15.1. Галогендер мен халькогендердің жалпы сипаттамасы
Галогендер («генерациялайтын тұздар») VIIA тобының элементтері болып табылады. Оларға фтор, хлор, бром және йод жатады. Бұл топқа сондай-ақ тұрақсыз, сондықтан табиғатта кездеспейтін астатин кіреді. Кейде бұл топқа сутегі де кіреді.
Халькогендер («мыс өндіруші») VIA тобының элементтері болып табылады. Оларға табиғатта іс жүзінде кездеспейтін оттегі, күкірт, селен, теллур және полоний жатады.
Табиғатта бар сегіз атомның элементтеріосы екі топтың ең көп тараған оттегі атомдары ( w= 49,5%, одан кейін хлор атомдары көп ( w= 0,19%), содан кейін – күкірт ( w= 0,048%), содан кейін фтор ( w= 0,028%). Басқа элементтердің атомдары жүздеген, мыңдаған есе аз. Сіз сегізінші сыныпта оттегін оқыдыңыз (10-тарау); басқа элементтердің ішінде ең маңыздысы хлор мен күкірт - олармен осы тарауда танысасыз.
Галогендер мен халькогендер атомдарының орбиталық радиустары шағын және әр топтың тек төртінші атомдары бір ангстромға жақындайды. Бұл осы элементтердің барлығының металл түзбейтін элементтер болып табылатындығына және тек теллур мен йодтың кейбір амфотерлік белгілерінің болуына әкеледі.
Галогендердің жалпы валенттілігінің электрондық формуласы ns 2 п.п. 5 және халькогендер – ns 2 п.п. 4 . Атомдардың кішігірім өлшемдері олардың электрондардан бас тартуына мүмкіндік бермейді, керісінше, бұл элементтердің атомдары оларды қабылдауға бейім, бір зарядты (галогендер үшін) және екі зарядты (халькогендер үшін) аниондар түзеді. Ұсақ атомдармен қосыла отырып, бұл элементтердің атомдары коваленттік байланыстар түзеді. Жеті валенттік электрон галоген атомдарына (фтордан басқа) жеті коваленттік байланыс, ал халькоген атомдарының алты валенттік электроны алты коваленттік байланыс құруға мүмкіндік береді.
Ең электртеріс элемент фтор қосылыстарында тек бір тотығу күйі мүмкін, атап айтқанда –I. Өздеріңіз білетіндей, оттегінің максималды тотығу дәрежесі +II. Басқа элементтердің атомдары үшін ең жоғары тотығу дәрежесі топ нөміріне тең.
VIIA топ элементтерінің жай заттары құрылымы жағынан бір типті. Олар екі атомды молекулалардан тұрады. Қалыпты жағдайда фтор мен хлор газ, бром сұйық, йод қатты күйде болады. Химиялық қасиеттері бойынша бұл заттар күшті тотықтырғыштар болып табылады. Атом санының ұлғаюымен атомдар мөлшерінің ұлғаюына байланысты олардың тотығу белсенділігі төмендейді.
VIA тобындағы элементтердің жай заттарының ішінен қалыпты жағдайда тек оттегі мен озон ғана газ тәрізді, сәйкесінше екі атомды және үш атомды молекулалардан тұрады; қалғандары қатты заттар. Күкірт сегіз атомды циклді молекулалардан S 8, селен және теллурдан Se полимер молекулаларынан тұрады. nжәне Те n. Тотығу белсенділігі бойынша халькогендер галогендерден төмен: тек оттегі ғана күшті тотықтырғыш болып табылады, ал қалғандары тотықтырғыштық қасиетін әлдеқайда аз дәрежеде көрсетеді.
Құрама сутегі қосылыстарыгалогендер (HE) жалпы ережеге толық сәйкес келеді, ал халькогендер H 2 E құрамының қарапайым сутегі қосылыстарынан басқа, H 2 E құрамының күрделі сутегі қосылыстарын да құра алады. nтізбек құрылымы. Су ерітінділерінде галогенсутегі де, басқа халькоген сутектері де қышқылдық қасиет көрсетеді. Олардың молекулалары қышқыл бөлшектер. Олардың ішінде тек HCl, HBr және HI ғана күшті қышқылдар болып табылады.
Галоген түзу үшін оксидтертән емес, олардың көпшілігі тұрақсыз, бірақ E 2 O 7 құрамының жоғары оксидтері барлық галогендер үшін белгілі (оттегі қосылыстары оксидтер болып табылмайтын фтордан басқа). Барлық галоген оксидтері молекулалық заттар, олардың химиялық қасиеттері қышқыл оксидтер.
Халькогендер валенттілік мүмкіндіктеріне сәйкес оксидтердің екі қатарын құрайды: EO 2 және EO 3. Бұл оксидтердің барлығы қышқыл.
Галогендер мен халькогендердің гидроксидтері оксоқышқылдар болып табылады.
VIA және VIIA топтарының элементтерінің атомдарының қысқартылған электрондық формулалары мен энергетикалық диаграммаларын жасаңыз. Сыртқы және валенттік электрондарды көрсетіңіз.
Хлор галогендердің ең көп таралғаны, сондықтан ең маңыздысы болып табылады.
Жер қыртысында хлор минералдарда кездеседі: галит (тас тұзы) NaCl, сильвит KCl, карналлит KCl MgCl 2 6H 2 O және басқалары. Өндірістің негізгі өнеркәсіптік әдісі натрий немесе калий хлоридтерінің электролизі болып табылады.
Қарапайым зат, хлор - өткір, тұншықтыратын иісі бар жасыл түсті газ. –101 °C температурада ол сары-жасыл сұйықтыққа айналады. Хлор өте улы, бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде олар оны химиялық соғыс агенті ретінде де қолдануға тырысты.
Хлор - ең күшті тотықтырғыштардың бірі. Ол көптеген қарапайым заттармен әрекеттеседі (ерекшеліктер: асыл газдар, оттегі, азот, графит, алмас және басқалары). Нәтижесінде галогенидтер түзіледі:
Cl 2 + H 2 = 2HCl (қыздырғанда немесе жарыққа ұшырағанда);
5Cl 2 + 2P = 2PCl 5 (хлордан артық күйген кезде);
Cl 2 + 2Na = 2NaCl (бөлме температурасында);
3Cl 2 + 2Sb = 2SbCl 3 (бөлме температурасында);
3Cl 2 + 2Fe = 2FeCl 3 (қыздыру кезінде).
Сонымен қатар, хлор көптеген күрделі заттарды тотықтыра алады, мысалы:
Cl 2 + 2HBr = Br 2 + 2HCl (газ фазасында және ерітіндіде);
Cl 2 + 2HI = I 2 + 2HCl (газ фазасында және ерітіндіде);
Cl 2 + H 2 S = 2HCl + S (ерітіндіде);
Cl 2 + 2KBr = Br 2 + 2KCl (ерітіндіде);
Cl 2 + 3H 2 O 2 = 2HCl + 2H 2 O + O 2 (концентрлі ерітіндіде);
Cl 2 + CO = CCl 2 O (газ фазасында);
Cl 2 + C 2 H 4 = C 2 H 4 Cl 2 (газ фазасында).
Суда хлор ішінара еріген (физикалық) және ішінара онымен қайтымды әрекеттеседі (§ 11.4 c қараңыз). Калий гидроксидінің (және кез келген басқа сілтінің) суық ерітіндісімен ұқсас реакция қайтымсыз жүреді:
Cl 2 + 2OH = Cl + ClO + H 2 O.
Нәтижесінде калий хлориді мен гипохлорит ерітіндісі түзіледі. Кальций гидроксидімен әрекеттескенде, ағартқыш деп аталатын CaCl 2 және Ca(ClO) 2 қоспасы түзіледі.
Сілтілердің ыстық концентрлі ерітінділерімен реакция басқаша жүреді:
3Cl 2 + 6OH = 5Cl + ClO 3 + 3H 2 O.
KOH-пен әрекеттескенде, бұл Бертолле тұзы деп аталатын калий хлоратын шығарады.
Жалғыз хлорсутек сутегі байланысыхлор Тұншықтырғыш иісі бар бұл түссіз газ суда жақсы ериді (ол онымен толық әрекеттеседі, оксоний иондары мен хлорид иондарын түзеді (§ 11.4 қараңыз). Оның судағы ерітіндісі тұз немесе тұз қышқылы деп аталады. Бұл ең маңызды өнімдердің бірі. Тұз қышқылы өнеркәсіптің көптеген салаларында тұтынылатындықтан, химиялық технологияның ғылымы. Оның адам үшін де маңызы зор, әсіресе асқазан сөлінің құрамында болғандықтан, тағамның қорытылуын жеңілдетеді.
Хлорсутек бұрын өнеркәсіпте хлорды сутегіде жағу арқылы өндірілген. Қазіргі уақытта тұз қышқылына деген қажеттілік әртүрлі органикалық заттарды, мысалы, метанды хлорлау кезінде жанама өнім ретінде түзілетін хлорсутекті қолдану арқылы толығымен дерлік қанағаттандырылады:
CH 4 + Cl 2 = CH 3 + HCl
Ал зертханалар натрий хлоридінен хлорсутегін концентрлі күкірт қышқылымен өңдеу арқылы өндіреді:
NaCl + H 2 SO 4 = HCl + NaHSO 4 (бөлме температурасында);
2NaCl + 2H 2 SO 4 = 2HCl + Na 2 S 2 O 7 + H 2 O (қыздыру кезінде).
Жоғарырақ оксидіхлор Cl 2 O 7 – түссіз майлы сұйықтық, молекулалық зат, қышқыл оксид. Сумен әрекеттесу нәтижесінде жеке зат ретінде болатын жалғыз хлор оксоқышқылы HClO 4 перхлор қышқылын түзеді; қалған хлор оксоқышқылдары тек сулы ерітінділерде белгілі. Бұл хлор қышқылдары туралы мәліметтер 35-кестеде келтірілген.
Кесте 35. Хлор қышқылдары және олардың тұздары
C/O |
Формула |
Аты |
Күш |
Аты |
тұзды |
||||
гипохлорлы |
гипохлориттер |
|||
хлорид |
||||
гипохлорлы |
||||
перхлораттар |
Хлоридтердің көпшілігі суда ериді. Ерекшеліктер - AgCl, PbCl 2, TlCl және Hg 2 Cl 2. Зерттелетін ерітіндіге күміс нитраты ерітіндісін қосқанда күміс хлоридінің түссіз тұнбасының түзілуі – сапалық реакцияхлор иондары үшін:
Ag + Cl = AgCl
Хлорды зертханада натрий немесе калий хлоридтерінен алуға болады:
2NaCl + 3H 2 SO 4 + MnO 2 = 2NaHSO 4 + MnSO 4 + 2H 2 O + Cl 2
Осы әдіспен хлор алу кезінде тотықтырғыш ретінде марганец диоксиді ғана емес, сонымен қатар KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, KClO 3 қолданылады.
