, na may pagbuo ng mga intermediate na particle (ions o radicals), na kung minsan ay umiiral para sa ilang oras sa elektrod sa isang adsorbed na estado.
Ang mga rate ng mga reaksyon ng elektrod ay nakasalalay sa:
komposisyon ng electrolyte
konsentrasyon ng electrolyte
materyal ng elektrod
potensyal ng elektrod
temperatura
mga kondisyon ng hydrodynamic.
Ang kasalukuyang density ay isang sukatan ng rate ng mga reaksyon. Ito ay isang pisikal na vector, ang module na kung saan ay tinutukoy ng ratio ng kasalukuyang lakas (ang bilang ng mga inilipat na singil sa kuryente sa bawat yunit ng oras) sa konduktor sa cross-sectional area.
Ang mga batas ng electrolysis ng Faraday ay mga quantitative na relasyon batay sa mga pag-aaral ng electrochemical at tumutulong na matukoy ang masa ng mga produkto na nabuo sa panahon ng electrolysis. Sa kanilang pinaka-pangkalahatang anyo, ang mga batas ay binabalangkas tulad ng sumusunod:
)Ang unang batas ng electrolysis ng Faraday: ang masa ng isang sangkap na idineposito sa isang elektrod sa panahon ng electrolysis ay direktang proporsyonal sa dami ng kuryente na inilipat sa elektrod na ito. Ang ibig sabihin ng dami ng kuryente ay singil ng kuryente, kadalasang sinusukat sa coulomb.
2)Ang pangalawang batas ng electrolysis ng Faraday: para sa isang naibigay na halaga ng kuryente (electric charge), ang masa ng isang elemento ng kemikal na idineposito sa elektrod ay direktang proporsyonal sa katumbas na masa ng elemento. Ang katumbas na masa ng isang sangkap ay nito molar mass, na hinati sa isang integer depende sa kemikal na reaksyon kung saan nakikilahok ang substance.
Sa anyong matematikal, ang mga batas ni Faraday ay maaaring katawanin tulad ng sumusunod:
kung saan ang m ay ang masa ng sangkap na idineposito sa elektrod sa gramo, ang kabuuang singil ng kuryente na dumadaan sa sangkap = 96,485.33(83) C mol?1 ay ang pare-pareho ng Faraday, ay ang molar mass ng sangkap (Halimbawa, ang molar masa ng tubig H2O = 18 g/mol), ay ang valence number ng mga ions ng isang substance (ang bilang ng mga electron bawat ion).
Tandaan na ang M/z ay ang katumbas na masa ng idinepositong substance.
Para sa unang batas ng Faraday, ang M, F at z ay mga pare-pareho, kaya kung mas malaki ang halaga ng Q, mas malaki ang magiging halaga ng m.
Para sa pangalawang batas ng Faraday, ang Q, F at z ay mga pare-pareho, kaya kung mas malaki ang halaga ng M/z (katumbas na masa), mas malaki ang magiging halaga ng m.
Sa pinakasimpleng kaso, ang direktang kasalukuyang electrolysis ay humahantong sa:
Sa mas kumplikadong kaso ng alternating electric current, ang kabuuang charge Q ng kasalukuyang I( ?) ay summed up sa paglipas ng panahon? :
kung saan ang t ay ang kabuuang oras ng electrolysis.
Sa industriya, ang proseso ng electrolysis ay isinasagawa sa mga espesyal na aparato - mga electrolyzer.
Pang-industriya na produksyon ng chlorine
Sa kasalukuyan, ang chlorine ay pangunahing ginawa ng electrolysis ng mga may tubig na solusyon, lalo na ang isa sa
Ang mga hilaw na materyales para sa electrolytic production ng chlorine ay pangunahing mga solusyon ng table salt NaCl, na nakuha sa pamamagitan ng pagtunaw ng solid salt, o natural na brines. Mayroong tatlong uri ng mga deposito ng asin: fossil salt (mga 99% ng mga reserba); mga lawa ng asin na may ilalim na sediment ng self-sedimented na asin (0.77%); ang iba ay mga underground split. Ang mga solusyon ng table salt, anuman ang ruta ng kanilang paghahanda, ay naglalaman ng mga impurities na pumipinsala sa proseso ng electrolysis. Sa panahon ng electrolysis na may solid cathode, ang mga calcium cation Ca2+, Mg2+ at SO42- anion ay may partikular na masamang epekto, at sa panahon ng electrolysis na may likidong katod - mga impurities ng mga compound na naglalaman ng mabibigat na metal, tulad ng chromium, vanadium, germanium at molybdenum.
Ang kristal na asin para sa chlorine electrolysis ay dapat magkaroon ng sumusunod na komposisyon (%): sodium chloride na hindi bababa sa 97.5; Mg2+ hindi hihigit sa 0.05; hindi matutunaw na sediment na hindi hihigit sa 0.5; Ca2+ hindi hihigit sa 0.4; K+ na hindi hihigit sa 0.02; SO42 - hindi hihigit sa 0.84; kahalumigmigan na hindi hihigit sa 5; admixture ng mabibigat na metal (tinutukoy ng amalgam test cm3 H2) na hindi hihigit sa 0.3. Ang paglilinis ng brine ay isinasagawa gamit ang isang solusyon ng soda (Na2CO3) at lime milk (isang suspensyon ng Ca(OH)2 sa tubig). Bilang karagdagan sa paglilinis ng kemikal, ang mga solusyon ay napapalaya mula sa mga mekanikal na dumi sa pamamagitan ng pag-aayos at pagsasala.
Ang electrolysis ng mga solusyon sa table salt ay isinasagawa sa mga paliguan na may solidong bakal (o bakal) na katod at may mga diaphragm at lamad, sa mga paliguan na may likidong mercury cathode. Ang mga pang-industriya na electrolysers na ginamit upang magbigay ng kasangkapan sa modernong malalaking tindahan ng chlorine ay dapat na may mataas na pagganap, isang simpleng disenyo, maging compact, gumana nang maaasahan at tuluy-tuloy.
Ang electrolysis ay nagpapatuloy ayon sa sumusunod na pamamaraan:
MeCl + H2O => MeOH + Cl2 + H2,
kung saan ang Me ay isang alkali metal.
Sa panahon ng electrochemical decomposition ng table salt sa mga electrolyzer na may solid electrodes, nangyayari ang mga sumusunod na basic, reversible at irreversible ionic reactions:
paghihiwalay ng mga molekula ng table salt at tubig (nagaganap sa electrolyte)
NaCl-Na++Cl-
Oxidation ng chlorine ion (sa anode)
C1- - 2e- => C12
pagbabawas ng hydrogen ion at mga molekula ng tubig (sa katod)
Н+ - 2е- => Н2
Н2O - 2е - => Н2 + 2ОН-
Pagsasama-sama ng mga ion sa isang molekula ng sodium hydroxide (sa isang electrolyte)
Na+ + OH- - NaOH
Mga kapaki-pakinabang na produkto ay sodium hydroxide, chlorine at hydrogen. Lahat ng mga ito ay inalis mula sa electrolyzer nang hiwalay.
