Хлор газ

Хлор. Токсичные свойства

Хлор был первым веществом, примененным на войне в качестве отравляющего вещества.

22 апреля 1915 г близ города Ипр германские части выпустили его из баллонов (около 70 т), направив поток газа, движимый ветром, на позиции французских войск.

Эта химическая атака стала причиной поражения  более чем 7000 человек. Позже вещество широко применялось на фронтах Первой Мировой войны и потому клиника поражения хорошо изучена.

В настоящее время хлор как отравляющее вещество не рассматривается. Тем не менее, миллионы тонн вещества ежегодно получаются и используются для технических нужд: очистки воды (2 – 6%), отбеливания целлюлозы и тканей (до 15%), химического синтеза (около 65%) и т.д. Хлор является наиболее частой причиной несчастных случаев на производстве.

Физико-химические свойства. Токсичность

Обратите внимание

Хлор – газ желтовато-зеленого цвета с характерным удушливым запахом, примерно в 2,5 раза тяжелее воздуха. Распространяясь в зараженной атмосфере, он следует рельефу местности, затекая в ямы и укрытия. Хорошо адсорбируется активированным углем.

Химически очень активен. Нейтрализуется хлор водным раствором гипосульфита. Он сохраняется и транспортируется в сжиженном виде под повышенным давлением.

В случае аварий на объектах производства, хранения, транспортировки и использования возможно массовое поражение людей.  

Механизм повреждающего действия хлора на клетки дыхательной системы связывают с его высокой окислительной активностью, способностью при взаимодействии с водой образовывать хлорноватистую кислоту.

Хлорноватистая кислота образует в цитозоле клеток хлорамины, имеющие достаточно высокую биологическую активность, может взаимодействовать с ненасыщенными связями жирных кислот фосфолипидов и образовывать пероксиды, блокировать сульфгидрильные группы олигопептидов и белков.

Известно, что в реакциях хлорноватистой кислоты с биомолекулами образуется супероксидный радикал – инициатор процесса свободнорадикального окисления в клетках.

Основные проявления интоксикации

В редких случаях (при ингаляции чрезвычайно высоких концентраций)  смерть может наступить уже при первых вдохах зараженного воздуха. Причина смерти – рефлекторная остановка дыхания и сердечной деятельности.

Другой причиной быстрой гибели пострадавших (в течение 20 – 30 минут после вдыхания вещества) является, отек легких.

Важно

В этих случаях окраска кожных покровов пострадавшего приобретает зеленоватый оттенок, наблюдается помутнение роговицы.

Чаще в случаях тяжелого отравления в момент воздействия пострадавшие ощущали резкое жжение в области глаз и верхних дыхательных путей, стеснение дыхания. Отравленный стремится облегчить дыхание, разрывая ворот одежды.

Одновременно отмечается крайняя слабость, отравленные падают и лишаются возможности покидать пораженную зону. Практически с начала воздействия появляется надрывный, мучительный кашель, позже присоединяется одышка, причем в дыхании участвуют добавочные дыхательные мышцы.

Пораженный старается занять положение, облегчающее дыхание. Речь невозможна. Иногда наблюдается рвота.

Через некоторое время после выхода из зоны поражения может наступить некоторое облегчение состояния (скрытый период), однако чаще (в отличие от поражения фосгеном) полная ремиссия не наступает: сохраняется кашель, болезненные ощущения по ходу трахеи и в области диафрагмы.

Через некоторое время (от нескольких часов до суток) состояние вновь ухудшается, усиливаются кашель и одышка (до 40 дыхательных актов в минуту), лицо приобретает синюшную (синий тип гипоксии), а в крайне тяжелых случаях пепельную окраску. Над легкими прослушиваются хрипы.

Пострадавший постоянно отхаркивает пенистую желтоватую или красноватую жидкость (более 1 л за сутки). Наблюдаются сильнейшие головные боли, температура тела понижается. Пульс замедлен. Артериальное давление падает.

Пострадавший теряет сознание и погибает при явлениях острой дыхательной недостаточности. Если отек легких не приводит к гибели, то через несколько часов (до 48) состояние начинает улучшаться.

Совет

Однако в дальнейшем заболевание постепенно переходит в следующий период – осложнений, во время которого обычно развиваются явления бронхопневмонии.

Как правило, отравленные, не погибшие впервые 24 часа после воздействия, выживают. Явления бронхита и пневмонии могут наблюдаться в течение нескольких недель, а легочная эмфизема оказывается стойким последствием интоксикации. Часто в качестве осложнения регистрируются длительные нарушения со стороны деятельности сердца. 

Типичными проявлениями поражения умеренными концентрациями хлора  являются увеличение сопротивления дыханию при сохранении диффузионной способности легочной ткани. Нормализация дыхательной функции у  пострадавших возвращается к норме в течение нескольких месяцев.



Хлор

Общие сведения и методы получения

Хлор (С1) — в свободном состоянии при нормальных условиях двухатом­ный газ С12 желто-зеленого цвета, относится к галогенам. Впервые хлор был получен в 1774 г. в Швеции Шееле взаимодействием соляной кисло, ты с пиролюзитом Мп02. Однако только в 1810 г. Дэви установил, что хлор — элемент и назвал его Chlorine (от греческого Chloros — желто-зеленый).

В 1812 г. Гей-Люссак предложил для этого элемента название хлор. В жидком виде был впервые получен в 1823 г. Фарадеем.

Среднее содержание в земной коре 1,7-10_2%; в кислых извержен­ных породах 2,4-Ю-2 %; в основных и ультраосновных 5• 10~3 % (па массе).

Из-за чрезвычайной реакционной способности встречается в свободном виде только в вулканических газах, в связанном виде находится в горных породах, в морской, речной и озерной водах, в растительных и жи­вотных организмах.

Основные минералы, содержащие хлор: галит NaCl (каменная соль), сильвин КС1, сильвинит NaCl – KCl , карналлит KCl – MgCl 2 -6 H 2 0, каинит KCl – MgS 04-3 HA бишофит MgCl 2 -6 H 2 0 и др.

Наиболее мощные залежн образуют каменная и калийные соли.

