Physikalische und chemische Eigenschaften von Chlor kurz. Chlor in der Natur. Verwendung von Chlor für industrielle Zwecke

In der Natur kommt Chlor in gasförmigem Zustand und nur in Form von Verbindungen mit anderen Gasen vor. Unter nahezu normalen Bedingungen ist es ein giftiges, ätzendes Gas von grünlicher Farbe. Hat mehr Gewicht als Luft. Hat einen süßen Geruch. Ein Chlormolekül besteht aus zwei Atomen. Im ruhigen Zustand brennt es nicht, aber bei hohen Temperaturen interagiert es mit Wasserstoff, woraufhin eine Explosion möglich ist. Dadurch wird Phosgengas freigesetzt. Sehr giftig. Daher kann es bereits bei geringen Konzentrationen in der Luft (0,001 mg pro 1 dm 3) zum Tod führen. Chlor gibt an, dass es schwerer als Luft ist und sich daher immer in Form eines gelblich-grünen Schleiers in Bodennähe befindet.

Historische Fakten

Erstmals in der Praxis wurde dieser Stoff 1774 von K. Scheeley durch Kombination von Salzsäure und Pyrolusit gewonnen. Allerdings konnte P. Davy erst 1810 Chlor charakterisieren und feststellen, dass es sich um ein eigenständiges chemisches Element handelt.

Es ist erwähnenswert, dass es ihm 1772 gelang, Chlorwasserstoff, eine Verbindung aus Chlor und Wasserstoff, zu gewinnen, der Chemiker jedoch nicht in der Lage war, diese beiden Elemente zu trennen.

Chemische Eigenschaften von Chlor

Chlor ist ein chemisches Element der Hauptnebengruppe der Gruppe VII des Periodensystems. Es befindet sich in der dritten Periode und hat die Ordnungszahl 17 (17 Protonen im Atomkern). Chemisch aktives Nichtmetall. Bezeichnet mit den Buchstaben Cl.

Es ist ein typischer Vertreter von Gasen, die keine Farbe, aber einen stechenden, stechenden Geruch haben. Normalerweise giftig. Alle Halogene sind gut in Wasser verdünnt. Wenn sie feuchter Luft ausgesetzt werden, beginnen sie zu rauchen.

Die äußere elektronische Konfiguration des Cl-Atoms ist 3s2Зр5. Daher weist ein chemisches Element in Verbindungen Oxidationsstufen von -1, +1, +3, +4, +5, +6 und +7 auf. Der kovalente Radius des Atoms beträgt 0,96 Å, der Ionenradius von Cl- beträgt 1,83 Å, die atomare Elektronenaffinität beträgt 3,65 eV, der Ionisierungsgrad beträgt 12,87 eV.

Wie oben erwähnt, ist Chlor ein ziemlich aktives Nichtmetall, das es ermöglicht, Verbindungen mit fast allen Metallen (in manchen Fällen unter Verwendung von Hitze oder Feuchtigkeit, wobei Brom verdrängt wird) und Nichtmetallen herzustellen. In Pulverform reagiert es nur bei hohen Temperaturen mit Metallen.

Die maximale Verbrennungstemperatur beträgt 2250 °C. Mit Sauerstoff kann es Oxide, Hypochlorite, Chlorite und Chlorate bilden. Alle sauerstoffhaltigen Verbindungen werden bei Wechselwirkung mit oxidierenden Stoffen explosiv. Es ist erwähnenswert, dass sie willkürlich explodieren können, während Chlorate nur explodieren, wenn sie irgendwelchen Initiatoren ausgesetzt werden.

Eigenschaften von Chlor nach Position im Periodensystem:

Einfache Substanz;
. Element der siebzehnten Gruppe des Periodensystems;
. dritte Periode der dritten Reihe;
. siebte Gruppe der Hauptuntergruppe;
. Ordnungszahl 17;
. mit dem Symbol Cl bezeichnet;
. reaktives Nichtmetall;
. ist in der Halogengruppe;
. unter nahezu normalen Bedingungen ist es ein giftiges Gas von gelblich-grüner Farbe mit stechendem Geruch;
. Ein Chlormolekül besteht aus 2 Atomen (Formel Cl 2).

Physikalische Eigenschaften von Chlor:

Siedepunkt: -34,04 °C;
. Schmelzpunkt: -101,5 °C;
. Dichte im gasförmigen Zustand - 3,214 g/l;
. Dichte von flüssigem Chlor (während der Siedezeit) – 1,537 g/cm3;
. Dichte von festem Chlor – 1,9 g/cm 3 ;
. spezifisches Volumen - 1,745 x 10 -3 l/g.

Chlor: Eigenschaften von Temperaturänderungen

Im gasförmigen Zustand neigt es leicht zur Verflüssigung. Bei einem Druck von 8 Atmosphären und einer Temperatur von 20 °C sieht es aus wie eine grünlich-gelbe Flüssigkeit. Hat sehr hohe korrosive Eigenschaften. Wie die Praxis zeigt, kann dieses chemische Element bei erhöhtem Druck bis zu einer kritischen Temperatur (143 °C) einen flüssigen Zustand aufrechterhalten.

Wenn es auf eine Temperatur von -32 °C abgekühlt wird, wird es unabhängig vom atmosphärischen Druck flüssig. Bei weiterer Temperaturabnahme kommt es zur Kristallisation (bei -101 °C).

Chlor in der Natur

Die Erdkruste enthält nur 0,017 % Chlor. Der Großteil liegt in vulkanischen Gasen vor. Wie oben erwähnt, weist der Stoff eine große chemische Aktivität auf, weshalb er in der Natur in Verbindungen mit anderen Elementen vorkommt. Viele Mineralien enthalten jedoch Chlor. Die Eigenschaften des Elements ermöglichen die Bildung von etwa hundert verschiedenen Mineralien. In der Regel handelt es sich dabei um Metallchloride.

Außerdem kommt ein großer Teil davon im Weltmeer vor – fast 2 %. Dies liegt daran, dass sich Chloride sehr aktiv lösen und von Flüssen und Meeren transportiert werden. Auch der umgekehrte Vorgang ist möglich. Das Chlor wird ans Ufer zurückgespült und dann vom Wind durch die Umgebung getragen. Deshalb ist die größte Konzentration in Küstengebieten zu beobachten. In den Trockengebieten des Planeten entsteht das von uns betrachtete Gas durch die Verdunstung von Wasser, wodurch Salzwiesen entstehen. Jährlich werden weltweit etwa 100 Millionen Tonnen dieses Stoffes abgebaut. Was jedoch nicht verwunderlich ist, da es viele chlorhaltige Ablagerungen gibt. Seine Eigenschaften hängen jedoch weitgehend von seiner geografischen Lage ab.

Methoden zur Herstellung von Chlor

Heutzutage gibt es eine Reihe von Methoden zur Herstellung von Chlor, von denen die folgenden die gebräuchlichsten sind:

1. Membran. Es ist das einfachste und kostengünstigste. Die Solelösung gelangt bei der Diaphragmaelektrolyse in den Anodenraum. Anschließend fließt es durch das Kathodengitter aus Stahl in die Membran. Es enthält eine kleine Menge Polymerfasern. Ein wichtiges Merkmal dieses Geräts ist der Gegenstrom. Es wird vom Anodenraum zum Kathodenraum geleitet, was eine getrennte Gewinnung von Chlor und Alkalien ermöglicht.

2. Membran. Am energieeffizientesten, aber in einer Organisation schwer umzusetzen. Ähnlich wie beim Zwerchfell. Der Unterschied besteht darin, dass Anoden- und Kathodenraum vollständig durch eine Membran getrennt sind. Daher handelt es sich bei der Ausgabe um zwei separate Streams.

Es ist erwähnenswert, dass die Eigenschaften der Chemikalie Das mit diesen Methoden gewonnene Element (Chlor) wird unterschiedlich sein. Die Membranmethode gilt als „sauberer“.

3. Quecksilbermethode mit Flüssigkathode. Im Vergleich zu anderen Technologien können Sie mit dieser Option das reinste Chlor erhalten.