kanin. 5.1. Scheme ng isang diaphragm electrolyzer
Ang cavity ng electrolyzer na may solid cathode (Fig. 3) ay nahahati sa isang porous
Ang mga unang pang-industriya na electrolyzer ay nagpapatakbo sa batch mode. Ang mga produktong electrolysis sa mga ito ay pinaghiwalay ng isang diaphragm ng semento. Kasunod nito, ang mga electrolyzer ay nilikha kung saan ang mga partisyon na hugis kampanilya ay ginamit upang paghiwalayin ang mga produktong electrolysis. Sa susunod na yugto, lumitaw ang mga electrolyzer na may diaphragm ng daloy. Pinagsama nila ang prinsipyo ng counterflow sa paggamit ng isang separating diaphragm, na gawa sa asbestos na karton. Susunod, natuklasan ang isang paraan para sa paggawa ng diaphragm mula sa asbestos pulp, na hiniram mula sa teknolohiya ng industriya ng papel. Ang pamamaraang ito ay naging posible upang bumuo ng mga disenyo para sa mga electrolysers para sa mataas na kasalukuyang load na may hindi naaalis na compact finger cathode. Upang mapataas ang buhay ng serbisyo ng asbestos diaphragm, iminungkahi na ipakilala ang ilang sintetikong materyales sa komposisyon nito bilang isang patong o bono. Iminungkahi din na gawin ang mga diaphragm nang buo mula sa mga bagong sintetikong materyales. May katibayan na ang naturang pinagsamang asbestos-synthetic o espesyal na ginawang synthetic diaphragms ay may buhay ng serbisyo na hanggang 500 araw. Ginagawa rin ang mga espesyal na diaphragm ng pagpapalitan ng ion na ginagawang posible na makakuha ng purong caustic soda na may napakababang nilalaman ng sodium chloride. Ang pagkilos ng naturang mga diaphragms ay batay sa paggamit ng kanilang mga piling katangian para sa pagpasa ng iba't ibang mga ion.
Sa mga unang disenyo, ang mga contact point ng kasalukuyang mga lead sa graphite anodes ay inalis mula sa electrolyzer cavity hanggang sa labas. Kasunod nito, ang mga pamamaraan ay binuo upang maprotektahan ang mga bahagi ng contact ng mga anod na nahuhulog sa electrolyte. Gamit ang mga diskarteng ito, ang mga pang-industriya na electrolyzer na may ilalim na kasalukuyang supply ay nilikha, kung saan ang mga contact ng anode ay matatagpuan sa lukab ng electrolyzer. Ginagamit ang mga ito sa lahat ng dako ngayon para sa paggawa ng chlorine at caustic soda sa solid cathode.
Ang isang stream ng saturated solution ng table salt (purified brine) ay patuloy na dumadaloy sa anode space ng diaphragm electrolyzer. Bilang resulta ng proseso ng electrochemical, ang chlorine ay inilabas sa anode dahil sa agnas ng table salt, at ang hydrogen ay inilabas sa cathode dahil sa decomposition ng tubig. Ang klorin at hydrogen ay inalis mula sa electrolyzer nang walang paghahalo, nang hiwalay. Sa kasong ito, ang near-cathode zone ay pinayaman ng sodium hydroxide. Ang isang solusyon mula sa near-cathode zone, na tinatawag na electrolytic liquor, na naglalaman ng hindi nabubulok na table salt (humigit-kumulang kalahati ng halagang ibinibigay ng brine) at sodium hydroxide ay patuloy na inalis mula sa electrolyzer. Sa susunod na yugto, ang electrolytic liquor ay sumingaw at ang nilalaman ng NaOH sa loob nito ay nababagay sa 42-50% alinsunod sa pamantayan. Ang table salt at sodium sulfate ay namuo kapag tumaas ang konsentrasyon ng sodium hydroxide.
Ang solusyon ng NaOH ay na-decante mula sa mga kristal at inilipat bilang isang tapos na produkto sa isang bodega o yugto ng pagtunaw upang makakuha ng solidong produkto. Ang mala-kristal na table salt (reverse salt) ay ibinalik sa electrolysis, na inihahanda ang tinatawag na reverse brine. Upang maiwasan ang akumulasyon ng sulpate sa mga solusyon, ang sulpate ay tinanggal mula dito bago ihanda ang reverse brine. Ang pagkawala ng table salt ay nabayaran sa pamamagitan ng pagdaragdag ng sariwang brine na nakuha sa pamamagitan ng underground leaching ng mga salt layer o sa pamamagitan ng pagtunaw ng solid table salt. Bago ito ihalo sa return brine, ang sariwang brine ay nililinis ng mga mekanikal na suspensyon at isang makabuluhang bahagi ng calcium at magnesium ions. Ang nagreresultang chlorine ay hinihiwalay mula sa singaw ng tubig, pinipiga at inilipat nang direkta sa mga mamimili o para sa chlorine liquefaction. Ang hydrogen ay hinihiwalay sa tubig, pinipiga at inililipat sa mga mamimili.
Ang parehong mga kemikal na reaksyon ay nangyayari sa isang membrane electrolyzer tulad ng sa isang diaphragm electrolyzer. Sa halip na isang porous diaphragm, isang cationic membrane ang ginagamit (Larawan 5).
kanin. 5.2. Diagram ng isang electrolyzer ng lamad
Pinipigilan ng lamad ang pagtagos ng mga chlorine ions sa catholyte (electrolyte sa puwang ng cathode), dahil sa kung saan ang caustic soda ay maaaring makuha nang direkta sa electrolyzer halos walang asin, na may konsentrasyon na 30 hanggang 35%. Dahil hindi na kailangang paghiwalayin ang asin, ginagawang posible ng evaporation na makagawa ng 50% commercial caustic soda nang mas madali at sa mas mababang gastos sa kapital at enerhiya. Dahil ang caustic soda sa proseso ng lamad ay may mas mataas na konsentrasyon, ang mamahaling nickel ay ginagamit bilang katod.
kanin. 5.3. Schematic ng isang mercury electrolyzer
Ang kabuuang reaksyon ng agnas ng table salt sa mercury electrolyzers ay kapareho ng sa diaphragm electrolyzers:
NaCl+H2O => NaOH + 1/2Сl2+ 1/2Н2
Gayunpaman, narito ito ay nagaganap sa dalawang yugto, bawat isa sa isang hiwalay na kagamitan: isang electrolyzer at isang decomposer. Ang mga ito ay istruktura na pinagsama sa isa't isa at tinatawag na isang electrolytic bath, at kung minsan ay isang mercury electrolyzer.
Sa unang yugto ng proseso - sa electrolyzer - nagaganap ang electrolytic decomposition ng table salt (ang saturated solution nito ay ibinibigay sa electrolyzer) upang makagawa ng chlorine sa anode, at sodium amalgam sa mercury cathode, ayon sa sumusunod na reaksyon :
NaCl + nHg => l/2Cl2 + NaHgn
Ang decomposer ay sumasailalim sa pangalawang yugto ng proseso, kung saan, sa ilalim ng impluwensya ng tubig, ang sodium amalgam ay na-convert sa sodium hydroxide at mercury:
NaHgn + H2O => NaOH +1/2H2+nHg
Sa lahat ng asin na ipinasok sa electrolyzer na may brine, 15-20% lamang ng ibinigay na halaga ang pumapasok sa reaksyon (2), at ang natitirang asin, kasama ang tubig, ay umalis sa electrolyzer sa anyo ng chloranolyte - isang solusyon ng table salt sa tubig na naglalaman ng 250-270 kg/m3 NaCl na puspos ng chlorine. Ang "malakas na amalgam" na lumalabas sa electrolyzer at tubig ay ipinapasok sa decomposer.
Ang electrolyzer sa lahat ng magagamit na mga disenyo ay ginawa sa anyo ng isang mahaba at medyo makitid, bahagyang hilig na bakal na trench, kasama ang ilalim kung saan ang isang manipis na layer ng amalgam ay dumadaloy sa pamamagitan ng gravity, na kung saan ay ang katod, at ang anolyte ay dumadaloy sa itaas. Ang brine at mahinang amalgam ay pinapakain mula sa itaas na nakataas na gilid ng electrolyser sa pamamagitan ng "inlet pocket".
