Формула газообразного хлора, эффекты, использование и риски

Хлор в природе и жизни человека

Ввиду своей чрезвычайно высокой химической активности, в естественной среде хлор в чистом виде не встречается. Наибольшие запасы этого элемента сосредоточены в солях морской воды, содержание хлора в которой достигает 19 грамм на литр.

Хлор выполняет важные функции в жизнедеятельности растений и животных. В организме человека хлор обеспечивает поддержание кислотно-основного равновесия (КОР) плазмы крови, также он содержится в лимфе и входит в состав желудочного сока. Основная часть ионов хлора поступает в организм человека в виде хлорида натрия, содержащегося в пище.

Свободный и связанный хлор

Хлор, введённый в воду в целях обеззараживания, немедленно вступает в реакцию с водой и содержащимися в ней компонентами.

При реакции с водой, хлор образует хлороводород, хлорноватистую кислоту и их соответствующие соли в случае присутствия в воде катионов: хлориды (Cat+ + Cl-) и гипохлориты (Cat+ + СlO—). В то же время, в воде практически всегда присутствуют азотосодержащие компоненты органического и неорганического происхождения. Часть введённого в воду хлора реагирует с этими веществами, образуя хлорамины. Хлорамины обладают очень слабым антибактериальным эффектом, в отличие от хлорноватистой кислоты и гипохлорита, которые являются основными дезинфицирующими веществами.

Исходя из более высокой химической активности хлорноватистой кислоты и гипохлоритов, хлор, входящий в состав HClO и её солей, а также ту часть элементарного хлора, который не успел вступить в реакцию, принято называть свободным или свободным активным хлором. К хлору, входящему в состав гипохлоритов иногда применяют термин «потенциально свободный хлор». Соответственно хлор, принявший участие в окислении и вошедший в состав органических и неорганических хлораминов, называют связанным, или связанным активным хлором.

Данные определения носят условный характер, так как во всех соединениях, хлор, строго говоря, связан.

Общий, активный и остаточный хлор

Хлор в воде принимает активное участие в реакциях окисления. В результате реакций, в воде остаётся некоторое его количество. Суммарное количество хлора, остающееся в воде в виде различных соединений, принято называть общим хлором. Общий хлор иногда называют также общим остаточным или остаточным активным хлором. Таким образом, используемая терминология не отличается единообразием.

В состав общего хлора входит свободный и связанный активный хлор.

Область применения хлора и хлорамина

Хлор широко применяется в различных отраслях промышленного производства и в быту. Кроме общеизвестной функции хлора, как средства для обеззараживания воды в водопроводах питьевого назначения и бассейнах, существуют другие сферы его применения:

• при производстве синтетических материалов – поливинилхлорида и его пластикатов, синтетического каучука;
• в химической промышленности для производства соляной кислоты, хлорной извести, различных ядохимикатов и удобрений;
• в металлургической отрасли для хлорирования окислов редкоземельных элементов с целью получения чистых металлов.

Хлорамин относится к неорганическим соединениям – хлоропроизводное аммиака. Хорошо растворяется в воде. Используют хлорамин для следующих целей:

• в химическом производстве в качестве реагента в реакциях органического синтеза;
• для очистки воды;
• для дезинфекции помещений, мебели, медицинских инструментов.

Соединения хлора входят в состав отбеливателей для белья. Роль хлора в процессе отбеливания заключается в том, что при его вступлении в реакцию с водой высвобождается активный кислород, который и обеспечивает отбеливание.

Управляющие свойства

При парциальном давлении выше 10 кПа (1,5 фунта на квадратный дюйм) (или концентрациях в газовой фазе более 10% объема воздуха при стандартном давлении ) ClO ₂ может взрывоопасно разлагаться на хлор и кислород . Разложение может быть инициировано светом, горячими точками, химической реакцией или ударным давлением. Таким образом, с газообразным диоксидом хлора никогда не обращаются в концентрированном виде, но почти всегда с ним обращаются как с растворенным в воде газом в диапазоне концентраций от 0,5 до 10 граммов на литр. Его растворимость увеличивается при более низких температурах, поэтому обычно используют охлажденную воду (5 ° C, 41 ° F) при хранении в концентрациях выше 3 граммов на литр. Во многих странах, например в США, газообразный диоксид хлора нельзя транспортировать в любой концентрации, и он почти всегда производится на месте применения с использованием генератора диоксида хлора. В некоторых странах растворы диоксида хлора с концентрацией ниже 3 граммов на литр могут транспортироваться по суше, однако они относительно нестабильны и быстро портятся.