Основным способом промышленного получения хлора в настоящее время служит электролиз водного раствора хлорида натрия; его осу­ществляют двумя методами:

1) диафрагменный метод (в электролизерах с твердым катодом и по­ристой фильтрующей диафрагмой);

2) ртутный метод (в электролизерах с ртутным катодом).

Обратите внимание

По обоим методам на графитовом или оксидно-титано-рутениевом аноде выделяется газообразный хлор.

Химический состав жидкого хлора, применяемого при производстве отбеливающих средств, солей, хлорорганических соединений, а также для очистки и стерилизации питьевой воды, по ГОСТ 6718—68:

Содержание хлора, % (объемн.), не менее ……………………………………. 99,6

Содержание влаги, % (по массе), не более …………………………………… 0,05

Содержание треххлористого азота, % (п° массе), не более . 0,005

Хлор очень токсичен, он сильно действует на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Предельно допустимое содержание хлора в воз­духе производственных помещений не должно превышать 0,001 мг/л. Вдыхание воздуха, содержащего 0,1—0,2 мг/л хлора, в течение 30— 60 мин опасно для жизни.

Для предупреждения отравлений следует герметизировать оборудо­вание, использовать эффективную вентиляцию и противогазы.

Физические свойства

Атомные характеристики. Атомный номер 17, атомная масса 35,453 а. е. м., атомный объем 17,38*10-6 м3/моль, атомный радиус (кова-лентиый) 0,099 нм, ионные радиусы С1_| 0,181 нм, CF+ 0,026 нм. Конфи­гурация внешних электронных оболочек 3 s2 3 р5. Значение первый трех потенциалов ионизации / (эВ): 13,01; 23,80; 39,9; сродство к электрону 3,76 эВ; электроотрицательность 3,0.

Молекула хлора состоит из двух атомов С12. Межъядерное расстояние в молекуле газа 0,1998 нм.

Важно

Кристаллическая решетка хлора ромбическая (при 113 К) с периода­ми решетки, нм: а = 0,448; & = 0,624; с = 0,826; координационное число равно 1.

Химические свойства

Электрохимический эквивалент хлора (одновалентного) 0,36743 мг/ /Кл. Хлор весьма химически активен, непосредственно соединяется с большинством металлов и неметаллов, замещает водород в углеводоро­дах, присоединяется к ненасыщенным соединениям.

В соединениях проявляет степень окисления —1, +1, +3, 4-4, +5, 4-6, +7. Непосредственно с кислородом не соединяется, оксиды хлора получают косвенным путем. Известны оксиды С120; С102; С12Ов; С1207; С103.

Все они, кроме бесцветного С1207 имеют различных оттенков жел­тую окраску, все очень сильные окислители, являются эндотермически­ми соединениями, мало стойки и могут самопроизвольно взрываться, особенно СЮ2 и С103. Имеются соединения, состоящие из хлора, кис­лорода и фтора.

Наиболее важным является перхлорилфторид FCI03. Известны кислородные кислоты хлора и их соли:

НС10 — хлорноватистая кислота и ее соли — гипохлориты; НС102 — хлористая кислота и ее соли — хлориты;

НСЮ3 — хлорноватая кислота и ее соли — хлораты;

НСЮ4 — хлорная кислота и ее соли — перхлораты. Все кислородные соединения хлора сильные окислители. При рассмот­рении свойств кислородных кислот и их солей следует отметить:

Соответствующие соли значительно устойчивее свободных кислот. Гипохлориты при хранении медленно разлагаются, хлораты и перхло­раты в определенных условиях могут взрываться.

Совет

С водородом взаимодействует со взрывом при обычных температурах под действием активного света или катализаторов, образуя бесцветный газ с резким запахом, дымящий на воздухе — хлороводород НС1 хоро­шо растворимый в воде с образованием сильной кислоты — соляной.

Смесь хлора и водорода горит бесцветным или желто-зелеиым пла­менем, максимальная температура которого достигает 2200 °С. Смеси, содержащие от 5,8 до 88,5 % водорода, взрывоопасны.

Примеси N 2 , СО, НС1 и С02 снижают взрывоопасность таких смесей.

Скорость рас­пространения пламени в хлороводородных смесях также зависит от со­отношения в них водорода и хлора и ее максимальная величина 4,1 м/с.

Непосредственно соединяется с подавляющим большинством метал­лов, образуя соли — хлориды, большинство которых хорошо растворимо в воде. Трудно растворимы AgCl и РЬС12. Щелочные металлы в присут­ствии следов влаги взаимодействуют с хлором с воспламенением.

При температуре выше 540 °С все металлы и сплавы взаимодейству­ют с хлором. Углеродистая сталь, медь и алюминий загораются в среде хлора при температурах 230 °С, 280 и 180 °С соответственно; нержавею­щие стали типа Х18Н8 стойки до температур (320—340) °С, монель ме­талл — до 430 °С, никель и высоконикелистые сплавы типа инконель — до 540 °С.

Непосредственно с азотом хлор не соединяется, косвенным путем по­лучают хлористый азот (азид хлора) C1N3 — бесцветный, сильно взры­вающийся газ и треххлористый азот NCI3 — темно-желтую, летучую, маслянистую жидкость с резким запахом, сильно взрывающуюся при соприкосновении с веществами, способными хлорироваться.

При полном отсутствии влаги хлор взаимодействует с серой уже при комнатной температуре, при нагревании активность взаимодействия воз­растает— образуются соединения SCI4, SC12, S2CI2 и др. типа SnClm.

Непосредственно с углеродом хлор не соединяется, косвенным путем получают СС14 — тетрахлорметан — бесцветную, негорючую жидкость, при обычной температуре химически инертную, гидролизующуюся во­дой, хорошо растворяющую органические вещества.

Обратите внимание

Белый фосфор в атмосфере хлора воспламеняется на холоду, с крас, иым фосфором реакция протекает спокойно. В обоих случаях образу­ется трихлорид фосфора РС13, который при дальнейшем хлорировании превращается в пентахлорид РСЬ. При окислении трихлорида фосфора РС13 образуетси оксихлорид РОС13, используе-мый в органическом синте­зе как мягкий хлорирующий реагент.