Натрий және калий гипохлориттері әртүрлі тұрмыстық және өнеркәсіптік ағартқыштардың құрамына кіреді. Ағартқыш ағартқыш ретінде де қолданылады және дезинфекциялаушы ретінде де қолданылады.
Калий хлораты сіріңке, жарылғыш заттар мен пиротехникалық композициялар өндірісінде қолданылады. Қыздырған кезде ол ыдырайды:
4KClO 3 = KCl + 3KClO 4;
2KClO 3 = 2KCl + O 2 (MnO 2 болған кезде).
Калий перхлораты да ыдырайды, бірақ жоғары температурада: KClO 4 = KCl + 2O 2.
1. Параграф мәтінінде иондық теңдеулері берілген реакциялардың молекулалық теңдеулерін құрастырыңыз.
2. Параграф мәтінінде берілген реакция теңдеулерін сипаттап жаз.
3. а) хлордың, б) хлорсутектің (және тұз қышқылының), в) хлорлы калийдің және г) барий хлоридінің химиялық қасиеттерін сипаттайтын реакция теңдеулерін құрастырыңыз.
Хлор қосылыстарының химиялық қасиеттері
Әртүрлі аллотроптық модификациялар әртүрлі жағдайларда тұрақты болады элементкүкірт. Қалыпты жағдайда қарапайым заткүкірт – сегіз атомды молекулалардан тұратын сары, сынғыш кристалды зат:
Бұл орторомбты күкірт (немесе -күкірт) S 8. (атауы осы заттың кристалдарының симметриясын сипаттайтын кристаллографиялық терминнен шыққан). Қыздырған кезде ол ериді (113 ° C), бірдей молекулалардан тұратын жылжымалы сары сұйықтыққа айналады. Әрі қарай қыздыру кезінде циклдар бұзылады және өте ұзын полимер молекулалары пайда болады - балқыма қарайып, өте тұтқыр болады. Бұл - күкірт S деп аталатын n. Күкірт (445 °C) екі атомды молекулалар S 2 түрінде қайнайды, құрылымы жағынан оттегі молекулаларына ұқсас. Бұл молекулалардың құрылымын, оттегі молекулалары сияқты, коваленттік байланыс моделі шеңберінде сипаттау мүмкін емес. Бұдан басқа, күкірттің басқа да аллотропиялық модификациялары бар.
Табиғатта табиғи күкірттің кен орындары бар, олардан алынады. Өндірілетін күкірттің көп бөлігі күкірт қышқылын өндіруге жұмсалады. Күкірттің бір бөлігі ауыл шаруашылығында өсімдіктерді қорғау үшін қолданылады. Тазартылған күкірт медицинада тері ауруларын емдеу үшін қолданылады.
бастап сутегі қосылыстарыкүкірт, ең маңыздысы күкіртті сутегі (моносульфан) H 2 S. Бұл шіріген жұмыртқаның иісі бар түссіз улы газ. Ол суда аздап ериді. Еріту физикалық. Кішкене дәрежеде күкіртті сутегі молекулаларының протолизі сулы ерітіндіде және одан да аз дәрежеде алынған гидросульфид иондарында жүреді (13-қосымшаны қараңыз). Бірақ күкіртсутектің судағы ерітіндісі күкіртсутек қышқылы (немесе күкіртсутекті су) деп аталады.
Күкіртсутек ауада жанады:
2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + SO 2 (артық оттегімен).
Ауада күкіртсутегінің болуына сапалы реакция қара қорғасын сульфидінің түзілуі болып табылады (қорғасын нитратының ерітіндісімен суланған сүзгі қағазының қараюы:
H 2 S + Pb 2 + 2H 2 O = PbS + 2H 3O
Қорғасын сульфидінің ерігіштігі өте төмен болғандықтан реакция осы бағытта жүреді.
Күкірт сутектен басқа, басқа да сульфандар H 2 S түзеді n, мысалы, дисульфан H 2 S 2, құрылымы бойынша сутегі асқын тотығына ұқсас. Бұл сондай-ақ өте әлсіз қышқыл; оның тұзы пирит FeS 2.
Оның атомдарының валенттілік мүмкіндіктеріне сәйкес күкірт екі құрайды оксиді: SO 2 және SO 3 . Күкірт диоксиді (әдетте күкірт диоксиді ретінде белгілі) жөтелді тудыратын өткір иісі бар түссіз газ. Күкірт триоксиді (ескі атауы – күкірт ангидриді) – қатты, өте гигроскопиялық, молекулалық емес зат, қыздырғанда молекулалық затқа айналады. Екі оксид те қышқыл. Сумен әрекеттескенде олар сәйкесінше күкірт диоксиді және күкірт диоксиді түзеді. қышқылдар.
Сұйылтылған ерітінділерде күкірт қышқылы барлық тән қасиеттерімен тән күшті қышқыл болып табылады.
Таза күкірт қышқылы, оның концентрлі ерітінділері де өте күшті тотықтырғыштар болып табылады, ал мұндағы тотықтырғыш атомдар сутегі атомдары емес, +VI тотығу дәрежесінен +IV тотығу дәрежесіне ауысатын күкірт атомдары. Нәтижесінде концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттескенде күкірт диоксиді әдетте түзіледі, мысалы:
Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
2KBr + 3H 2 SO 4 = 2KHSO 4 + Br 2 + SO 2 + 2H 2 O.
Сонымен, сутегінің оң жағындағы кернеу қатарында орналасқан металдар да (Cu, Ag, Hg) концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттеседі. Сонымен қатар, кейбір жеткілікті белсенді металдар (Fe, Cr, Al және т.б.) концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттеспейді, бұл олардың әсерінен мұндай металдардың бетінде тығыз қорғаныс қабықшасының пайда болуына байланысты. одан әрі тотығуды болдырмайтын күкірт қышқылы. Бұл құбылыс деп аталады пассивация.
Екі негізді қышқыл бола отырып, күкірт қышқылы екі қатар түзеді тұздар: орташа және қышқыл. Қышқыл тұздары тек сілтілі элементтер мен аммоний үшін ғана оқшауланады, басқа қышқыл тұздарының болуы күмәнді.
Орташа сульфаттардың көпшілігі суда ериді және сульфат ионы іс жүзінде аниондық негіз болмағандықтан, аниондық гидролизге ұшырамайды.
Күкірт қышқылын алудың қазіргі заманғы өнеркәсіптік әдістері күкірт диоксидін өндіруге (1-кезең), оның триоксидке тотығуына (2-кезең) және күкірт триоксидінің сумен әрекеттесуіне (3-кезең) негізделген.
Күкірт диоксиді күкіртті немесе әртүрлі сульфидтерді оттегіде жағу арқылы түзіледі:
S + O 2 = SO 2;
4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.
Түсті металлургиядағы сульфидті кендерді күйдіру процесі әрқашан күкірт қышқылын алу үшін қолданылатын күкірт диоксидінің түзілуімен жүреді.
Қалыпты жағдайда күкірт диоксидін оттегімен тотықтыру мүмкін емес. Тотығу катализатор – ванадий(V) немесе платина оксидінің қатысуымен қыздыру арқылы жүзеге асады. Реакция болса да
2SO 2 + O 2 2SO 3 + Q
қайтымды, кірістілік 99% жетеді.
Алынған күкірт үшоксиді мен ауаның газ қоспасы таза су арқылы өткізілсе, күкірт триоксидінің көп бөлігі сіңірілмейді. Шығындарды болдырмау үшін газ қоспасын күкірт қышқылы немесе оның концентрлі ерітінділері арқылы өткізеді. Бұл күкірт қышқылын түзеді:
SO 3 + H 2 SO 4 = H 2 S 2 O 7.
Күкірт қышқылындағы күкірт қышқылының ерітіндісі олеум деп аталады және көбінесе күкірт қышқылындағы күкірт триоксидінің ерітіндісі ретінде көрсетіледі.
Олеумды сумен сұйылту арқылы таза күкірт қышқылын да, оның ерітінділерін де алуға болады.
1. Құрылымдық формулаларды құру
а) күкірт диоксиді, б) күкірт үш тотығы,
в) күкірт қышқылы, г) күкірт қышқылы.
АНЫҚТАУ
Хлор- периодтық жүйенің он жетінші элементі. Белгіленуі - Cl латын тілінен аударғанда «chlorum». Үшінші кезеңде, VIIA тобында орналасқан. Бейметалдарға қатысты. Ядро заряды 17.
Ең маңызды табиғи хлор қосылысы натрий хлориді (ас тұзы) NaCl. Натрий хлоридінің негізгі массасы теңіздер мен мұхиттардың суларында кездеседі. Көптеген көлдердің суларында да айтарлықтай мөлшерде NaCl бар. Ол сондай-ақ қатты күйде кездеседі, жер қыртысындағы жерлерде тас тұзы деп аталатын қалың қабаттар түзеді. Табиғатта басқа хлор қосылыстары да кең тараған, мысалы, калий хлориді минералдар түріндегі карналлит KCl × MgCl 2 × 6H 2 O және сильвит KCl.
Қалыпты жағдайда хлор суда жақсы еритін сары-жасыл газ (1-сурет). Салқындату кезінде су ерітінділерінен кристалды гидраттар бөлінеді, олар шамамен Cl 2 × 6H 2 O және Cl 2 × 8H 2 O клараттар болып табылады.
Күріш. 1. Сұйық күйдегі хлор. Сыртқы түрі.
Хлордың атомдық және молекулалық массасы
Элементтің салыстырмалы атомдық массасы – берілген элемент атомының массасының көміртегі атомы массасының 1/12 бөлігіне қатынасы. Салыстырмалы атомдық масса өлшемсіз және A r арқылы белгіленеді («r» индексі салыстырмалы деген ағылшын сөзінің бастапқы әрпі, ол «салыстырмалы» дегенді білдіреді). Атомдық хлордың салыстырмалы атомдық массасы 35,457 аму.