Das Grundschema der Anlage besteht aus einem Elektrolyseur und einer zwischengeschalteten Pumpe und einem Amalgamzersetzer. Als Kathode dient das zusammengepumpte Quecksilber mit einer Kochsalzlösung, als Anode dienen Kohlenstoff- oder Graphitelektroden. Das Funktionsprinzip der Anlage ist wie folgt: Aus dem Elektrolyten wird Chlor freigesetzt, das zusammen mit dem Anolyten aus dem Elektrolyseur entfernt wird. Aus diesem werden Verunreinigungen und Restchlor entfernt, erneut mit Halit gesättigt und der Elektrolyse wieder zugeführt.

Arbeitsschutzanforderungen und eine unrentable Produktion führten dazu, dass die flüssige Kathode durch eine feste ersetzt wurde.

Verwendung von Chlor für industrielle Zwecke

Die Eigenschaften von Chlor ermöglichen seinen aktiven Einsatz in der Industrie. Mit Hilfe dieses chemischen Elements werden verschiedene (Vinylchlorid, Chlorkautschuk usw.) Arzneimittel und Desinfektionsmittel gewonnen. Die größte Nische der Branche ist jedoch die Herstellung von Salzsäure und Kalk.

Methoden zur Trinkwasseraufbereitung sind weit verbreitet. Heute versuchen sie, von dieser Methode abzuweichen und sie durch Ozonung zu ersetzen, da der von uns in Betracht gezogene Stoff den menschlichen Körper negativ beeinflusst und chloriertes Wasser Rohrleitungen zerstört. Dies liegt daran, dass Cl im freien Zustand eine schädliche Wirkung auf Rohre aus Polyolefinen hat. Die meisten Länder bevorzugen jedoch die Chlorierungsmethode.

Chlor wird auch in der Metallurgie verwendet. Mit seiner Hilfe werden eine Reihe seltener Metalle (Niob, Tantal, Titan) gewonnen. In der chemischen Industrie werden verschiedene Organochlorverbindungen aktiv zur Unkrautbekämpfung eingesetzt und für andere landwirtschaftliche Zwecke wird das Element auch als Bleichmittel eingesetzt.

Aufgrund seiner chemischen Struktur zerstört Chlor die meisten organischen und anorganischen Farbstoffe. Dies wird durch vollständiges Bleichen erreicht. Dieses Ergebnis ist nur in Gegenwart von Wasser möglich, da es zu einem Verfärbungsprozess kommt, der nach dem Abbau von Chlor entsteht: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Diese Methode fand einige Anwendung Jahrhunderte alt und erfreut sich auch heute noch großer Beliebtheit.

Die Verwendung dieses Stoffes zur Herstellung chlororganischer Insektizide erfreut sich großer Beliebtheit. Diese landwirtschaftlichen Produkte töten Schadorganismen ab, während die Pflanzen intakt bleiben. Ein erheblicher Teil des gesamten auf dem Planeten produzierten Chlors wird für den landwirtschaftlichen Bedarf verwendet.

Es wird auch bei der Herstellung von Kunststoffmischungen und Gummi verwendet. Sie werden zur Herstellung von Drahtisolierungen, Bürobedarf, Geräten, Gehäusen für Haushaltsgeräte usw. verwendet. Es gibt die Meinung, dass auf diese Weise gewonnene Kautschuke für den Menschen schädlich sind, dies wurde jedoch von der Wissenschaft nicht bestätigt.

Es ist erwähnenswert, dass Chlor (die Eigenschaften des Stoffes haben wir zuvor ausführlich beschrieben) und seine Derivate wie Senfgas und Phosgen auch für militärische Zwecke zur Herstellung chemischer Kampfstoffe verwendet werden.

Chlor als leuchtender Vertreter der Nichtmetalle

Nichtmetalle sind einfache Stoffe, zu denen Gase und Flüssigkeiten gehören. In den meisten Fällen leiten sie Elektrizität schlechter als Metalle und weisen erhebliche Unterschiede in den physikalischen und mechanischen Eigenschaften auf. Mit Hilfe eines hohen Ionisationsgrades sind sie in der Lage, kovalente chemische Verbindungen zu bilden. Im Folgenden beschreiben wir ein Nichtmetall am Beispiel von Chlor.

Wie oben erwähnt, ist dieses chemische Element ein Gas. Unter normalen Bedingungen fehlen ihm völlig ähnliche Eigenschaften wie Metalle. Ohne fremde Hilfe kann es nicht mit Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff usw. interagieren. Es zeigt seine oxidierenden Eigenschaften in Verbindung mit einfachen und einigen komplexen Substanzen. Es handelt sich um ein Halogen, was sich deutlich in seinen chemischen Eigenschaften widerspiegelt. In Kombination mit anderen Vertretern der Halogene (Brom, Astat, Jod) verdrängt es diese. Im gasförmigen Zustand ist Chlor (seine Eigenschaften sind ein direkter Beweis dafür) gut löslich. Ist ein ausgezeichnetes Desinfektionsmittel. Es tötet nur lebende Organismen ab und ist daher in der Landwirtschaft und Medizin unverzichtbar.

Verwendung als giftige Substanz

Die Eigenschaften des Chloratoms ermöglichen seine Verwendung als Giftstoff. Gas wurde von Deutschland erstmals am 22. April 1915 im Ersten Weltkrieg eingesetzt, wobei etwa 15.000 Menschen starben. Im Moment ist es nicht anwendbar.

Lassen Sie uns das chemische Element kurz als Erstickungsmittel beschreiben. Beeinträchtigt den menschlichen Körper durch Ersticken. Zunächst reizt es die oberen Atemwege und die Schleimhaut der Augen. Ein starker Husten beginnt mit Erstickungsanfällen. Darüber hinaus dringt das Gas in die Lunge ein und korrodiert das Lungengewebe, was zu Ödemen führt. Wichtig! Chlor ist eine schnell wirkende Substanz.

Abhängig von der Konzentration in der Luft variieren die Symptome. Bei niedrigen Konzentrationen kommt es zu Rötungen der Augenschleimhaut und leichter Atemnot. Ein Gehalt von 1,5-2 g/m 3 in der Atmosphäre verursacht Schweregefühl und stechende Empfindungen in der Brust, stechende Schmerzen in den oberen Atemwegen. Der Zustand kann auch von starkem Tränenfluss begleitet sein. Nach 10-15 Minuten Aufenthalt in einem Raum mit einer solchen Chlorkonzentration kommt es zu schweren Lungenverbrennungen und zum Tod. Bei höheren Konzentrationen ist der Tod durch Lähmung der oberen Atemwege innerhalb einer Minute möglich.

Chlor im Leben von Organismen und Pflanzen

Chlor kommt in fast allen lebenden Organismen vor. Die Besonderheit besteht darin, dass es nicht in reiner Form, sondern in Form von Verbindungen vorliegt.

In tierischen und menschlichen Organismen sorgen Chlorionen für die osmotische Gleichheit. Dies liegt daran, dass sie den am besten geeigneten Radius für das Eindringen in Membranzellen haben. Zusammen mit Kaliumionen reguliert Cl den Wasser-Salz-Haushalt. Im Darm schaffen Chlorionen ein günstiges Umfeld für die Wirkung proteolytischer Enzyme des Magensaftes. Chlorkanäle finden sich in vielen Zellen unseres Körpers. Durch sie findet ein interzellulärer Flüssigkeitsaustausch statt und der pH-Wert der Zelle wird aufrechterhalten. Etwa 85 % des Gesamtvolumens dieses Elements im Körper befinden sich im Interzellularraum. Es wird über die Harnröhre aus dem Körper ausgeschieden. Wird vom weiblichen Körper während der Stillzeit produziert.

In diesem Entwicklungsstadium ist es schwierig, eindeutig zu sagen, welche Krankheiten durch Chlor und seine Verbindungen hervorgerufen werden. Dies ist auf den Mangel an Forschung in diesem Bereich zurückzuführen.

Auch in Pflanzenzellen kommen Chlorionen vor. Er beteiligt sich aktiv am Energiestoffwechsel. Ohne dieses Element ist der Prozess der Photosynthese nicht möglich. Mit seiner Hilfe nehmen die Wurzeln aktiv die notwendigen Stoffe auf. Eine hohe Chlorkonzentration in Pflanzen kann sich jedoch nachteilig auswirken (den Prozess der Photosynthese verlangsamen, Entwicklung und Wachstum stoppen).