С кремнием хлор образует ряд соединений: (SiCl)* — твердое жел­тое вещество, при 98 °С воспламеняется на воздухе, сильный восстано­витель, растворяется в КОН; Sii0Cli3 и Si n Ci2n+2 (я=3, 4, 10) —смоло­подобные вязкие вещества, энергично гидролизуются, хорошо разоря­ются в бензоле, на воздухе легко окисляются; Si2Cle — бесцветная жид­кость, при 500°С разлагается, очень чувствительна к воде; SiCl4 — бес­цветная подвижная жидкость, гидролизуется, дымит на воздухе.

С бором хлор образует: ВС13 — бесцветная легкоподвижная жид­кость, легко гидролизуется, дымит на воздухе, растворяется в спиртах;

ВгСЦ—бесцветная жидкость, легко разлагается, растворяется в воде; (ВС1)з;(х = 4,8) существуют при высокой температуре в газообразном состоянии.

С другими галогенами хлор образует межгалоидные соединения: фто-риды C 1 F , C 1 F 3 , C 1 F 5 очень реакционноспособные вещества; бромид ВгС1 — малоустойчивый желтый газ; иодиды IC 1 —твердое вещество красного цвета, неустойчивое, разлагается водой и 1С1з — рассеиваю­щееся в воздухе желтое вещество, разлагается водой, при нагревании растворяется в органических растворителях.

Хлор легко вступает во взаимодействие со щелочами на холоду с об­разованием хлоридов и гипохлоритов, а при нагревании — хлоридов и хлоратов. С Са(ОН)2 образует важные технические соединения — хлор­ную известь, ипохлорит и хлорат кальция.

Области применения

Хлор применяют как отбеливающее средство в текстильной и бумажной промышленности; для стерилизации питьевой воды и обеззараживания сточных вод; как исходное сырье для получения синтетического хлоро-водорода, соляной кислоты, хлорной извести, хлоридов, хлоратов, гипо­хлоритов; для извлечения олова из отходов белой жести; дли получения различных органических хлорпроизводных; пластмасс, синтетических волокон, растворителей, каучуков, заменителей кожи (павинол), средств защиты растений (гексахлорана, хлорофоса); дефолиантов, дезинфици­рующих средств, лекарств, ядохимикатов; в анилипокрасочной промыш­ленности; в цветной металлургии для хлорирования руд с целью извле­чения некоторых металлов (титана, ниобия, циркония); при получении и очистке многих металлов.

Из соединений хлора широко применяют хлориды ( NaCl — пищевая промышленность, получение NaOH , Cl 2 ; КС1 — калийное удобрение); гипохлориты — отбеливающие и дезинфицирующие вещества; хлораты — в пиротехнике, в производстве спичек; перхлораты — как компонент твердых ракетных топлив.

Выброс хлора: симптомы отравления и первая помощь

Хлор является сильнодействующим ядовитым веществом удушающего характера. Что делать, если на предприятии или близлежащем химическом заводе произошла утечка хлора?

Хлор – это газ с резким специфическим запахом. Он тяжелее воздуха, при испарении похож на туман.

Важно

Как эффективный бактерицид хлор начал использоваться почти два столетия назад. С одной стороны, хлор спас сотни тысяч жизней благодаря своей способности разрушать вредные бактерии и вирусы, но в то же время он оказывает отравляющее воздействие и на человека.

Кроме этого, хлор является одним из важнейших продуктов химической промышленности по объёму производства и области применения.

Свойства хлора

При нормальных условиях хлор представляет собой газ зеленовато-жёлтого цвета с резким раздражающим запахом, в сжиженном же состоянии хлор может находиться только при избыточном давлении или при температуре ниже минус 34 °С.

При утечке хлор дымит, при температуре -34 °С сжижается, при температуре -101 °С затвердевает. Хлор малорастворим в воде – в одном объёме воды растворяется около двух его объёмов. Жидкий хлор в 1,5 раза тяжелее воды, газообразный хлор в 2,5 раза тяжелее воздуха.

Один килограмм жидкого хлора при испарении дает 315 литров газообразного хлора, при испарении на воздухе в значительных количествах даёт с водяными парами белый туман. В смеси с водородом (более 50 % водорода) хлор взрывоопасен, а при нагревании ёмкости с хлором взрываются.

Хранится и транспортируется жидкий хлор в сосудах, выдерживающих избыточное давление. Один баллон с жидким хлором при разгерметизации становится бомбой с радиусом поражения от 150 метров до 1 километра, с действием в зоне поражения более суток.

Чем опасен хлор?

Наибольшую опасность представляет хлор в сжиженном состоянии. При выбросах жидкого хлора смертельно опасную зону составляет площадь в радиусе примерно 400 м от места выброса.

Опасность хлора заключается во взаимодействии хлоргаза со слизистыми оболочками человека – образуется соляная кислота, вызывающая отёк лёгких, поражение глаз и носа, кожные раздражения. При вдыхании высоких концентраций хлора возможен смертельный исход – попадая в лёгкие, он обжигает лёгочную ткань и вызывает удушье.

Учёные предполагают, что хлор, как и продукты его взаимодействия с другими веществами, увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний, аллергических реакций и выкидышей у беременных женщин.

Признаки отравления хлором

№17 Хлор

Хлор в сферической ампуле

При добавлении капли серной кислоты к смеси бертоллетовой соли с сахаром происходит яркая вспышка

Впервые хлор был получен в 1772 г. Шееле, описавшим его выделение при взаимодействии пиролюзита с соляной кислотой в своём трактате о пиролюзите: 4HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + 2H2O Шееле отметил запах хлора, схожий с запахом царской водки, его способность взаимодействовать с золотом и киноварью, а также его отбеливающие свойства.

Однако Шееле, в соответствии с господствовавшей в химии того времени теории флогистона, предположил, что хлор представляет собой дефлогистированную соляную кислоту, то есть оксид соляной кислоты.

Бертолле и Лавуазье предположили, что хлор является оксидом элемента мурия, однако попытки его выделения оставались безуспешными вплоть до работ Дэви, которому электролизом удалось разложить поваренную соль на натрий и хлор.

Название элемента происходит от греческого clwroz – “зелёный”.