Молекулалардың массалары, сондай-ақ атомдардың массалары атомдық масса бірліктерімен өрнектеледі. Заттың молекулалық массасы – атомдық масса бірліктерімен өрнектелетін молекуланың массасы. Заттың салыстырмалы молекулалық массасы – берілген зат молекуласының массасының массасы 12 аму болатын көміртегі атомы массасының 1/12 бөлігіне қатынасы. Хлор молекуласы екі атомды болатыны белгілі - Cl 2. Хлор молекуласының салыстырмалы молекулалық салмағы мынаған тең болады:
M r (Cl 2) = 35,457 × 2 ≈ 71.
Хлордың изотоптары
Табиғатта хлорды екі тұрақты изотоптар 35 Cl (75,78%) және 37 Cl (24,22%) түрінде табуға болатыны белгілі. Олардың массалық сандары сәйкесінше 35 және 37. Хлор 35 Cl изотопының атомының ядросында он жеті протон мен он сегіз нейтрон, ал 37 Cl изотопында бірдей протондар мен жиырма нейтрон бар.
Хлордың массалық сандары 35-тен 43-ке дейінгі жасанды изотоптары бар, олардың ішінде ең тұрақтысы 36 Кл, жартылай ыдырау периоды 301 мың жыл.
Хлор иондары
Хлор атомының сыртқы энергетикалық деңгейінде жеті электрон бар, олар валенттік электрондар:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 .
Химиялық әрекеттесу нәтижесінде хлор валенттік электрондарын жоғалтуы мүмкін, т.б. олардың доноры болып, оң зарядталған иондарға айналады немесе басқа атомнан электрондарды қабылдайды, яғни. олардың акцепторы болып, теріс зарядты иондарға айналады:
Cl 0 -7e → Cl 7+ ;
Cl 0 -5e → Cl 5+ ;
Cl 0 -4e → Cl 4+ ;
Cl 0 -3e → Cl 3+ ;
Cl 0 -2e → Cl 2+ ;
Cl 0 -1e → Cl 1+ ;
Cl 0 +1e → Cl 1- .
Хлордың атомы және молекуласы
Хлор молекуласы екі атомнан тұрады - Cl 2. Міне, хлор атомы мен молекуласын сипаттайтын кейбір қасиеттер:
Есептерді шешу мысалдары
МЫСАЛ 1
| Жаттығу | 10 л сутекпен әрекеттесу үшін хлордың қандай көлемін алу керек? Газдар бірдей жағдайда болады. |
| Шешім | Хлор мен сутегінің реакция теңдеуін жазайық: Cl 2 + H 2 = 2HCl. Реакцияға түскен сутегі затының мөлшерін есептейік: n (H 2) = V (H 2) / V м; n (H 2) = 10 / 22,4 = 0,45 моль. Теңдеу бойынша n (H 2) = n (Cl 2) = 0,45 моль. Сонда сутегімен әрекеттесетін хлордың көлемі мынаған тең: |
Фландерияның батысында шағын қала орналасқан. Соған қарамастан оның есімі бүкіл әлемге белгілі және адамзат жадында адамзатқа қарсы жасалған ең үлкен қылмыстардың бірінің символы ретінде ұзақ сақталады. Бұл қала Ипр. Креси (1346 жылы Креси шайқасында ағылшын әскерлері Еуропада алғаш рет атыс қаруын қолданды.) - Ипр - Хиросима - соғысты жойқын алып машинаға айналдыру жолындағы маңызды кезең.
1915 жылдың басында батыс майдан шебінде Ипрес деп аталатын топ құрылды. Ипрден солтүстік-шығысқа қарай одақтас ағылшын-француз күштері неміс әскері басып алған аумаққа еніп кетті. Неміс қолбасшылығы қарсы шабуылға шығып, алдыңғы шепті теңестіруге шешім қабылдады. 22 сәуірде таңертең жел солтүстік-шығыстан біркелкі соққанда, немістер шабуылға ерекше дайындықты бастады - олар соғыс тарихындағы алғашқы газ шабуылын жасады. Майданның Ипр секторында бір уақытта 6000 хлор баллоны ашылды. Бес минуттың ішінде салмағы 180 тонна үлкен улы сары-жасыл бұлт пайда болып, жау окоптарына қарай баяу жылжи бастады.
Мұны ешкім күткен жоқ. Француздар мен британдық әскерлер шабуылға дайындалып, артиллериялық атқылауға дайындалды, сарбаздар қауіпсіз қазып алды, бірақ жойқын хлор бұлтының алдында олар мүлдем қарусыз болды. Өлімге әкелетін газ барлық жарықтарға және барлық баспаналарға еніп кетті. Бірінші химиялық шабуылдың нәтижелері (және 1907 жылғы улы заттарды қолданбау туралы Гаага конвенциясының бірінші рет бұзылуы!) таң қалдырды - хлор 15 мыңға жуық адамға әсер етті, 5 мыңға жуық адам қайтыс болды. Осының барлығы – 6 шақырымдық майдан шебін тегістеу үшін! Екі айдан кейін немістер шығыс майданға хлор шабуылын бастады. Екі жылдан кейін Ypres өзінің танымалдылығын арттырды. 1917 жылы 12 шілдеде болған ауыр шайқас кезінде осы қаланың аумағында алғаш рет қыша газы деп аталатын улы зат қолданылды. Қыша газы - хлор туындысы, дихлородиэтилсульфид.
Біз №17 элементтің содырлардың қолында қаншалықты қауіпті екенін көрсету үшін бір шағын қала және бір химиялық элементпен байланысты тарихтың осы эпизодтарын еске түсіреміз. Бұл хлор тарихындағы ең қараңғы тарау.
Бірақ хлорды тек улы зат және басқа улы заттарды өндіруге арналған шикізат ретінде қарастыру мүлде қате болар еді...
Хлордың пайда болу тарихы
Элементтік хлордың тарихы салыстырмалы түрде қысқа, ол 1774 жылдан басталады. Хлор қосылыстарының тарихы дүние жүзіндегідей көне. Натрий хлориді ас тұзы екенін еске түсіру жеткілікті. Және, шамасы, тіпті тарихқа дейінгі дәуірде де тұздың ет пен балықты сақтау қабілеті байқалған.
Ең көне археологиялық олжалар – адамдардың тұзды пайдаланғанын дәлелдейтін деректер біздің дәуірімізге дейінгі шамамен 3...4 мыңжылдыққа жатады. Ал тас тұзын алудың ең көне сипаттамасы грек тарихшысы Геродоттың (б.з.б. 5 ғ.) жазбаларында кездеседі. Геродот Ливиядағы тас тұзын өндіруді сипаттайды. Ливия шөлінің орталығындағы Синах оазисінде Аммон-Ра құдайының әйгілі храмы болды. Сондықтан Ливия «Аммиак» деп аталды, ал тас тұзының алғашқы атауы «sal ammoniacum» болды. Кейінірек, шамамен 13 ғасырдан басталады. AD, бұл атау аммоний хлоридіне берілді.
Плиний ақсақалдың жаратылыстану тарихы алтынды негізгі металдардан тұз бен сазбен күйдіру арқылы бөлу әдісін сипаттайды. Ал натрий хлоридінің тазартылуы туралы алғашқы сипаттамалардың бірі арабтың ұлы дәрігері және алхимигі Джабир ибн Хайянның (еуропалық емлесі – Гебер) еңбектерінде кездеседі.
Алхимиктер де элементтік хлорды кездестірген болуы мүмкін, өйткені Шығыс елдерінде 9 ғасырда, ал Еуропада 13 ғасырда. «Aqua regia» белгілі болды - тұз және азот қышқылдарының қоспасы. Голландиялық Ван Хельмонттың 1668 жылы шыққан Hortus Medicinae кітабында аммоний хлориді мен азот қышқылын бірге қыздырғанда белгілі бір газ шығатыны айтылады. Сипаттамаға қарағанда, бұл газ хлорға өте ұқсас.
Хлорды алғаш рет швед химигі Шееле пиролюзит туралы трактатында егжей-тегжейлі сипаттаған. Пиролюзит минералын тұз қышқылымен қыздырған кезде, Шееле акварегияға тән иісті байқап, осы иісті тудырған сары-жасыл газды жинап, зерттеп, оның кейбір заттармен әрекеттесуін зерттеді. Шееле бірінші болып хлордың алтынға және киноварға әсерін (соңғы жағдайда сублимат түзіледі) және хлордың ағартқыш қасиетін ашты.
Шееле жаңадан ашылған газды қарапайым зат деп санамай, оны «дефлогистизацияланған тұз қышқылы» деп атады. Қазіргі тілмен айтқанда, Шееле және одан кейін сол кездегі басқа ғалымдар жаңа газды тұз қышқылының оксиді деп есептеді.
Біраз уақыттан кейін Бертоле мен Лавуазье бұл газды белгілі бір жаңа элемент «мурий» оксиді деп санауды ұсынды. Үш жарым онжылдықтар бойы химиктер белгісіз мурияны оқшаулауға тырысты.
Бастапқыда Дэви сонымен қатар 1807 жылы ас тұзын сілтілі металл натрий мен сары-жасыл газға электр тогы арқылы ыдырататын «мурий оксидінің» жақтаушысы болды. Алайда, үш жылдан кейін, мурияны алуға көптеген нәтижесіз әрекеттерден кейін Дэви Шееле ашқан газ қарапайым зат, элемент деген қорытындыға келді және оны хлорлы газ немесе хлор (грек тілінен χλωροζ - сары-жасыл) деп атады. . Ал үш жылдан кейін Гей-Люссак жаңа элементке қысқарақ атау берді - хлор. Рас, сонау 1811 жылы неміс химигі Швайгер хлордың басқа атауын ұсынды - «галоген» (сөзбе-сөз аударғанда тұз), бірақ бұл атау бастапқыда ұстанбады, кейінірек хлор кіретін элементтердің бүкіл тобына тән болды. .
Хлордың «жеке картасы».
Хлор деген не деген сұраққа сіз кем дегенде оншақты жауап бере аласыз. Біріншіден, бұл галоген; екіншіден, ең күшті тотықтырғыштардың бірі; үшіншіден, өте улы газ; төртіншіден, негізгі химия өнеркәсібінің ең маңызды өнімі; бесіншіден, пластмасса және пестицидтер, резеңке және жасанды талшықтар, бояғыштар мен дәрілік заттар өндіруге арналған шикізат; алтыншыдан, титан мен кремний, глицерин және фторопласт алынатын зат; жетіншіден, ауыз суды тазарту және маталарды ағарту құралы...
Бұл тізімді жалғастыруға болады.
