Sejarah Klorin, Sifat, Struktur, Risiko, Kegunaan

Dia Klorin Ia adalah elemen kimia yang diwakili oleh simbol CL. Ia adalah yang kedua dari halogen, yang terletak di bawah fluorin, yang juga merupakan elemen elektronegatif ketiga yang ketiga. Namanya berasal dari warna hijau kekuningan, yang lebih sengit daripada fluorin.

Popularly ketika seseorang mendengar nama mereka apa yang difikirkan pertama adalah dalam produk pemutihan untuk pakaian, dan di dalam air kolam. Walaupun klorin beroperasi dengan berkesan dalam contoh -contoh sedemikian, ia bukan gasnya, tetapi sebatiannya (terutama hypochlorite) yang melakukan tindakan penyingkiran dan disinfektan.

Kotak bulat dengan klorin gas di dalamnya. Sumber: Larenmclane [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]

Di bahagian atas imej sebotol bulat dengan klorin gas ditunjukkan. Ketumpatannya lebih besar daripada udara, yang menjelaskan mengapa ia kekal di dalam botol dan tidak melarikan diri ke arah atmosfera; Seperti gas yang lebih ringan, untuk mengatakan helium atau nitrogen. Dalam keadaan ini ia adalah bahan yang sangat toksik, kerana ia menghasilkan asid hidroklorik di paru -paru.

Itulah sebabnya klorin asas atau gas tidak mempunyai terlalu banyak kegunaan, lebih daripada dalam beberapa sintesis. Walau bagaimanapun, sebatiannya, sama ada garam atau molekul organik berklorin, meliputi repertoar penggunaan yang baik, tempat di luar kolam dan pakaian putih melampau.

Juga, atomnya dalam bentuk anion klorida berada di dalam badan kita, mengawal natrium, kalsium dan kalium, serta jus gastrik. Jika tidak, pengambilan natrium klorida akan lebih mematikan.

Klorin berlaku melalui elektrolisis air garam, kaya dengan natrium klorida, proses perindustrian di mana natrium dan hidrogen hidroksida juga diperolehi. Dan kerana lautan adalah sumber garam yang hampir tidak habis -habisnya, potensi rizab elemen ini dalam hidrosfera sangat besar.

[TOC]

Sejarah

Pendekatan pertama

Oleh kerana kereaktifan tinggi klorin gas, tamadun purba tidak pernah disyaki kewujudan mereka. Walau bagaimanapun, sebatian mereka adalah sebahagian daripada budaya kemanusiaan dari zaman dahulu; Sejarahnya mula dikaitkan dengan garam biasa.

Sebaliknya, klorin timbul dari letusan gunung berapi dan apabila seseorang membubarkan emas di dalam air diraja; Tetapi tidak ada pendekatan pertama yang cukup untuk merumuskan idea bahawa gas hijau kekuningan ini adalah elemen kompaun.

Penemuan

Penemuan klorin dikaitkan dengan ahli kimia Sweden Carl Wilhelm Scheele, yang pada tahun 1774 membuat reaksi antara mineral pyrolusite dan asid hidroklorik (kemudiannya dipanggil asid muriatic).

Scheele kekal dengan kredit kerana dia adalah saintis pertama yang mengkaji sifat -sifat klorin; Walaupun dia telah diiktiraf sebelum ini (1630) oleh Jan Baptist van Helmont.

Eksperimen -eksperimen yang diperoleh oleh Scheele yang menariknya menarik: dia menilai tindakan decolorating klorin pada bunga kemerahan dan bunga kebiruan, serta di daun tumbuh -tumbuhan dan serangga yang mati dengan serta -merta dengan serta -merta.

Dia juga memberitahu reaktifnya yang tinggi terhadap logam, bau yang mencekik dan kesannya yang tidak diingini pada paru -paru, dan apabila dia dibubarkan di dalam air, keasidannya meningkat.

