En la naturaleza, el cloro se presenta en estado gaseoso y solo en forma de compuestos con otros gases. En condiciones cercanas a las normales, es un gas verdoso, venenoso y cáustico. Tiene más peso que el aire. Tiene un olor dulce. La molécula de cloro contiene dos átomos. No se quema en reposo, pero a altas temperaturas interactúa con el hidrógeno, tras lo cual es posible una explosión. Como resultado, se libera gas fosgeno. muy venenoso Por lo tanto, incluso a una concentración baja en el aire (0,001 mg por 1 dm3) puede causar la muerte. La característica principal del cloro no metálico es que es más pesado que el aire, por lo tanto, siempre estará cerca del piso en forma de una neblina de color verde amarillento.
Hechos históricos
Por primera vez en la práctica, esta sustancia fue obtenida por K. Schelee en 1774 mediante la combinación de ácido clorhídrico y pirolusita. Sin embargo, recién en 1810, P. Davy pudo caracterizar el cloro y establecer queun elemento químico separado.
Vale la pena señalar que en 1772 Joseph Priestley pudo obtener cloruro de hidrógeno, un compuesto de cloro con hidrógeno, pero el químico no pudo separar estos dos elementos.
Caracterización química del cloro
El cloro es un elemento químico del subgrupo principal del grupo VII de la tabla periódica. Está en el tercer período y tiene el número atómico 17 (17 protones en el núcleo atómico). No metal reactivo. Designado por letras Cl.
Es un representante típico de los halógenos. Estos son gases que no tienen color, pero tienen un olor acre fuerte. Generalmente tóxico. Todos los halógenos son altamente solubles en agua. Empiezan a humear cuando se exponen al aire húmedo.
Configuración electrónica externa del átomo Cl 3s2Зр5. Por lo tanto, en los compuestos, el elemento químico exhibe niveles de oxidación de -1, +1, +3, +4, +5, +6 y +7. El radio covalente del átomo es 0,96 Å, el radio iónico del Cl es 1,83 Å, la afinidad del átomo por el electrón es 3,65 eV, el nivel de ionización es 12,87 eV.
Como se mencionó anteriormente, el cloro es un no metal bastante activo, lo que le permite crear compuestos con casi cualquier metal (en algunos casos, calentándolo o usando humedad, mientras se desplaza el bromo) y no metales. En forma de polvo, reacciona con los metales solo cuando se expone a altas temperaturas.
Temperatura máxima de combustión - 2250 °C. Con el oxígeno puede formar óxidos, hipocloritos, cloritos y cloratos. Todos los compuestos que contienen oxígeno se vuelven explosivos cuando interactúan con oxidantes.sustancias Vale la pena señalar que los óxidos de cloro pueden explotar aleatoriamente, mientras que los cloratos explotan solo cuando se exponen a cualquier iniciador.
Caracterización del cloro por posición en la Tabla Periódica:
• sustancia simple;
• elemento del decimoséptimo grupo de la tabla periódica;
• tercer período de la tercera fila;
• séptimo grupo del subgrupo principal;
• número atómico 17;
• indicado por el símbolo Cl;
• no metálico reactivo;
• pertenece al grupo de los halógenos;
• en condiciones casi normales, es un gas venenoso de color verde amarillento con un olor acre;
• la molécula de cloro tiene 2 átomos (fórmula Cl2).
Propiedades físicas del cloro:
• Punto de ebullición: -34,04 °С;
• Punto de fusión: -101,5 °С;
• Densidad gaseosa - 3,214 g/l, • densidad de cloro líquido (durante la ebullición) - 1,537 g/cm3;
• densidad del cloro sólido - 1,9 g/cm 3;
• volumen específico – 1.745 x 10-3 l/año.
Cloro: características de los cambios de temperatura
En estado gaseoso, tiende a licuarse fácilmente. A una presión de 8 atmósferas y una temperatura de 20 °C, parece un líquido de color amarillo verdoso. Tiene propiedades anticorrosivas muy altas. Como muestra la práctica, este elemento químico puede mantener un estado líquido hasta una temperatura crítica (143 °C), sujeto a un aumento de presión.