Қалыпты жағдайда элементтік хлор күшті, өзіне тән иісі бар жеткілікті ауыр сары-жасыл газ болып табылады. Хлордың атомдық салмағы 35,453, ал молекулалық салмағы 70,906, өйткені хлор молекуласы екі атомды. Қалыпты жағдайда (температурасы 0°С және қысымы 760 мм сын.бағ.) бір литр хлор газының салмағы 3,214 г, –34,05°С температураға дейін салқындатқанда хлор сары сұйықтыққа (тығыздығы 1,56 г/см 3) айналады және Ол – 101,6°С температурада қатаяды. Жоғары қысымда хлорды сұйылтуға болады және жоғары температурада +144 ° C дейін. Хлор дихлорэтанда және кейбір басқа хлорланған органикалық еріткіштерде жақсы ериді.
№17 элемент өте белсенді - ол периодтық жүйенің барлық дерлік элементтерімен тікелей біріктіріледі. Сондықтан табиғатта тек қосылыстар түрінде кездеседі. Құрамында хлор бар ең көп таралған минералдар - галит NaCl, силвинит KCl NaCl, бисофит MgCl 2 6H 2 O, карналлит KCl MgCl 2 6H 2 O, кайнит KCl MgSO 4 3H 2 O. Бұл, ең алдымен, олардың «қателігі» (" ) жер қыртысындағы хлор мөлшері 0,20% салмақ. Кейбір салыстырмалы түрде сирек кездесетін хлоры бар минералдар, мысалы, мүйіз күміс AgCl түсті металлургия үшін өте маңызды.
Электр өткізгіштігі бойынша сұйық хлор ең күшті оқшаулағыштардың қатарында: ол тазартылған судан миллиард есе нашар ток өткізеді және күмістен 10 22 есе нашар.
Хлордағы дыбыс жылдамдығы ауаға қарағанда шамамен бір жарым есе аз.
Соңында, хлор изотоптары туралы.
Бұл элементтің тоғыз изотоптары қазір белгілі, бірақ табиғатта тек екеуі ғана кездеседі - хлор-35 және хлор-37. Біріншісі екіншісінен шамамен үш есе үлкен.
Қалған жеті изотоп жасанды жолмен алынады. Олардың ішіндегі ең қысқасы 32 Кл жартылай ыдырау периоды 0,306 секунд, ал ең ұзақ өмір сүретін 36 Кл жартылай ыдырау периоды 310 мың жыл.
Хлор қалай өндіріледі?
Хлор зауытына кіргенде бірінші байқайтын нәрсе - көптеген электр желілері. Хлор өндірісі көп электр энергиясын жұмсайды - ол табиғи хлор қосылыстарын ыдырату үшін қажет.
Әрине, хлордың негізгі шикізаты - тас тұзы. Егер хлор зауыты өзенге жақын орналасса, онда тұз теміржолмен емес, баржамен жеткізіледі - бұл үнемді. Тұз – қымбат емес өнім, бірақ оның көп мөлшері жұмсалады: бір тонна хлор алу үшін шамамен 1,7...1,8 т тұз қажет.
Тұз қоймаларға түседі. Мұнда үш айдан алты айға дейінгі шикізат қоры сақталады – хлор өндірісі, әдетте, ауқымды.
Тұз ұсақталып, жылы суда ерітіледі. Бұл тұзды су құбыры арқылы тазарту цехына айдалады, онда үш қабатты ғимараттың биіктігіндегі үлкен резервуарларда тұзды ерітінді кальций мен магний тұздарының қоспаларынан тазартылады және тазартылады (тұндыруға рұқсат етіледі). Негізгі хлор өндіру цехына – электролиз цехына натрий хлоридінің таза концентрлі ерітіндісі айдалады.
Су ерітіндісінде ас тұзының молекулалары Na+ және Cl – иондарына айналады. Cl ионы хлор атомынан тек бір қосымша электроны болуымен ғана ерекшеленеді. Бұл элементтік хлорды алу үшін осы артық электронды алып тастау керек дегенді білдіреді. Бұл оң зарядталған электродтағы (анод) электролизерде болады. Одан электрондар «сорылған» сияқты: 2Cl – → Cl 2 + 2 ē . Анодтар графиттен жасалған, себебі кез келген металл (платина мен оның аналогтарынан басқа) хлор иондарынан артық электрондарды алып, тез тоттанады және бұзылады.
Хлорды өндірудің екі түрлі технологиялық конструкциясы бар: диафрагма және сынап. Бірінші жағдайда катод перфорацияланған темір қаңылтыр болып табылады, ал электролизердің катодтық және анодтық кеңістіктері асбест диафрагмасымен бөлінген. Темір катодында сутегі иондары шығарылады және натрий гидроксидінің сулы ерітіндісі түзіледі. Егер катод ретінде сынап пайдаланылса, онда оған натрий иондары разрядталып, натрий амальгамасы түзіледі, содан кейін ол сумен ыдырайды. Сутегі және каустикалық сода алынады. Бұл жағдайда бөлуші диафрагма қажет емес, ал сілті диафрагмалық электролизерлерге қарағанда көбірек шоғырланған.
Сонымен, хлор өндіру бір мезгілде күйдіргіш сода мен сутегі өндірісі болып табылады.
Сутегі металл құбырлар арқылы, ал хлор шыны немесе керамикалық құбырлар арқылы шығарылады. Жаңадан дайындалған хлор су буымен қаныққан, сондықтан әсіресе агрессивті. Кейіннен ол алдымен биік мұнараларда суық сумен салқындатылады, ішкі жағынан керамикалық плиткалармен қапталған және керамикалық қаптамамен толтырылады (Рашиг сақиналары деп аталады), содан кейін концентрлі күкірт қышқылымен кептіріледі. Бұл хлорды құрғататын жалғыз және хлор реакцияға түспейтін бірнеше сұйықтықтардың бірі.
Құрғақ хлор енді соншалықты агрессивті емес, ол, мысалы, болат жабдықтарын бұзбайды.
Хлор әдетте сұйық күйде теміржол цистерналарында немесе цилиндрлерде 10 атм-ге дейінгі қысыммен тасымалданады.
Ресейде хлор өндірісі алғаш рет 1880 жылы Бондюжский зауытында ұйымдастырылды. Содан кейін хлорды негізінен Шееле өз уақытында алған әдіспен - тұз қышқылын пиролюзитпен әрекеттесу арқылы алды. Барлық өндірілген хлор ағартқышты өндіруге жұмсалды. 1900 жылы Донсода зауытында Ресейде алғаш рет электролиттік хлор өндіретін цех іске қосылды. Бұл цехтың қуаттылығы жылына небәрі 6 мың тонна болатын. 1917 жылы Ресейдегі барлық хлор зауыттары 12 мың тонна хлор өндірді. Ал 1965 жылы КСРО 1 миллион тоннаға жуық хлор өндірді...
Көптің бірі
Хлордың практикалық қолдануының барлық алуан түрлілігін бір сөзбен көп созбай көрсетуге болады: хлор хлор өнімдерін өндіру үшін қажет, яғни. құрамында «байланысқан» хлор бар заттар. Бірақ сол хлор өнімдері туралы айтқанда, сіз бір сөзбен құтыла алмайсыз. Олар өте ерекшеленеді - қасиеттері бойынша да, мақсаты бойынша да.
Біздің мақаламыздың шектеулі кеңістігі барлық хлор қосылыстары туралы айтуға мүмкіндік бермейді, бірақ, ең болмағанда, хлорды өндіруді қажет ететін кейбір заттар туралы айтпағанда, №17 элементтің «портреті» толық емес және сенімсіз болар еді.
Мысалы, хлорорганикалық инсектицидтерді алайық - зиянды жәндіктерді өлтіретін, бірақ өсімдіктер үшін қауіпсіз заттар. Өсімдіктерді қорғау құралдарын алу үшін өндірілген хлордың едәуір бөлігі жұмсалады.
Ең маңызды инсектицидтердің бірі - гексахлорциклогексан (көбінесе гексахлоран деп аталады). Бұл затты алғаш рет 1825 жылы Фарадей синтездеген, бірақ ол практикалық қолдануды 100 жылдан астам уақыттан кейін - біздің ғасырдың 30-жылдарында тапты.
Гексахлоран қазір бензолды хлорлау арқылы өндіріледі. Сутегі сияқты, бензол қараңғыда (және катализаторлар болмаған кезде) хлормен өте баяу әрекеттеседі, бірақ ашық жарықта бензолдың хлорлау реакциясы (C 6 H 6 + 3 Cl 2 → C 6 H 6 Cl 6) өте тез жүреді. .
Гексахлоран, көптеген басқа инсектицидтер сияқты, толтырғыштары бар шаң түрінде (тальк, каолин) немесе суспензия және эмульсия түрінде, немесе, ең соңында, аэрозоль түрінде қолданылады. Гексахлоран әсіресе тұқымдарды емдеуде және көкөніс және жеміс дақылдарының зиянкестерімен күресуде тиімді. Гексахлоранның шығымы гектарына небәрі 1...3 кг, оны пайдаланудың экономикалық тиімділігі шығындардан 10...15 есе көп. Өкінішке орай, гексахлоран адамға зиянсыз емес...
Поливинилхлорид
Кез келген мектеп оқушысынан өзіне белгілі пластмассаларды тізіп беруін сұрасаңыз, ол поливинилхлоридті (әйтпесе винил пластик деп атайды) алғашқылардың бірі болып атайды. Химиктің көзқарасы бойынша, ПВХ (әдебиетте поливинилхлорид жиі аталады) молекуласында сутегі мен хлор атомдары көміртегі атомдарының тізбегіне «байланған» полимер:
Бұл тізбекте бірнеше мың сілтемелер болуы мүмкін.
Тұтынушы тұрғысынан ПВХ сымдар мен пальтоларды, линолеум мен грампластинкаларды, қорғаныш лактар мен орау материалдарын, химиялық жабдықтар мен көбік пластмассаларын, ойыншықтар мен аспаптардың бөлшектерін оқшаулау болып табылады.
Поливинилхлорид винилхлоридтің полимерленуінен түзіледі, ол көбінесе ацетиленді хлорсутекпен өңдеу арқылы алынады: HC ≡ CH + HCl → CH 2 = CHCl. Винилхлоридті алудың тағы бір жолы бар – дихлорэтанның термиялық крекингі.
CH 2 Cl – CH 2 Cl → CH 2 = CHCl + HCl. Дихлорэтанды крекинг кезінде бөлінетін HCl ацетилен әдісін қолдану арқылы винилхлоридті өндіруде пайдаланылған кезде осы екі әдістің комбинациясы қызығушылық тудырады.