Ang malakas na amalgam ay dumadaloy mula sa ibabang dulo ng electrolyser sa pamamagitan ng "outlet pocket". Ang klorin at chloranolyte ay lumalabas nang magkasama sa pamamagitan ng isang tubo, na matatagpuan din sa ibabang dulo ng electrolyzer. Ang mga anod ay sinuspinde sa itaas ng buong amalgam flow mirror o cathode sa layong 3-5 mm mula sa katod. Ang tuktok ng electrolyzer ay natatakpan ng takip.
Dalawang uri ng mga decomposer ang karaniwan: pahalang at patayo. Ang una ay ginawa sa anyo ng isang bakal na hilig na chute ng parehong haba ng electrolyser. Ang isang stream ng amalgam ay dumadaloy sa ilalim ng decomposer, na naka-install sa isang bahagyang anggulo. Ang isang decomposer nozzle na gawa sa grapayt ay nahuhulog sa daloy na ito. Ang tubig ay gumagalaw sa countercurrent. Bilang resulta ng agnas ng amalgam, ang tubig ay puspos ng caustic. Ang caustic solution kasama ang hydrogen ay umaalis sa decomposer sa pamamagitan ng pipe sa ibaba, at ang mahinang amalgam o mercury ay ibinubomba sa bulsa ng cell.
Bilang karagdagan sa electrolyzer, decomposer, pockets at transfer pipelines, ang electrolysis bath kit ay may kasamang mercury pump. Dalawang uri ng bomba ang ginagamit. Sa mga kaso kung saan ang mga paliguan ay nilagyan ng vertical digester o kung saan ang digester ay naka-install sa ilalim ng electrolyser, ginagamit ang mga conventional submersible centrifugal pump na ibinaba sa digester. Para sa mga paliguan kung saan ang decomposer ay naka-install sa tabi ng electrolyser, ang amalgam ay pumped na may isang conical rotary pump ng orihinal na uri.
Ang lahat ng bakal na bahagi ng electrolyser na napupunta sa chlorine o chloranolyte ay protektado ng isang espesyal na grado ng vulcanized rubber coating (gumming). Ang proteksiyon na layer ng goma ay hindi ganap na lumalaban. Sa paglipas ng panahon, ito ay nagiging chlorinated at nagiging malutong at bitak dahil sa temperatura. Pana-panahon, ang proteksiyon na layer ay na-renew. Ang lahat ng iba pang bahagi ng electrolysis bath: decomposer, pump, overflows ay gawa sa hindi protektadong bakal, dahil hindi ito kinakain ng hydrogen o caustic solution.
Sa kasalukuyan, ang mga graphite anodes ay ang pinakakaraniwan sa mga mercury electrolyzer. Gayunpaman, pinapalitan sila ng ORTA.
6.Mga pag-iingat sa kaligtasan sa paggawa ng chlorine
at pangangalaga sa kapaligiran
Ang panganib sa mga tauhan sa paggawa ng chlorine ay tinutukoy ng mataas na toxicity ng chlorine at mercury, ang posibilidad ng pagbuo sa mga kagamitan ng paputok na gas mixtures ng chlorine at hydrogen, hydrogen at hangin, pati na rin ang mga solusyon ng nitrogen trichloride sa likidong chlorine , ang paggamit sa produksyon ng mga electrolyzer - mga device na nasa mas mataas na potensyal na elektrikal na may kaugnayan sa lupa, ang mga katangian ng caustic alkali na ginawa sa produksyon na ito.
Ang paglanghap ng hangin na naglalaman ng 0.1 mg/l ng chlorine sa loob ng 30-60 minuto ay nagbabanta sa buhay. Ang paglanghap ng hangin na naglalaman ng higit sa 0.001 mg/l ng chlorine ay nakakairita sa respiratory tract. Pinakamataas na pinapayagang konsentrasyon (MPC) ng chlorine sa hangin ng mga populated na lugar: average araw-araw na 0.03 mg/m3, maximum na isang beses na 0.1 mg/m3, sa hangin ng nagtatrabaho na lugar ng pang-industriyang lugar ay 1 mg/m3, amoy threshold ng pang-unawa 2 mg/m3. Sa isang konsentrasyon ng 3-6 mg / m3, isang natatanging amoy ang naramdaman, ang pangangati (pamumula) ng mga mata at mga mucous membrane ng ilong ay nangyayari, sa 15 mg / m3 - pangangati ng nasopharynx, sa 90 mg / m3 - matinding pag-atake ng pag-ubo . Ang pagkakalantad sa 120 - 180 mg/m3 sa loob ng 30-60 minuto ay nagbabanta sa buhay, sa 300 mg/m3 posible ang kamatayan, ang konsentrasyon ng 2500 mg/m3 ay humahantong sa kamatayan sa loob ng 5 minuto, sa isang konsentrasyon ng 3000 mg/m3 kamatayan nangyayari pagkatapos ng ilang paghinga. Ang maximum na pinahihintulutang konsentrasyon ng chlorine para sa pag-filter ng pang-industriya at sibil na gas mask ay 2500 mg/m3.
Ang pagkakaroon ng chlorine sa hangin ay tinutukoy ng mga chemical reconnaissance device: VPKhR, PPKhR, PKhR-MV gamit ang indicator tubes IT-44 (kulay pink, sensitivity threshold 5 mg/m3), IT-45 (kulay kahel), aspirator AM- 5, AM- 0055, AM-0059, NP-3M na may indicator tubes para sa chlorine, universal gas analyzer UG-2 na may sukat na saklaw na 0-80 mg/m3, gas detector na "Kolion-701" sa hanay na 0- 20 mg/m3. Sa open space - na may SIP "KORSAR-X" na mga device. Sa loob ng bahay - na may SIP "VEGA-M" na mga device. Upang maprotektahan laban sa chlorine sa kaso ng mga malfunction o emergency na sitwasyon, ang lahat ng tao sa mga workshop ay dapat magkaroon at agad na gumamit ng mga gas mask ng mga tatak na "B" o "BKF" (maliban sa mercury electrolysis workshop), pati na rin ang mga damit na pang-proteksyon: tela o rubberized suit, rubber boots at mittens. Ang mga kahon ng anti-chlorine gas mask ay dapat lagyan ng kulay dilaw.
Ang mercury ay mas nakakalason kaysa chlorine. Ang maximum na pinapayagang konsentrasyon ng mga singaw nito sa hangin ay 0.00001 mg/l. Nakakaapekto ito sa katawan ng tao sa pamamagitan ng paglanghap at pakikipag-ugnay sa balat, gayundin sa pamamagitan ng pakikipag-ugnay sa mga pinagsama-samang bagay. Ang mga singaw at splashes nito ay na-adsorbed (na-absorb) ng damit, balat, at ngipin. Kasabay nito, ang mercury ay madaling sumingaw sa temperatura; magagamit sa pagawaan ng electrolysis, at ang konsentrasyon ng mga singaw nito sa hangin ay lumampas sa pinakamataas na pinapayagan. Samakatuwid, ang mga likidong cathode electrolysis shop ay nilagyan ng malakas na bentilasyon, na, sa panahon ng normal na operasyon, ay nagbibigay pinahihintulutang antas konsentrasyon ng singaw ng mercury. Gayunpaman, hindi ito sapat para sa ligtas na operasyon. Kailangan ding sundin ang tinatawag na mercury discipline: sundin ang mga patakaran sa paghawak ng mercury. Sumunod sa kanila, bago magsimula sa trabaho, ang mga kawani ay dumaan sa isang sanitary checkpoint, sa isang malinis na seksyon kung saan iniiwan nila ang kanilang mga damit sa bahay at nagsusuot ng bagong labahan na linen, na isang espesyal na damit. Sa pagtatapos ng shift, ang panlabas na damit at maruming linen ay naiwan sa maruming seksyon ng sanitary inspection room, at ang mga manggagawa ay naliligo, nagsipilyo ng ngipin at nagsusuot ng mga gamit sa bahay sa malinis na departamento ng sanitary inspection room.