Хлор способы получения хлора

Промышленные методы

Первоначально промышленный способ получения хлора основывался на методе Шееле, то есть реакции пиролюзита с соляной кислотой:

В 1867 году Диконом был разработан метод получения хлора каталитическим окислением хлороводорода кислородом воздуха. Процесс Дикона в настоящее время используется при рекуперации хлора из хлороводорода, являющегося побочным продуктом при промышленном хлорировании органических соединений.

4HCl + O2 → 2H2O + 2Cl2

Сегодня хлор в промышленных масштабах получают вместе с гидроксидом натрия и водородом путём электролиза раствора поваренной соли:

Так как параллельно электролизу хлорида натрия проходит процесс электролиз воды, то суммарное уравнение можно выразить следующим образом:

Применяется три варианта электрохимического метода получения хлора. Два из них электролиз с твердым катодом: диафрагменный и мембранный методы, третий — электролиз с жидким ртутным катодом (ртутный метод производства). В ряду электрохимических методов производства самым легким и удобным способом является электролиз с ртутным катодом, но этот метод наносит значительный вред окружающей среде в результате испарения и утечек металлической ртути.

Диафрагменный метод с твердым катодом

Полость электролизера разделена пористой асбестовой перегородкой — диафрагмой — на катодное и анодное пространство, где соответственно размещены катод и анод электролизёра. Поэтому такой электролизёр часто называют диафрагменным, а метод получения — диафрагменным электролизом. В анодное пространство диафрагменного электролизера непрерывно поступает поток насыщенного анолита (раствора NaCl). В результате электрохимического процесса на аноде за счёт разложения галита выделяется хлор, а на катоде за счёт разложения воды — водород. При этом прикатодная зона обогащается гидроксидом натрия.

Мембранный метод с твердым катодом

Мембранный метод по сути, аналогичен диафрагменному, но анодное и катодное пространства разделены катионообменной полимерной мембраной. Мембранный метод производства эффективнее, чем диафрагменный, но сложнее в применении.

Ртутный метод с жидким катодом

Процесс проводят в электролитической ванне, которая состоит из электролизера, разлагателя и ртутного насоса, объединённых между собой коммуникациями. В электролитической ванне под действием ртутного насоса циркулирует ртуть, проходя через электролизёр и разлагатель. Катодом электролизера служит поток ртути. Аноды — графитовые или малоизнашивающиеся. Вместе с ртутью через электролизер непрерывно течет поток анолита — раствора хлорида натрия. В результате электрохимического разложения хлорида на аноде образуются молекулы хлора, а на катоде выделившийся натрий растворяется в ртути образуя амальгаму.

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

История

Шведский химик Шееле открыл хлор в 1774 году, а в 1785 году французский ученый Клод Луи Бертолле обнаружил, что его можно использовать для отбеливания тканей. Бертолле также обнаружил гипохлорит калия , который стал первым коммерческим отбеливающим продуктом, названным Eau de Javel («вода Javel») в честь района в Париже, где он был произведен.

Шотландский химик и промышленник Чарльз Теннант предложил в 1798 году раствор гипохлорита кальция в качестве альтернативы воде Javel, а в 1799 году запатентовал отбеливающий порошок (твердый продукт, содержащий гипохлорит кальция ).