Винилхлорид - жағымды, аздап уытты эфирлік иісі бар түссіз газ, ол оңай полимерленеді. Полимерді алу үшін сұйық винилхлорид қысыммен жылы суға айдалады, ол жерде ұсақ тамшыларға ұсақталады. Олардың бірігуіне жол бермеу үшін суға аздап желатин немесе поливинил спирті қосылады, ал полимерлену реакциясы дами бастау үшін полимерлеу инициаторы бензоил пероксиді де қосылады. Бірнеше сағаттан кейін тамшылар қатып, полимердің судағы суспензиясы пайда болады. Полимер ұнтағы сүзгі немесе центрифуга көмегімен бөлінеді.
Полимерлену әдетте 40-тан 60°C-қа дейінгі температурада жүреді, ал полимерлеу температурасы неғұрлым төмен болса, нәтижесінде полимер молекулалары ұзағырақ болады...
Біз тек No17 элементті алу үшін қажет екі зат туралы айттық. Жүздеген адамның екеуі ғана. Осыған ұқсас көптеген мысалдар келтіруге болады. Және олардың барлығы хлордың улы және қауіпті газ ғана емес, өте маңызды, өте пайдалы элемент екенін айтады.
Элементарлы есептеу
Ас тұзының ерітіндісін электролиз арқылы хлор алған кезде бір мезгілде сутегі мен натрий гидроксиді алынады: 2NACl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH. Әрине, сутегі - өте маңызды химиялық өнім, бірақ бұл затты өндірудің арзан және ыңғайлы әдістері бар, мысалы, табиғи газды түрлендіру... Бірақ күйдіргіш сода тек қана ас тұзының ерітінділерін электролиздеу арқылы ғана өндіріледі - басқа. әдістері 10%-дан азды құрайды. Хлор мен NaOH өндірісі толығымен өзара байланысты болғандықтан (реакция теңдеуінен келесідей, бір грамм молекуланың - 71 г хлордың түзілуі үнемі екі грамм молекуланың - 80 г электролиттік сілтінің түзілуімен жүреді), мынаны біле отырып, сілтіге арналған цехтың (немесе зауыттың немесе штаттың) өнімділігі , оның қанша хлор өндіретінін оңай есептеуге болады. Әрбір тонна NaOH 890 кг хлормен бірге жүреді.
Жақсы, майлау!
Концентрлі күкірт қышқылы іс жүзінде хлормен әрекеттеспейтін жалғыз сұйықтық. Сондықтан хлорды сығымдау және айдау үшін зауыттарда күкірт қышқылы жұмыс сұйықтығы және бір уақытта майлаушы ретінде әрекет ететін сорғылар қолданылады.
Фридрих Вёлердің лақап аты
Органикалық заттардың хлормен әрекеттесуін зерттейтін 19 ғасырдағы француз химигі. Жан Дюма таңғажайып жаңалық ашты: хлор органикалық қосылыстардың молекулаларындағы сутекті алмастыра алады. Мысалы, сірке қышқылын хлорлағанда алдымен метил тобындағы бір сутегі хлормен ауыстырылады, сосын екіншісі, үшіншісі... Бірақ ең таңғаларлығы хлорсірке қышқылдарының химиялық қасиеттерінің сірке қышқылының өзінен айырмашылығы аз болды. Дюма ашқан реакциялар класын сол кезде басым болған радикалдардың электрохимиялық гипотезасы мен Берцелиус теориясы (француз химигі Лоранның сөзімен айтқанда, хлорсірке қышқылының ашылуы бүкіл ескіні жойып жіберген метеор сияқты болды) мүлдем түсініксіз болды. мектеп). Берцелий және оның шәкірттері мен ізбасарлары Дюма жұмысының дұрыстығына қызу қарсы шықты. Немістің Annalen der Chemie und Pharmacie журналында атақты неміс химигі Фридрих Вёлердің S.S.N. лақап атымен келемеждеу хаты пайда болды. Виндьер (неміс тілінде «Швиндлер» «өтірікші», «алдамшы» дегенді білдіреді). Автор талшықтағы барлық көміртек атомдарын алмастыра алғанын хабарлады (C 6 H 10 O 5). сутегі мен оттегі хлорға айналады, ал талшықтың қасиеттері өзгерген жоқ. Ал қазір Лондонда таза хлордан тұратын мақтадан жылы іш төсемдерін жасайды.
Хлор және су
Хлор суда айтарлықтай ериді. 20°С температурада бір көлем суда 2,3 көлем хлор ериді. Хлордың сулы ерітінділері (хлорлы су) сары түсті. Бірақ уақыт өте келе, әсіресе жарықта сақталған кезде, олар бірте-бірте түссізденеді. Бұл еріген хлордың сумен ішінара әрекеттесуі, тұз және гипохлор қышқылдарының түзілуімен түсіндіріледі: Cl 2 + H 2 O → HCl + HOCl. Соңғысы тұрақсыз және бірте-бірте HCl мен оттегіге ыдырайды. Сондықтан хлордың судағы ерітіндісі бірте-бірте тұз қышқылының ерітіндісіне айналады.
Бірақ төмен температурада хлор мен су әдеттен тыс құрамдағы кристал гидратты құрайды - Cl 2 5 3 / 4 H 2 O. Бұл жасыл-сары кристалдар (тек 10 ° C-тан төмен температурада тұрақты) хлорды мұзды су арқылы өткізу арқылы алуға болады. . Ерекше формула ең алдымен мұздың құрылымымен анықталатын кристалдық гидраттың құрылымымен түсіндіріледі. Мұздың кристалдық торында H2O молекулалары олардың арасында жүйелі түрде орналасқан бос орындар пайда болатындай етіп орналасуы мүмкін. Текше бірлік ұяшықта 46 су молекуласы бар, олардың арасында сегіз микроскопиялық бос орын бар. Дәл осы бос орындарда хлор молекулалары орналасады. Сондықтан хлор кристалды гидратының нақты формуласын келесідей жазу керек: 8Cl 2 46H 2 O.
Хлормен улану
Ауада шамамен 0,0001% хлордың болуы шырышты қабықтарды тітіркендіреді. Мұндай атмосфераға үнемі әсер ету бронх ауруларына әкелуі мүмкін, тәбетті күрт нашарлатады, теріге жасыл реңк береді. Егер ауадағы хлордың мөлшері 0,1°/o болса, онда жедел улану пайда болуы мүмкін, оның бірінші белгісі - жөтелдің ауыр ұстамалары. Хлормен улану кезінде абсолютті демалу қажет; Оттегін, немесе аммиакты (аммиакты иіскеу) немесе спиртті эфирмен жұту пайдалы. Қолданыстағы санитарлық нормаларға сәйкес өндірістік үй-жайлардың ауасындағы хлордың мөлшері 0,001 мг/л аспауы керек, яғни. 0,00003%.
У ғана емес
«Қасқырлардың сараң екенін бәрі біледі». Бұл хлор да улы. Дегенмен, аз мөлшерде улы хлор кейде антидот ретінде қызмет ете алады. Осылайша, күкіртті сутегі құрбандарына иіске тұрақсыз ағартқыш беріледі. Өзара әрекеттесу арқылы екі у бір-бірімен бейтараптандырылады.
Хлор сынағы
Хлордың құрамын анықтау үшін ауа үлгісін калий йодидінің қышқылдандырылған ерітіндісімен сіңіргіштерден өткізеді. (Хлор йодты ығыстырады, соңғысының мөлшері Na 2 S 2 O 3 ерітіндісін пайдаланып титрлеу арқылы оңай анықталады). Ауадағы хлордың іздік мөлшерін анықтау үшін хлормен тотыққанда кейбір қосылыстардың (бензидин, ортотолуидин, метил апельсин) түсінің күрт өзгеруіне негізделген колориметриялық әдіс жиі қолданылады. Мысалы, бензидиннің түссіз қышқылдандырылған ерітіндісі сары, ал бейтарап ерітіндісі көк түске боялады. Түс қарқындылығы хлордың мөлшеріне пропорционал.
Фландерияның батысында шағын қала орналасқан. Соған қарамастан оның есімі бүкіл әлемге белгілі және адамзат жадында адамзатқа қарсы жасалған ең үлкен қылмыстардың бірінің символы ретінде ұзақ сақталады. Бұл қала Ипр. Крси (1346 жылы Криси шайқасында ағылшын әскерлері Еуропада алғаш рет атыс қаруын қолданды.) Ипрес Хиросима соғысты жойқын алып машинаға айналдыру жолындағы маңызды кезең.
1915 жылдың басында батыс майдан шебінде Ипрес деп аталатын топ құрылды. Ипрден солтүстік-шығысқа қарай одақтас ағылшын-француз әскерлері неміс армиясы басып алған аумаққа еніп кетті. Неміс қолбасшылығы қарсы шабуылға шығып, алдыңғы шепті теңестіруге шешім қабылдады. 22 сәуірде таңертең тұрақты солтүстік-шығыс желімен немістер шабуылға ерекше дайындықты бастады - олар соғыс тарихындағы алғашқы газ шабуылын жасады. Майданның Ипр секторында бір уақытта 6000 хлор баллоны ашылды. Бес минуттың ішінде салмағы 180 тонна үлкен улы сары-жасыл бұлт пайда болып, жау окоптарына қарай баяу жылжи бастады.
Мұны ешкім күткен жоқ. Француздар мен британдық әскерлер шабуылға дайындалып, артиллериялық атқылауға дайындалды, сарбаздар қауіпсіз қазып алды, бірақ жойқын хлор бұлтының алдында олар мүлдем қарусыз болды. Өлімге әкелетін газ барлық жарықтарға және барлық баспаналарға еніп кетті. Алғашқы химиялық шабуылдың (және 1907 жылғы улы заттарды қолданбау туралы Гаага конвенциясының бірінші рет бұзылуының!) нәтижелері таң қалдырды: хлор 15 мыңға жуық адамды соққыға жығып, 5 мыңға жуық адам қаза тапты. Мұның барлығы 6 шақырымдық майдан шебін тегістеу үшін! Екі айдан кейін немістер шығыс майданға хлор шабуылын бастады. Екі жылдан кейін Ypres өзінің танымалдылығын арттырды. 1917 жылы 12 шілдеде болған ауыр шайқас кезінде осы қаланың аумағында алғаш рет қыша газы деп аталатын улы зат қолданылды. Қыша газы - хлор туындысы, дихлородиэтилсульфид.
Біз №17 элементтің содырлардың қолында қаншалықты қауіпті екенін көрсету үшін бір шағын қала және бір химиялық элементпен байланысты тарихтың осы эпизодтарын еске түсіреміз. Бұл хлор тарихындағы ең қараңғы тарау.
