Chlor

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Chlor
siarka ← chlor → argon
Wygląd
żółtozielony
Chlor Chlor
Chlor
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a. chlor, Cl, 17
(łac. chlorum)
Grupa, okres, blok 17 (VIIA), 3, p
Stopień utlenienia −I, I, III, V, VII
Właściwości metaliczne niemetalfluorowiec
Właściwości tlenków silnie kwasowe
Masa atomowa 35,446–35,457[a][4] u
Stan skupienia gazowy
Gęstość 3,214 kg/m³
Temperatura topnienia −101,55 °C
Temperatura wrzenia −34,05 °C[1]
Numer CAS 7782-50-5
PubChem 24526[5]
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Commons Multimedia w Wikimedia Commons
Wikisłownik Hasło chlor w Wikisłowniku

Chlor, Cl (łac. chlorum, od stgr. χλωρός „chloros” - „zielonożółty”) − pierwiastek chemiczny z grupy fluorowców, niemetal o liczbie atomowej 17.

Izotopy stabilne to 35Cl i 37Cl. Chlor jest żółtozielonym gazem około dwa i pół razy cięższym od powietrza, o nieprzyjemnym, duszącym zapachu, silnie trującym. Jest silnym utleniaczem, wybielaczem i środkiem dezynfekującym. Wchodzi w skład wielu powszechnie spotykanych soli oraz innych związków.

Właściwości[edytuj | edytuj kod]

Chlor w stanie ciekłym

Wolny chlor występuje w postaci dwuatomowych cząsteczek Cl2. W związkach występuje na stopniach utlenienia od −I do VII.

Chlor jest bardzo aktywny chemicznie, chociaż mniej niż fluor. W obecności rozproszonego światła słonecznego łączy się z wodorem tworząc chlorowodór. W pełnym świetle słonecznym ta reakcja przebiega wybuchowo.

Cl2 + H2 → 2HCl

Chlor łączy się bezpośrednio z większością pierwiastków na skutek czego powstają chlorki.

W 1 litrze wody o temperaturze 25 °C rozpuszcza się 2,3 l chloru tworząc tzw. wodę chlorową. Z wodą reaguje powoli, tworząc chlorowodór i kwas podchlorawy (HOCl)[8][9]:

Cl2 + H2O → HCl + HOCl

Chlorki należą do I grupy analitycznej anionów

Otrzymywanie[edytuj | edytuj kod]

W laboratorium chlor można otrzymać przez utlenianie kwasu solnego silnym utleniaczem, np. ditlenkiem manganu MnO2 lub nadmanganianem potasu:

MnO2 + 4HClMnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O

Na skalę przemysłową otrzymuje się go w wyniku elektrolizy wodnego roztworu chlorku sodu. Przy okazji otrzymuje się wodorotlenek sodu i wodór.

2 NaCl + 2 H2O → Cl2↑ + H2↑ + 2 NaOH

Zamiast wodnego roztworu stosuje się również stopiony chlorek sodu:

2NaCl → Cl2↑ + 2Na

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Chlor używany jest w instalacjach do uzdatniania wody, na ostatnim etapie procesu, gdzie w reakcji gazowego chloru z wodą tworzy się, posiadający silne właściwości dezynfekujące, kwas podchlorawy oraz HCl. Produktem ubocznym powstającym podczas procesu chlorowania wody jest toksyczny dla ludzi chloroform, powstający w reakcji chloru ze związkami organicznymi występującymi w źle oczyszczonej wodzie. Do ogólnie pojętej dezynfekcji stosuje się wiele różnych związków chloru (przede wszystkim chloroaminy), szerokie zastosowanie znalazł także jako wybielacz (papieru, tkanin).

Chlor był stosowany jako gaz bojowy podczas I wojny światowej, ale został wyparty przez bardziej skuteczne środki.

Chlor jest szeroko stosowany do wyrobu wielu produktów używanych na co dzień – antyseptyków, barwników, pożywienia, środków owadobójczych, farb, produktów naftowych, tworzyw sztucznych, lekarstw, wyrobów włókienniczych, rozpuszczalników, itd.

W chemii organicznej używa się gazowego chloru jako utleniacza; czasami zamiast formy gazowej wykorzystuje się wodę chlorową[10]. Chlor jest jednym z możliwych podstawników, zastępującego w związkach organicznych atom wodoru (np. chlorek winylu i produkowany z niego PCW, w produkcji gumy syntetycznej).

Inne zastosowania to produkcja chloranów, chloroformu, tetrachlorku węgla i ekstrakcja bromu.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Carl Wilhelm Scheele w 1774 otrzymał chlor

W formie czystej chlor został otrzymany w 1774 przez Carla Wilhelma Scheele, który mylnie sądził, że jest to jakiś związek chemiczny, zawierający tlen. Otrzymał go w reakcji tlenku manganu(IV) MnO2 z kwasem solnym. Nazwę temu pierwiastkowi w 1810 roku nadał Humphry Davy, który stwierdził, że substancja otrzymana przez Sheelego jest pierwiastkiem. Polski chemik Jędrzej Śniadecki jako jeden z pierwszych postulował uznanie chloru za pierwiastek, tuż po jego odkryciu. Jako pierwszy polską nazwę – chlor – zaproponował Filip Walter. Proponowano też nazwy słoń, soleń i soliród[11].