Нахождение в природе, получение:

Природный хлор представляет собой смесь двух изотопов 35Cl и 37Cl. В земной коре хлор – самый распространённый галоген.

Поскольку хлор очень активен, в природе он встречается только в виде соединений в составе минералов: галита NaCl, сильвина KCl, сильвинита KCl · NaCl, бишофита MgCl2·6H2O, карналлита KCl·MgCl2·6Н2O, каинита KCl·MgSO4·3Н2О.

Самые большие запасы хлора содержатся в составе солей вод морей и океанов. В промышленных масштабах хлор получают вместе с гидроксидом натрия и водородом при электролизе раствора поваренной соли:

2NaCl + 2H2О => H2 + Cl2 + 2NaOH

Совет

Для рекуперации хлора из хлороводорода, являющегося побочным продуктом при промышленном хлорировании органических соединений используется процесс Дикона (каталитическое окисление хлороводорода кислородом воздуха):

4HCl + O2 = 2H2O + 2Cl2

В лабораториях обычно используют процессы, основанные на окислении хлороводорода сильными окислителями (например, оксидом марганца (IV), перманганатом калия, дихроматом калия):

2KMnO4 + 16HCl = 5Cl2 + 2MnCl2 + 2KCl +8H2O

K2Cr2O7 + 14HCl = 3Cl2 + 2CrCl3 + 2KCl + 7H2O

Физические свойства:

При нормальных условиях хлор – жёлто-зелёный газ с удушающим запахом. Хлор заметно растворяется в воде (“хлорная вода”). При 20°C в одном объеме воды растворяется 2,3 объема хлора. Температура кипения = -34°C; температура плавления = -101°C, плотность (газ, н.у.) = 3,214 г/л.

Химические свойства:

Хлор очень активен – он непосредственно соединяется почти со всеми элементами периодической системы, металлами и неметаллами (кроме углерода, азота, кислорода и инертных газов).

Хлор очень сильный окислитель, вытесняет менее активные неметаллы (бром, иод) из их соединений с водородом и металлами:
Cl2 + 2HBr = Br2 + 2HCl; Cl2 + 2NaI = I2 + 2NaCl При растворении в воде или щелочах, хлор дисмутирует, образуя хлорноватистую (а при нагревании хлорную) и соляную кислоты, либо их соли.

Cl2 + H2O

Важнейшие соединения:

Хлороводород HCl – бесцветный газ, на воздухе дымит вследствие образования с парами воды капелек тумана. Обладает резким запахом, сильно раздражает дыхательные пути. Содержится в вулканических газах и водах, в желудочном соке.

Химические свойства зависят от того, в каком состоянии он находится (может быть в газообразном, жидком состоянии или в растворе). Раствор HCl называется соляной (хлороводородной) кислотой. Это сильная кислота, вытесняет более слабые кислоты из их солей. Соли – хлориды – твёрдые кристаллические вещества с высокими температурами плавления.

Ковалентные хлориды – соединения хлора с неметаллами, газы, жидкости или легкоплавкие твёрдые вещества, имеющие характерные кислотные свойства, как правило легко гидролизующиеся водой с образованием соляной кислоты:
PCl5 + 4H2O = H3PO4 + 5HCl;
Оксид хлора(I) Cl2O., газ буровато-желтого цвета с резким запахом.

Поражает дыхательные органы. Легко растворяется в воде, образуя хлорноватистую кислоту.
Хлорноватистая кислота HClO. Существует только в растворах. Это слабая и неустойчивая кислота. Легко разлагается на соляную кислоту и кислород. Сильный окислитель. Образуется при растворении хлора в воде.

Соли – гипохлориты, малоустойчивы (NaClO*H2O при 70 °C разлагается со взрывом), сильные окислители. Широко используется для отбеливания и дезинфекции хлорная известь, смешанная соль Ca(Cl)OCl
Хлористая кислота HClO2, в свободном виде неустойчива, даже в разбавленном водном растворе она быстро разлагается.

Кислота средней силы, соли – хлориты, как правило, бесцветны и хорошо растворимы в воде. В отличие от гипохлоритов, хлориты проявляют выраженные окислительные свойства только в кислой среде. Наибольшее применение (для отбелки тканей и бумажной массы) имеет хлорит натрия NaClO2.

Оксид хлора(IV) ClO2, – зеленовато-желтый газ с неприятным (резким) запахом, …
Хлорноватая кислота , HClO3 – в свободном виде нестабильна: диспропорционирует на ClO2 и HClO4. Соли – хлораты; из них наибольшее значение имеют хлораты натрия, калия, кальция и магния. Это сильные окислители, в смеси с восстановителями взрывоопасны.

Хлорат калия (бертолетова соль) – KClO3, использовалась для получения кислорода в лаборатории, но из-за высокой опасности её перестали применять. Растворы хлората калия применялись в качестве слабого антисептика, наружного лекарственного средства для полоскания горла.

Хлорная кислота HClO4, в водных растворах хлорная кислота – самая устойчивая из всех кислородсодержащих кислот хлора. Безводная хлорная кислота, которую получают при помощи концентрированной серной кислоты из 72%-ной HСlO4 мало устойчива. Это самая сильная одноосновная кислота (в водном растворе). Соли – перхлораты, применяются как окислители (твердотопливные ракетные двигатели).

Применение:

Хлор применяют во многих отраслях промышленности, науки и бытовых нужд: – В производстве поливинилхлорида, пластикатов, синтетического каучука; – Для отбеливания ткани и бумаги; – Производство хлорорганических инсектицидов – веществ, убивающих вредных для посевов насекомых, но безопасных для растений; – Для обеззараживания воды – “хлорирования”; – В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E925; – В химическом производстве соляной кислоты, хлорной извести, бертолетовой соли, хлоридов металлов, ядов, лекарств, удобрений;

– В металлургии для производства чистых металлов: титана, олова, тантала, ниобия.

Биологическая роль и токсичность:

Хлор относится к важнейшим биогенным элементам и входит в состав всех живых организмов. У животных и человека, ионы хлора участвуют в поддержании осмотического равновесия, хлорид-ион имеет оптимальный радиус для проникновения через мембрану клеток.