Es gibt jedoch Vertreter der Flora, die sich mit diesem Element „anfreunden“ oder zumindest auskommen konnten. Zu den Eigenschaften eines Nichtmetalls (Chlor) gehört beispielsweise die Fähigkeit eines Stoffes, Böden zu oxidieren. Im Laufe der Evolution besiedelten die oben genannten Pflanzen, sogenannte Halophyten, leere Salzwiesen, die aufgrund eines Überangebots an diesem Element leer waren. Sie nehmen Chlorionen auf und entledigen sie dann durch den Laubfall.

Transport und Lagerung von Chlor

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Chlor zu transportieren und zu lagern. Die Eigenschaften des Elements erfordern spezielle Hochdruckzylinder. Solche Behälter haben eine Identifikationsmarkierung – eine vertikale grüne Linie. Zylinder müssen monatlich gründlich gewaschen werden. Bei längerer Lagerung von Chlor entsteht ein sehr explosiver Niederschlag – Stickstofftrichlorid. Die Nichtbeachtung aller Sicherheitsvorschriften kann zu Selbstentzündung und Explosion führen.

Chlorstudie

Zukünftige Chemiker sollten die Eigenschaften von Chlor kennen. Dem Plan zufolge können Neuntklässler auf Basis grundlegender Fachkenntnisse sogar Laborexperimente mit dieser Substanz durchführen. Selbstverständlich ist der Lehrer verpflichtet, Sicherheitsanweisungen zu erteilen.

Der Arbeitsablauf ist wie folgt: Sie müssen eine Flasche Chlor nehmen und kleine Metallspäne hineingießen. Im Flug flammen die Späne mit hellen Lichtfunken auf und gleichzeitig bildet sich hellweißer SbCl 3 -Rauch. Wenn man Zinnfolie in ein Gefäß mit Chlor eintaucht, entzündet es sich ebenfalls spontan und feurige Schneeflocken fallen langsam auf den Boden des Kolbens. Bei dieser Reaktion entsteht eine rauchige Flüssigkeit – SnCl 4. Wenn Eisenspäne in ein Gefäß gegeben werden, bilden sich rote „Tropfen“ und es entsteht roter FeCl 3 -Rauch.

Neben der praktischen Arbeit wird auch die Theorie wiederholt. Insbesondere eine Frage wie die Eigenschaften von Chlor nach Position im Periodensystem (beschrieben am Anfang des Artikels).

Als Ergebnis von Experimenten stellt sich heraus, dass das Element aktiv auf organische Verbindungen reagiert. Wenn Sie zuvor in Terpentin getränkte Watte in ein Gefäß mit Chlor geben, entzündet sich diese sofort und Ruß fällt plötzlich aus dem Gefäß. Natrium glimmt spektakulär mit gelblicher Flamme und an den Wänden des Chemikalienbehälters bilden sich Salzkristalle. Für die Schüler wird es interessant sein zu erfahren, dass N. N. Semenov (später Nobelpreisträger), als er noch ein junger Chemiker war, nach der Durchführung eines solchen Experiments Salz von den Wänden des Kolbens sammelte, es auf Brot streute und es aß. Die Chemie erwies sich als richtig und ließ den Wissenschaftler nicht im Stich. Als Ergebnis des Experiments des Chemikers stellte sich tatsächlich gewöhnliches Speisesalz heraus!

Es wird häufig in der Industrie, in der Landwirtschaft sowie für medizinische und Haushaltszwecke verwendet. Die jährliche Chlorproduktion auf der Welt beträgt 55,5 Millionen Tonnen. Aufgrund der weiten Verbreitung dieses Stoffes kommt es recht häufig zu Unfällen im Zusammenhang mit seinem Austreten (sie ereignen sich sowohl in Industrieanlagen als auch beim Transport von Chlor).

Oftmals wird nicht nur eine Industrieanlage beschädigt, sondern auch Bereiche außerhalb davon (aufgrund der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Chlor: Es ist 2,5-mal schwerer als Luft, daher reichert es sich im Tiefland an, Wasserquellen sind einer Kontamination ausgesetzt, da Chlor vorhanden ist sehr gut wasserlöslich).

Daher sind Kenntnisse über Wirtschaftsanlagen, die Chlor produzieren oder verwenden, Symptome einer Chlorvergiftung, Erste-Hilfe-Kenntnisse sowie Kenntnisse über die im kontaminierten Bereich verwendete PSA besonders relevant.

Bevor man Chlor als Gefahrstoff untersucht, die Symptome einer Vergiftung mit dieser Chemikalie erkennt und festlegt, was Vormedizin und Erste Hilfe sind, ist es notwendig, sich mit seinen allgemeinen Eigenschaften und Einsatzgebieten vertraut zu machen.

Chlor (aus dem Griechischen – „grün“). Chemische Formel – Cl2 (Molekulargewicht – 70,91). Die Verbindung mit Chlor (Chlorwasserstoffgas) wurde erstmals 1772 von D. Priestley hergestellt. Chlor in „reiner Form“ wurde zwei Jahre später von K.V. Scheele gewonnen.

Die Dichte von flüssigem Chlor beträgt 1560 kg/m3. Es ist nicht brennbar und reaktiv: Bei Licht und erhöhten Temperaturen (z. B. im Brandfall) reagiert es mit Wasserstoff (Explosion), was zur Bildung eines gefährlicheren Gases führen kann – Phosgen.

Chlor wird in vielen Bereichen der Industrie, der Wissenschaft und oft auch im täglichen Leben eingesetzt. Wir listen die Einsatzgebiete von Chlor in der Industrie auf:

– es wird bei der Herstellung von Polyvinylchlorid, synthetischem Kautschuk und Kunststoffverbindungen verwendet (diese Materialien werden zur Herstellung von Linoleum, Kleidung, Schuhen, Drahtisolierungen usw. verwendet);

– In der Zellstoff- und Papierindustrie wird Chlor zum Bleichen von Papier und Pappe verwendet (es wird auch zum Bleichen von Stoffen verwendet).

– es ist an der Herstellung von chlororganischen Insektiziden beteiligt (diese Substanzen, die schädliche Insekten auf Nutzpflanzen vernichten, werden in der Landwirtschaft eingesetzt);

– es wird bei der Desinfektion („Chlorierung“) von Trinkwasser und Abwasseraufbereitung verwendet;

– es wird häufig bei der chemischen Herstellung von Berthollet-Salz, Medikamenten, Bleichmitteln, Giften, Salzsäure und Metallchloriden verwendet;

– in der Metallurgie wird es zur Herstellung reiner Metalle verwendet;

– Dieser Stoff wird als Indikator für solare Neutrinos verwendet.

Chlor wird in zylindrischen Tanks (10...250 m3) und kugelförmigen (600...2.000 m3) Tanks unter seinem eigenen Dampfdruck (bis zu 1,8 MPa) gelagert. Bei normalen Temperaturen verflüssigt es sich unter Druck. Der Transport erfolgt in Behältern, Zylindern und Tanks, die als Zwischenlager dienen.

Chlor wurde wahrscheinlich von Alchemisten gewonnen, seine Entdeckung und erste Forschung ist jedoch untrennbar mit dem Namen des berühmten schwedischen Chemikers Carl Wilhelm Scheele verbunden. Scheele entdeckte fünf chemische Elemente – Barium und Mangan (zusammen mit Johan Hahn), Molybdän, Wolfram, Chlor und unabhängig von anderen Chemikern (wenn auch später) – drei weitere: Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff. Diese Leistung konnte später von keinem Chemiker wiederholt werden. Gleichzeitig war Scheele, bereits zum Mitglied der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften gewählt, ein einfacher Apotheker in Köping, obwohl er eine ehrenvollere und prestigeträchtigere Position hätte einnehmen können. Friedrich II. der Große selbst, der preußische König, bot ihm die Stelle eines Professors für Chemie an der Universität Berlin an. Solche verlockenden Angebote lehnte Scheele ab und sagte: „Ich kann nicht mehr essen, als ich brauche, und was ich hier in Köping verdiene, reicht aus, um mich zu ernähren.“

Zahlreiche Chlorverbindungen waren natürlich schon lange vor Scheele bekannt. Dieses Element ist Bestandteil vieler Salze, darunter das bekannteste – Speisesalz. Im Jahr 1774 isolierte Scheele Chlor in freier Form durch Erhitzen des schwarzen Minerals Pyrolusit mit konzentrierter Salzsäure: MnO 2 + 4HCl ® Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O.