Бірақ хлорды тек улы зат және басқа улы заттарды өндіруге арналған шикізат ретінде қарастыру мүлде қате болар еді...
Хлордың пайда болу тарихы
Элементтік хлордың тарихы салыстырмалы түрде қысқа, ол 1774 жылдан басталады. Хлор қосылыстарының тарихы дүние жүзіндегідей көне. Натрий хлориді ас тұзы екенін еске түсіру жеткілікті. Және, шамасы, тіпті тарихқа дейінгі дәуірде де тұздың ет пен балықты сақтау қабілеті байқалған.
Адамның тұзды пайдаланғанын дәлелдейтін ең көне археологиялық олжалар шамамен біздің эрамызға дейінгі 3...4 мыңжылдыққа жатады. Ал тас тұзын алудың ең көне сипаттамасы грек тарихшысы Геродоттың (б.з.б. 5 ғ.) жазбаларында кездеседі. Геродот Ливиядағы тас тұзын өндіруді сипаттайды. Ливия шөлінің орталығындағы Синах оазисінде Аммон-Ра құдайының әйгілі храмы болды. Сондықтан Ливия «Аммиак» деп аталды, ал тас тұзының алғашқы атауы «sal ammoniacum» болды. Кейінірек, шамамен 13 ғасырдан басталады. AD, бұл атау аммоний хлоридіне берілді.
Плиний ақсақалдың жаратылыстану тарихы алтынды негізгі металдардан тұз бен сазбен күйдіру арқылы бөлу әдісін сипаттайды. Ал натрий хлоридінің тазартылуы туралы алғашқы сипаттамалардың бірі арабтың ұлы дәрігері және алхимигі Джабир ибн Хайянның (еуропалық емлесі Гебер) еңбектерінде кездеседі.
Алхимиктер де элементтік хлорды кездестірген болуы мүмкін, өйткені Шығыс елдерінде 9 ғасырда, ал Еуропада 13 ғасырда. «Aqua regia» белгілі болды - тұз және азот қышқылдарының қоспасы. Голландиялық Ван Хельмонттың 1668 жылы шыққан Hortus Medicinae кітабында аммоний хлориді мен азот қышқылын бірге қыздырғанда белгілі бір газ шығатыны айтылады. Сипаттамаға қарағанда, бұл газ хлорға өте ұқсас.
Хлорды алғаш рет швед химигі Шееле пиролюзит туралы трактатында егжей-тегжейлі сипаттаған. Пиролюзит минералын тұз қышқылымен қыздырған кезде, Шееле акварегияға тән иісті байқап, осы иісті тудырған сары-жасыл газды жинап, зерттеп, оның кейбір заттармен әрекеттесуін зерттеді. Шееле бірінші болып хлордың алтынға және киноварға әсерін (соңғы жағдайда сублимат түзіледі) және хлордың ағартқыш қасиетін ашты.
Шееле жаңадан ашылған газды қарапайым зат деп санамай, оны «дефлогистизацияланған тұз қышқылы» деп атады. Қазіргі тілмен айтқанда, Шееле және одан кейін сол кездегі басқа ғалымдар жаңа газды тұз қышқылының оксиді деп есептеді.
Біраз уақыттан кейін Бертоле мен Лавуазье бұл газды белгілі бір жаңа элемент «мурий» оксиді деп санауды ұсынды. Үш жарым онжылдықтар бойы химиктер белгісіз мурияны оқшаулауға тырысты.
Бастапқыда Дэви сонымен қатар 1807 жылы ас тұзын сілтілі металл натрий мен сары-жасыл газға электр тогы арқылы ыдырататын «мурий оксидінің» жақтаушысы болды. Алайда, үш жылдан кейін, мурия алуға көптеген нәтижесіз әрекеттерден кейін Дэви Шееле ашқан газ қарапайым зат, элемент деген қорытындыға келді және оны хлорлы газ немесе хлор (грек тілінен χλωροζ сары-жасыл) деп атады. Ал үш жылдан кейін Гей-Люссак жаңа элементке қысқарақ атау берді - хлор. Рас, сонау 1811 жылы неміс химигі Швайгер хлордың басқа атауын ұсынды - «галоген» (сөзбе-сөз аударғанда тұз), бірақ бұл атау бастапқыда ұстанбады, кейінірек хлор кіретін элементтердің бүкіл тобына тән болды. .
Хлордың «жеке картасы».
Хлор деген не деген сұраққа сіз кем дегенде оншақты жауап бере аласыз. Біріншіден, бұл галоген; екіншіден, ең күшті тотықтырғыштардың бірі; үшіншіден, өте улы газ; төртіншіден, негізгі химия өнеркәсібінің ең маңызды өнімі; бесіншіден, пластмасса және пестицидтер, резеңке және жасанды талшықтар, бояғыштар мен дәрілік заттар өндіруге арналған шикізат; алтыншыдан, титан мен кремний, глицерин және фторопласт алынатын зат; жетіншіден, ауыз суды тазарту және маталарды ағарту құралы...
Бұл тізімді жалғастыруға болады.
Қалыпты жағдайда элементтік хлор күшті, өзіне тән иісі бар жеткілікті ауыр сары-жасыл газ болып табылады. Хлордың атомдық салмағы 35,453, ал молекулалық салмағы 70,906, өйткені хлор молекуласы екі атомды. Қалыпты жағдайда (температурасы 0°С және қысымы 760 мм сын.бағ.) бір литр хлор газының салмағы 3,214 г.34,05°С температураға дейін салқындатқанда хлор сары сұйықтыққа (тығыздығы 1,56 г/см 3), ал 101,6°С температурада ол қатаяды. Жоғары қысымда хлорды сұйылтуға болады және жоғары температурада +144 ° C дейін. Хлор дихлорэтанда және кейбір басқа хлорланған органикалық еріткіштерде жақсы ериді.
№17 элемент өте белсенді, ол периодтық жүйенің барлық дерлік элементтерімен тікелей біріктіріледі. Сондықтан табиғатта тек қосылыстар түрінде кездеседі. Құрамында хлор бар ең көп таралған минералдар - галит NaCl, силвинит KCl NaCl, бисофит MgCl 2 6H 2 O, карналлит KCl MgCl 2 6H 2 O, кайнит KCl MgSO 4 3H 2 O. Бұл, ең алдымен, олардың «қателігі» (" ) жер қыртысындағы хлор мөлшері 0,20% салмақ. Кейбір салыстырмалы түрде сирек кездесетін хлоры бар минералдар, мысалы, мүйіз күміс AgCl түсті металлургия үшін өте маңызды.
Электр өткізгіштігі бойынша сұйық хлор ең күшті оқшаулағыштардың қатарында: ол тазартылған судан миллиард есе нашар ток өткізеді және күмістен 10 22 есе нашар.
Хлордағы дыбыс жылдамдығы ауаға қарағанда шамамен бір жарым есе аз.
Соңында, хлор изотоптары туралы.
Бұл элементтің тоғыз изотоптары қазір белгілі, бірақ табиғатта тек екеуі ғана кездеседі: хлор-35 және хлор-37. Біріншісі екіншісінен шамамен үш есе үлкен.
Қалған жеті изотоп жасанды жолмен алынады. Олардың ішіндегі ең қысқасы 32 Кл жартылай ыдырау периоды 0,306 секунд, ал ең ұзақ 36 Кл 310 мың жыл.
Хлор қалай өндіріледі?
Хлор зауытына кіргенде бірінші байқайтын нәрсе - көптеген электр желілері. Хлор өндірісі көп электр энергиясын тұтынады, ол табиғи хлор қосылыстарын ыдырату үшін қажет.
Әрине, хлордың негізгі шикізаты - тас тұзы. Егер хлор зауыты өзенге жақын орналасса, онда тұз теміржолмен емес, баржамен жеткізіледі - бұл үнемді. Тұз – қымбат емес өнім, бірақ оның көп мөлшері жұмсалады: бір тонна хлор алу үшін шамамен 1,7...1,8 т тұз қажет.
Тұз қоймаларға түседі. Мұнда үш алты айлық хлор өндірісінің шикізат қоры сақталады, әдетте ауқымды.
Тұз ұсақталып, жылы суда ерітіледі. Бұл тұзды су құбыры арқылы тазарту цехына айдалады, онда үш қабатты ғимараттың биіктігіндегі үлкен резервуарларда тұзды ерітінді кальций мен магний тұздарының қоспаларынан тазартылады және тазартылады (тұндыруға рұқсат етіледі). Бас хлор өндіру цехына электролиз цехына натрий хлоридінің таза концентрлі ерітіндісі айдалады.
Су ерітіндісінде ас тұзының молекулалары Na+ және Cl иондарына айналады. Cl ионы хлор атомынан тек бір қосымша электроны болуымен ғана ерекшеленеді. Бұл элементтік хлорды алу үшін осы артық электронды алып тастау керек дегенді білдіреді. Бұл оң зарядталған электродтағы (анод) электролизерде болады. Одан электрондар «сорылған» сияқты: 2Cl → Cl 2 + 2ē. Анодтар графиттен жасалған, себебі кез келген металл (платина мен оның аналогтарынан басқа) хлор иондарынан артық электрондарды алып, тез тоттанады және бұзылады.
Хлорды өндірудің екі түрлі технологиялық конструкциясы бар: диафрагма және сынап. Бірінші жағдайда катод перфорацияланған темір қаңылтыр болып табылады, ал электролизердің катодтық және анодтық кеңістіктері асбест диафрагмасымен бөлінген. Темір катодында сутегі иондары шығарылады және натрий гидроксидінің сулы ерітіндісі түзіледі. Егер катод ретінде сынап пайдаланылса, онда оған натрий иондары разрядталып, натрий амальгамасы түзіледі, содан кейін ол сумен ыдырайды. Сутегі және каустикалық сода алынады. Бұл жағдайда бөлуші диафрагма қажет емес, ал сілті диафрагмалық электролизерлерге қарағанда көбірек шоғырланған.
Сонымен, хлор өндіру бір мезгілде күйдіргіш сода мен сутегі өндірісі болып табылады.
Сутегі металл құбырлар арқылы, ал хлор шыны немесе керамикалық құбырлар арқылы шығарылады. Жаңадан дайындалған хлор су буымен қаныққан, сондықтан әсіресе агрессивті. Кейіннен ол алдымен биік мұнараларда суық сумен салқындатылады, ішкі жағынан керамикалық плиткалармен қапталған және керамикалық қаптамамен толтырылады (Рашиг сақиналары деп аталады), содан кейін концентрлі күкірт қышқылымен кептіріледі. Бұл хлорды құрғататын жалғыз және хлор реакцияға түспейтін бірнеше сұйықтықтардың бірі.