Примерно в 1820 году французский химик Лабаррак открыл дезинфицирующую способность гипохлоритов и популяризировал использование для этой цели более дешевого раствора гипохлорита натрия (известного как Eau de Labarraque , «вода Лабаррака») во всем мире. Его работа значительно улучшила медицинскую практику, общественное здравоохранение, санитарные условия в больницах, скотобойнях и во всех отраслях, связанных с продуктами животного происхождения — за десятилетия до того, как Пастер и другие создали микробную теорию болезней . В частности, это привело к почти повсеместной практике хлорирования водопроводной воды для предотвращения распространения таких заболеваний, как брюшной тиф и холера .

В 1915 году британский химик Генри Дакин , работавший в полевом госпитале во Франции во время Первой мировой войны , провел обширное исследование соединений, которые можно было использовать для дезинфекции ран и предотвращения сепсиса . Он обнаружил, что хлорамин был оптимальным вариантом, но остановился на разбавленном растворе гипохлорита натрия, который до сих пор используется под названием «раствор Дакина», по причинам стоимости и доступности.

Применение

Крупнейшими потребителями хлора являются компании, производящие этилендихлорид и другие хлорированные растворители, поливинилхлорид (ПВХ), хлорфторуглероды и оксиды пропилена. На бумажных фабриках хлор используется для отбеливания бумаги. Компании водоснабжения и водоотведения используют хлор для дезинфекции воды. 

Около 30% хлора используется в химической промышленности, около 25% требуется для производства ПВХ, 20% для очистки воды, 15% используется в растворителях и около 10% в отбеливателях. 

Этот элемент также необходим для производства лекарств, силиконов и полимеров. Хлор также входит в состав бытовых отбеливателей, средств для удаления краски, антипиренов и пестицидов. 

Другие применения соединений хлора:

• в качестве пестицида (хлорбензол);
• при производстве ПВХ, полиуретана и поликарбоната, соляной кислоты, хлорной извести;
• как моющее и дезинфицирующее средство;
• при производстве красок, клеев, ионообменников и даже снотворных

Высокая реакционная способность (является активным окислителем) привела к использованию хлора в качестве отбеливателя (например, в бумажной промышленности). Сейчас в этой роли все чаще используют перекись водорода, из-за вредного воздействия хлора на окружающую среду.

Хлор используется в качестве недорогого дезинфицирующего средства для питьевой воды. Получающаяся в результате хлорноватистая кислота убивает практически все вирусы и бактерии. Так называемый хлорный эффект (депо) имеет преимущество перед другими агентами. То есть после добавления хлора в водопровод, он оказывает дезинфицирующее действие на трубопроводную сеть еще в течение длительного времени. Большинство общественных бассейнов используют хлор в качестве дезинфицирующего средства. 

Строительство

В прошлом в кирпичную кладку иногда добавляли хлорсодержащий антифриз. Выцветание хлоридов на необработанных кирпичных поверхностях может быть результатом неправильного подкисления. Кладка должна быть тщательно влажной перед подкислением, а после обработки ее следует быстро и обильно промыть.

Цель состоит в том, чтобы преобразовать CaCO3 (нерастворимый в воде раствор), который уже застыл с разбавленной соляной кислотой, в растворимый и моющийся хлорид кальция.

Хлорсодержащие материалы, применяемые в строительстве и быту:

• Покрытия, плиты, фасадные, настенные и напольные покрытия, содержащие ПВХ (поливинилхлорид);
• Краски, клеи или герметики с ПВХ, полихлоропреном или другим хлорсодержащим агентом;
• Средства для снятия краски, разбавители, средства для чистки кистей, содержащие хлорированные углеводороды в качестве компонентов растворителя.