Sa mga workshop kung saan gumagana ang mga ito sa chlorine at mercury, dapat kang gumamit ng gas mask ng tatak na "G" (ang kahon ng gas mask ay pininturahan ng itim at dilaw na kulay) at guwantes na goma. Ang mga patakaran ng "disiplina ng mercury" ay nagsasaad na ang pagtatrabaho sa mercury at pinagsama-samang mga ibabaw ay dapat gawin lamang sa ilalim ng isang layer ng tubig; Ang natapong mercury ay dapat na agad na hugasan sa kanal kung saan may mga mercury traps.
Ang kapaligiran ay nanganganib sa pamamagitan ng paglabas ng chlorine at mercury vapor sa atmospera, mga paglabas ng mercury salts at droplets ng mercury, mga compound na naglalaman ng aktibong chlorine sa wastewater, at pagkalason sa lupa ng mercury sludge. Ang chlorine ay pumapasok sa atmospera sa panahon ng mga aksidente, na may mga emisyon ng bentilasyon at mga maubos na gas mula sa iba't ibang mga aparato. Ang singaw ng mercury ay isinasagawa kasama ng hangin mula sa mga sistema ng bentilasyon. Ang pamantayan para sa nilalaman ng klorin sa hangin kapag inilabas sa atmospera ay 0.03 mg/m3. Ang konsentrasyon na ito ay maaaring makamit kung ang alkaline multi-stage exhaust gas washing ay ginagamit. Ang pamantayan para sa nilalaman ng mercury sa hangin kapag inilabas sa atmospera ay 0.0003 mg/m3, at sa wastewater kapag pinalabas sa mga anyong tubig ay 4 mg/m3.
I-neutralize ang chlorine sa mga sumusunod na solusyon:
gatas ng dayap, kung saan ang 1 bahagi ng timbang ng slaked lime ay ibinuhos sa 3 bahagi ng tubig, halo-halong lubusan, pagkatapos ay ang solusyon ng dayap ay ibinuhos sa itaas (halimbawa, 10 kg ng slaked lime + 30 liters ng tubig);
5% na may tubig na solusyon ng soda ash, kung saan 2 bahagi ng timbang ng soda ash ay natutunaw sa paghahalo sa 18 bahagi ng tubig (halimbawa, 5 kg ng soda ash + 95 litro ng tubig);
Isang 5% aqueous solution ng caustic soda, kung saan 2 bahagi ng caustic soda ang natutunaw sa paghahalo sa 18 bahagi ng tubig (halimbawa, 5 kg ng caustic soda + 95 liters ng tubig).
Kung ang chlorine gas ay tumagas, ang tubig ay i-spray upang mapatay ang singaw. Ang rate ng pagkonsumo ng tubig ay hindi pamantayan.
Kapag tumagas ang likidong chlorine, ang lugar ng spill ay nababakuran ng earthen rampart at puno ng lime milk, solusyon ng soda ash, caustic soda, o tubig. Upang ma-neutralize ang 1 tonelada ng likidong klorin, 0.6-0.9 tonelada ng tubig o 0.5-0.8 tonelada ng mga solusyon ang kailangan. Upang ma-neutralize ang 1 toneladang likidong klorin, 22-25 toneladang solusyon o 333-500 toneladang tubig ang kailangan.
Para mag-spray ng tubig o mga solusyon, mga watering at fire truck, mga auto-filling station (ATs, PM-130, ARS-14, ARS-15), pati na rin ang mga hydrant at mga espesyal na sistema na magagamit sa mga pasilidad na mapanganib sa kemikal, ay ginagamit.
Konklusyon
Dahil ang mga volume ng chlorine na nakuha ng mga pamamaraan ng laboratoryo ay bale-wala kung ihahambing sa patuloy na lumalaking demand para sa produktong ito, walang saysay na magsagawa ng isang paghahambing na pagsusuri sa kanila.
Sa mga pamamaraan ng paggawa ng electrochemical, ang pinakamadali at pinaka-maginhawa ay ang electrolysis na may likido (mercury) na katod, ngunit ang pamamaraang ito ay hindi walang mga kakulangan. Nagdudulot ito ng malaking pinsala sa kapaligiran sa pamamagitan ng pagsingaw at pagtagas ng metal na mercury at chlorine gas.
Tinatanggal ng mga electrolyzer na may solid cathode ang panganib ng polusyon sa kapaligiran na may mercury. Kapag pumipili sa pagitan ng diaphragm at membrane electrolysers para sa mga bagong pasilidad ng produksyon, mas mainam na gamitin ang huli, dahil mas matipid ang mga ito at nagbibigay ng pagkakataon na makakuha ng mas mataas na kalidad na panghuling produkto.
Bibliograpiya
1.Zaretsky S. A., Suchkov V. N., Zhivotinsky P. B. Electrochemical na teknolohiya ng mga di-organikong sangkap at kasalukuyang mapagkukunan ng kemikal: Isang aklat-aralin para sa mga mag-aaral sa teknikal na paaralan. M..: Mas mataas. Paaralan, 1980. 423 p.
2.Mazanko A.F., Kamaryan G.M., Romashin O.P. Industrial membrane electrolysis. M.: publishing house "Chemistry", 1989. 240 p.
.Pozin M.E. Teknolohiya ng mga mineral na asing-gamot (mga pataba, pestisidyo, pang-industriya na asin, mga oxide at acid), bahagi 1, ed. Ika-4, rev. L., Publishing house "Chemistry", 1974. 792 p.
.Fioshin M. Ya., Pavlov V. N. Electrolysis sa inorganic na kimika. M.: publishing house "Nauka", 1976. 106 p.
.Yakimenko L. M. Produksyon ng chlorine, caustic soda at inorganic chlorine na produkto. M.: publishing house na "Chemistry", 1974. 600 p.
Mga mapagkukunan sa Internet
6.Mga panuntunang pangkaligtasan para sa produksyon, imbakan, transportasyon at paggamit ng chlorine // URL: #"justify">7. Mga emergency na kemikal na mapanganib na sangkap // URL: #"justify">. Chlorine: application // URL: #"justify">.
(ayon kay Pauling)
/cm³
Chlorine (χλωρός - berde) - isang elemento ng pangunahing subgroup ng ikapitong grupo, ang ikatlong yugto ng pana-panahong sistema ng mga elemento ng kemikal ng D.I. Mendeleev, na may atomic number 17. Tinutukoy ng simbolo na Cl (lat. Chlorum). Aktibong kemikal na hindi metal. Ito ay bahagi ng pangkat ng mga halogens (orihinal na ang pangalang "halogen" ay ginamit ng Aleman na chemist na si Schweiger para sa chlorine [sa literal, "halogen" ay isinalin bilang asin), ngunit hindi ito nahuli, at pagkatapos ay naging karaniwan sa pangkat VII ng mga elemento, na kinabibilangan ng chlorine).
Ang simpleng substance na chlorine (CAS number: 7782-50-5) sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay isang makamandag na gas ng madilaw-berdeng kulay, na may masangsang na amoy. Diatomic chlorine molecule (formula Cl2).
Diagram ng chlorine atom
Ang klorin ay unang nakuha noong 1772 ni Scheele, na inilarawan ang paglabas nito sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng pyrolusite sa hydrochloric acid sa kanyang treatise sa pyrolusite:
4HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + 2H2O
Nabanggit ni Scheele ang amoy ng chlorine, katulad ng aqua regia, ang kakayahang tumugon sa ginto at cinnabar, at ang mga katangian ng pagpapaputi nito.