Құрғақ хлор енді соншалықты агрессивті емес, ол, мысалы, болат жабдықтарын бұзбайды.
Хлор әдетте сұйық күйде теміржол цистерналарында немесе цилиндрлерде 10 атм-ге дейінгі қысыммен тасымалданады.
Ресейде хлор өндірісі алғаш рет 1880 жылы Бондюжский зауытында ұйымдастырылды. Содан кейін хлорды негізінен Шееле өз уақытында тұз қышқылын пиролюзитпен әрекеттесу арқылы алған әдіспен алды. Барлық өндірілген хлор ағартқышты өндіруге жұмсалды. 1900 жылы Донсода зауытында Ресейде алғаш рет электролиттік хлор өндіретін цех іске қосылды. Бұл цехтың қуаттылығы жылына небәрі 6 мың тонна болатын. 1917 жылы Ресейдегі барлық хлор зауыттары 12 мың тонна хлор өндірді. Ал 1965 жылы КСРО 1 миллион тоннаға жуық хлор өндірді...
Көптің бірі
Хлордың практикалық қолдануының барлық алуан түрлілігін бір сөзбен көп созбай көрсетуге болады: хлор хлор өнімдерін өндіру үшін қажет, яғни. құрамында «байланысқан» хлор бар заттар. Бірақ сол хлор өнімдері туралы айтқанда, сіз бір сөзбен құтыла алмайсыз. Олар қасиеттері мен мақсаты бойынша өте ерекшеленеді.
Біздің мақаламыздың шектеулі кеңістігі барлық хлор қосылыстары туралы айтуға мүмкіндік бермейді, бірақ, ең болмағанда, хлорды өндіруді қажет ететін кейбір заттар туралы айтпағанда, №17 элементтің «портреті» толық емес және сенімсіз болар еді.
Мысалы, хлорорганикалық инсектицидтерді алайық - зиянды жәндіктерді өлтіретін, бірақ өсімдіктер үшін қауіпсіз заттар. Өсімдіктерді қорғау құралдарын алу үшін өндірілген хлордың едәуір бөлігі жұмсалады.
Ең маңызды инсектицидтердің бірі - гексахлорциклогексан (көбінесе гексахлоран деп аталады). Бұл затты алғаш рет 1825 жылы Фарадей синтездеген, бірақ ол практикалық қолдануды 100 жылдан астам уақыттан кейін біздің ғасырдың 30-шы жылдары тапты.
Гексахлоран қазір бензолды хлорлау арқылы өндіріледі. Сутегі сияқты, бензол қараңғыда (және катализаторлар болмаған кезде) хлормен өте баяу әрекеттеседі, бірақ ашық жарықта бензолдың хлорлау реакциясы (C 6 H 6 + 3 Cl 2 → C 6 H 6 Cl 6) өте тез жүреді. .
Гексахлоран, көптеген басқа инсектицидтер сияқты, толтырғыштары бар шаң түрінде (тальк, каолин) немесе суспензия және эмульсия түрінде, немесе, ең соңында, аэрозоль түрінде қолданылады. Гексахлоран әсіресе тұқымдарды емдеуде және көкөніс және жеміс дақылдарының зиянкестерімен күресуде тиімді. Гексахлоранның шығымы гектарына небәрі 1...3 кг, оны пайдаланудың экономикалық тиімділігі шығындардан 10...15 есе көп. Өкінішке орай, гексахлоран адамға зиянсыз емес...
Поливинилхлорид
Кез келген мектеп оқушысынан өзіне белгілі пластмассаларды тізіп беруін сұрасаңыз, ол поливинилхлоридті (әйтпесе винил пластик деп атайды) алғашқылардың бірі болып атайды. Химик көзқарасы бойынша ПВХ (әдебиетте поливинилхлорид жиі аталады) молекуласында сутегі мен хлор атомдары көміртегі атомдарының тізбегіне «байланған» полимер:
Бұл тізбекте бірнеше мың сілтемелер болуы мүмкін.
Тұтынушы тұрғысынан ПВХ сымдар мен пальтоларды, линолеум мен грампластинкаларды, қорғаныш лактар мен орау материалдарын, химиялық жабдықтар мен көбік пластмассаларын, ойыншықтар мен аспаптардың бөлшектерін оқшаулау болып табылады.
Поливинилхлорид винилхлоридтің полимерленуінен түзіледі, ол көбінесе ацетиленді хлорсутекпен өңдеу арқылы алынады: HC ≡ CH + HCl → CH 2 = CHCl. Винилхлоридті алудың тағы бір жолы бар – дихлорэтанның термиялық крекингі.
CH 2 Cl CH 2 Cl → CH 2 = CHCl + HCl. Дихлорэтанды крекинг кезінде бөлінетін HCl ацетилен әдісін қолдану арқылы винилхлоридті өндіруде пайдаланылған кезде осы екі әдістің комбинациясы қызығушылық тудырады.
Винилхлорид - жағымды, аздап уытты эфирлік иісі бар түссіз газ, ол оңай полимерленеді. Полимерді алу үшін сұйық винилхлорид қысыммен жылы суға айдалады, ол жерде ұсақ тамшыларға ұсақталады. Олардың бірігуіне жол бермеу үшін суға аздап желатин немесе поливинил спирті қосылады, ал полимерлену реакциясы дами бастау үшін онда полимерлену бастамашысы - бензоил пероксиді қосылады. Бірнеше сағаттан кейін тамшылар қатып, полимердің судағы суспензиясы пайда болады. Полимер ұнтағы сүзгі немесе центрифуга көмегімен бөлінеді.
Полимерлену әдетте 40-тан 60°C-қа дейінгі температурада жүреді, ал полимерлеу температурасы неғұрлым төмен болса, нәтижесінде полимер молекулалары ұзағырақ болады...
Біз тек No17 элементті алу үшін қажет екі зат туралы айттық. Жүздеген адамның екеуі ғана. Осыған ұқсас көптеген мысалдар келтіруге болады. Және олардың барлығы хлордың улы және қауіпті газ ғана емес, өте маңызды, өте пайдалы элемент екенін айтады.
Элементарлы есептеу
Ас тұзының ерітіндісін электролиз арқылы хлор алған кезде бір мезгілде сутегі мен натрий гидроксиді алынады: 2NACl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH. Әрине, сутегі өте маңызды химиялық өнім болып табылады, бірақ бұл затты өндірудің арзан және ыңғайлы әдістері бар, мысалы, табиғи газды түрлендіру... Бірақ күйдіргіш сода тек қана ас тұзының ерітінділерін электролиздеу арқылы өндіріледі; т.б. әдістері 10%-дан азды құрайды. Хлор мен NaOH өндірісі толығымен өзара байланысты болғандықтан (реакция теңдеуінен келесідей, бір грамм молекуланың 71 г хлордың алынуы екі грамм молекуланың 80 г электролиттік сілтінің түзілуімен бірге жүреді), оның өнімділігін біле отырып. сілтіге арналған шеберханада (немесе зауытта немесе штатта) оның қанша хлор өндіретінін оңай есептей аласыз. Әрбір тонна NaOH 890 кг хлормен бірге жүреді.
Жақсы, майлау!
Концентрлі күкірт қышқылы іс жүзінде хлормен әрекеттеспейтін жалғыз сұйықтық. Сондықтан хлорды сығымдау және айдау үшін зауыттарда күкірт қышқылы жұмыс сұйықтығы және бір уақытта майлаушы ретінде әрекет ететін сорғылар қолданылады.
Фридрих Вёлердің лақап аты
Органикалық заттардың хлормен әрекеттесуін зерттейтін 19 ғасырдағы француз химигі. Жан Дюма таңғажайып жаңалық ашты: хлор органикалық қосылыстардың молекулаларындағы сутекті алмастыра алады. Мысалы, сірке қышқылын хлорлағанда алдымен метил тобындағы бір сутегі хлормен ауыстырылады, сосын екіншісі, үшіншісі... Бірақ ең таңғаларлығы хлорсірке қышқылдарының химиялық қасиеттерінің сірке қышқылының өзінен айырмашылығы аз болды. Дюма ашқан реакциялар класын сол кезде басым болған радикалдардың электрохимиялық гипотезасы мен Берцелиус теориясы (француз химигі Лоранның сөзімен айтқанда, хлорсірке қышқылының ашылуы бүкіл ескіні жойып жіберген метеор сияқты болды) мүлдем түсініксіз болды. мектеп). Берцелий және оның шәкірттері мен ізбасарлары Дюма жұмысының дұрыстығына қызу қарсы шықты. Немістің Annalen der Chemie und Pharmacie журналында атақты неміс химигі Фридрих Вёлердің S.S.N. лақап атымен келемеждеу хаты пайда болды. Виндьер (неміс тілінде «Швиндлер» «өтірікші», «алдамшы» дегенді білдіреді). Автор талшықтағы барлық көміртек атомдарын алмастыра алғанын хабарлады (C 6 H 10 O 5). сутегі мен оттегі хлорға айналады, ал талшықтың қасиеттері өзгерген жоқ. Ал қазір Лондонда таза хлордан тұратын мақтадан жылы іш төсемдерін жасайды.
Хлор және су
Хлор суда айтарлықтай ериді. 20°С температурада бір көлем суда 2,3 көлем хлор ериді. Хлордың сулы ерітінділері (хлорлы су) сары. Бірақ уақыт өте келе, әсіресе жарықта сақталған кезде, олар бірте-бірте түссізденеді. Бұл еріген хлордың сумен ішінара әрекеттесуі, тұз және гипохлор қышқылдарының түзілуімен түсіндіріледі: Cl 2 + H 2 O → HCl + HOCl. Соңғысы тұрақсыз және бірте-бірте HCl мен оттегіге ыдырайды. Сондықтан хлордың судағы ерітіндісі бірте-бірте тұз қышқылының ерітіндісіне айналады.
Бірақ төмен температурада хлор мен су әдеттен тыс құрамы Cl 2 · 5 3/4 H 2 O кристалды гидрат құрайды. Бұл жасыл-сары кристалдар (тек 10 ° C-тан төмен температурада тұрақты) хлорды мұз арқылы өткізу арқылы алуға болады. су. Ерекше формула ең алдымен мұздың құрылымымен анықталатын кристалдық гидраттың құрылымымен түсіндіріледі. Мұздың кристалдық торында H2O молекулалары олардың арасында жүйелі түрде орналасқан бос орындар пайда болатындай етіп орналасуы мүмкін. Текше бірлік ұяшықта 46 су молекуласы бар, олардың арасында сегіз микроскопиялық бос орын бар. Дәл осы бос орындарда хлор молекулалары орналасады. Сондықтан хлор кристалды гидратының нақты формуласын келесідей жазу керек: 8Cl 2 46H 2 O.