Примечания и ссылки

1. ↑ и (ru) Дэвид Р. Лид, Справочник CRC по химии и физике , CRC Press Inc,2009 г., 90- е  изд. , 2804  с. , Твердый переплет ( ISBN  978-1-420-09084-0 )
2. (in) Беатрис Кордеро Вероника Гомес, Ана Э. Платеро-Пратс, Марк Ревес Хорхе Эчеверрия, Эдуард Кремадес, Флавиа и Сантьяго Барраган Альварес , Новый взгляд на ковалентные радиусы , Dalton Transactions ,2008 г., стр.  2832 — 2838 ( DOI   )
3. Поль Арно, Брижит Жамар, Жак Бодигель, Николя Броссе, Органическая химия 1- й цикл / Лицензия, PCEM, Фармация, Курсы, MCQ и приложения , Dunod,8 июля 2004 г., 710  с. , Мягкая обложка ( ISBN   )
4. (in) Дэвид Р. Лид, Справочник CRC по химии и физике , TF-CRC,2006 г., 87- е  изд. ( ISBN   ) , стр.  10-202
5. База данных Chemical Abstracts запрошена через SciFinder Web 15 декабря 2009 г. ( результаты поиска )
6. ↑ и
7. (ru) на
8. (ru) LJ Podewils et al. , «  Вспышка норовирусного заболевания, связанного с плавательным бассейном  » , Эпидемиология и инфекции , вып.  135, п о  5,Июль 2007 г., стр.  827-833 .
9. (in) Дарла М. Герес, Т. Пэлис, BB и Дж. Сандель Гейгер, «  Оценка эффективности дезинфицирующего средства против биопленки и бактерий, взвешенных в лабораторной модели плавательного бассейна  » , Исследование воды , т.  38, п о  13,Июль 2004 г., стр.  3103-3109 ( ISSN   , OCLC   , PMID   , DOI   ).
10. Индекс химических веществ и лекарств Мерк , 9- е изд.
11. Справочник по химии Ланге, 10-е изд.
12. (in) на WebElements.com Марк Уинтер (по состоянию на 17 марта 2007 г. ) .
13. (in) Кристиан Цвинер, Сьюзан Д. Ричардсон, Дэвид Де Марини, Тамара Грумт, Томас Фриц Х. Фриммель и Глаунер, «  Утопая в побочных продуктах дезинфекции? Оценка воды в бассейне , Наука об окружающей среде и технологии , т.  41, п о  217 ноября 2006 г., стр.  363-372 .
14. Коллектив, Mémento Larousse , Larousse,Апрель 1949 г., 956  с. , стр.  682.
15. Альфред Бернард, Кэтрин Вуазен и Марк Nickmilder, «  Риски астмы и аллергия , связанная с посещающими бассейнами вылеченных с хлором  », Louvain медицинских , об.  126, п о  10,январь 2007, стр.  212-216 .
16. (in) Рикардо Канту, Отис Эванс, Фред К. Кавахара, Ларри Дж. Ваймер и Альфред П. Дюфур, «  Определение циануровой кислоты в воде плавательных бассейнов с помощью ВЭЖХ с использованием фенила и подтверждающих графитовых колонок пористого углерода  » , Аналитическая химия , Vol.  73, п о  14,2001 г., стр.  3358-3364 ( ISSN   ,   , OCLC   , PMID   , DOI   ).
17. (in) Эдмондо Канелли, «  Химические, бактериологические и токсикологические свойства циануровой кислоты и хлорированных изоциануратов в применении к дезинфекции бассейнов: обзор  » , Американский журнал общественного здравоохранения , том.  64, п о  2Февраль 1974 г., стр.  155-162 .
18. (in) Дж. Каро и г-н Гальего, «  Оценка воздействия тригалометана на рабочих и пловцов в закрытом плавательном бассейне  » , Наука об окружающей среде и технологии , Vol.  41, п о  13,1 — го июля 2007, стр.  4793-4798 ( ISSN   ,   , OCLC   , PMID   , DOI   ).
19. (in) Василиос Саккас, Димостенис Л. Гиокас, Димитра А. Ламбропулу и Триантафиллос А. Альбанис, «  Водный фотолиз солнцезащитного средства октил-диметил-п-аминобензойной кислоты: образование побочных продуктов дезинфекции в хлорированной воде плавательных бассейнов  » , Журнал хроматографии А , т.  1016, п о  224 октября 2003 г., стр.  211-222 ( OCLC   , PMID   , DOI   ).
20. (in) Сьюзан Д. Ричардсон и др. , «  Что в бассейне? Комплексная идентификация побочных продуктов дезинфекции и оценка мутагенности хлорированной и бромированной воды плавательных бассейнов  » , Environmental Health Perspectives , vol.  118, п о  11,ноябрь 2010, стр.  1523–1530 .
21. ↑ и Альфред Бернар из Университета Лувен-ла-Нев, цитируемый в GHI , 15-16 сентября 2010 г., Хлор опасен для легких младенцев , стр.  23 .
22. (in) Дебра Леви Ларсон, на сайте ACES News , Колледж сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук — Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн,31 марта 2009 г.(по состоянию на 31 декабря 2009 г. ) .
23. (in) Сьюзан Д. Ричардсон, Майкл Дж. Плева, Элизабет Д. Вагнер, Рита Шони и Дэвид М. ДеМарини, «  Возникновение, генотоксичность и канцерогенность регулируемых и появляющихся побочных продуктов дезинфекции в питьевой воде: обзор и дорожная карта» для исследований  » , Мутационные исследования , т.  636, n кость  1-3,Ноябрь-декабрь 2007 г., стр.  178-242 ( ISSN   , OCLC   , PMID   , DOI   ).
24. Бенуа Сен-Жирон, Качество воды , Париж, Медичи,15 октября 2020 г., 218  с. , стр.  24, 36, 63