Gayunpaman, si Scheele, alinsunod sa teorya ng phlogiston na nangingibabaw sa kimika noong panahong iyon, ay iminungkahi na ang klorin ay dephlogisticated hydrochloric acid, iyon ay, ang oxide ng hydrochloric acid. Iminungkahi nina Berthollet at Lavoisier na ang chlorine ay isang oxide ng elementong muria, ngunit ang mga pagtatangka na ihiwalay ito ay nanatiling hindi matagumpay hanggang sa gawain ni Davy, na nagawang mabulok ang table salt sa sodium at chlorine sa pamamagitan ng electrolysis.
Pamamahagi sa kalikasan
Mayroong dalawang isotopes ng chlorine na matatagpuan sa kalikasan: 35 Cl at 37 Cl. Sa crust ng lupa, ang chlorine ay ang pinakakaraniwang halogen. Ang klorin ay napakaaktibo - ito ay direktang pinagsama sa halos lahat ng mga elemento ng periodic table. Samakatuwid, sa kalikasan ito ay matatagpuan lamang sa anyo ng mga compound sa mga mineral: halite NaCl, sylvite KCl, sylvinite KCl NaCl, bischofite MgCl 2 6H2O, carnallite KCl MgCl 2 6H 2 O, kainite KCl MgSO 4 3H 2 O. Ang pinakamalaking Ang mga reserbang chlorine ay nakapaloob sa mga asin ng tubig ng mga dagat at karagatan.
Ang klorin ay bumubuo ng 0.025% ng kabuuang bilang ng mga atomo sa crust ng lupa, ang clarke number ng chlorine ay 0.19%, at katawan ng tao naglalaman ng 0.25% chlorine ions ayon sa timbang. Sa katawan ng tao at hayop, ang chlorine ay matatagpuan pangunahin sa mga intercellular fluid (kabilang ang dugo) at gumaganap ng isang mahalagang papel sa regulasyon ng mga proseso ng osmotic, pati na rin sa mga proseso na nauugnay sa paggana ng mga selula ng nerbiyos.
Isotopic na komposisyon
Mayroong 2 stable isotopes ng chlorine na matatagpuan sa kalikasan: na may mass number na 35 at 37. Ang mga proporsyon ng kanilang nilalaman ay ayon sa pagkakabanggit 75.78% at 24.22%.
| Isotope | Kamag-anak na misa, a.m.u. | Kalahating buhay | Uri ng pagkabulok | Nuclear spin |
|---|---|---|---|---|
| 35 Cl | 34.968852721 | Matatag | — | 3/2 |
| 36 Cl | 35.9683069 | 301000 taon | β pagkabulok sa 36 Ar | 0 |
| 37 Cl | 36.96590262 | Matatag | — | 3/2 |
| 38 Cl | 37.9680106 | 37.2 minuto | β pagkabulok sa 38 Ar | 2 |
| 39 Cl | 38.968009 | 55.6 minuto | β pagkabulok hanggang 39 Ar | 3/2 |
| 40 Cl | 39.97042 | 1.38 minuto | β pagkabulok sa 40 Ar | 2 |
| 41 Cl | 40.9707 | 34 s | β pagkabulok sa 41 Ar | |
| 42 Cl | 41.9732 | 46.8 s | β pagkabulok sa 42 Ar | |
| 43 Cl | 42.9742 | 3.3 s | β-decay sa 43 Ar |
Mga katangiang pisikal at physico-kemikal
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang chlorine ay isang dilaw-berdeng gas na may nakaka-suffocating na amoy. Ang ilan sa mga pisikal na katangian nito ay ipinakita sa talahanayan.
Ilang pisikal na katangian ng chlorine
| Ari-arian | Ibig sabihin |
|---|---|
| Temperatura ng kumukulo | −34 °C |
| Temperaturang pantunaw | −101 °C |
| Temperatura ng agnas (dissociations sa atoms) |
~1400°C |
| Densidad (gas, n.s.) | 3.214 g/l |
| Electron affinity ng isang atom | 3.65 eV |
| Unang enerhiya ng ionization | 12.97 eV |
| Kapasidad ng init (298 K, gas) | 34.94 (J/mol K) |
| Kritikal na temperatura | 144 °C |
| Kritikal na presyon | 76 atm |
| Standard enthalpy of formation (298 K, gas) | 0 (kJ/mol) |
| Karaniwang entropy ng pagbuo (298 K, gas) | 222.9 (J/mol K) |
| Natutunaw na enthalpy | 6.406 (kJ/mol) |
| Entalpy ng pagkulo | 20.41 (kJ/mol) |
Kapag pinalamig, ang chlorine ay nagiging likido sa temperatura na humigit-kumulang 239 K, at pagkatapos ay mas mababa sa 113 K ito ay nag-kristal sa isang orthorhombic lattice na may space group Cmca at mga parameter a=6.29 b=4.50, c=8.21. Sa ibaba ng 100 K, ang orthorhombic modification ng crystalline chlorine ay nagiging tetragonal, na mayroong isang space group P4 2/ncm at mga parameter ng sala-sala a=8.56 at c=6.12.
Solubility
| Solvent | Solubility g/100 g |
|---|---|
| Benzene | Mag-dissolve tayo |
| Tubig (0 °C) | 1,48 |
| Tubig (20 °C) | 0,96 |
| Tubig (25 °C) | 0,65 |
| Tubig (40 °C) | 0,46 |
| Tubig (60°C) | 0,38 |
| Tubig (80 °C) | 0,22 |
| Carbon tetrachloride (0 °C) | 31,4 |
| Carbon tetrachloride (19 °C) | 17,61 |
| Carbon tetrachloride (40 °C) | 11 |
| Chloroform | Mahusay na natutunaw |
| TiCl 4, SiCl 4, SnCl 4 | Mag-dissolve tayo |
Sa liwanag o kapag pinainit, ito ay aktibong tumutugon (kung minsan ay may pagsabog) sa hydrogen ayon sa isang radikal na mekanismo. Ang mga halo ng chlorine na may hydrogen, na naglalaman ng mula 5.8 hanggang 88.3% hydrogen, ay sumasabog sa pag-iilaw upang bumuo ng hydrogen chloride. Ang pinaghalong chlorine at hydrogen sa maliliit na konsentrasyon ay nasusunog na may walang kulay o dilaw-berdeng apoy. Pinakamataas na temperatura ng apoy ng hydrogen-chlorine 2200 °C:
Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2 Cl 2 + 3F 2 (hal.) → 2ClF 3
Iba pang mga ari-arian
Cl 2 + CO → COCl 2Kapag natunaw sa tubig o alkalis, ang chlorine ay nagdidismutates, na nagiging hypochlorous (at kapag pinainit, perchloric) at hydrochloric acid, o ang kanilang mga asin:
Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO 3Cl 2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O Cl 2 + Ca(OH) 2 → CaCl(OCl) + H 2 O 4NH 3 + 3Cl 2 → NCl 3 + 4Cl
Oxidizing properties ng chlorine
Cl 2 + H 2 S → 2HCl + SMga reaksyon sa mga organikong sangkap
CH 3 -CH 3 + Cl 2 → C 2 H 6-x Cl x + HClNakakabit sa mga unsaturated compound sa pamamagitan ng maraming bond:
CH 2 =CH 2 + Cl 2 → Cl-CH 2 -CH 2 -Cl
Pinapalitan ng mga aromatic compound ang isang hydrogen atom ng chlorine sa pagkakaroon ng mga catalyst (halimbawa, AlCl 3 o FeCl 3):
C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl
Mga pamamaraan ng chlorine para sa paggawa ng chlorine
Mga pamamaraang pang-industriya
Sa una, ang pang-industriya na pamamaraan para sa paggawa ng murang luntian ay batay sa pamamaraan ng Scheele, iyon ay, ang reaksyon ng pyrolusite na may hydrochloric acid:
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 Cathode: 2H 2 O + 2e - → H 2 2OH-
Dahil ang electrolysis ng tubig ay nangyayari parallel sa electrolysis ng sodium chloride, ang pangkalahatang equation ay maaaring ipahayag bilang mga sumusunod:
1.80 NaCl + 0.50 H 2 O → 1.00 Cl 2 + 1.10 NaOH + 0.03 H 2
Tatlong variant ng electrochemical method para sa paggawa ng chlorine ang ginagamit. Dalawa sa kanila ay electrolysis na may solid cathode: diaphragm at membrane method, ang pangatlo ay electrolysis na may liquid cathode (mercury production method). Kabilang sa mga pamamaraan ng produksyon ng electrochemical, ang pinakamadali at pinaka-maginhawang paraan ay ang electrolysis na may mercury cathode, ngunit ang pamamaraang ito ay nagdudulot ng malaking pinsala sa kapaligiran bilang resulta ng pagsingaw at pagtagas ng metal na mercury.