Ионы хлора жизненно необходимы растениям, участвуя в энергетическом обмене у растений, активируя окислительное фосфорилирование. Хлор в виде простого вещества ядовит, при попадании в лёгкие вызывает ожог лёгочной ткани, удушье. Раздражающее действие на дыхательные пути оказывает при концентрации в воздухе около 0,006 мг/л (т.е.

в два раза выше порога восприятия запаха хлора). Хлор был одним из первых химических отравляющих веществ, использованных Германией в Первую Мировую войну.

Короткова Ю., Швецова И.
ХФ ТюмГУ, 571 группа.

Хлор: основные свойства, способы получения, взаимодействие с водой

[Deposit Photos]

Впервые хлор был описан в «Трактате о пиролюзите» шведского химика Шееле. Ученый нагревал минерал пиролюзит с соляной кислотой и заметил характерный для царской водки запах.

После этого он собрал желто-зеленый газ, источавший этот запах, и приступил к изучению его взаимодействия с разными веществами. Химик первым обнаружил отбеливающие свойства хлора и обратил внимание на воздействие хлора на золото и киноварь.

Название элементу дал ученый Дэви, долгое время занимавшийся исследованием ядовитого газа.

Общие свойства хлора

Хлор — это галоген, сильнейший окислитель, чрезвычайно ядовитый газ и важнейший продукт химической промышленности. Это сырье для производства ядохимикатов, пластмасс, искусственного волокна, каучука, медикаментов, красителей. Это вещество, с помощью которого получают кремний, титан, фторопласт, глицерин. Хлор используют для отбеливания тканей и очистки питьевой воды.

При обычных условиях хлор — это тяжелый желто-зеленый газ с характерным запахом. Атомный вес — 35,453, молекулярный вес — 70,906. Один литр хлора в газообразном состоянии при нормальных условиях весит 3,214 г. Если охладить хлор до температуры –34,05 °C, газ конденсируется в желтую жидкость, а при температуре -101,6 °C — затвердевает.

[Deposit Photos]

В условиях повышенного давления хлор превращается в жидкость даже при более высоких температурах. Этот газ имеет высокую активность: он соединяется почти с каждым элементом периодической системы Менделеева.

Обратите внимание

По этой причине в природе хлор встречается исключительно в виде соединений. Хлор содержится в таких минералах, как галит, сильвинит, бишофит, карналлит, каинит. Именно эти минералы «виноваты» в том, что в земной коре содержится 0,17% хлора.

Для цветной металлургии важны такие относительно редкие хлорсодержащие минералы, как роговое серебро.

Жидкий хлор — один из самых сильных изоляторов электропроводности: вещество проводит ток хуже, чем дистиллированная вода, почти в миллиард раз, и в тысячу раз хуже, по сравнению с серебром. Скорость звука в хлоре в 1,5 раза меньше, чем в воздухе.

В настоящее время науке известны 9 изотопов хлора, но в природе встречаются 2 — хлор-35 и хлор-37. Хлора-35 в три раза больше, чем хлора-37. При этом 7 из 9 изотопов получены искусственным путем. Наиболее недолговечный хлор-32 имеет период полураспада 0,306 секунды, а самый долговечный — хлор-36 — способен «жить» 310 тысяч лет.

Жидкий хлор в запаянном сосуде [Wikipedia]

Производство хлора требует много электроэнергии, чтобы разложить природные соединения элемента. Основное сырье при получении хлора — это обычная каменная соль, недорогой продукт, расходующийся в больших количествах (для получения 1 тонны хлора нужно не менее 1,7 тонн соли).

Сначала соль измельчается, затем растворяется в теплой воде. Полученный раствор перекачивается в цех очистки, где очищается от примесей солей кальция и магния, а затем осветляется (отстаивается).

Чистый концентрированный раствор хлористого натрия перекачивается в цех электролиза.

Дома можно провести необычный эксперимент по получению хлора, для этого необходимо провести электролиз хлорида натрия.

Есть два типа технологического производства хлора: ртутный и диафрагменный. Во втором случае катодом выступает перфорированный железный лист, а катодное и анодное пространства электролизера разделены асбестовой диафрагмой.

Важно

На железном катоде образуется разряд ионов водорода и водный раствор едкого натра. При использовании ртути в качестве катода на ней разряжаются ионы натрия и образуется амальгама натрия, которая затем разлагается водой. Образуются водород и едкий натр.

Разделительная диафрагма в таком случае не нужна, щелочь обладает высокой концентрацией.

Производство хлора — это одновременно производство водорода и едкого натра. Водород отводится по металлическим трубам, а хлор — по керамическим или стеклянным.

«Свежий» хлор насыщен парами воды и поэтому проявляет свои наиболее агрессивные свойства.

Хлор сначала охлаждается водой в керамических изнутри башнях, затем сушится концентрированной серной кислотой — она является единственным осушителем хлора, с которым элемент не вступает в реакцию.

Сухой хлор менее агрессивен и не способствует разрушению металла. Транспортировка готового хлора осуществляется в жидком состоянии в баллонах под давлением до 10 атм, или в железнодорожных цистернах. Для сжатия и перекачивания хлора на заводах используются насосы с серной кислотой, выполняющей роль одновременно смазки и рабочего тела.

Старинная установка для получения хлора [Deposit Photos]

Хлор растворяется в воде: при 20 °C в одном объеме воды растворяется 2,3 объема хлора. Изначально водный раствор хлора имеет желтый цвет, но если его долгое время хранить на свету, он постепенно обесцвечиваются.

Это можно объяснить тем, что растворенный хлор вступает в частичную реакцию с водой, образуя при этом соляную и хлорноватистую кислоты.

Раствор хлора в воде постепенно превращается в раствор соляной кислоты, так как хлорноватистая кислота неустойчива и постепенно распадается на хлороводород и кислород.

При низких температурах хлор и вода вступают в реакцию и образуют кристаллогидрат необычного состава. Это кристаллы зелено-желтого цвета, устойчивые лишь при температуре ниже 10 °C. Они образуются при пропускании хлора через воду со льдом.