Биологическая роль

Хлор 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. Под воздействием ГАМК (нейромедиатор) ионы хлора оказывают тормозящий эффект на нейроны путём снижения потенциала действия. 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. Эти каналы выполняют важные функции в регуляции объёма жидкости, трансэпителиальном транспорте ионов и стабилизации мембранных потенциалов, участвуют в поддержании рН клеток. Хлор накапливается в висцеральной ткани, коже и скелетных мышцах. Всасывается хлор, в основном, в толстом кишечнике. Всасывание и экскреция хлора тесно связаны с ионами натрия и бикарбонатами, в меньшей степени с минералокортикоидами и активностью Na+/K+ — АТФ-азы. В клетках аккумулируется 10-15 % всего хлора, из этого количества от 1/3 до 1/2 — в эритроцитах. Около 85 % хлора находятся во внеклеточном пространстве. Хлор выводится из организма в основном с мочой (90—95 %), калом (4-8 %) и через кожу (до 2 %). Экскреция хлора связана с ионами натрия и калия, и реципрокно (взаимно) с гидрокарбонат-ионами HCO₃− (кислотно-щелочной баланс).

Человек потребляет 5—10 г NaCl в сутки. Минимальная потребность человека в хлоре составляет около 800 мг в сутки. Младенец получает необходимое количество хлора через молоко матери, в котором содержится 11 ммоль/л хлора. NaCl необходим для выработки в желудке соляной кислоты, которая способствует пищеварению и уничтожению болезнетворных бактерий. В настоящее время участие хлора в возникновении отдельных заболеваний у человека изучено недостаточно хорошо, главным образом из-за малого количества исследований. Достаточно сказать, что не разработаны даже рекомендации по норме суточного потребления хлора. Мышечная ткань человека содержит 0,20—0,52 % хлора, костная — 0,09 %; в крови — 2,89 г/л. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) 95 г хлора. Ежедневно с пищей человек получает 3—6 г хлора, что с избытком покрывает потребность в этом элементе.

Ионы хлора жизненно необходимы растениям. Хлор участвует в энергетическом обмене у растений, активируя окислительное фосфорилирование. Он необходим для образования кислорода в процессе фотосинтеза изолированными хлоропластами, стимулирует вспомогательные процессы фотосинтеза, прежде всего те из них, которые связаны с аккумулированием энергии. Хлор положительно влияет на поглощение корнями кислорода, соединений калия, кальция, магния. Чрезмерная концентрация ионов хлора в растениях может иметь и отрицательную сторону, например, снижать содержание хлорофилла, уменьшать активность фотосинтеза, задерживать рост и развитие растений.