Diaphragm method na may solid cathode
Ang electrolyzer cavity ay nahahati sa pamamagitan ng porous asbestos partition - isang diaphragm - sa mga puwang ng cathode at anode, kung saan matatagpuan ang cathode at anode ng electrolyzer. Samakatuwid, ang naturang electrolyzer ay madalas na tinatawag na diaphragm, at ang paraan ng produksyon ay diaphragm electrolysis. Ang isang daloy ng saturated anolyte (NaCl solution) ay patuloy na dumadaloy sa anode space ng diaphragm electrolyzer. Bilang resulta ng proseso ng electrochemical, ang chlorine ay inilabas sa anode dahil sa agnas ng halite, at ang hydrogen ay inilabas sa cathode dahil sa decomposition ng tubig. Sa kasong ito, ang near-cathode zone ay pinayaman ng sodium hydroxide.
Membrane method na may solid cathode
Ang pamamaraan ng lamad ay mahalagang katulad ng pamamaraan ng diaphragm, ngunit ang mga puwang ng anode at cathode ay pinaghihiwalay ng isang cation-exchange polymer membrane. Ang pamamaraan ng paggawa ng lamad ay mas mahusay kaysa sa paraan ng diaphragm, ngunit mas mahirap gamitin.
Paraan ng Mercury na may likidong katod
Ang proseso ay isinasagawa sa isang electrolytic bath, na binubuo ng isang electrolyzer, isang decomposer at isang mercury pump, na magkakaugnay ng mga komunikasyon. Sa electrolytic bath, ang mercury ay umiikot sa ilalim ng pagkilos ng isang mercury pump, na dumadaan sa isang electrolyzer at isang decomposer. Ang cathode ng electrolyzer ay isang daloy ng mercury. Anodes - grapayt o mababang pagsusuot. Kasama ng mercury, isang stream ng anolyte - isang solusyon ng sodium chloride - ay patuloy na dumadaloy sa electrolyzer. Bilang resulta ng electrochemical decomposition ng chloride, ang mga chlorine molecule ay nabuo sa anode, at sa cathode, ang inilabas na sodium ay natutunaw sa mercury na bumubuo ng amalgam.
Mga pamamaraan sa laboratoryo
Sa mga laboratoryo, upang makagawa ng murang luntian, ang mga proseso batay sa oksihenasyon ng hydrogen chloride na may malakas na oxidizing agent (halimbawa, manganese (IV) oxide, potassium permanganate, potassium dichromate) ay karaniwang ginagamit:
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
Imbakan ng klorin
Ang chlorine na ginawa ay iniimbak sa mga espesyal na "tangke" o pumped sa bakal na mga silindro mataas na presyon. Ang mga silindro na may likidong kloro sa ilalim ng presyon ay may espesyal na kulay - kulay ng swamp. Dapat pansinin na sa matagal na paggamit ng mga chlorine cylinder, ang sobrang paputok na nitrogen trichloride ay naipon sa kanila, at samakatuwid, paminsan-minsan, ang mga chlorine cylinder ay dapat sumailalim sa regular na paghuhugas at paglilinis ng nitrogen chloride.
Mga Pamantayan sa Kalidad ng Chlorine
Ayon sa GOST 6718-93 "Liquid chlorine. Mga teknikal na pagtutukoy" ang mga sumusunod na grado ng chlorine ay ginawa
Aplikasyon
Ang klorin ay ginagamit sa maraming industriya, agham at mga pangangailangan sa sambahayan:
- Sa produksyon ng polyvinyl chloride, mga plastic compound, sintetikong goma, mula sa kung saan sila gumawa: wire insulation, window profile, packaging materials, damit at sapatos, linoleum at mga talaan, barnis, kagamitan at foam plastic, mga laruan, mga bahagi ng instrumento, mga materyales sa gusali. Ang polyvinyl chloride ay ginawa sa pamamagitan ng polymerization ng vinyl chloride, na ngayon ay kadalasang ginawa mula sa ethylene sa pamamagitan ng chlorine-balanced na pamamaraan sa pamamagitan ng intermediate na 1,2-dichloroethane.
- Ang mga katangian ng pagpapaputi ng chlorine ay kilala sa mahabang panahon, kahit na hindi chlorine mismo ang "nagpapaputi," ngunit atomic oxygen, na nabuo sa panahon ng pagkasira ng hypochlorous acid: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O.. Ang pamamaraang ito ng pagpapaputi ng mga tela, papel, karton ay ginamit nang ilang siglo.
- Produksyon ng organochlorine insecticides - mga sangkap na pumapatay ng mga insekto na nakakapinsala sa mga pananim, ngunit ligtas para sa mga halaman. Ang isang makabuluhang bahagi ng chlorine na ginawa ay natupok upang makakuha ng mga produkto ng proteksyon ng halaman. Ang isa sa pinakamahalagang pamatay-insekto ay hexachlorocyclohexane (madalas na tinatawag na hexachlorane). Ang sangkap na ito ay unang na-synthesize noong 1825 ni Faraday, ngunit nakahanap ito ng praktikal na aplikasyon pagkalipas lamang ng higit sa 100 taon - noong 30s ng ating siglo.
- Ginamit ito bilang isang ahente ng digma ng kemikal, pati na rin para sa paggawa ng iba pang mga ahente ng digma ng kemikal: mustard gas, phosgene.
- Upang disimpektahin ang tubig - "chlorination". Ang pinakakaraniwang paraan ng pagdidisimpekta ng inuming tubig; ay batay sa kakayahan ng libreng klorin at mga compound nito na pigilan ang mga sistema ng enzyme ng mga mikroorganismo na nagpapagana ng mga proseso ng redox. Upang disimpektahin ang inuming tubig, ang mga sumusunod ay ginagamit: chlorine, chlorine dioxide, chloramine at bleach. Itinatag ng SanPiN 2.1.4.1074-01 ang mga sumusunod na limitasyon (corridor) ng pinahihintulutang nilalaman ng libreng natitirang chlorine sa inuming tubig ng sentralisadong supply ng tubig 0.3 - 0.5 mg/l. Ang isang bilang ng mga siyentipiko at maging ang mga pulitiko sa Russia ay pumupuna sa mismong konsepto ng chlorination ng tap water, ngunit hindi maaaring mag-alok ng isang alternatibo sa disinfecting aftereffect ng chlorine compounds. Ang mga materyales kung saan ginawa ang mga tubo ng tubig ay naiiba na nakikipag-ugnayan sa chlorinated tap water. Ang libreng chlorine sa tap water ay makabuluhang binabawasan ang buhay ng serbisyo ng polyolefin-based na mga pipeline: iba't ibang uri ng polyethylene pipe, kabilang ang cross-linked polyethylene, malalaking kilala bilang PEX (PE-X). Sa USA, upang makontrol ang pagpasok ng mga pipeline na gawa sa mga materyales ng polimer para magamit sa mga sistema ng supply ng tubig na may chlorinated na tubig, napilitan silang magpatibay ng 3 pamantayan: ASTM F2023 na may kaugnayan sa mga tubo, lamad at kalamnan ng kalansay. Ang mga channel na ito ay gumaganap ng mahahalagang function sa pag-regulate ng dami ng fluid, transepithelial ion transport at pag-stabilize ng mga potensyal ng lamad, at kasangkot sa pagpapanatili ng cell pH. Naiipon ang chlorine sa visceral tissue, skin at skeletal muscles. Ang klorin ay higit na hinihigop sa malaking bituka. Ang pagsipsip at paglabas ng chlorine ay malapit na nauugnay sa mga sodium ions at bicarbonates, at sa isang mas mababang lawak sa aktibidad ng mineralocorticoids at Na + /K + -ATPase. 10-15% ng lahat ng chlorine ay naiipon sa mga selula, kung saan 1/3 hanggang 1/2 ay nasa mga pulang selula ng dugo. Mga 85% ng chlorine ay matatagpuan sa extracellular space. Ang klorin ay pinalabas mula sa katawan pangunahin sa pamamagitan ng ihi (90-95%), feces (4-8%) at sa pamamagitan ng balat (hanggang 2%). Ang paglabas ng chlorine ay nauugnay sa sodium at potassium ions, at kapalit ng HCO 3 - (balanse ng acid-base).
