Хлор

Хлор (лат. Chlorum; Cl) — элементтердің Менделеев кестесінің VІІ тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмері 17, атомдық массасы 35,45; галогендер тобына жатады. Молекуласы екі атомнан (Cl2) тұрады; өткір иісті сарғылт, жасыл түсті улы газ; тығыздығы 0,3214 г/см3. Балқу t – 101°С; Табиғатта екі тұрақты изотопы (35Cl мен 37Cl) бар. Жасанды радиоактивті изотоптарының ішіндегі маңыздылары [34Сl(Т1/2 32,4 мин); 36Сl (Т1/2  3,08105 жыл); 38Сl(Т1/2 37,29 мин)] химиялық және биохимиялық процестерді зерттеуде пайдаланылады.

17 Күкірт ← Хлор → Аргон F ↑ Cl ↓ Br Периодическая система элементов 17Cl
Жай заттың сыртқы бейнесі
бозғылт сары-жасыл газ Қысыммен дәнекерленген ыдыстағы сұйық хлор
Атом қасиеті
Атауы, символ, нөмірі	Хлор, 17
Топ типі	Галогендер
Топ, период, блок	17, 3, p
Атомдық масса (молярлық масса)	[35,446; 35,457] м. а. б. (г/моль)
Электрондық конфигурация	[Ne] 3s2 3p5
Қабықшалар бойынша электрондар	2, 8, 7
Атом радиусы	99 пм
Химиялық қасиеттері
Ковалентті радиус	102±4 пм
Ван-дер-Ваальс радиусы	175 пм
Ион радиусы	(+7e)27 (-1e)181 пм
Электртерістілігі	3,16 (Полинг шкаласы)
Электродты потенциал	0
Тотығу дәрежелері	7, 6, 5, 4, 3, 1, 0, −1
Иондалу энергиясы	1-ші: 1251.2 кДж/моль (эВ) 2-ші: 2298 кДж/моль (эВ) 3-ші: 3822 кДж/моль (эВ)
Жай заттың термодинамикалық қасиеттері
Термодинамикалық фаза	Газ
Тығыздық (қ.ж.)	3,21 г/см³
Балқу температурасы	172,2К; −100,95 °C
Қайнау температурасы	238,6К; −34,55 °C
Сыни межелі	416,9 К, 7,991 МПа
Балқу жылуы	6,41 кДж/моль
Булану жылуы	20,41 кДж/моль
Молярлық жылусыйымдылық	21,838 Дж/(K·моль)
Молярлық көлем	18,7 см³/моль
Қаныққан бу қысымы P (Па) 1 10 100 1000 10 000 100 000 T (К) 128 139 153 170 197 239
Жай заттың кристаллдық торы
Тор құрылымы	орторомбалық
Тор параметрлері	a=6,29 b=4,50 c=8,21 Å
Басқа да қасиеттері
Жылуөткізгіштік	(300 K) 0,009 Вт/(м·К)
CAS нөмірі	Cl2: 7782-50-5

Хлор Cl

Хлорды алғаш швед химигі К. Шелле пиролюзитті тұз қышқылымен әрекеттестіріп алған (1774). Жер қыртысындағы салмақ мөлшері 4,5102%. Хлор өте активті элемент, бос күйінде жанартау лавасында ғана, ал байланысқан түрінде тау жыныстарында, теңіз, мұхит, өзен суларында, өсімдік және жануарлар организмдерінде кездеседі.

Байланыстағы хлор көптеген минералдардың: галит, сильвин, сильвинит, карналлит, т.б. құрам бөлігі. Қалыпты жағдайда хлор — сарғыш жасыл, ерекше өткір иісті газ, тығыздығы 3,214 г/л, ауадан 2,5 есе ауыр, қайнау t –33,6С, балқу t –100,98С. Суда жақсы ериді. Тотығу дәрежелері +1, +3, +4, +5, +7. Хлор химиялық активті болғандықтан оның қосылыстары көптеген металдармен, бейметалдармен тікелей әрекеттестіру арқылы, ал оттек, азот, көміртек, инертті газдармен хлор қосылыстары жанама жолмен алынады.