Но существуют растения, которые в процессе эволюции либо приспособились к засолению почв, либо в борьбе за пространство заняли пустующие солончаки, на которых нет конкуренции. Растения, произрастающие на засоленных почвах, называются галофитами. Они накапливают хлориды в течение вегетационного сезона, а потом избавляются от излишков посредством листопада или выделяют хлориды на поверхность листьев и веток и получают двойную выгоду, притеняя поверхности от солнечного света.

Химические свойства

Строение электронной оболочки

На валентном уровне атома хлора содержится 1 неспаренный электрон: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5, поэтому валентность, равная 1 для атома хлора, очень стабильна. За счёт присутствия в атоме хлора незанятой орбитали d-подуровня атом хлора может проявлять и другие степени окисления. Схема образования возбуждённых состояний атома:

Валентность	Возможныестепени окисления	Электронное состояниевалентного уровня	Пример соединений
I	+1, −1, 0	3s2 3p5	NaCl, NaClO, Cl2
III	+3	3s2 3p4 3d1	NaClO2
V	+5	3s2 3p3 3d2	KClO3
VII	+7	3s1 3p3 3d3	KClO4

Также известны соединения хлора, в которых атом хлора формально проявляет валентности IV и VI, например, ClO₂ и Cl₂O₆. Однако оксид хлора(IV) является стабильным радикалом, то есть имеет неспаренный электрон, а оксид хлора(VI) содержит два атома хлора, имеющих степени окисления +5 и +7.

Взаимодействие с металлами

Хлор непосредственно реагирует почти со всеми металлами (с некоторыми только в присутствии влаги или при нагревании):

<math>\mathsf{2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl}</math>

<math>\mathsf{2Sb + 3Cl_2 \rightarrow 2SbCl_3}</math>

<math>\mathsf{2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3}</math>

Взаимодействие с неметаллами

C неметаллами (кроме углерода, азота, фтора, кислорода и инертных газов) образует соответствующие хлориды.

<math>\mathsf{5Cl_2 + 2P\rightarrow 2PCl_5},</math>

<math>\mathsf{2S + Cl_2 \rightarrow S_2Cl_2}</math>

или

<math>\mathsf{S + Cl_2 \rightarrow SCl_2}.</math>

На свету или при нагревании активно реагирует (иногда со взрывом) с водородом по радикально-цепному механизму. Смеси хлора с водородом, содержащие от 5,8 до 88,3 % водорода, взрываются при облучении с образованием хлороводорода. Смесь хлора с водородом в небольших концентрациях горит бесцветным или жёлто-зелёным пламенем. Максимальная температура водородно-хлорного пламени 2200 °C.

<math>\mathsf{H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl}.</math>

С кислородом хлор образует оксиды (см. статью Оксиды хлора), в которых он проявляет степень окисления от +1 до +7: Cl₂O, ClO₂, Cl₂O₅, Cl₂O₇. Они имеют резкий запах, термически и фотохимически нестабильны, склонны к взрывному распаду.
Напрямую хлор с кислородом не реагирует.
При реакции с фтором образуется не хлорид, а фториды:

<math>\mathsf{Cl_2 + F_2 \rightarrow 2ClF},</math>

<math>\mathsf{Cl_2 + 3F_2\rightarrow 2ClF_3},</math>

<math>\mathsf{Cl_2 + 5F_2 \rightarrow 2ClF_5}.</math>

Известны фторид хлора(I), фторид хлора(III) и фторид хлора(V) (ClF, ClF₃ и ClF₅), Могут быть синтезированы из элементов, степень окисления хлора меняется в зависимости от условий синтеза. Все они представляют собой при комнатной температуре бесцветные ядовитые тяжёлые газы с сильным раздражающим запахом. Сильные окислители, реагируют с водой и стеклом. Используются как фторирующие агенты.