Совет

В кристаллической решетке льда молекулы воды могут располагаться так, что между ними появляются закономерно расположенные пустоты. Элементарная кубическая ячейка содержит 46 молекул воды, между которыми имеется 8 микроскопических пустот.

В них оседают молекулы хлора.

Хлор – Аварийная карточка

В случае возгорания в окрестностях: разрешены все средства пожаротушения. В случае пожара: охлаждать баллоны, обливая их водой, но НЕ допускать прямого контакта вещества с водой.

Провести эвакуацию из опасной зоны! Проконсультироваться со специалистом! Вентиляция. НИКОГДА не направлять струю воды на жидкость. Удалить газ, используя мелкие брызги воды.

При ликвидации аварий с выбросом (проливом) хлора изолировать опасную зону, удалить из нее людей, держаться с наветренной стороны, избегать низких мест, в зону аварии входить только в полной защитной одежде.

Непосредственно на месте аварии и на удалении до 500 метров от источника заражения работы проводят в изолирующих противогазах ИП-4, ИП-5 (на химически связанном кислороде), дыхательных аппаратах АСВ-2, ДАСВ (на сжатом воздухе) КИП-8, КИП-9 (на сжатом кислороде) и средствах защиты кожи (Л-1, ОЗК, КИХ-4, КИХ-5 и др.). На расстоянии более 500 метров от очага, где концентрация хлора резко понижается, средства защиты кожи можно не использовать, а для защиты органов дыхания используют промышленные противогазы с коробками марок А, В, Г, Е, БКФ, а также гражданские противогазы ГП-5, ГП-7, ПДФ-2Д, ПДФ-2Ш, без ДПГ-3 или с ДПГ-3.

При длительном воздействии жидкий хлор разрушает резиновые детали изолирующих противогазов и прорезиненную защитную ткань защитных костюмов, при соприкосновении с кожей вызывает обморожение.

Нейтрализуют хлор следующими растворами:

– известковым молоком, для чего 1 весовую часть гашеной извести заливают 3 частями воды, тщательно перемешивают, затем сверху сливают известковый раствор (например, 10 кг гашеной извести + 30 литров воды);

– 5%-ным водным раствором кальцинированной соды, для чего 2 весовых части кальцинированной соды растворяют при перемешивании с 18 частями воды (например, 5 кг кальцинированной соды + 95 литров воды);

– 5%-ным водным раствором едкого натра, для чего 2 весовых части едкого натра растворяют при перемешивании с 18 частями воды (например, 5 кг. едкого натра + 95 литров воды).

При утечке газообразного хлора для погашения паров распыляют воду. Норма расхода воды не нормируется.

При разливе жидкого хлора место разлива ограждают земляным валом, заливают известковым молоком, раствором кальцинированной соды, едкого натра, либо водой. Для обезвреживания 1 тонны жидкого хлора необходимо 0,6-0,9 тонны воды или 0,5-0,8 тонны растворов. Для нейтрализации 1 тонны жидкого хлора необходимо 22-25 тонн растворов или 333-500 тонн воды.

Для распыления воды или растворов применяют поливомоечные и пожарные машины, авторазливочные станции (АЦ, ПМ-130, АРС-14, АРС-15), а также имеющиеся на химически опасных объектах гидранты и спецсистемы.

Хлор (Cl, Chlorine)

В 1774 году Карл Шееле, химик из Швеции, впервые получил хлор, но считалось, что это не отдельный элемент, а разновидность соляной кислоты (calorizator). Элементарный хлор был получен в начале XIX века Г. Дэви, который разложил поваренную соль на хлор и натрий путём электролиза.

Общая характеристика хлора

Хлор (от греческого χλωρός – зелёный) является элементом XVII группы периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 17 и атомную массу 35,452. Принятое обозначение Cl ( от латинского Chlorum).

Нахождение в природе

Хлор является самым распространённым в земной коре галогеном, чаще всего в виде двух изотопов. В силу химической активности встречается лишь в виде соединений многих минералов.

Физические и химические свойства

Хлор является ядовитым жёлто-зелёным газом, имеет резкий неприятный запах и сладковатый вкус. Именно хлор после его открытия предложили называть галогеном, в одноимённую группу он входит как один из самых химически активных неметаллов.

Суточная потребность в хлоре

В норме взрослый здоровый человек должен получать в сутки 4-6 г хлора, потребность в нём возрастает при активных физических нагрузках или жаркой погоде (при повышенном потоотделении). Обычно суточную норму организм получает из продуктов питания при сбалансированном рационе.

Продукты питания богатые хлором

Основным поставщиком хлора в организм является поваренная соль – особенно, если она не подвергается термической обработке, поэтому лучше солить уже готовые блюда. Также хлор содержат яйца, морепродукты, мясо, горох, фасоль и чечевица, гречка и рис, оливки.

Взаимодействие с другими

Кислотно-щелочной и водный баланс организма регулируется калием, натрием и хлором.

Признаки нехватки хлора

Нехватка хлора вызвана процессами, приводящими к обезвоживанию организма – сильное потоотделение в жару или при физических нагрузках, рвота, диарея и некоторые заболевания моче-выделительной системы. Признаками недостатка хлора являются вялость и сонливость, слабость в мышцах, явная сухость во рту, потеря вкусовых ощущений, отсутствие аппетита.

Признаки избытка хлора

Признаками избытка хлора в организме являются: повышение кровяного давления, сухой кашель, боль в голове и в груди, резь в глазах, слезотечение, расстройства деятельности желудочно-кишечного тракта.

Как правило, переизбыток хлора может быть вызван употреблением обычной воды из-под крана, которая проходит процесс дезинфекции хлором и случается у работников тех отраслей промышленности, которые напрямую связаны с использованием хлора.

Полезные свойства хлора и его влияние на организм

Хлор в организме человека:

• регулирует водный и кислотно-щелочной баланс,
• выводит жидкость и соли из организма в процессе осморегуляции,
• стимулирует нормальное пищеварение,
• нормализует состояние эритроцитов,
• очищает печень от жира.

Применение хлора в жизни

Основное применение хлора – химическая промышленность, где с его помощью изготавливают поливинилхлорид, пенопласт, материалы для упаковки, также боевые отравляющие вещества и удобрения для растений. Обеззараживание питьевой воды хлором – практически единственный доступный способ очистки воды.