Хлормен улану
Ауада шамамен 0,0001% хлордың болуы шырышты қабықтарды тітіркендіреді. Мұндай атмосфераға үнемі әсер ету бронх ауруларына әкелуі мүмкін, тәбетті күрт нашарлатады, теріге жасыл реңк береді. Егер ауадағы хлордың мөлшері 0,1°/o болса, онда жедел улану пайда болуы мүмкін, оның бірінші белгісі - жөтелдің ауыр ұстамалары. Хлормен улану кезінде абсолютті демалу қажет; Оттегін, немесе аммиакты (аммиакты иіскеу) немесе спиртті эфирмен жұту пайдалы. Қолданыстағы санитарлық нормаларға сәйкес өндірістік үй-жайлардың ауасындағы хлордың мөлшері 0,001 мг/л аспауы керек, яғни. 0,00003%.
У ғана емес
«Қасқырлардың сараң екенін бәрі біледі». Бұл хлор да улы. Дегенмен, аз мөлшерде улы хлор кейде антидот ретінде қызмет ете алады. Осылайша, күкіртті сутегі құрбандарына иіске тұрақсыз ағартқыш беріледі. Өзара әрекеттесу арқылы екі у бір-бірімен бейтараптандырылады.
Хлор сынағы
Хлордың құрамын анықтау үшін ауа үлгісін калий йодидінің қышқылдандырылған ерітіндісімен сіңіргіштерден өткізеді. (Хлор йодты ығыстырады, соңғысының мөлшері Na 2 S 2 O 3 ерітіндісін пайдаланып титрлеу арқылы оңай анықталады). Ауадағы хлордың іздік мөлшерін анықтау үшін хлормен тотыққанда кейбір қосылыстардың (бензидин, ортотолуидин, метил апельсин) түсінің күрт өзгеруіне негізделген колориметриялық әдіс жиі қолданылады. Мысалы, бензидиннің түссіз қышқылдандырылған ерітіндісі сары, ал бейтарап ерітіндісі көк түске боялады. Түс қарқындылығы хлордың мөлшеріне пропорционал.
_____________________________________Қазіргі уақытта хлор өндіруге арналған анодтардың «алтын стандарты» платина металдарының оксидтерімен модификацияланған титан диоксидінен жасалған анодтар, ең алдымен рутений диоксиді RuO 2 болып саналады. Рутений-титан оксиді анодтары (ORTA) ағылшын әдебиетінде MMO (аралас металл оксиді) немесе DSA (өлшемді тұрақты анод) атауларымен белгілі. Титанның қос тотығының қабығы титан металл негізінің бетінде тікелей түзіледі. Жоғары құнына қарамастан, ORTA графит анодтарымен салыстырғанда даусыз артықшылықтарға ие:
Бірнеше есе жоғары рұқсат етілген ток тығыздығы жабдықтың өлшемін азайтуға мүмкіндік береді;
- электролит тазалауды айтарлықтай жеңілдететін анодты коррозия өнімдері іс жүзінде жоқ;
- анодтар тамаша коррозияға төзімділікке ие және өнеркәсіптік жағдайларда ауыстырусыз (жөндеусіз) бір жылдан астам жұмыс істей алады.
Хлор өндіруге арналған анодтар, перспективалар және басқа да материалдарды өндіру үшін. Дегенмен, бұл жеке (және үлкен) басылымның тақырыбы (- редактордың ескертуі).
Сынаптың уыттылығы мен жоғары құнына байланысты электролизерлердің үшінші нұсқасы - қазіргі уақытта дамыған елдерде негізгі болып табылатын мембраналық электролизерлер белсенді түрде жасалуда. Бұл нұсқада катодтық және анодтық кеңістіктер натрий иондарын өткізетін, бірақ аниондарды өткізбейтін ион алмастырғыш мембранамен бөлінген. Бұл жағдайда сынап процесіндегі сияқты сілтілі католиттің хлоридпен ластануы жойылады.
Хлорды өндіруге арналған мембраналарды өндіруге арналған материал Nafion болып табылады, перфторвинилсульфонды эфир топтары егілген политетрафторэтилен негізіндегі иономер. Өткен ғасырдың 60-жылдарында DuPont компаниясы әзірлеген бұл материал тамаша химиялық, жылу және механикалық төзімділігімен және қанағаттанарлық өткізгіштігімен ерекшеленеді. Бүгінгі күнге дейін ол көптеген электрохимиялық қондырғыларды салу кезінде таңдаулы материал болып қала береді (- редактордың ескертпесі).
АНЫҚТАУ
Хлор– химиялық элементтердің периодтық жүйесінің 3 периодының VII тобының химиялық элементі Д.И. Менделеев. Металл емес.
p-семьясының элементтеріне сілтеме жасайды. Галоген. Сериялық нөмірі 17. Сыртқы электрондық деңгейдің құрылымы 3s 2 3 p 5. Салыстырмалы атомдық массасы – 35,5 аму. Хлор молекуласы екі атомды – Cl 2 .
Хлордың химиялық қасиеттері
Хлор қарапайым металдармен әрекеттеседі:
Cl 2 + 2Sb = 2SbCl 3 (t);
Cl 2 + 2Fe = 2FeCl 3;
Cl 2 + 2Na = 2NaCl.
Хлор қарапайым заттармен, бейметалдармен әрекеттеседі. Сонымен, фосфор және күкіртпен әрекеттескенде сәйкес хлоридтер түзіледі, фтормен - фторидтермен, сутегімен - хлорсутекпен, оттегімен - оксидтермен және т.б.:
5Cl 2 + 2P = 2HCl 5;
Cl 2 + 2S = SCl 2;
Cl 2 + H 2 = 2HCl;
Cl 2 + F 2 = 2ClF.
Хлор бром мен йодты сутегімен және металдармен қосылыстарынан ығыстыруға қабілетті:
Cl 2 + 2HBr = Br 2 + 2HCl;
Cl 2 + 2NaI = I 2 + 2NaCl.
Хлор суда және сілтілерде еруі мүмкін және хлор диспропорциялану реакциялары жүреді және реакция өнімдерінің құрамы оның жүргізілетін жағдайларына байланысты:
Cl 2 + H 2 O ↔ HCl + HClO;
Cl 2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H 2 O;
3 Cl 2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O.
Хлор тұз түзбейтін оксидпен - СО-мен әрекеттесіп, тривиальды аты бар зат - фосген түзеді, аммиакпен аммоний үшхлоридін түзеді:
Cl 2 + CO = COCl 2;
3 Cl 2 + 4NH 3 = NCl 3 + 3NH 4 Cl.
Реакцияларда хлор тотықтырғыштың қасиеттерін көрсетеді:
Cl 2 + H 2 S = 2HCl + S.
Хлор алкандар, алкендер және арендер класының органикалық заттарымен әрекеттеседі:
CH 3 -CH 3 + Cl 2 = CH 3 -CH 2 -Cl + HCl (жағдай - УК сәулеленуі);
CH 2 = CH 2 + Cl 2 = CH 2 (Cl)-CH 2 -Cl;
C 6 H 6 + Cl 2 = C 6 H 5 -Cl + HCl (kat = FeCl 3, AlCl 3);
C 6 H 6 + 6Cl 2 = C 6 H 6 Cl 6 + 6HCl (жағдай – УК сәулеленуі).
Хлордың физикалық қасиеттері
Хлор - сары-жасыл газ. Термиялық тұрақты. Салқындатылған суды хлормен қанықтырғанда, қатты кларат түзіледі. Ол суда жақсы ериді және дисмутацияға өте сезімтал («хлорлы су»). Төрт хлорлы көміртегі, сұйық SiCl 4 және TiCl 4 ериді. Қаныққан натрий хлоридінің ерітіндісінде нашар ериді. Оттегімен әрекеттеспейді. Күшті тотықтырғыш. Қайнау температурасы - -34,1С, балқу температурасы - -101,03С.
Хлорды алу
Бұрын хлор Шеле әдісімен (марганец (VI) оксидінің тұз қышқылымен әрекеттесуі) немесе Дикон әдісімен (хлорсутегінің оттегімен реакциясы) алынған:
MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O;
4HCl + O 2 = 2H 2 O + 2 Cl 2.
Қазіргі уақытта хлор алу үшін келесі реакциялар қолданылады:
NaOCl + 2HCl = NaCl + Cl 2 + H 2 O;
2KMnO 4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl 2 +5 Cl 2 +8H 2 O;
2NaCl + 2H 2 O = 2NaOH + Cl 2 + H 2 (жағдай – электролиз).
Хлорды қолдану
Хлор өнеркәсіптің әртүрлі салаларында кең қолданыс тапты, өйткені ол полимерлі материалдар (поливинилхлорид), ағартқыштар, хлорорганикалық инсектицидтер (гексахлоран), химиялық соғыс агенттері (фосген), суды залалсыздандыру үшін, тамақ өнеркәсібінде, металлургияда және т.б.
Есептерді шешу мысалдары
МЫСАЛ 1
МЫСАЛ 2
| Жаттығу | 17,4 г марганец (IV) оксиді артық алынған тұз қышқылымен әрекеттескенде хлор затының қандай көлемі, массасы және мөлшері (н.с.) бөлінеді? |
| Шешім | Марганец (IV) оксидінің тұз қышқылымен әрекеттесу реакция теңдеуін жазайық: 4HCl + MnO 2 = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O. Марганец (IV) оксидінің және хлордың молярлық массалары, химиялық элементтер кестесі бойынша есептелген Д.И. Менделеев – сәйкесінше 87 және 71 г/моль. Марганец (IV) оксидінің мөлшерін есептейік: n(MnO 2) = m(MnO 2) / M(MnO 2); n(MnO 2) = 17,4 / 87 = 0,2 моль. n(MnO 2) реакция теңдеуі бойынша: n(Cl 2) = 1:1, демек, n(Cl 2) = n(MnO 2) = 0,2 моль. Сонда хлордың массасы мен көлемі тең болады: m(Cl 2) = 0,2 × 71 = 14,2 г; V(Cl 2) = n(Cl 2) × V m = 0,2 × 22,4 = 4,48 л. |
| Жауап | Хлор затының мөлшері 0,2 моль, салмағы 14,2 г, көлемі 4,48 л. |
Жүктелуде...