Zunächst betrachteten Chemiker Chlor nicht als Element, sondern als chemische Verbindung des unbekannten Elements Muria (von lat. muria – Sole) mit Sauerstoff. Es wurde angenommen, dass Salzsäure (sie wurde Mursäure genannt) chemisch gebundenen Sauerstoff enthält. Dies wurde insbesondere durch folgende Tatsache „bezeugt“: Wenn eine Chlorlösung im Licht stand, wurde Sauerstoff daraus freigesetzt und Salzsäure verblieb in der Lösung. Zahlreiche Versuche, Sauerstoff aus Chlor zu „reißen“, führten jedoch zu nichts. Somit ist es niemandem gelungen, Kohlendioxid durch Erhitzen von Chlor mit Kohle zu gewinnen (die bei hohen Temperaturen vielen Verbindungen, die Chlor enthalten, Sauerstoff „entzieht“). Als Ergebnis ähnlicher Experimente von Humphry Davy, Joseph Louis Gay-Lussac und Louis Jacques Thenard wurde klar, dass Chlor keinen Sauerstoff enthält und eine einfache Substanz ist. Zum gleichen Schluss führten die Experimente von Gay-Lussac, der das Mengenverhältnis von Gasen bei der Reaktion von Chlor mit Wasserstoff analysierte.

Im Jahr 1811 schlug Davy den Namen „Chlorin“ für das neue Element vor – aus dem Griechischen. „Chloros“ – gelbgrün. Das ist genau die Farbe von Chlor. Die gleiche Wurzel steckt im Wort „Chlorophyll“ (aus dem Griechischen „chloros“ und „phyllon“ – Blatt). Ein Jahr später „kürzte“ Gay-Lussac den Namen zu „Chlor“. Dennoch nennen die Briten (und Amerikaner) dieses Element immer noch „Chlor“, während die Franzosen es Chlor nennen. Auch die Deutschen, die „Gesetzgeber“ der Chemie fast das gesamte 19. Jahrhundert hindurch, übernahmen den abgekürzten Namen. (auf Deutsch ist Chlor Chlor). Im Jahr 1811 schlug der deutsche Physiker Johann Schweiger den Namen „Halogen“ für Chlor vor (aus dem Griechischen „hals“ – Salz und „gennao“ – gebären). Anschließend wurde dieser Begriff nicht nur Chlor zugeordnet, sondern auch allen seinen Analoga in der siebten Gruppe – Fluor, Brom, Jod, Astat.

Interessant ist die Demonstration der Wasserstoffverbrennung in einer Chloratmosphäre: Manchmal tritt während des Experiments ein ungewöhnlicher Nebeneffekt auf: Es ist ein summendes Geräusch zu hören. Am häufigsten brummt die Flamme, wenn ein dünnes Rohr, durch das Wasserstoff zugeführt wird, in ein mit Chlor gefülltes kegelförmiges Gefäß abgesenkt wird; Das Gleiche gilt auch für Kugelkolben, aber in Zylindern brummt die Flamme normalerweise nicht. Dieses Phänomen wurde „singende Flamme“ genannt.

In einer wässrigen Lösung reagiert Chlor teilweise und ziemlich langsam mit Wasser; Bei 25° C stellt sich innerhalb von zwei Tagen das Gleichgewicht: Cl 2 + H 2 O HClO + HCl ein. Unterchlorige Säure zersetzt sich im Licht: HClO ® HCl + O. Die bleichende Wirkung wird dem atomaren Sauerstoff zugeschrieben (absolut trockenes Chlor hat diese Fähigkeit nicht).

Chlor kann in seinen Verbindungen alle Oxidationsstufen aufweisen – von –1 bis +7. Chlor bildet mit Sauerstoff eine Reihe von Oxiden, die alle in reiner Form instabil und explosiv sind: Cl 2 O – gelb-oranges Gas, ClO 2 – gelbes Gas (unter 9,7 °C – leuchtend rote Flüssigkeit), Chlorperchlorat Cl 2 O 4 (ClO –ClO 3, hellgelbe Flüssigkeit), Cl 2 O 6 (O 2 Cl–O–ClO 3, hellrote Flüssigkeit), Cl 2 O 7 – farblose, sehr explosive Flüssigkeit. Bei niedrigen Temperaturen wurden instabile Oxide Cl 2 O 3 und ClO 3 erhalten. ClO 2 -Oxid wird im industriellen Maßstab hergestellt und anstelle von Chlor zum Bleichen von Zellstoff und zur Desinfektion von Trink- und Abwasser verwendet. Chlor bildet mit anderen Halogenen eine Reihe sogenannter Interhalogenverbindungen, beispielsweise ClF, ClF 3, ClF 5, BrCl, ICl, ICl 3.

Chlor und seine Verbindungen mit positiver Oxidationsstufe sind starke Oxidationsmittel. Im Jahr 1822 gewann der deutsche Chemiker Leopold Gmelin aus gelbem Blutsalz durch Oxidation mit Chlor rotes Salz: 2K 4 + Cl 2 ® K 3 + 2KCl. Chlor oxidiert leicht Bromide und Chloride und setzt Brom und Jod in freier Form frei.

Chlor in verschiedenen Oxidationsstufen bildet eine Reihe von Säuren: HCl - Salzsäure (Salzsäure, Salze - Chloride), HClO - Hypochlor (Salze - Hypochlorite), HClO 2 - Chlor (Salze - Chlorite), HClO 3 - Hypochlor (Salze - Chlorate) , HClO 4 – Chlor (Salze – Perchlorate). Von den Sauerstoffsäuren ist nur Perchlorsäure in reiner Form stabil. Von den Salzen von Sauerstoffsäuren werden in der Praxis Hypochlorite verwendet, Natriumchlorit NaClO 2 – zum Bleichen von Stoffen, zur Herstellung kompakter pyrotechnischer Sauerstoffquellen („Sauerstoffkerzen“), Kaliumchlorate (Bertholometa-Salz), Calcium und Magnesium (z Bekämpfung von Schädlingen in der Landwirtschaft, als Bestandteile pyrotechnischer Zusammensetzungen und Sprengstoffe, bei der Herstellung von Streichhölzern), Perchlorate – Bestandteile von Sprengstoffen und pyrotechnischen Zusammensetzungen; Ammoniumperchlorat ist ein Bestandteil fester Raketentreibstoffe.

Chlor reagiert mit vielen organischen Verbindungen. Es bindet schnell an ungesättigte Verbindungen mit doppelten und dreifachen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen (die Reaktion mit Acetylen verläuft explosionsartig) und im Licht an Benzol. Unter bestimmten Bedingungen kann Chlor Wasserstoffatome in organischen Verbindungen ersetzen: R–H + Cl 2 ® RCl + HCl. Diese Reaktion spielte eine bedeutende Rolle in der Geschichte der organischen Chemie. In den 1840er Jahren entdeckte der französische Chemiker Jean Baptiste Dumas, dass die Reaktion von Chlor mit Essigsäure erstaunlich einfach abläuft

CH 3 COOH + Cl 2 ® CH 2 ClCOOH + HCl. Bei einem Überschuss an Chlor entsteht Trichloressigsäure CCl 3 COOH. Allerdings misstrauten viele Chemiker der Arbeit von Dumas. Tatsächlich konnten nach der damals allgemein anerkannten Theorie von Berzelius positiv geladene Wasserstoffatome nicht durch negativ geladene Chloratome ersetzt werden. Diese Meinung vertraten damals viele herausragende Chemiker, darunter Friedrich Wöhler, Justus Liebig und natürlich Berzelius selbst.