Физические и химические свойства хлора

Относится к элементам – p -семейства. Галоген. Порядковый номер – 17. Строение внешнего электронного уровня – 3s23 p5 . Относительная атомная масса – 35,5 а.е.м. Молекула хлора двухатомна – Cl2.

Химические свойства хлора

Хлор реагирует с простыми веществами металлами:

Cl2 + 2Sb = 2SbCl3 (t);

Cl2 + 2Fe = 2FeCl3;

Cl2 + 2Na = 2NaCl.

Хлор взаимодействует с простыми веществами неметаллами. Так, при взаимодействии с фосфором и серой образуются соответствующие хлориды, с фтором – фториды, с водородом – хлороводород, с кислородом – оксиды и т.д.:

5Cl2 + 2P = 2HCl5;

Cl2 + 2S = SCl2;

Cl2 + H2 = 2HCl;

Cl2 + F2 = 2ClF.

Хлор способен вытеснять бром и йод из их соединений с водородом и металлами:

Cl2 + 2HBr = Br2 + 2HCl;

Cl2 + 2NaI = I2 + 2NaCl.

Хлор способен растворяться в воде и щелочах, при этом происходят реакции диспропорционирования хлора, а состав продуктов реакции зависит от условий её проведения:

Cl2 + H2O ↔ HCl + HClO;

Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O;

3 Cl2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O.

Хлор взаимодействует с несолеобразующим оксидом – СО с образованием вещества с тривиальным названием – фосген, с аммиаком с образованием трихлорида аммония:

Cl2 + CO = COCl2;

3 Cl2 + 4NH3 = NCl3 + 3NH4Cl.

В реакциях хлор проявляет свойства окислителя:

Cl2 + H2S = 2HCl + S.

Хлор вступает в реакции взаимодействия с органическими веществами класса алканов, алкенов и аренов:

CH3-CH3 + Cl2 = CH3-CH2-Cl + HCl (условие – УФ-излучение);

CH2 = CH2 + Cl2 = CH2(Cl)-CH2-Cl;

C6H6 + Cl2 = C6H5-Cl + HCl (kat = FeCl3, AlCl3);

C6H6 + 6Cl2 = C6H6Cl6 + 6HCl (условие – УФ-излучение).

Физические свойства хлора

Хлор – газ желто-зеленого цвета. Термически устойчив. При насыщении охлажденной воды хлором образуется твердый кларат. Хорошо растворяется в воде, в большой степени подвергается дисмутации («хлорная вода»).

Растворяется тетрахлориде углерода, жидких SiCl4 и TiCl4. Плохо растворяется в насыщенном растворе хлорида натрия. Не реагирует с кислородом. Сильный окислитель. Температура кипения — -34,1С, плавления — -101,03С.

Получение хлора

Ранее хлор получали по методу Шееле (реакция взаимодействия оксида марганца (VI) c соляной кислотой) или по методу Дикона (реакция взаимодействия хлороводорода с кислородом):

MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O;

4HCl + O2 = 2H2O + 2 Cl2↑.

В наше время для получения хлора используют следующие реакции:

NaOCl + 2HCl = NaCl + Cl2↑ + H2O;

2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 +5 Cl2↑ +8H2O;

2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2↑ + H2↑ (условие – электролиз).

Применение хлора

Хлор нашел широкое применение в различных областях промышленности, так его используют в производстве полимерных материалов (поливинилхлорид), отбеливателей, хлорорганических инсектицидов (гексахлоран), боевых отравляющих веществ (фосген), для обеззараживания воды, в пищевой промышленности, в металлургии и т.д.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Хлор (Cl) – Экобаланс

Хлор (Chlorum — Cl)  — химически активный неметалл. Входит в группу галогенов. Молекула хлора двухатомная (формула Cl2).

Все оксиды хлора нестабильны, могут разлагаться со взрывом, являются сильными окислителями, вызывают возгорание органических соединений, например бумаги, дерева и сахара.

Как ни парадоксально, концентрированная серная кислота – практически единственная жидкость, не взаимодействующая с хлором. Поэтому для сжатия и перекачивания хлора на заводах используют насосы, в которых роль рабочего тела и одновременно смазки выполняет серная кислота.

     При нормальных условиях  хлор— ядовитый газ  желтовато-зелёного цвета, с резким удушающим запахом

Многие развитые страны стремятся ограничить использование хлора в быту, в том числе потому, что при сжигании хлорсодержащего мусора образуется значительное количество диоксинов.

Ученые предполагают, что хлор, как и продукты его взаимодействия с другими веществами, может быть причиной увеличения риска сердечно-сосудистых заболеваний, аллергических реакций и выкидышей у беременных женщин.

Отмечают, что связанные с хлором токсины могут являться «самыми важными экологическими канцерогенными веществами, вызывающими раковые опухоли».

     Опасность и вред хлора для человека

Хлор — токсичный канцерогенный газ, при попадании в лёгкие вызывает ожог лёгочной ткани, удушье. Хлор был одним из первых химических отравляющих веществ, использованных Германией в Первую мировую войну.

Присутствие в воздухе уже около 0,0001% хлора раздражающе действует на слизистые оболочки. Постоянное пребывание в такой атмосфере может привести к заболеванию бронхов, резко ухудшает аппетит, придает зеленоватый оттенок коже. Если содержание хлора в воздухе составляет 0,1°/о, то может наступить острое отравление, первый признак которого – приступы сильнейшего кашля.

При вдыхании средних и низких концентраций хлора отмечаются стеснение и боль в груди, сухой кашель, учащённое дыхание, резь в глазах, слезотечение, повышение содержания лейкоцитов в крови, температуры тела и т.п. Возможны бронхопневмония, токсический отёк лёгких, депрессивные состояния, судороги.

Обратите внимание

Как отдалённые последствия наблюдаются катары верхних дыхательных путей, рецидивирующий бронхит, пневмосклероз и др.; возможна активизация туберкулёза лёгких. При длительном вдыхании небольших концентраций хлора. наблюдаются аналогичные, но медленно развивающиеся формы заболевания.