Другие свойства

Хлор вытесняет бром и иод из их соединений с водородом и металлами:

<math>\mathsf{Cl_2 + 2HBr \rightarrow Br_2 + 2HCl}</math>

<math>\mathsf{Cl_2 + 2NaI \rightarrow I_2 + 2NaCl}</math>

При реакции с монооксидом углерода образуется фосген:

<math>\mathsf{Cl_2 + CO \rightarrow COCl_2}</math>

При растворении в воде или щелочах, хлор диспропорционирует, образуя хлорноватистую (а при нагревании хлорноватую) и соляную кислоты, либо их соли:

<math>\mathsf{Cl_2 + H_2O \rightleftarrows HCl + HClO}</math>

<math>\mathsf{Cl_2 + 2NaOH \rightarrow NaCl + NaClO + H_2O}</math>

<math>\mathsf{3Cl_2 + 6NaOH \rightarrow 5NaCl + NaClO_3 + 3H_2O}</math> (при нагревании)

Хлорированием сухого гидроксида кальция получают хлорную известь:

<math>\mathsf{Cl_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCl(OCl) + H_2O}</math>

Действием хлора на аммиак можно получить трихлорид азота:

<math>\mathsf{4NH_3 + 3Cl_2 \rightarrow NCl_3 + 3NH_4Cl}</math>

Окислительные свойства хлора

Хлор — очень сильный окислитель:

<math>\mathsf{Cl_2 + H_2S\rightarrow 2HCl + S}</math>

Раствор хлора в воде используется для отбеливания тканей и бумаги.

Реакции с органическими веществами

С насыщенными соединениями:

<math>\mathsf{CH_3\text{-}CH_3 + Cl_2\rightarrow C_2H_5Cl + HCl}</math>

<math>\mathsf{CH_4 + Cl_2\rightarrow CH_3Cl + HCl}</math> (получение хлороформа, реакция идет многоступенчато с образованием тетрахлорметана CCl₄)

Присоединяется к ненасыщенным соединениям по кратным связям:

<math>\mathsf{CH_2\text{=}CH_2 + Cl_2\rightarrow Cl\text{-}CH_2\text{-}CH_2\text{-}Cl}</math>

Ароматические соединения замещают атом водорода на хлор в присутствии катализаторов (например, AlCl₃ или FeCl₃):

<math>\mathsf{C_6H_6 + Cl_2\rightarrow C_6H_5Cl + HCl}</math>

[править] Физические свойства

Хлор — тяжелый газ желтовато-зеленого цвета с резким, удушливым запахом, неметалл. При вдыхании очень раздражает слизистую оболочку и вызывает острый кашель, а в больших количествах — даже смерть.

Под давлением около 6 атмосфер хлор уже при обычной температуре сжижается в желтую тяжелую жидкость, которая под нормальным давлением кипит при −34 °С, а при −102,4 °С замерзает в желтоватую кристаллическую массу. Сжиженный хлор хранят и транспортируют в стальных баллонах.

В воде хлор растворяется хорошо. В одном объеме воды при обычной температуре растворяется более двух объемов хлора. Раствор хлора в воде называют хлорной водой.

Без паники !

ЭТОТ ОПАСНЫЙ ХЛОР

 Такое, весьма опасное для здоровья человека химическое вещество как хлор имеет довольно широкую практическую значимость для промышленности. Хлор применяется

при производстве целого ряда органических соединений и неорганических субстанций, для отбеливания разного вида тканей и целлюлозы, для медицинских и санитарных потребностей. Потребность промышленности в хлоре исчисляется не одним десятком миллионов тонн!

Что такое хлор

Что же из себя представляет хлор и чем же этот опасный хлор настолько опасен? Хлор – это газообразное вещество желто-зеленого цвета с резким раздражительным запахом. Масса хлора почти в 2,5 раза тяжелее воздуха, поэтому во время аварий и утечек хлор как бы стелется по поверхности земли, проникая во все впадины (овраги, ущелья, подвалы, колодцы, низины). Сжиженный хлор, испаряясь на воздухе, образует туман белого цвета.

Первые признаки при отравлении хлором

Хлор, как говорилось выше, опасное для жизнедеятельности человека химическое вещество. В небольших и средних концентрациях хлор способен вызывать слезотечение, жжение и резь в глазном яблоке, ощущение дискомфорта и боль в грудной клетке, сухой неотхаркивающийся удушающий кашель, спазмы в области гортани. В больших концентрациях хлор приводит к отеку легких.