Asid oimuriatik

Pada masa itu, bahan kimia menganggap asid kepada semua kompaun yang memiliki oksigen; Oleh itu, mereka terlepas klorin harus menjadi oksida gas. Supaya mereka menyebutnya 'asid oksyuriatik' (muriatic asid oksida), nama yang dicipta oleh ahli kimia Perancis yang terkenal Antoine Lavoisier.

Kemudian, pada tahun 1809 Joseph Louis Gay-Lussac dan Louis Jacques Thénard cuba mengurangkan asid karbon ini; tindak balas yang diperolehi oleh logam dari oksida mereka. Dengan cara ini, mereka mahu mengekstrak elemen kimia dari asid oximuriatik yang dikatakan (yang mereka sebut sebagai 'udara deflistic asid muriatic'.

Walau bagaimanapun, Gay-Lussac dan Thénard gagal dalam eksperimen mereka; Tetapi mereka berjaya apabila mempertimbangkan bahawa gas hijau kekuningan harus menjadi elemen kimia dan bukan sebatian.

Pengiktirafan sebagai elemen

Pengiktirafan klorin sebagai elemen kimia adalah terima kasih kepada Sir Humphry Davy, yang pada tahun 1810 melakukan eksperimennya sendiri dengan elektrod arang batu dan menyimpulkan bahawa memang ada oksida asid muriatik.

Dan di samping itu, Davy yang mencipta nama 'klorin' untuk elemen ini dari perkataan Yunani 'kloros', yang bermaksud kekuningan.

Semasa mereka mengkaji sifat -sifat kimia klorin, didapati bahawa banyak sebatian mereka mempunyai sifat garam; Oleh itu, mereka menamakannya sebagai 'halogen', yang bermaksud pemformat jualan. Kemudian, istilah halogen digunakan dengan unsur -unsur lain kumpulan yang sama (f, br dan i).

Michael Faraday juga berjaya mencairkan₂· H₂Sama ada.

Boleh melayani anda: beban nuklear yang berkesan

Selebihnya sejarah klorin dikaitkan dengan sifat disinfektan dan pemutihannya, kepada pembangunan proses perindustrian elektrolisis air garam untuk menghasilkan sejumlah besar klorin.

Sifat fizikal dan kimia

Penampilan fizikal

Ia adalah gas padat hijau kuning kekuningan, bau ekar yang menjengkelkan (versi klorin komersial super intensif) dan juga sangat beracun.

Nombor atom (z)

17

Berat atom

35,45 u.

Melainkan dinyatakan sebaliknya, seluruh sifat sesuai dengan magnitud yang diukur untuk klorin molekul, CL₂.

Takat didih

-34.04 ºC

Takat lebur

-101.5 ºC

Ketumpatan

-Dalam keadaan biasa, 3.2 g/l

-Hanya di titik mendidih, 1,5624 g/ml

Perhatikan bahawa klorin cecair kira -kira lima kali lebih banyak daripada gasnya. Juga, ketumpatan stimnya adalah 2.49 kali lebih besar daripada udara. Itulah sebabnya dalam imej pertama klorin tidak cenderung melarikan diri dari botol bulat, kerana lebih padat daripada udara terletak di latar belakang. Ciri ini masih menjadikan gas yang lebih berbahaya.

Haba Fusion

6,406 kJ/mol

Haba pengewapan

20.41 kJ/mol

Kapasiti haba molar

33.95 J/(mol · k)

Kelarutan air

1.46 g/100 ml pada 0 ºC

Tekanan wap

7.67 atm pada 25 ºC. Tekanan ini agak rendah berbanding dengan gas lain.

Elektronegativiti

3.16 pada skala Pauling.

Tenaga pengionan

-Pertama: 1251.2 kJ/mol

-Kedua: 2298 kJ/mol

-Ketiga: 3822 kJ/mol

Kekonduksian terma

8.9 · 10^-3 W/(m · k)

Isotop

Klorin berlaku terutamanya sebagai dua isotop: ³⁵CL, dengan banyaknya 76%, dan ³⁷CL, dengan banyaknya 24%. Oleh itu, berat atom (35.45 u) adalah purata jisim atom kedua -dua isotop ini, dengan peratusan masing -masing dari kelimpahan.