Острое отравление развивается почти немедленно и приводит к остановке дыхания.

     Применение хлора

Хлор широко применяют во многих отраслях промышленности, науки и бытовых нужд. В производстве поливинилхлорида, пластикатов, синтетического каучука, из которых изготавливают: изоляцию для проводов, оконный профиль, упаковочные материалы, одежду и обувь, линолеум и грампластинки, лаки, аппаратуру и пенопласты, игрушки, детали приборов, строительные материалы.

Хлор используют в химическом производстве соляной кислоты, хлорной извести, бертолетовой соли, хлоридов металлов, ядов, лекарств, удобрений.

В металлургии для производства чистых металлов: титана, олова, кремния, глицерина.

Всем известное соединение хлора- фреон используется как хладагент в холодильной технике.

Хлор применяют в производстве красок, резин, синтетического каучука, углеводородов, взрывчатых веществ и в химических синтезах. Хлор используют также для отбеливания губок и соломы.

Под давлением хлор превращается в жидкость, которую широко используют как отбеливатель, в частности в текстильной и бумажной промышленности, начиная с 1795 года.

Хлор — слишком сильный окислитель для отбеливания шелка и шерсти, но эффективен для отбеливания хлопка, льна и древесной массы.

Другое важное применение жидкого хлора — для очистки воды — впервые предпринято еще в1895 г. для целей городского водоснабжения Нью-Йорка.

В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E925.

     Хлор и человек

     Наряду с тем, что хлор один из самых ядовитых газов, он относится к важнейшим биогенным элементам и входит в состав всех живых организмов в виде соединений. У животных и человека, ионы хлора участвуют в поддержании осмотического равновесия, хлорид-ион имеет оптимальный радиус для проникновения через мембрану клеток.

Именно этим объясняется его совместное участие с ионами натрия и калия в создании постоянного осмотического давления и регуляции водно-солевого обмена. В желудке ионы хлора создают благоприятную среду для действия протеолитических ферментов желудочного сока.

Хлорные каналы представлены во многих типах клеток, митохондриальных мембранах и скелетных мышцах.

Хлор необходим для выработки в желудке соляной кислоты, которая способствует пищеварению и уничтожению болезнетворных бактерий.

     Чем опасен хлор в воде?

В сочетании с хлорированной водой из-под крана самые ценные природные фитохимические вещества с антибактериальными и противораковыми свойствами, которые мы получаем с пищей, превращаются в смертельно опасные яды. Среди таких веществ – соя, фрукты, овощи, чай, многие продукты здорового питания и некоторые лекарства.

В Японии объединенными силами Национального института здоровья и Префектурного университета Сидзуоки было проведено исследование. Ученые выяснили, что естественные органические вещества вступают в реакцию с хлорированной водой из-под крана, образуя опасные соединения, которые могут служить причиной рака. Такие соединения называются МХ, то есть «Мутаген икс» или «Неизвестный мутаген».

Проведенное ранее в Финляндии исследование показало, что МХ в 170 или больше раз опаснее, чем другие известные побочные продукты хлорирования. Также было лабораторно подтверждено, что МХ повреждает щитовидную железу и является причиной раковых новообразований.

Важно

Ничего опасного в самих органических соединениях нет. Это хлор повинен в том, что они превращаются в смертельные яды МХ и ТГМ. Когда те же соединения сочетаются с чистой питьевой водой, они весьма полезны для организма.

Установлено, что свежие овощи и фрукты также вступают в реакцию с хлорированной водой из-под крана, которой мы запиваем еду, и точно так же образуют токсины. Это значит, что свежие фрукты и овощи, зеленый салат, зеленый, черный и травяной чаи, соевые продукты, витамины и различные оздоровительные добавки, даже некоторые лекарства могут менять свои свойства в сочетании с хлорированной водой.

Опасные канцерогены могут быть чрезвычайно токсичны даже в микроскопических дозах, настолько малых, что их крайне сложно определить. И для того, чтобы они образовались, хлора тоже требуется совсем немного.

Существует предположение, что хлор угнетает иммунную и гормональную системы организма путем изменения растительных эстрогенов и фитохимических веществ, которые мы получаем с пищей и с помощью которых поддерживается деятельность этих систем.

Хотя хлорирование уменьшает риск таких заболеваний, как холера, дизентерия, брюшной тиф, многие патогенные (болезнетворные) факторы не устраняются этим способом. Кроме того, хлор опасен для организма как при употреблении вовнутрь, так и при попадании на кожу и вдыхании.

Разве нельзя найти более безопасный способ обеззараживания воды? Можно. Существуют и другие способы, например, озонирование и ультрафиолетовое облучение.

Однако по разным причинам (включая дороговизну) они пока не введены в действие. А просто отказаться от хлорирования невозможно.

Когда в Перу в 1991 году перестали хлорировать воду с целью сократить число раковых заболеваний, там вспыхнула эпидемия холеры.

Что делать?

Совет

Избегайте хлора, насколько это возможно: например, не пейте хлорированную воду из-под крана. Постарайтесь избавиться от хлора: можно использовать фильтры для воды.

По возможности не купайтесь в хлорированной воде. Содержащийся в воде хлор пересушивает кожу и вызывает зуд. А при вдыхании пары хлорных соединений могут накапливаться в легких и становиться причиной бронхита и астмы. Существуют специальные фильтры, которые устанавливаются в насадку душа.

Прочитав о вреде хлора, вы, наверно, захотите узнать, насколько велика опасность, которой вы подвергаетесь. Выяснить подробности можно с помощью тестеров. Пока еще они имеются не в каждом магазине, но при желании их можно приобрести.

Для измерения уровня хлора в воде используют тестовые полоски (обычно 25 штук в упаковке), а также индикаторы в виде таблеток или капель. Они позволят выяснить, содержится ли в «чистой питьевой воде», которую вы покупаете, хлор.

Для определения же содержания паров хлора в воздухе пригласите специалистов для проведения экспертизы воздуха в жилой или рабочей зоне.

     Помните. Хлор – сильнейший яд, относящийся ко 2-му, почти наивысшему классу опасности!

     Позаботьтесь о своем здоровье и здоровье своей семьи!