Um Dumas lächerlich zu machen, überreichte Wöhler seinem Freund Liebig im Namen eines gewissen S. Windler (Schwindler – auf Deutsch ein Betrüger) einen Artikel über eine neue erfolgreiche Anwendung der angeblich von Dumas entdeckten Reaktion. In dem Artikel schrieb Wöhler mit offensichtlichem Spott darüber, dass es in Manganacetat Mn(CH 3 COO) 2 möglich sei, alle Elemente entsprechend ihrer Wertigkeit durch Chlor zu ersetzen, was zu einer gelben kristallinen Substanz führte, die nur aus Chlor bestand. Es wurde weiter gesagt, dass in England durch den sukzessiven Ersatz aller Atome in organischen Verbindungen durch Chloratome gewöhnliche Stoffe in Chlorstoffe umgewandelt werden und dass die Dinge gleichzeitig ihr Aussehen behalten. In einer Fußnote hieß es, dass Londoner Geschäfte einen regen Handel mit Stoffen betrieben, die nur aus Chlor bestanden, da sich dieser Stoff sehr gut für Schlafmützen und warme Unterhosen eignete.

Die Reaktion von Chlor mit organischen Verbindungen führt zur Bildung vieler Organochlorprodukte, darunter die weit verbreiteten Lösungsmittel Methylenchlorid CH 2 Cl 2, Chloroform CHCl 3, Tetrachlorkohlenstoff CCl 4, Trichlorethylen CHCl=CCl 2, Tetrachlorethylen C 2 Cl 4 . In Gegenwart von Feuchtigkeit verfärbt Chlor die grünen Blätter von Pflanzen und vielen Farbstoffen. Dies wurde bereits im 18. Jahrhundert verwendet. zum Bleichen von Stoffen.

Chlor als giftiges Gas.

Scheele, der Chlor erhielt, bemerkte einen sehr unangenehmen starken Geruch, Atembeschwerden und Husten. Wie wir später herausfanden, riecht ein Mensch Chlor, selbst wenn ein Liter Luft nur 0,005 mg dieses Gases enthält, und gleichzeitig hat es bereits eine reizende Wirkung auf die Atemwege und zerstört die Zellen der Schleimhaut der Atemwege Trakt und Lunge. Eine Konzentration von 0,012 mg/l ist schwer zu tolerieren; Wenn die Chlorkonzentration 0,1 mg/l übersteigt, wird es lebensbedrohlich: Die Atmung beschleunigt sich, wird krampfartig und wird dann immer seltener, und nach 5–25 Minuten stoppt die Atmung. Die maximal zulässige Konzentration in der Luft von Industriebetrieben beträgt 0,001 mg/l und in der Luft von Wohngebieten 0,00003 mg/l.

Der St. Petersburger Akademiker Toviy Egorovich Lovitz, der Scheeles Experiment im Jahr 1790 wiederholte, setzte versehentlich eine erhebliche Menge Chlor in die Luft frei. Nachdem er es eingeatmet hatte, verlor er das Bewusstsein, stürzte und litt acht Tage lang unter quälenden Schmerzen in der Brust. Zum Glück erholte er sich. Der berühmte englische Chemiker Davy wäre beinahe an einer Chlorvergiftung gestorben. Experimente mit bereits geringen Mengen Chlor sind gefährlich, da sie schwere Lungenschäden verursachen können. Es heißt, der deutsche Chemiker Egon Wiberg habe eine seiner Vorlesungen über Chlor mit den Worten begonnen: „Chlor ist ein giftiges Gas. Sollte ich bei der nächsten Vorführung vergiftet werden, bringen Sie mich bitte an die frische Luft. Aber leider muss die Vorlesung unterbrochen werden.“ Wenn Sie viel Chlor in die Luft abgeben, wird es zu einer echten Katastrophe. Dies erlebten die englisch-französischen Truppen im Ersten Weltkrieg. Am Morgen des 22. April 1915 beschloss die deutsche Führung, den ersten Gasangriff in der Geschichte der Kriege durchzuführen: als der Wind in Richtung des Feindes wehte, auf einem kleinen, sechs Kilometer langen Frontabschnitt in der Nähe der belgischen Stadt Ypern wurden gleichzeitig die Ventile von 5.730 Flaschen geöffnet, die jeweils 30 kg flüssiges Chlor enthielten. Innerhalb von 5 Minuten bildete sich eine riesige gelbgrüne Wolke, die sich langsam von den deutschen Schützengräben in Richtung der Alliierten entfernte. Die englischen und französischen Soldaten waren völlig wehrlos. Durch die Ritzen drang das Gas in alle Bunker, aus denen es kein Entrinnen gab, schließlich war die Gasmaske noch nicht erfunden. Infolgedessen wurden 15.000 Menschen vergiftet, 5.000 davon starben. Einen Monat später, am 31. Mai, wiederholten die Deutschen den Gasangriff an der Ostfront – gegen russische Truppen. Dies geschah in Polen in der Nähe der Stadt Bolimova. An der 12-km-Front wurden aus 12.000 Flaschen 264 Tonnen einer Mischung aus Chlor und viel giftigerem Phosgen (Kohlensäurechlorid COCl 2) freigesetzt. Das zaristische Kommando wusste, was in Ypern geschah, und doch hatten die russischen Soldaten keine Verteidigungsmöglichkeiten! Durch den Gasangriff beliefen sich die Verluste auf 9.146 Menschen, davon nur 108 durch Gewehr- und Artilleriebeschuss, der Rest wurde vergiftet. Gleichzeitig starben 1.183 Menschen fast sofort.

Bald zeigten Chemiker, wie man Chlor entkommt: Man muss durch einen Mullverband atmen, der mit einer Lösung von Natriumthiosulfat (diese Substanz wird in der Fotografie verwendet und oft als Hyposulfit bezeichnet) getränkt ist. Chlor reagiert sehr schnell mit einer Thiosulfatlösung und oxidiert diese:

Na 2 S 2 O 3 + 4Cl 2 + 5H 2 O ® 2H 2 SO 4 + 2NaCl + 6HCl. Natürlich ist Schwefelsäure auch kein harmloser Stoff, aber ihre verdünnte wässrige Lösung ist weitaus weniger gefährlich als giftiges Chlor. Daher hatte Thiosulfat in jenen Jahren einen anderen Namen – „Antichlor“, aber die ersten Thiosulfat-Gasmasken waren nicht sehr wirksam.

Im Jahr 1916 erfand der russische Chemiker und spätere Akademiker Nikolai Dmitrievich Zelinsky eine wirklich wirksame Gasmaske, bei der giftige Substanzen durch eine Schicht Aktivkohle zurückgehalten wurden. Solche Kohle mit einer stark entwickelten Oberfläche könnte deutlich mehr Chlor zurückhalten als mit Hyposulfit getränkte Gaze. Glücklicherweise blieben die „Chlor-Attacken“ nur eine tragische Episode in der Geschichte. Nach dem Weltkrieg gab es für Chlor nur noch friedliche Berufe.

Verwendung von Chlor.

Jedes Jahr werden weltweit riesige Mengen Chlor produziert – Dutzende Millionen Tonnen. Erst Ende des 20. Jahrhunderts in den USA. Jährlich wurden durch Elektrolyse etwa 12 Millionen Tonnen Chlor hergestellt (Platz 10 der Chemieproduktion). Der Großteil davon (bis zu 50 %) wird für die Chlorierung organischer Verbindungen aufgewendet – zur Herstellung von Lösungsmitteln, synthetischem Kautschuk, Polyvinylchlorid und anderen Kunststoffen, Chloroprenkautschuk, Pestiziden, Medikamenten und vielen anderen notwendigen und nützlichen Produkten. Der Rest wird für die Synthese anorganischer Chloride, in der Zellstoff- und Papierindustrie zum Bleichen von Zellstoff und zur Wasserreinigung verbraucht. Chlor wird in der metallurgischen Industrie in relativ geringen Mengen verwendet. Mit seiner Hilfe werden sehr reine Metalle gewonnen – Titan, Zinn, Tantal, Niob. Durch die Verbrennung von Wasserstoff in Chlor wird Chlorwasserstoff und daraus Salzsäure gewonnen. Chlor wird auch zur Herstellung von Bleichmitteln (Hypochloriten, Bleichmittel) und zur Wasserdesinfektion durch Chlorierung verwendet.

Ilja Leenson

Chlor (χλωρός - grün) ist ein Element der Hauptuntergruppe der siebten Gruppe, der dritten Periode des Periodensystems der chemischen Elemente, mit der Ordnungszahl 17.