Si se enfría a -32 °C,cambiará su estado de agregación a líquido, independientemente de la presión atmosférica. Con una mayor disminución de la temperatura, se produce la cristalización (a -101 ° C).
Cloro en la naturaleza
La corteza terrestre contiene solo un 0,017 % de cloro. La mayor parte está en gases volcánicos. Como se indicó anteriormente, la sustancia tiene una alta actividad química, como resultado de lo cual se presenta en la naturaleza en compuestos con otros elementos. Sin embargo, muchos minerales contienen cloro. La característica del elemento permite la formación de alrededor de un centenar de minerales diferentes. Por regla general, se trata de cloruros metálicos.
Además, una gran cantidad se encuentra en los océanos: casi el 2 %. Esto se debe al hecho de que los cloruros se disuelven muy activamente y son transportados por ríos y mares. El proceso inverso también es posible. El cloro regresa a la orilla y luego el viento lo transporta. Es por ello que su mayor concentración se observa en las zonas costeras. En las regiones áridas del planeta, el gas que estamos considerando se forma por la evaporación del agua, como resultado de lo cual aparecen las marismas. Cerca de 100 millones de toneladas de esta sustancia se extraen anualmente en el mundo. Lo cual, sin embargo, no es de extrañar, porque hay muchos depósitos que contienen cloro. Sus características, sin embargo, dependen en gran medida de su ubicación geográfica.
Métodos de obtención de cloro
Hoy en día, existen una serie de métodos para obtener cloro, de los cuales los siguientes son los más comunes:
1. diafragma. Es el más sencillo y menos costoso. clorhídricola solución en la electrólisis del diafragma entra en el espacio del ánodo. Más adelante, la rejilla de cátodo de acero fluye hacia el diafragma. Contiene una pequeña cantidad de fibras poliméricas. Una característica importante de este dispositivo es el contraflujo. Se dirige desde el espacio del ánodo al espacio del cátodo, lo que permite obtener cloro y lejía por separado.
2. Membrana. El más eficiente energéticamente, pero difícil de implementar en una organización. Similar al diafragma. La diferencia es que los espacios del ánodo y el cátodo están completamente separados por una membrana. Por lo tanto, la salida son dos flujos separados.
Vale la pena señalar que la característica de chem. (cloro) obtenido por estos métodos será diferente. El método de la membrana se considera más "limpio".
3. Método de mercurio con cátodo líquido. En comparación con otras tecnologías, esta opción le permite obtener el cloro más puro.
Esquema principal de la instalación consta de electrolizador y bomba interconectada y descomponedor de amalgama. El mercurio bombeado por la bomba junto con una solución de sal común sirve como cátodo y los electrodos de carbón o grafito sirven como ánodo. El principio de funcionamiento de la instalación es el siguiente: se libera cloro del electrolito, que se elimina del electrolizador junto con el anolito. Las impurezas y los residuos de cloro se eliminan de este último, se saturan con halita y se devuelven nuevamente a la electrólisis.
Los requisitos de seguridad industrial y la f alta de rentabilidad de la producción llevaron a la sustitución del cátodo líquido por uno sólido.
El uso del cloro en la industriapropósitos
Las propiedades del cloro permiten su uso activo en la industria. Con la ayuda de este elemento químico se obtienen diversos compuestos organoclorados (cloruro de vinilo, clorocaucho, etc.), fármacos y desinfectantes. Pero el nicho más grande que ocupa la industria es la producción de ácido clorhídrico y cal.
Los métodos para purificar el agua potable son ampliamente utilizados. Hoy, están tratando de alejarse de este método, reemplazándolo con ozonización, ya que la sustancia que estamos considerando afecta negativamente al cuerpo humano, además, el agua clorada destruye las tuberías. Esto se debe al hecho de que, en estado libre, el Cl afecta negativamente a las tuberías fabricadas con poliolefinas. Sin embargo, la mayoría de los países prefieren el método de cloración.
Además, el cloro se usa en la metalurgia. Con su ayuda, se obtienen una serie de metales raros (niobio, tantalio, titanio). En la industria química, varios compuestos organoclorados se utilizan activamente para el control de malezas y para otros fines agrícolas, el elemento también se utiliza como blanqueador.