Semua radioisotop klorin adalah buatan, antaranya ³⁶CL sebagai yang paling stabil, dengan separuh hayat 300,000 tahun.

Nombor pengoksidaan

Klorin boleh mempunyai beberapa nombor atau keadaan pengoksidaan apabila ia adalah sebahagian daripada sebatian. Menjadi salah satu atom elektronegatif yang paling dalam jadual berkala, ia biasanya mempunyai nombor pengoksidaan negatif; Kecuali apabila ia berjalan dengan oksigen atau fluorin, di mana oksida dan fluorida, masing -masing, ia harus "kehilangan" elektron.

Dalam nombor pengoksidaannya kewujudan atau kehadiran ion dengan magnitud beban yang sama diandaikan. Oleh itu, kita ada: -1 (cl^-, Anion klorida yang terkenal), +1 (cl⁺), +2 (cl²⁺), +3 (cl³⁺), +4 (cl⁴⁺), +5 (cl⁵⁺), +6 (cl⁶⁺) dan +7 (cl⁷⁺). Dari semua, -1, +1, +3, +5 dan +7 adalah yang paling biasa dijumpai dalam sebatian berklorin.

Sebagai contoh, di CLF dan CLF₃ Nombor pengoksidaan untuk klorin adalah +1 (CL⁺F^-) dan +3 (cl³⁺F₃^-). Di Cl₂Atau, ini adalah +1 (cl₂⁺Sama ada^2-); Semasa di CLO₂, Cl₂Sama ada₃ dan Cl₂Sama ada₇, Anak lelaki +4 (cl⁴⁺Sama ada₂^2-), +3 (cl₂³⁺Sama ada₃^2-) dan +7 (cl₂⁷⁺Sama ada₇^2-).

Di semua klorida, sebaliknya, klorin mempunyai bilangan pengoksidaan -1; seperti dalam kes NaCl (NA⁺Cl^-), Di mana sah untuk mengatakan bahawa CL wujud^- Memandangkan sifat ionik garam ini.

Struktur dan konfigurasi elektronik

Molekul klorin

Molekul klorin diatomik yang diwakili dengan model pengisian ruang. Sumber: Benjah-bmm27 melalui Wikipedia.

Atom klorin dalam keadaan basal mereka mempunyai konfigurasi elektronik berikut:

[Ne] 3s² 3p⁵

Oleh itu, masing -masing mempunyai tujuh elektron Valencia. Kecuali mereka dibebankan dengan tenaga, akan ada atom individu di ruang angkasa, seolah -olah mereka adalah guli hijau. Walau bagaimanapun, kecenderungan semulajadi adalah untuk membentuk ikatan kovalen di antara mereka, untuk menyelesaikan oktet mereka di Valencia.

Perhatikan bahawa mereka hampir tidak memerlukan elektron untuk mempunyai lapan elektron valensi, jadi mereka membentuk satu pautan mudah; Ini adalah, yang menyertai dua atom CL untuk mencipta molekul CL₂ (gambar atas), cl-cl. Itulah sebabnya klorin dalam keadaan normal dan/atau daratan adalah gas molekul; Bukan -Monoatomic, seperti halnya dengan gas mulia.

Interaksi intermolecular

Molecula Cl₂ Ia adalah homonuklear dan apolar, jadi interaksi intermolecularnya ditadbir oleh daya penyebaran London dan massa molekulnya. Dalam fasa soda, jarak Cl₂-Cl₂ Ia agak pendek berbanding dengan gas lain yang, menambah jisimnya, menjadikannya gas tiga kali lebih banyak daripada udara.

Cahaya boleh merangsang dan menggalakkan peralihan elektronik dalam orbital molekul Cl₂; Akibatnya, warna hijau kekuningan ciri -ciri muncul. Warna ini semakin meningkat dalam keadaan cair, dan kemudian sebahagiannya hilang apabila ia menguatkan.