Das Element CHLOR wird durch das Symbol dargestellt Cl(lat. Chlor). Chemisch aktives Nichtmetall. Es gehört zur Gruppe der Halogene (ursprünglich wurde der Name „Halogen“ vom deutschen Chemiker Schweiger für Chlor verwendet [wörtlich wird „Halogen“ mit Salz übersetzt), aber es setzte sich nicht durch und wurde später in der Gruppe VII verbreitet von Elementen, zu denen auch Chlor gehört).

Einfache Substanz Chlor(CAS-Nummer: 7782-50-5) ist unter normalen Bedingungen ein giftiges Gas von gelblich-grüner Farbe mit einem stechenden Geruch. Das Chlormolekül ist zweiatomig (Formel Cl 2).

Geschichte der Entdeckung von Chlor

Chloratomdiagramm

Chlor wurde erstmals 1772 von Scheele gewonnen, der seine Freisetzung bei der Wechselwirkung von Pyrolusit mit Salzsäure in seiner Abhandlung über Pyrolusit beschrieb:

4HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + 2H2O

Scheele bemerkte den Geruch von Chlor, ähnlich dem von Königswasser, seine Fähigkeit, mit Gold und Zinnober zu reagieren, und seine bleichenden Eigenschaften.

Scheele schlug in Übereinstimmung mit der damals in der Chemie vorherrschenden Phlogiston-Theorie vor, dass Chlor ein dephlogistisiertes Mittel ist Salzsäure, also Salzsäureoxid. Berthollet und Lavoisier vermuteten, dass Chlor ein Oxid des Elements ist Muria Versuche, es zu isolieren, blieben jedoch bis zur Arbeit von Davy erfolglos, dem es gelang, Speisesalz durch Elektrolyse in zu zerlegen Natrium Und Chlor.

Verbreitung in der Natur

In der Natur kommen zwei Chlorisotope vor: 35 Cl und 37 Cl. In der Erdkruste ist Chlor das am häufigsten vorkommende Halogen. Chlor ist sehr aktiv – es verbindet sich direkt mit fast allen Elementen des Periodensystems.

In der Natur kommt es nur in Form von Verbindungen in den Mineralien vor: Halit NaCl, Sylvit KCl, Sylvinit KCl NaCl, Bischofit MgCl 2 6H2O, Carnallit KCl MgCl 2 6H 2 O, Kainit KCl MgSO 4 3H 2 O. Die größten Chlorreserven sind in den Salzen der Meere und Ozeane enthalten.

Chlor macht 0,025 % der Gesamtzahl der Atome in der Erdkruste aus, die Clarke-Zahl von Chlor beträgt 0,19 % und der menschliche Körper enthält 0,25 Massen-% Chlorionen. Im menschlichen und tierischen Körper kommt Chlor hauptsächlich in interzellulären Flüssigkeiten (einschließlich Blut) vor und spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung osmotischer Prozesse sowie bei Prozessen, die mit der Funktion von Nervenzellen verbunden sind.

Isotopenzusammensetzung

In der Natur kommen zwei stabile Chlorisotope vor: mit der Massenzahl 35 und 37. Ihr Gehalt beträgt 75,78 % bzw. 24,22 %.

Physikalische und physikalisch-chemische Eigenschaften

Unter normalen Bedingungen ist Chlor ein gelbgrünes Gas mit erstickendem Geruch. Einige seiner physikalischen Eigenschaften sind in der Tabelle aufgeführt.

Beim Abkühlen wird Chlor bei einer Temperatur von etwa 239 K flüssig und kristallisiert dann unterhalb von 113 K zu einem orthorhombischen Gitter mit Raumgruppe Cmca und Parameter a=6,29, b=4,50, c=8,21. Unterhalb von 100 K wird die orthorhombische Modifikation von kristallinem Chlor tetragonal und weist eine Raumgruppe auf P4 2/ncm und Gitterparameter a=8,56 und c=6,12.

Löslichkeit

Der Dissoziationsgrad des Chlormoleküls Cl 2 → 2Cl. Bei 1000 K beträgt sie 2,07*10 -4 % und bei 2500 K 0,909 %.

Der Schwellenwert für die Geruchswahrnehmung in der Luft liegt bei 0,003 (mg/l).

Im CAS-Register - Nummer 7782-50-5.

Was die elektrische Leitfähigkeit betrifft, zählt flüssiges Chlor zu den stärksten Isolatoren: Es leitet den Strom fast eine Milliarde Mal schlechter als destilliertes Wasser und 10 22 Mal schlechter als Silber. Die Schallgeschwindigkeit in Chlor ist etwa eineinhalb Mal geringer als in Luft.

Chemische Eigenschaften

Struktur der Elektronenhülle

Die Wertigkeit eines Chloratoms enthält 1 ungepaartes Elektron: 1S² 2S² 2p 6 3S² 3p 5 , daher ist eine Wertigkeit von 1 für ein Chloratom sehr stabil. Aufgrund des Vorhandenseins eines unbesetzten d-Sublevel-Orbitals im Chloratom kann das Chloratom andere Valenzen aufweisen. Schema der Bildung angeregter Zustände eines Atoms:

Es sind auch Chlorverbindungen bekannt, bei denen das Chloratom formal die Wertigkeit 4 und 6 aufweist, beispielsweise ClO 2 und Cl 2 O 6. Allerdings handelt es sich bei diesen Verbindungen um Radikale, das heißt, sie besitzen ein ungepaartes Elektron.

Wechselwirkung mit Metallen

Chlor reagiert direkt mit fast allen Metallen (manche nur in Gegenwart von Feuchtigkeit oder beim Erhitzen):

Cl 2 + 2Na → 2NaCl 3Cl 2 + 2Sb → 2SbCl 3 3Cl 2 + 2Fe → 2FeCl 3

Wechselwirkung mit Nichtmetallen

Im Licht oder bei Erhitzung reagiert es nach einem Radikalmechanismus aktiv (manchmal mit Explosion) mit Wasserstoff. Gemische aus Chlor und Wasserstoff, die 5,8 bis 88,3 % Wasserstoff enthalten, explodieren bei Bestrahlung unter Bildung von Chlorwasserstoff. Ein Gemisch aus Chlor und Wasserstoff in geringer Konzentration brennt mit farbloser oder gelbgrüner Flamme. Maximale Temperatur der Wasserstoff-Chlor-Flamme 2200 °C:

Cl 2 + H 2 → 2HCl 5Cl 2 + 2P → 2PCl 5 2S + Cl 2 → S 2 Cl 2 Cl 2 + 3F 2 (Bsp.) → 2ClF 3

Andere Eigenschaften

Beim Auflösen in Wasser oder Alkalien dismutiert Chlor und bildet Hypochlorsäure (und beim Erhitzen Perchlorsäure) und Salzsäure oder deren Salze:

Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO 3Cl 2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O Cl 2 + Ca(OH) 2 → CaCl(OCl) + H 2 O 4NH 3 + 3Cl 2 → NCl 3 + 3NH 4Cl

Oxidierende Eigenschaften von Chlor

Reaktionen mit organischen Substanzen

Bindet sich über Mehrfachbindungen an ungesättigte Verbindungen:

CH 2 =CH 2 + Cl 2 → Cl-CH 2 -CH 2 -Cl

Aromatische Verbindungen ersetzen in Gegenwart von Katalysatoren (z. B. AlCl 3 oder FeCl 3) ein Wasserstoffatom durch Chlor:

C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl

Methoden zur Beschaffung

Industrielle Methoden

Ursprünglich basierte die industrielle Methode zur Herstellung von Chlor auf der Scheele-Methode, also der Reaktion von Pyrolusit mit Salzsäure:

MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

Im Jahr 1867 entwickelte Deacon eine Methode zur Herstellung von Chlor durch katalytische Oxidation von Chlorwasserstoff mit Luftsauerstoff. Das Deacon-Verfahren wird derzeit zur Gewinnung von Chlor aus Chlorwasserstoff eingesetzt, einem Nebenprodukt der industriellen Chlorierung organischer Verbindungen.