Debido a su estructura química, el cloro destruye la mayoría de los tintes orgánicos e inorgánicos. Esto se logra decolorándolos por completo. Tal resultado solo es posible si hay agua presente, porque el proceso de blanqueo se produce debido al oxígeno atómico, que se forma después de la descomposición del cloro: Cl2 + H2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Este método ha sido utilizado por una parejahace siglos y sigue siendo popular hoy en día.
El uso de esta sustancia es muy popular para la producción de insecticidas organoclorados. Estos preparados agrícolas matan los organismos nocivos, dejando intactas las plantas. Una parte significativa de todo el cloro extraído en el planeta se destina a necesidades agrícolas.
También se utiliza en la producción de compuestos plásticos y caucho. Con su ayuda, se fabrican aislamiento de cables, artículos de papelería, equipos, carcasas de electrodomésticos, etc.. Existe la opinión de que los cauchos obtenidos de esta manera dañan a una persona, pero esto no está confirmado por la ciencia.
Vale la pena señalar que el cloro (las características de la sustancia fueron reveladas en detalle por nosotros anteriormente) y sus derivados, como el gas mostaza y el fosgeno, también se utilizan con fines militares para obtener agentes de guerra química.
El cloro como brillante representante de los no metales
Los no metales son sustancias simples que incluyen gases y líquidos. En la mayoría de los casos, conducen la corriente eléctrica peor que los metales y tienen diferencias significativas en las características físicas y mecánicas. Con la ayuda de un alto nivel de ionización, pueden formar compuestos químicos covalentes. A continuación, se dará una característica de un no metal usando el ejemplo del cloro.
Como se mencionó anteriormente, este elemento químico es un gas. En condiciones normales, carece por completo de propiedades similares a las de los metales. Sin ayuda externa, no puede interactuar con oxígeno, nitrógeno, carbono, etc.exhibe propiedades oxidantes en enlaces con sustancias simples y algunas complejas. Se refiere a los halógenos, lo que se refleja claramente en sus características químicas. En compuestos con otros representantes de halógenos (bromo, astato, yodo), los desplaza. En estado gaseoso, el cloro (su característica es una confirmación directa de esto) se disuelve bien. Es un excelente desinfectante. Solo mata organismos vivos, lo que lo hace indispensable en la agricultura y la medicina.
Usar como sustancia venenosa
La característica del átomo de cloro permite su uso como agente venenoso. Por primera vez, Alemania utilizó gas el 22 de abril de 1915, durante la Primera Guerra Mundial, como resultado de lo cual murieron unas 15 mil personas. Por el momento, no se utiliza como sustancia venenosa.
Vamos a dar una breve descripción del elemento químico como agente asfixiante. Afecta al cuerpo humano por asfixia. Primero, irrita el tracto respiratorio superior y las membranas mucosas de los ojos. Una tos fuerte comienza con ataques de asfixia. Además, al penetrar en los pulmones, el gas corroe el tejido pulmonar, lo que provoca edema. ¡Importante! El cloro es una sustancia de acción rápida.
Dependiendo de la concentración en el aire, los síntomas son diferentes. Con un bajo contenido en una persona, se observa enrojecimiento de la membrana mucosa de los ojos, una ligera dificultad para respirar. El contenido en la atmósfera de 1,5-2 g/m3 provoca pesadez y escalofríos en el pecho, dolor agudo en las vías respiratorias superiores. Además, la condición puede ir acompañada de lagrimeo severo. Después de 10-15 minutos de estar en la habitacióncon tal concentración de cloro, se produce una quemadura severa de los pulmones y la muerte. A concentraciones más altas, es posible la muerte en un minuto por parálisis de las vías respiratorias superiores.
Cuando se trabaja con esta sustancia, se recomienda usar overoles, máscaras de gas, guantes.
El cloro en la vida de los organismos y las plantas
El cloro forma parte de casi todos los organismos vivos. La peculiaridad es que no está presente en su forma pura, sino en forma de compuestos.