Boleh melayani anda: pangkalan yang lemah

Apabila suhu turun (-34 ºC), molekul CL₂ Mereka kehilangan tenaga kinetik dan jarak cl₂-Cl₂ berkurangan; Oleh itu, mereka bersatu padu dan akhirnya menentukan klorin cecair. Perkara yang sama berlaku apabila sistem (-101 ºC) disejukkan lagi, sekarang dengan molekul CL₂ Jadi bersama -sama yang menentukan kristal ortorrombik.

Hakikat bahawa terdapat kristal klorin menunjukkan bahawa daya dispersif mereka cukup arah untuk mewujudkan corak struktur; Ini, lapisan molekul Cl₂. Pemisahan lapisan ini adalah sedemikian rupa sehingga di bawah tekanan 64 GPA strukturnya diubah suai, dan tidak mempamerkan konduktif elektrik.

Di mana dan dapatkan

Garam klorida

Kristal Halita yang kukuh, lebih dikenali sebagai garam biasa atau meja. Sumber: Ibu Bapa Géry [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)]

Klorin dalam keadaan gasnya tidak dapat dijumpai di mana -mana di permukaan bumi, kerana ia sangat reaktif dan cenderung membentuk klorida. Klorida ini tersebar luas di seluruh kerak bumi dan, sebagai tambahan, selepas berjuta -juta tahun diseret oleh hujan, lautan dan lautan memperkaya.

Di antara semua klorida, NaCl del mineral halita (imej unggul) adalah yang paling biasa dan banyak; diikuti oleh Silvina, KCl, dan Carnalita, MGCL Mineral₂· KCl · 6H₂Sama ada. Ketika air massa menguap oleh tindakan matahari meninggalkan tasik garam padang pasir, dari mana NaCl dapat diekstrak secara langsung sebagai bahan mentah untuk klorin.

Elektrolisis air garam

NaCl larut dalam air untuk menghasilkan air garam (26%), yang mana elektrolisisnya tertakluk kepada sel chloralcaline. Terdapat dua separuh -reaksi yang berlaku di petak anod dan katod:

2Cl^-(Ac) => Cl₂(g) + 2e^- (Anod)

2h₂Atau (l) + 2e^- => 2OH^-(Ac) + h₂(g) (katod)

Dan persamaan global untuk kedua -dua reaksi adalah:

2nacl (ac) + 2h₂Atau (l) => 2NAOH (ac) + h₂(g) + cl₂(g)

Seperti tindak balas berlaku, ion na⁺ Dibentuk di anod mereka berhijrah ke petak katod yang menyeberangi membran asbestos yang telap. Atas sebab itu, NaOH berada di sebelah kanan persamaan global. Kedua -dua gas, CL₂ dan h₂, Mereka dikumpulkan dari anod dan katod, masing -masing.

Imej yang lebih rendah menggambarkan yang ditulis baru:

Rajah untuk pengeluaran klorin melalui elektrolisis air garam. Sumber: JKWCHUI [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)]

Perhatikan bahawa kepekatan air garam pada akhir berkurangan sebanyak 2% (ia pergi dari 24 hingga 26%), yang bermaksud bahawa sebahagian daripada Clnya^- Asal berubah menjadi molekul CL₂. Akhirnya perindustrian proses ini telah memberikan kaedah untuk menghasilkan klorin, hidrogen dan natrium hidroksida.

Pembubaran pirolusit berasid

Seperti yang disebutkan dalam bahagian sejarah, klorin gas boleh dihasilkan dengan membubarkan sampel bijih pirolusit dengan asid hidroklorik. Persamaan kimia berikut menunjukkan produk yang diperolehi daripada reaksi:

Mne₂(s) + 4HCl (ac) => mcl₂(Ac) + 2h₂Atau (l) + cl₂(g)

Aloi

Tidak ada aloi klorin untuk dua sebab mudah: molekul gas mereka tidak dapat terperangkap di kalangan kristal logam, dan ini juga sangat reaktif, sehingga mereka akan bertindak segera dengan logam untuk menghasilkan klorida masing -masing.