4HCl + O 2 → 2H 2 O + 2Cl 2

Heute wird Chlor im industriellen Maßstab zusammen mit Natriumhydroxid und Wasserstoff durch Elektrolyse einer Kochsalzlösung hergestellt:

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOH Anode: 2Cl - - 2е - → Cl 2 0 Kathode: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH -

Da die Elektrolyse von Wasser parallel zur Elektrolyse von Natriumchlorid erfolgt, kann die Gesamtgleichung wie folgt ausgedrückt werden:

1,80 NaCl + 0,50 H 2 O → 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2

Zur Herstellung von Chlor kommen drei Varianten des elektrochemischen Verfahrens zum Einsatz. Zwei davon sind die Elektrolyse mit einer festen Kathode: Diaphragma- und Membranverfahren, die dritte ist die Elektrolyse mit einer flüssigen Quecksilberkathode (Quecksilberherstellungsverfahren). Unter den elektrochemischen Produktionsmethoden ist die Elektrolyse mit einer Quecksilberkathode die einfachste und bequemste Methode, diese Methode verursacht jedoch erhebliche Umweltschäden durch Verdunstung und Austritt von metallischem Quecksilber.

Membranmethode mit Feststoffkathode

Der Hohlraum des Elektrolyseurs ist durch eine poröse Asbesttrennwand – ein Diaphragma – in Kathoden- und Anodenräume unterteilt, in denen sich jeweils die Kathode und die Anode des Elektrolyseurs befinden. Daher wird ein solcher Elektrolyseur oft als Diaphragma bezeichnet, und das Herstellungsverfahren ist Diaphragmaelektrolyse. Ein Strom gesättigter Anolytlösung (NaCl-Lösung) fließt kontinuierlich in den Anodenraum des Diaphragma-Elektrolyseurs. Durch den elektrochemischen Prozess wird an der Anode durch die Zersetzung von Halit Chlor und an der Kathode durch die Zersetzung von Wasser Wasserstoff freigesetzt. In diesem Fall wird die kathodennahe Zone mit Natriumhydroxid angereichert.

Membranmethode mit Feststoffkathode

Die Membranmethode ähnelt im Wesentlichen der Membranmethode, jedoch sind Anoden- und Kathodenraum durch eine Kationenaustauscher-Polymermembran getrennt. Die Membranherstellungsmethode ist effizienter als die Membranmethode, aber schwieriger in der Anwendung.

Quecksilbermethode mit Flüssigkathode

Der Prozess wird in einem Elektrolytbad durchgeführt, das aus einem Elektrolyseur, einem Zersetzer und einer Quecksilberpumpe besteht, die durch Kommunikation miteinander verbunden sind. Im Elektrolytbad zirkuliert Quecksilber unter der Wirkung einer Quecksilberpumpe und durchläuft einen Elektrolyseur und einen Zersetzer. Die Kathode des Elektrolyseurs ist ein Quecksilberstrom. Anoden - Graphit oder verschleißarm. Zusammen mit Quecksilber fließt kontinuierlich ein Anolytstrom, eine Natriumchloridlösung, durch den Elektrolyseur. Durch die elektrochemische Zersetzung von Chlorid entstehen an der Anode Chlormoleküle und an der Kathode löst sich das freigesetzte Natrium in Quecksilber und bildet ein Amalgam.

Labormethoden

In Laboratorien wird Chlor üblicherweise durch Verfahren hergestellt, die auf der Oxidation von Chlorwasserstoff mit starken Oxidationsmitteln (z. B. Mangan(IV)-oxid, Kaliumpermanganat, Kaliumdichromat) basieren:

2KMnO 4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 +8H 2 O K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O

Chlorspeicher

Das erzeugte Chlor wird in speziellen „Tanks“ gelagert oder in Hochdruck-Stahlflaschen gepumpt. Flaschen mit flüssigem Chlor unter Druck haben eine besondere Farbe – Sumpffarbe. Es ist zu beachten, dass sich bei längerem Gebrauch von Chlorflaschen extrem explosives Stickstofftrichlorid in ihnen ansammelt und Chlorflaschen daher von Zeit zu Zeit einer routinemäßigen Reinigung und Reinigung von Stickstoffchlorid unterzogen werden müssen.

Qualitätsstandards für Chlor

Gemäß GOST 6718-93 „Flüssiges Chlor. „Technische Spezifikationen“ werden folgende Chlorqualitäten hergestellt

Anwendung

Chlor wird in vielen Industrien, der Wissenschaft und im Haushalt verwendet:

Der Hauptbestandteil von Bleichmitteln ist Chlorwasser.

• Bei der Herstellung von Polyvinylchlorid, Kunststoffverbindungen und synthetischem Kautschuk werden Drahtisolierungen, Fensterprofile, Verpackungsmaterialien, Kleidung und Schuhe, Linoleum und Schallplatten, Lacke, Geräte und Schaumstoffe, Spielzeug, Instrumententeile und Baumaterialien hergestellt. Polyvinylchlorid wird durch Polymerisation von Vinylchlorid hergestellt, das heute am häufigsten aus Ethylen nach der Chlor-ausgeglichenen Methode über das Zwischenprodukt 1,2-Dichlorethan hergestellt wird.
• Die bleichenden Eigenschaften von Chlor sind seit langem bekannt, allerdings „bleicht“ nicht Chlor selbst, sondern atomarer Sauerstoff, der beim Abbau von unterchloriger Säure entsteht: Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO → 2HCl + O.. Diese Methode zum Bleichen von Stoffen, Papier und Pappe wird seit mehreren Jahrhunderten verwendet.
• Herstellung von chlororganischen Insektiziden – Substanzen, die für Nutzpflanzen schädliche Insekten abtöten, aber für Pflanzen unbedenklich sind. Ein erheblicher Teil des produzierten Chlors wird für die Gewinnung von Pflanzenschutzmitteln verbraucht. Eines der wichtigsten Insektizide ist Hexachlorcyclohexan (oft auch Hexachloran genannt). Diese Substanz wurde erstmals 1825 von Faraday synthetisiert, praktische Anwendung fand sie jedoch erst mehr als 100 Jahre später – in den 30er Jahren unseres Jahrhunderts.
• Es wurde als chemischer Kampfstoff sowie zur Herstellung anderer chemischer Kampfstoffe verwendet: Leitungswasser, das jedoch keine Alternative zur desinfizierenden Wirkung von Chlorverbindungen bieten kann. Die Materialien, aus denen Wasserpfeifen bestehen, reagieren unterschiedlich auf chloriertes Leitungswasser. Freies Chlor im Leitungswasser verkürzt die Lebensdauer von Rohrleitungen auf Polyolefinbasis erheblich: verschiedene Arten von Polyethylenrohren, darunter vernetztes Polyethylen, große Rohre, bekannt als PEX (PE-X). Um die Zulassung von Rohrleitungen aus Polymermaterialien für den Einsatz in Wasserversorgungssystemen mit chloriertem Wasser zu kontrollieren, waren die USA gezwungen, drei Normen zu übernehmen: ASTM F2023 in Bezug auf Rohre aus vernetztem Polyethylen (PEX) und heißes chloriertes Wasser, ASTM F2263 in Bezug auf alle Polyethylenrohre und chloriertes Wasser und ASTM F2330 angewendet auf Mehrschichtrohre (Metall-Polymer) und heißes chloriertes Wasser. Eine positive Reaktion hinsichtlich der Haltbarkeit bei Wechselwirkung mit chloriertem Wasser zeigt sich in der Kupferverbrennung (Darm). Aufnahme und Ausscheidung von Chlor stehen in engem Zusammenhang mit Natriumionen und Bikarbonaten, in geringerem Maße mit Mineralokortikoiden und der Aktivität von Na + /K + - ATPase. 10–15 % des gesamten Chlors, davon 1/3 bis 1/2 in den Erythrozyten. Etwa 85 % des Chlors werden vom Körper hauptsächlich im Urin ausgeschieden Die Ausscheidung von Chlor ist mit Natrium- und Kaliumionen und umgekehrt mit HCO 3 (Säure-Basen-Gleichgewicht) verbunden.