W temperaturze <10 °C z wody chlorowej krystalizują żółtozielone hydraty[12], które pierwotnie uważano za stały chlor. Dopiero w roku 1823 Michael Faraday stwierdził, żółtozielone kryształy wytrącające się w temperaturze <10 °C z wody chlorowej nie są stałym chlorem, lecz hydratami i określił ich skład jako Cl2·~10H2O (obecnie wiadomo, że kryształy te są klatratami o zróżnicowanej zawartości wody[12]; zwykle przypisuje im się skład Cl2·8H2O[8][10]). 5 marca 1823 Faraday ogrzał hydrat chloru w zatopionej fiolce i uzyskał po raz pierwszy chlor w stanie ciekłym[13].

Występowanie[edytuj | edytuj kod]

Halit jest głównym minerałem zawierającym chlor

W przyrodzie chlor występuje w ilości 0,19%[14] (wagowo), tylko w postaci jonu chlorkowego Cl, który jest głównym anionem występującym w oceanach. Jony chlorkowe stanowią ok. 1,9% masy wszystkich oceanów. Jeszcze większa koncentracja chlorków występuje w wodach słonych jezior (w Morzu Martwym ok. 21%) i podziemnych złożach solanki.

Większość chlorków jest rozpuszczalna w wodzie, dlatego w większych ilościach w stanie stałym można je znaleźć tylko w suchym klimacie lub podziemnych złożach soli. Główne minerały zawierające chlor to halit (sól kamienna, NaCl), sylwin (chlorek potasu) i karnalit (uwodniony podwójny chlorek potasu i magnezu).

Związki[edytuj | edytuj kod]

 Osobna strona: Kategoria:Związki chloru.

Wśród nieorganicznych związków chloru znajdują się kwas solny i 4 kwasy tlenowe oraz ich sole: chlorki i sole tlenowych kwasów chloru:

Z tlenem chlor tworzy 6 tlenków: Cl2O, Cl2O3, ClO2, Cl2O4 (ClOClO3), Cl2O6, Cl2O7[15].

Do organicznych związków chloru należą m.in. chloraminy, niektóre dioksyny, chlorowane węglowodory (np. czterochlorek węgla i chloroform).

Znaczenie biologiczne[edytuj | edytuj kod]

Jest powszechny w przyrodzie i występuje w większości organizmów żywych. Chlor ma duże znaczenie biologiczne, należy do makroelementów. Jony chloru należą do głównych anionów w płynach organizmu, a kwas solny jest używany do trawienia przez wiele zwierząt (wydzielany w żołądku). W organizmie człowieka o wadze 70 kg znajduje się około 95 g chloru.

Toksyczność[edytuj | edytuj kod]

Gazowy chlor działa drażniąco na układ oddechowy i błony śluzowe, może prowadzić do obrzęku płuc, a w dużych stężeniach do śmierci. W powietrzu jest wyczuwalny przy stężeniu 3,5 ppm, ale stężenie niebezpieczne to 1000 ppm. Z powodu tych właściwości był stosowany jako broń chemiczna w czasie I wojny światowej. Wartość średnia ważona dopuszczalna w długim przedziale czasu (8 godzin na dzień) nie powinna przekroczyć 1,5 ppm; NDS wynosi 0,7 mg/m3.

Ciągłe wystawienie na działanie niskich stężeń chloru osłabia płuca i zwiększa podatność na inne choroby płuc.

Trujące gazy (trichlorek azotu) mogą się wydzielać przy kontakcie wybielaczy zawierających chlor z moczem, a także z amoniakiem lub innymi produktami czyszczącymi.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Uwagi

  1. Ze względu na naturalną zmienność zawartości izotopów, podany jest zakres wartości masy atomowej dla naturalnych źródeł tego pierwiastka.

Przypisy

  1. Chlorine (ang.). Air Liquide. [dostęp 2011-10-01].
  2. 2,0 2,1 Informacje o klasyfikacji i oznakowaniu substancji według Rozporządzenia 1272/2008, zał. VI: Chlor (pol.) w bazie European chemical Substances Information System. Instytut Ochrony Zdrowia i Konsumenta. [dostęp 2011-10-01].
  3. Chlor (ang.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-01].
  4. Current Table of Standard Atomic Weights in Order of Atomic Number (ang.). Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights, IUPAC, 2013-09-24. [dostęp 2013-12-02].
  5. Chlor – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  6. Wartość dla ciała stałego według: Singman, Charles N.. Atomic volume and allotropy of the elements. „Journal of Chemical Education”. 61 (2), s. 137–142, 1984. doi:10.1021/ed061p137. 
  7. Chlor (pol.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Polski. [dostęp 2011-10-01].
  8. 8,0 8,1 Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. Warszawa: PWN, 2002, s. 563. ISBN 83-01-13654-5.
  9. Encyklopedia techniki. Chemia. Warszawa: WNT, 1965.
  10. 10,0 10,1 Włodzimierz Trzebiatowski: Chemia nieorganiczna. Wyd. VIII. Warszawa: PWN, 1978, s. 154.
  11. Obcy język polski
  12. 12,0 12,1 Peter Schmittinger i inni: Chlorine. W: Ullmann's Encyclopedia of Chemical Industrial Chemistry. Wiley-VCH, 2006, s. 5-6. DOI:399.pub2 10.1002/14356007.a06 399.pub2.
  13. N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemistry of the elements. Oxford; New York: Pergamon Press, 1984, s. 921. ISBN 0-08-022057-6.
  14. Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 8311067236. (pol.)
  15. CRC Handbook of Chemistry and Physics. Wyd. 83. Boca Raton: CRC Press, 2003, s. 4-17–4-18.