Sebaliknya, klorida tidak diingini sama ada, kerana sekali dibubarkan di dalam air, mereka menggunakan kesan garam yang menggalakkan kakisan dalam aloi; Dan oleh itu, logam dibubarkan untuk membentuk klorida logam. Proses kakisan bagi setiap aloi adalah berbeza; Ada yang lebih mudah terdedah daripada yang lain.

Klorin, akibatnya, bukan aditif yang baik untuk aloi sama sekali; Nor sebagai Cl₂ Tidak suka Cl^- (Dan atom akan sangat reaktif sehingga mereka dapat wujud).

Risiko

Walaupun kelarutan klorin di dalam air adalah rendah, cukup untuk menghasilkan dalam kelembapan kulit kita dan mata asid hidroklorik, yang akhirnya menghancurkan tisu -tisu yang menyebabkan kerengsaan yang serius dan juga kehilangan penglihatan.

Lebih buruk lagi adalah menghirup wap kehijauan kekuningan mereka, kerana sekali di dalam paru -paru sekali lagi menghasilkan asid dan merosakkan tisu paru -paru. Dengan ini, orang itu mengalami kesakitan tekak, batuk dan kesukaran bernafas kerana cecair yang terbentuk di dalam paru -paru.

Sekiranya terdapat pelarian klorin, ia menghadapi situasi yang sangat berbahaya: udara tidak boleh hanya "menyapu" wapnya; tinggal di sana sehingga mereka bertindak balas atau bersurai perlahan -lahan.

Boleh melayani anda: keseimbangan ketepatan: ciri, fungsi, bahagian, kegunaan

Di samping itu, ia adalah sebatian yang sangat mengoksidakan, jadi beberapa bahan boleh bertindak balas dengan letupan dengannya kepada hubungan yang sedikit; Seperti bulu keluli dan aluminium. Itulah sebabnya di mana terdapat klorin yang disimpan, semua pertimbangan yang diperlukan mesti diambil untuk mengelakkan risiko kebakaran.

Ironinya, sementara klorin gas adalah mematikan, anion klorida tidak toksik; Ia boleh dimakan (secara sederhana), tidak membakar, atau bertindak balas kecuali dengan fluorida dan reagen lain.

Aplikasi

Sintesis

Kira -kira 81 % daripada klorin gas yang dihasilkan setiap tahun ditakdirkan untuk sintesis klorida organik dan bukan organik. Bergantung pada tahap kovalensi sebatian ini, klorin boleh didapati sebagai atom CL semata-mata dalam molekul organik berklorin (dengan ikatan C-CL), atau sebagai CL ion^- Dalam beberapa garam klorida (NaCl, CaCl₂, Mgcl₂, dan lain-lain.).

Setiap sebatian itu mempunyai aplikasi sendiri. Contohnya, kloroform (CHCL₃) dan etil klorida (CH₃Ch₂Cl) adalah pelarut yang telah digunakan sebagai anestetik penyedutan; Diclorometano (CH₂Cl₂) dan karbon tetrachloride (CCL₄), Bagi pihak mereka, mereka dilarut secara meluas di makmal kimia organik.

Apabila sebatian berklorin ini cair, kebanyakan masa mereka ditakdirkan sebagai pelarut untuk reaksi organik bermaksud.

Dalam sebatian lain, kehadiran atom klorin mewakili peningkatan pada masa dipole, supaya mereka dapat berinteraksi dalam tahap yang lebih tinggi dengan matriks kutub; A yang dibentuk oleh protein, asid amino, asid nukleik, dll., Biomolekul. Oleh itu, klorin juga mempunyai kertas dalam sintesis ubat -ubatan, racun perosak, racun serangga, fungisida, dll.

Mengenai klorida tak organik, ia biasanya digunakan sebagai pemangkin, bahan mentah untuk mendapatkan logam dengan elektrolisis, atau sumber cl ion^-.

Biologi

Klorin Gaseous atau Elementary tidak mempunyai peranan dalam makhluk hidup lebih daripada memusnahkan tisu mereka. Walau bagaimanapun, ini tidak bermakna bahawa atom mereka tidak dapat dijumpai di dalam badan. Contohnya, ion cl^- Mereka sangat banyak dalam medium selular dan ekstrasel, dan membantu mengawal tahap ion⁺ dan ca²⁺, kebanyakannya.