En organismos animales y humanos, los iones de cloruro mantienen la igualdad osmótica. Esto se debe al hecho de que tienen el radio más adecuado para penetrar en las células de la membrana. Junto con los iones de potasio, el Cl regula el equilibrio agua-sal. En el intestino, los iones de cloruro crean un entorno favorable para la acción de las enzimas proteolíticas del jugo gástrico. Los canales de cloro se proporcionan en muchas células de nuestro cuerpo. A través de ellos se produce el intercambio de fluidos intercelulares y se mantiene el pH de la célula. Alrededor del 85% del volumen total de este elemento en el cuerpo reside en el espacio intercelular. Se excreta del cuerpo a través de la uretra. Producido por el cuerpo femenino durante la lactancia.
En esta etapa de desarrollo, es difícil decir inequívocamente qué enfermedades provoca el cloro y sus compuestos. Esto se debe a la f alta de investigación en esta área.
Además, los iones de cloruro están presentes en las células vegetales. Participa activamente en el intercambio de energía. Sin este elemento, el proceso de fotosíntesis es imposible. con su ayudalas raíces absorben activamente las sustancias necesarias. Pero una alta concentración de cloro en las plantas puede tener un efecto perjudicial (ralentizando el proceso de fotosíntesis, deteniendo el desarrollo y el crecimiento).
Sin embargo, hay tales representantes de la flora que podrían "hacer amigos" o al menos llevarse bien con este elemento. La característica de un no metal (cloro) contiene un elemento como la capacidad de una sustancia para oxidar los suelos. En el proceso de evolución, las plantas antes mencionadas, llamadas halófitas, ocuparon marismas vacías, las cuales estaban vacías debido a la sobreabundancia de este elemento. Absorben los iones de cloruro y luego se deshacen de ellos con la ayuda de la caída de las hojas.
Transporte y almacenamiento de cloro
Hay varias formas de mover y almacenar el cloro. La característica del elemento implica la necesidad de cilindros especiales de alta presión. Dichos contenedores tienen una marca de identificación: una línea verde vertical. Los cilindros deben enjuagarse minuciosamente una vez al mes. Con el almacenamiento prolongado de cloro, se forma un precipitado muy explosivo en ellos: tricloruro de nitrógeno. La ignición espontánea y la explosión son posibles si no se observan todas las reglas de seguridad.
Estudiando el cloro
Los futuros químicos deberían conocer las características del cloro. Según el plan, los alumnos de 9no grado pueden incluso hacer experimentos de laboratorio con esta sustancia basados en conocimientos básicos de la disciplina. Naturalmente, el profesor está obligado a realizar una sesión informativa de seguridad.
El orden de trabajo es el siguiente: necesitas tomar un matraz concloro y vierta pequeñas virutas de metal en él. En vuelo, las astillas estallarán con chispas brillantes y al mismo tiempo se formará un ligero humo blanco SbCl3. Cuando el papel de aluminio se sumerge en un recipiente con cloro, también se encenderá espontáneamente y los copos de nieve ardientes caerán lentamente al fondo del matraz. Durante esta reacción, se forma un líquido humeante: SnCl4. Cuando se colocan virutas de hierro en el recipiente, se forman “gotas” rojas y aparece humo rojo FeCl3.
Junto con el trabajo práctico, se repite la teoría. En particular, una cuestión como la caracterización del cloro por posición en el sistema periódico (descrito al principio del artículo).
Como resultado de los experimentos, resulta que el elemento reacciona activamente a los compuestos orgánicos. Si coloca algodón empapado en trementina en un frasco de cloro, se encenderá instantáneamente y el hollín caerá bruscamente del matraz. El sodio arde con eficacia con una llama amarillenta y aparecen cristales de sal en las paredes de los platos químicos. A los estudiantes les interesará saber que, cuando aún era un joven químico, N. N. Semenov (más tarde ganador del Premio Nobel), después de realizar tal experimento, recogió sal de las paredes del matraz y, rociándola con pan, se la comió. La química resultó ser correcta y no defraudó al científico. ¡Como resultado del experimento realizado por el químico, la sal de mesa común realmente resultó!