  Ein Mensch nimmt täglich 5-10 g NaCl zu sich. Der Mindestbedarf des Menschen an Chlor beträgt etwa 800 mg pro Tag. Die benötigte Menge Chlor erhält das Baby über die Muttermilch, die 11 mmol/l Chlor enthält. NaCl ist für die Produktion von Salzsäure im Magen notwendig, die die Verdauung fördert und krankheitserregende Bakterien abtötet. Derzeit ist die Beteiligung von Chlor an der Entstehung bestimmter Krankheiten beim Menschen nicht ausreichend untersucht, was hauptsächlich auf die geringe Anzahl von Studien zurückzuführen ist. Es genügt zu sagen, dass nicht einmal Empfehlungen zur täglichen Chloraufnahme entwickelt wurden. Menschliches Muskelgewebe enthält 0,20–0,52 % Chlor, Knochengewebe – 0,09 %; im Blut - 2,89 g/l. Der Körper eines durchschnittlichen Menschen (Körpergewicht 70 kg) enthält 95 g Chlor. Jeden Tag nimmt ein Mensch 3-6 g Chlor über die Nahrung auf, was den Bedarf an diesem Element mehr als deckt.

  Chlorionen sind für Pflanzen lebenswichtig. Chlor ist am Energiestoffwechsel in Pflanzen beteiligt und aktiviert die oxidative Phosphorylierung. Es ist für die Bildung von Sauerstoff während der Photosynthese durch isolierte Chloroplasten notwendig und stimuliert Hilfsprozesse der Photosynthese, vor allem solche, die mit der Energieakkumulation verbunden sind. Chlor wirkt sich positiv auf die Aufnahme von Sauerstoff-, Kalium-, Kalzium- und Magnesiumverbindungen durch die Wurzeln aus. Eine zu hohe Konzentration an Chlorionen in Pflanzen kann auch eine negative Seite haben, beispielsweise den Chlorophyllgehalt verringern, die Aktivität der Photosynthese verringern und das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen verzögern. Aber es gibt Pflanzen, die sich im Laufe der Evolution entweder an den Salzgehalt des Bodens angepasst haben oder im Kampf um Platz leere Salzwiesen besetzt haben, in denen es keine Konkurrenz gibt. Pflanzen, die auf salzhaltigen Böden wachsen, werden Halophyten genannt; sie sammeln während der Vegetationsperiode Chloride an und entfernen den Überschuss dann durch Laubfall oder geben Chloride an die Oberfläche von Blättern und Zweigen ab und profitieren dadurch doppelt davon, dass sie die Oberflächen vor Sonnenlicht schützen. In Russland wachsen Halophyten auf Salzstöcken, Salzaufschlüssen und Salzsenken rund um die Salzseen Baskunchak und Elton.

  Unter den Mikroorganismen sind auch Halophile – Halobakterien – bekannt, die in stark salzhaltigen Gewässern oder Böden leben.

  Betriebsmerkmale und Vorsichtsmaßnahmen

  Chlor ist ein giftiges, erstickendes Gas, das, wenn es in die Lunge gelangt, zu Verbrennungen des Lungengewebes und zum Ersticken führt. Bei einer Konzentration in der Luft von etwa 0,006 mg/l (d. h. dem Doppelten der Wahrnehmungsschwelle für Chlorgeruch) wirkt es reizend auf die Atemwege. Chlor war einer der ersten chemischen Kampfstoffe, die Deutschland im Ersten Weltkrieg einsetzte. Bei der Arbeit mit Chlor sollten Sie Schutzkleidung, eine Gasmaske und Handschuhe tragen. Mit einem Stoffverband, der mit einer Lösung aus Natriumsulfit Na 2 SO 3 oder Natriumthiosulfat Na 2 S 2 O 3 angefeuchtet ist, können Sie die Atmungsorgane kurzzeitig vor dem Eindringen von Chlor schützen.

  Die maximal zulässigen Chlorkonzentrationen in der atmosphärischen Luft betragen: durchschnittlich täglich - 0,03 mg/m³; maximale Einzeldosis - 0,1 mg/m³; in den Arbeitsräumen eines Industrieunternehmens - 1 mg/m³.

  Weitere Informationen

  Chlorproduktion in Russland
  Goldchlorid
  Chlorwasser
  Bleichpulver
  Reize erste Base Chlorid
  Reize Second Base Chloride

  Chlorverbindungen
  Hypochlorite
  Perchlorate
  Säurechloride
  Chlorate
  Chloride
  Organochlorverbindungen

  Analysiert

  — Verwendung von ESR-10101-Referenzelektroden, die den Gehalt an Cl- und K+ analysieren.

Physikalische Eigenschaften. Unter normalen Bedingungen ist Chlor ein gelbgrünes Gas mit stechendem Geruch und giftig. Es ist 2,5-mal schwerer als Luft. In 1 Volumen Wasser bei 20 Grad. C löst etwa 2 Volumina Chlor. Diese Lösung wird Chlorwasser genannt.

Bei Atmosphärendruck liegt Chlor bei -34 Grad. C geht in einen flüssigen Zustand über, und zwar bei -101 Grad. C härtet aus. Bei Raumtemperatur wird es erst bei einem Druck von 600 kPa (6 atm) flüssig. Chlor ist in vielen organischen Lösungsmitteln gut löslich, insbesondere in Tetrachlorkohlenstoff, mit dem es nicht reagiert.

Chemische Eigenschaften. Die äußere elektronische Ebene des Chloratoms enthält 7 Elektronen (s 2 p 5), daher fügt es leicht ein Elektron hinzu und bildet das Cl-Anion. Aufgrund des Vorhandenseins eines ungefüllten d-Niveaus können im Chloratom 1, 3, 5 und 7 ungepaarte Elektronen auftreten, daher kann es in sauerstoffhaltigen Verbindungen eine Oxidationsstufe von +1, +3, +5 und + haben 7.

In Abwesenheit von Feuchtigkeit ist Chlor ziemlich inert, aber wenn auch nur Spuren von Feuchtigkeit vorhanden sind, nimmt seine Aktivität stark zu. Es interagiert gut mit Metallen:

2 Fe + 3 Cl 2 = 2 FeCl 3 (Eisen(III)-chlorid);

Cu + Cl 2 = CuCl 2 (Kupfer(II)chlorid)

und viele Nichtmetalle:

H 2 + Cl 2 = 2 HCl (Chlorwasserstoff);

2 S + Cl 2 = S 2 Cl 2 (Schwefelchlorid (1));

Si + 2 Cl 2 = SiCl 4 (Siliciumchlorid (IV));

2 P + 5 Cl 2 = 2 PCl 5 (Phosphor(V)chlorid).

Chlor interagiert nicht direkt mit Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff.

Wenn Chlor in Wasser gelöst wird, entstehen 2 Säuren: Salzsäure oder Salzsäure und Hypochlorsäure:

Cl 2 + H 2 O = HCl + HClO.

Bei der Reaktion von Chlor mit kalten Alkalilösungen entstehen die entsprechenden Salze dieser Säuren:

Cl 2 + 2 NaOH = NaCl + NaClO + H 2 O.

Die resultierenden Lösungen werden Javel-Wasser genannt, das wie Chlorwasser aufgrund der Anwesenheit des ClO-Ions stark oxidierende Eigenschaften hat – und zum Bleichen von Stoffen und Papier verwendet wird. Chlor bildet mit heißen Alkalilösungen die entsprechenden Salze der Salz- und Perchlorsäure:

3 Cl 2 + 6 NaOH = 5 NaCl + NaClO 3 + 3 H 2 O;

3 Cl 2 + 6 KOH = 5 KCl + KClO 3 + 3 H 2 O.

Das dabei entstehende Kaliumchlorat wird Berthollet-Salz genannt.

Beim Erhitzen interagiert Chlor leicht mit vielen organischen Substanzen. In gesättigten und aromatischen Kohlenwasserstoffen ersetzt es Wasserstoff unter Bildung einer chlororganischen Verbindung und Chlorwasserstoff und verbindet ungesättigte Kohlenwasserstoffe an der Stelle einer Doppel- oder Dreifachbindung.

Bei sehr hohen Temperaturen entfernt Chlor Wasserstoff vollständig aus Kohlenstoff. Dabei entstehen Chlorwasserstoff und Ruß. Daher geht die Hochtemperaturchlorierung von Kohlenwasserstoffen immer mit einer Rußbildung einher.

Chlor ist ein starkes Oxidationsmittel und interagiert daher leicht mit komplexen Substanzen, die Elemente enthalten, die zu einer höheren Wertigkeitsstufe oxidiert werden können:

2 FeCl 2 + Cl 2 = 2 FeCl 3;

H 2 SO 3 + Cl 2 + H 2 O = H 2 SO 4 + 2 HCl.