Хлор кальций гидрототығымен белгілі жағдайда әрекеттесіп, маңызды техникалық өнімдер (хлорлы әк, гипохлорит, кальций хлораты, т.б.) түзеді. Хлор көптеген органикалық қосылыстармен де әрекеттеседі (қ. Хлорлау). Лабораторияда хлорды 4HCl+MnO2=MnCl2+Cl2+2H2O реакциясы арқылы, ал өнеркәсіпте ас тұзының (NaCl) ерітіндісін электролиздеп алады. Хлорды ауыз суды хлорлауға, мата, қағаз ағартуда, тұз қышқылы мен органикалық синтезде, хлоры бар қосылыстар даярлауда, т.б. қолданылады. Қазақстанда хлор Павлодар химия зауытында өндіріледі.

Химиялық қасиеттері

Химиялық белсенді, өте күшті тотықтырғыш:сутегімен реакцияласады,металдармен және бейметалдармен де реакцияласады: 3Cl2 + 2Fe = 2FeCl2 2Cl + Si = SiCl4

Суда және сілтілердің судағы ерітінділерінде дисмутацияланады: Cl2 + 2NaOH(суық) = NaClO + NaCl + H2O 3Cl2 + 6NaOH(ыстық) = NaClO3 + 5NaCl + 3H2O

Ашылу тарихы

Сутегімен қосылыс - газ тәрізді сутегі хлориді - алғаш рет 1772 жылы Джозеф Пристли алған. Хлорды 1774 жылы швед химигі Карл Вильгельм Шееле алған, ол пиролюзиттің тұз қышқылымен әрекеттесуі кезінде оның бөлінуін пиролюзит туралы трактатында сипаттаған:

{\ displaystyle {\ mathsf {4HCl + MnO_ {2} \ rightarrow MnCl_ {2} + Cl_ {2} \ uparrow + 2H_ {2} O}}} {\ mathsf {4HCl + MnO_ {2} \ оң жақ көрсеткі MnCl_ {2 } + Cl_ {2} \ жоғары жақ + 2H_ {2} O}}

Шееле аква региа иісіне ұқсас хлордың иісін, оның алтынмен және кинабармен әрекеттесу қабілетін және ағартқыш қасиеттерін атап өтті. Алайда, Шееле сол кездегі химияда басым болған флогистон теориясына сәйкес хлорды дегилогистикалық мурат (тұз) қышқылы деп болжады. Бертолле мен Лавуазье қышқылдардың оттегі теориясының шеңберінде жаңа заттың болжамды элемент мурий оксиді болуы керектігін негіздеді. Дегенмен, оны оқшаулау әрекеттері Г.Дэвидің жұмысына дейін сәтсіз болды, ол электролиз арқылы ас тұзын натрий мен хлорға ыдыратып, соңғысының элементарлық табиғатын дәлелдеді.

1811 жылы Дэви жаңа элемент үшін хлор атауын ұсынды. Бір жылдан кейін Дж.Гей-Люссак бұл атауды хлор (хлор) деп «қысқартты». Сол 1811 жылы неміс физигі Иоганн Швайгер хлордың (сөзбе-сөз солеод) «галоген» атауын ұсынды, бірақ кейінірек бұл термин хлорды қамтитын элементтердің бүкіл 17-ші (VIIA) тобына тағайындалды.

1826 жылы хлордың атомдық массасын швед химигі Йенс Якоб Берцелиус жоғары дәлдікпен анықтады (қазіргі деректерден айырмашылығы 0,1%-дан аспайды.

Cl2-нің алынуы және қолданылуы

Хлорды алу: a) өнеркәсіпте 2KCl(балқыма) → 2K + Cl2↑ 2NaCl + 2H2O→ H2↑+Cl2↑ + 2NaOH

ә) зертханада 1) 4HCl(конц.) + MnO2 = Cl2↑ + MnCl2 + 2H2O 2) 16HCl(конц.) + 2KMnO4 = 5Cl2↑ + 2MnCl2 + 8H2O + 2KCl 3) 4HCl(конц.) + Ca(ClO)2 = 2Cl2↑ + 32H2O + CaCl2 4) 6HCl(конц.) + KClO3 = 3Cl2↑ + 3H2O + KCl

Конмутация (3) және (4) реакцияларында әрі тотықсыздандырғыш HCl, әрі тотықтырғыштар Ca(ClO)2 және KClO3 хлор берушілер болып келеді.Хлор - негізгі химиялық өндіріс өнімдерінің бірі, бром мен йодты, хлоридтерді, құрамында оттегі бар туындыларды алу үшін қолданылады. Қағазды ағартады, ауыз суды дезинфекциялауға пайдаланады.