Begitu juga, asid hidroklorik adalah sebahagian daripada jus gastrik dengan makanan yang dicerna di dalam perut; cl ionnya^-, Dalam syarikat H₃Sama ada⁺, Tentukan pH hampir 1 rembesan ini.

Senjata kimia

Ketumpatan klorin gas menjadikannya bahan maut apabila ia tumpah atau dituangkan ke ruang tertutup atau terbuka. Menjadi lebih padat daripada udara, arus itu tidak mudah menyeret klorin, jadi ia tetap untuk masa yang cukup sebelum akhirnya menyebar.

Dalam Perang Dunia I, sebagai contoh, klorin ini digunakan di medan perang. Setelah dibebaskan, dia menyelinap ke parit untuk mencekik tentera dan memaksa mereka pergi ke permukaan.

Disinfectant

Kolam renang berkloron untuk mengelakkan pembiakan dan penyebaran mikroorganisma. Sumber: Pixabay.

Penyelesaian yang berkloronasi, yang mana klorin gas telah dibubarkan di dalam air dan kemudian dialihkan dengan penampan, mempunyai sifat disinfektan yang sangat baik, serta menghalang reput tisu. Mereka telah digunakan untuk membasmi luka terbuka untuk menghapuskan bakteria patogen.

Air kolam renang tepat berkloronasi untuk menghapuskan bakteria, mikrob dan parasit yang boleh menempatkannya. Untuk tujuan ini, klorin gas digunakan untuk digunakan, namun tindakannya agak agresif. Sebaliknya, penyelesaian natrium hipoklorit (peluntur) atau asid trichloroisocianuric (ATC) digunakan (ATC).

Yang terdahulu menunjukkan bahawa bukan CL₂ Orang yang menggunakan tindakan disinfektan tetapi asid hypochlorite, yang menghasilkan radikal atau · yang memusnahkan mikroorganisma.

Peluntur

Sangat serupa dengan tindakan disinfektannya, klorin juga melunturkan bahan -bahan kerana warna yang bertanggungjawab untuk HCLO. Oleh itu, penyelesaiannya yang berkloroni sesuai untuk mengeluarkan bintik -bintik dari pakaian putih, atau pulpa kertas peluntur.

Polyvinylchloride

Sebatian klorin yang paling penting, yang mana kira -kira 19% daripada pengeluaran klorin gas yang lain diperuntukkan, adalah vinil polychloride (PVC). Plastik ini mempunyai banyak kegunaan. Dengan itu, paip air dibuat, bingkai tingkap, dinding dinding dan lantai, pendawaian elektrik, beg intravena, kot, dll.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi Keempat). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Klorin. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
3. Laura h. et al. (2018). Struktur klorin pepejal pada 1.45 gpazeitschrift für kristallgraphie. Bahan Kristal, Jilid 234, Isu 4, Halaman 277-280, ISSN (Online) 2196-7105, ISSN (Cetak) 2194-4946, doi: doi.org/10.1515/ZKRI-2018-2145
4. Pusat Kebangsaan Maklumat Bioteknologi. (2019). Klorin. Pangkalan data PUBCHEM. CID = 24526. Pulih dari: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
5. Marques Miguel. (s.F.). Klorin. Pulih dari: nautilus.Fis.UC.Pt
6. Majlis Kimia Amerika. (2019). Kimia Klorin: Pengenalan kepada Klorin. Pulih dari: klorin.Americachemistry.com
7. Fong-Yan MA. (s.F.). Kesan klorida yang menghakis pada logam. Jabatan Kejuruteraan Marin, Republik Ntou China (Taiwan).
8. Negeri New York. (2019). Fakta mengenai klorin. Pulih dari: kesihatan.NY.Gov
9. Dr. Doug Stewart. (2019). Fakta Elemen Klorin. Chemicool. Pulih dari: chemicool.com