Ang isang tao ay kumonsumo ng 5-10 g ng NaCl bawat araw. Ang pinakamababang pangangailangan ng tao para sa chlorine ay humigit-kumulang 800 mg bawat araw. Ang sanggol ay tumatanggap ng kinakailangang halaga ng chlorine sa pamamagitan ng gatas ng ina, na naglalaman ng 11 mmol/l ng chlorine. Ang NaCl ay kinakailangan para sa produksyon ng hydrochloric acid sa tiyan, na nagtataguyod ng panunaw at sumisira sa mga pathogen bacteria. Sa kasalukuyan, ang paglahok ng murang luntian sa paglitaw ng ilang mga sakit sa mga tao ay hindi mahusay na pinag-aralan, pangunahin dahil sa maliit na bilang ng mga pag-aaral. Sapat na sabihin na kahit na ang mga rekomendasyon sa araw-araw na paggamit ng chlorine ay hindi pa nabuo. Ang tissue ng kalamnan ng tao ay naglalaman ng 0.20-0.52% chlorine, tissue ng buto - 0.09%; sa dugo - 2.89 g/l. Ang katawan ng karaniwang tao (timbang ng katawan 70 kg) ay naglalaman ng 95 g ng chlorine. Araw-araw ang isang tao ay tumatanggap ng 3-6 g ng murang luntian mula sa pagkain, na higit sa sumasaklaw sa pangangailangan para sa elementong ito.
Ang mga chlorine ions ay mahalaga para sa mga halaman. Ang klorin ay kasangkot sa metabolismo ng enerhiya sa mga halaman sa pamamagitan ng pag-activate ng oxidative phosphorylation. Ito ay kinakailangan para sa pagbuo ng oxygen sa panahon ng photosynthesis ng mga nakahiwalay na chloroplast, at pinasisigla ang mga pantulong na proseso ng photosynthesis, lalo na ang mga nauugnay sa akumulasyon ng enerhiya. Ang klorin ay may positibong epekto sa pagsipsip ng mga compound ng oxygen, potassium, calcium, at magnesium sa pamamagitan ng mga ugat. Ang labis na konsentrasyon ng mga chlorine ions sa mga halaman ay maaari ding magkaroon ng negatibong panig, halimbawa, bawasan ang nilalaman ng chlorophyll, bawasan ang aktibidad ng photosynthesis, pigilan ang paglago at pag-unlad ng mga halaman Baskunchak chlorine). Ang klorin ay isa sa mga unang ahente ng kemikal na ginamit
— Paggamit ng analytical laboratory equipment, laboratoryo at industrial electrodes, sa partikular: ESR-10101 reference electrodes na sinusuri ang nilalaman ng Cl- at K+.
Mga query sa chlorine, nahanap kami ng mga query sa chlorine
Pakikipag-ugnayan, pagkalason, tubig, mga reaksyon at paggawa ng chlorine
- oksido
- solusyon
- mga acid
- mga koneksyon
- ari-arian
- kahulugan
- dioxide
- pormula
- timbang
- aktibo
- likido
- sangkap
- aplikasyon
- aksyon
- estado ng oksihenasyon
- haydroksayd
Ang mga pisikal na katangian ng chlorine ay isinasaalang-alang: ang density ng chlorine, ang thermal conductivity nito, tiyak na init at dynamic na lagkit sa iba't ibang temperatura. Ang mga pisikal na katangian ng Cl 2 ay ipinakita sa anyo ng mga talahanayan para sa likido, solid at gas na estado ng halogen na ito.
Pangunahing pisikal na katangian ng chlorine
Ang klorin ay kasama sa pangkat VII ng ikatlong yugto ng periodic table ng mga elemento sa numero 17. Ito ay kabilang sa subgroup ng mga halogens, ay may kamag-anak na atomic at molekular na masa na 35.453 at 70.906, ayon sa pagkakabanggit. Sa mga temperatura sa itaas -30°C, ang chlorine ay isang maberde-dilaw na gas na may katangian na malakas, nakakainis na amoy. Madali itong natutunaw sa ilalim ng normal na presyon (1.013·10 5 Pa) kapag pinalamig hanggang -34°C, at bumubuo ng malinaw na likidong amber na naninigas sa -101°C.
Dahil sa mataas na aktibidad ng kemikal nito, ang libreng chlorine ay hindi nangyayari sa kalikasan, ngunit umiiral lamang sa anyo ng mga compound. Ito ay matatagpuan pangunahin sa mineral halite (), at bahagi rin ng mga mineral gaya ng sylvite (KCl), carnallite (KCl MgCl 2 6H 2 O) at sylvinite (KCl NaCl). Ang chlorine content sa crust ng earth ay lumalapit sa 0.02% ng kabuuang bilang ng mga atoms ng earth's crust, kung saan ito ay matatagpuan sa anyo ng dalawang isotopes 35 Cl at 37 Cl sa percentage ratio na 75.77% 35 Cl at 24.23% 37 Cl .
| Ari-arian | Ibig sabihin |
|---|---|
| Natutunaw na punto, °C | -100,5 |
| Boiling point, °C | -30,04 |
| Kritikal na temperatura, °C | 144 |
| Kritikal na presyon, Pa | 77.1 10 5 |
| Kritikal na density, kg/m 3 | 573 |
| Densidad ng gas (sa 0°C at 1.013 10 5 Pa), kg/m 3 | 3,214 |
| Saturated steam density (sa 0°C at 3.664 10 5 Pa), kg/m 3 | 12,08 |
| Densidad ng likidong klorin (sa 0°C at 3.664 10 5 Pa), kg/m 3 | 1468 |
| Densidad ng likidong klorin (sa 15.6°C at 6.08 10 5 Pa), kg/m 3 | 1422 |
| Densidad ng solid chlorine (sa -102°C), kg/m 3 | 1900 |
| Relatibong density ng gas sa hangin (sa 0°C at 1.013 10 5 Pa) | 2,482 |
| Relatibong density ng saturated steam sa hangin (sa 0°C at 3.664 10 5 Pa) | 9,337 |
| Relatibong density ng likidong chlorine sa 0°C (na may kaugnayan sa tubig sa 4°C) | 1,468 |
| Tukoy na dami ng gas (sa 0°C at 1.013 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,3116 |
| Partikular na dami ng saturated steam (sa 0°C at 3.664 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,0828 |
| Tukoy na dami ng likidong klorin (sa 0°C at 3.664 10 5 Pa), m 3 /kg | 0,00068 |
| Ang presyon ng singaw ng klorin sa 0°C, Pa | 3.664 10 5 |
| Dynamic na lagkit ng gas sa 20°C, 10 -3 Pa s | 0,013 |
| Dynamic na lagkit ng likidong kloro sa 20°C, 10 -3 Pa s | 0,345 |
| Init ng pagsasanib ng solid chlorine (sa punto ng pagkatunaw), kJ/kg | 90,3 |
| Init ng singaw (sa kumukulo), kJ/kg | 288 |
| Heat ng sublimation (sa melting point), kJ/mol | 29,16 |
| Molar heat capacity C p ng gas (sa -73…5727°C), J/(mol K) | 31,7…40,6 |
| Molar heat capacity C p ng likidong chlorine (sa -101…-34°C), J/(mol K) | 67,1…65,7 |
| Gas thermal conductivity coefficient sa 0°C, W/(m K) | 0,008 |
| Thermal conductivity coefficient ng liquid chlorine sa 30°C, W/(m K) | 0,62 |
| Gas enthalpy, kJ/kg | 1,377 |
| Entalpy ng saturated steam, kJ/kg | 1,306 |
| Entalpy ng likidong klorin, kJ/kg | 0,879 |
| Refractive index sa 14°C | 1,367 |
| Tukoy na electrical conductivity sa -70°C, S/m | 10 -18 |
| Affinity ng elektron, kJ/mol | 357 |
| Enerhiya ng ionization, kJ/mol | 1260 |
Densidad ng Chlorine
Sa normal na kondisyon, ang chlorine ay isang mabigat na gas na may densidad na humigit-kumulang 2.5 beses na mas mataas. Densidad ng gaseous at liquid chlorine sa ilalim ng normal na mga kondisyon (sa 0°C) ay katumbas ng 3.214 at 1468 kg/m3, ayon sa pagkakabanggit. Kapag pinainit ang likido o gas na chlorine, bumababa ang density nito dahil sa pagtaas ng volume dahil sa thermal expansion.
Densidad ng chlorine gas
Ipinapakita ng talahanayan ang density ng chlorine sa gas na estado sa iba't ibang temperatura (mula sa -30 hanggang 140°C) at normal na presyon ng atmospera (1.013·10 5 Pa). Ang density ng chlorine ay nagbabago sa temperatura - bumababa ito kapag pinainit. Halimbawa, sa 20°C ang density ng chlorine ay 2.985 kg/m3, at kapag tumaas ang temperatura ng gas na ito sa 100°C, bumababa ang halaga ng density sa halagang 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 |
Habang tumataas ang presyon, tumataas ang density ng chlorine. Ipinapakita ng mga talahanayan sa ibaba ang density ng chlorine gas sa hanay ng temperatura mula -40 hanggang 140°C at presyon mula 26.6·10 5 hanggang 213·10 5 Pa. Sa pagtaas ng presyon, ang density ng chlorine sa gas na estado ay tumataas nang proporsyonal. Halimbawa, ang pagtaas ng chlorine pressure mula 53.2·10 5 hanggang 106.4·10 5 Pa sa temperatura na 10°C ay humahantong sa dalawang beses na pagtaas sa density ng gas na ito.
| ↓ 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 |
Densidad ng likidong kloro
Ang likidong klorin ay maaaring umiral sa isang medyo makitid na hanay ng temperatura, ang mga hangganan nito ay mula minus 100.5 hanggang plus 144 ° C (iyon ay, mula sa punto ng pagkatunaw hanggang sa kritikal na temperatura). Sa itaas ng temperatura na 144°C, ang klorin ay hindi magiging likido sa ilalim ng anumang presyon. Ang density ng likidong klorin sa hanay ng temperatura na ito ay nag-iiba mula 1717 hanggang 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 |
Tiyak na kapasidad ng init ng chlorine
Ang tiyak na kapasidad ng init ng chlorine gas C p sa kJ/(kg K) sa hanay ng temperatura mula 0 hanggang 1200°C at normal na presyon ng atmospera ay maaaring kalkulahin gamit ang formula:
kung saan ang T ay ang ganap na temperatura ng chlorine sa degrees Kelvin.
Dapat tandaan na sa ilalim ng normal na mga kondisyon ang tiyak na kapasidad ng init ng chlorine ay 471 J/(kg K) at tumataas kapag pinainit. Ang pagtaas ng kapasidad ng init sa mga temperaturang higit sa 500°C ay nagiging hindi gaanong mahalaga, at sa mataas na temperatura ang tiyak na init ng chlorine ay nananatiling halos hindi nagbabago.
Ipinapakita ng talahanayan ang mga resulta ng pagkalkula ng tiyak na init ng chlorine gamit ang formula sa itaas (ang error sa pagkalkula ay halos 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 |
Sa mga temperaturang malapit sa absolute zero, ang chlorine ay nasa solid state at may mababang specific heat capacity (19 J/(kg K)). Habang tumataas ang temperatura ng solid Cl 2, tumataas ang kapasidad ng init nito at umabot sa halagang 720 J/(kg K) sa minus 143°C.
Ang likidong klorin ay may tiyak na kapasidad ng init na 918...949 J/(kg K) sa hanay mula 0 hanggang -90 degrees Celsius. Ayon sa talahanayan, makikita na ang tiyak na kapasidad ng init ng likidong klorin ay mas mataas kaysa sa gas na klorin at bumababa sa pagtaas ng temperatura.
Thermal conductivity ng chlorine
Ipinapakita ng talahanayan ang mga halaga ng thermal conductivity coefficients ng chlorine gas sa normal na presyon ng atmospera sa hanay ng temperatura mula -70 hanggang 400°C.
Ang thermal conductivity coefficient ng chlorine sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay 0.0079 W/(m deg), na 3 beses na mas mababa kaysa sa parehong temperatura at presyon. Ang pag-init ng chlorine ay humahantong sa pagtaas ng thermal conductivity nito. Kaya, sa temperatura na 100°C, ang halaga ng pisikal na katangiang ito ng chlorine ay tumataas sa 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 |
Lagkit ng klorin
Ang koepisyent ng dynamic na lagkit ng gaseous chlorine sa hanay ng temperatura na 20...500°C ay maaaring tinatayang kalkulahin gamit ang formula:
kung saan ang η T ay ang koepisyent ng dynamic na lagkit ng chlorine sa isang ibinigay na temperatura T, K;
η T 0 - koepisyent ng dynamic na lagkit ng murang luntian sa temperatura T 0 = 273 K (sa normal na kondisyon);
Ang C ay ang Sutherland constant (para sa chlorine C = 351).
Sa normal na kondisyon, ang dynamic na lagkit ng chlorine ay 0.0123·10 -3 Pa·s. Kapag pinainit, ang pisikal na katangian ng chlorine, tulad ng lagkit, ay tumatagal ng mas mataas na halaga.
Ang likidong klorin ay may lagkit na isang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa gas na kloro. Halimbawa, sa temperatura na 20°C, ang dynamic na lagkit ng likidong chlorine ay may halaga na 0.345·10 -3 Pa·s at bumababa sa pagtaas ng temperatura.
Mga Pinagmulan:
- Barkov S. A. Halogens at ang manganese subgroup. Mga elemento ng pangkat VII ng periodic table ng D. I. Mendeleev. Isang manwal para sa mga mag-aaral. M.: Edukasyon, 1976 - 112 p.
- Mga talahanayan ng pisikal na dami. Direktoryo. Ed. acad. I. K. Kikoina. M.: Atomizdat, 1976 - 1008 p.
- Yakimenko L. M., Pasmanik M. I. Handbook sa paggawa ng chlorine, caustic soda at mga pangunahing produktong chlorine. Ed. ika-2, bawat. at iba pa M.: Chemistry, 1976 - 440 p.