Первая медицинская помощь пострадавшему от хлора

Чтобы оказать первую медицинскую помощь пострадавшему от воздействия хлора, ему сперва необходимо надеть противогаз и эвакуировать из зоны заражения, расстегнуть ворот и пояс, при этом позаботившись о защите потерпевшего от холода, и предоставить ему покой. При поражении глаз и/или дыхательных путей будет лучше сделать промывание этих органов 2%-ным раствором соды, если соды нет, то можно и простой водой. При тяжелом затруднении дыхания следует применить процедуру ингаляции кислородом (посредством спирта).

Защита от хлора

Для того, чтобы защититься от возможного поражения хлором достаточно использовать промышленные противогазы с фильтрующими съемными банками категории “В”, “М”.

Об угрозе заражения населения и жилых кварталов от хлора оповещается местным штабом ГО по радиотрансляции с обязательным указанием места безопасной дислокации для срочной эвакуации.

Так как население в обыденных условиях противогазов не имеет, то при существующем запахе хлора на первой стадии эвакуации следует защитить органы дыхания доступными подручными средствами (ватно-марлевая повязка, шарф, полотенце и т.п.), предварительно смоченными 2%-ным раствором соды, если соды нет, то подойдет и простая вода.

Как нейтрализуют хлор

Хлор нейтрализуют водой. Объем воды для нейтрализации хлора потребуется в пропорции 1:500, т.е. для обеззараживания 1 кг газообразного хлора необходимо 0,5 м3 (500 л) воды. Так же допускается для нейтрализации хлора использование щелочи или отходов, содержащих вещества щелочного ряда. Для обеззараживания хлора категорически не допускается использование аммиака, т.к. в этом случае высока вероятность образование взрывоопасного хлористого азота.

Удельная теплоемкость хлора

Удельная теплоемкость газообразного хлора C_p в размерности кДж/(кг·К) в интервале температуры от 0 до 1200°С и нормальном атмосферном давлении может быть рассчитана по формуле:

где T — абсолютная температура хлора в градусах Кельвина.

Следует отметить, что при нормальных условиях удельная теплоемкость хлора имеет значение 471 Дж/(кг·К) и при нагревании увеличивается. Рост теплоемкости при температурах выше 500°С становится незначительным, и при высоких температурах удельная теплоемкость хлора практически не изменяется.

В таблице приведены результаты расчета удельной теплоемкости хлора по указанной выше формуле (погрешность расчета составляет около 1%).

Удельная теплоемкость газообразного хлора в зависимости от температуры

t, °С	Cp, Дж/(кг·К)	t, °С	Cp, Дж/(кг·К)
471	250	506
10	474	300	508
20	477	350	510
30	480	400	511
40	482	450	512
50	485	500	513
60	487	550	514
70	488	600	514
80	490	650	515
90	492	700	515
100	493	750	515
110	494	800	516
120	496	850	516
130	497	900	516
140	498	950	516
150	499	1000	517
200	503	1100	517

При температуре близкой к абсолютному нулю хлор находится в твердом состоянии и имеет низкую величину удельной теплоемкости (19 Дж/(кг·К)). По мере увеличения температуры твердого Cl₂ его теплоемкость растет и достигает при минус 143°С величины 720 Дж/(кг·К).

Жидкий хлор имеет удельную теплоемкость 918…949 Дж/(кг·К) в интервале от 0 до -90 градусов Цельсия. По данным таблицы видно, что удельная теплоемкость жидкого хлора выше чем газообразного и при увеличении температуры снижается.

Удельная теплоемкость твердого и жидкого хлора

Твердый хлор	Жидкий хлор
t, °С	Cp, Дж/(кг·К)	t, °С	Cp, Дж/(кг·К)
-273	19	-90	949
-269	209	-80	944
-243	315	-70	935
-193	595	-30	929
-143	720	918

Распространение в природе

В природе встречаются два изотопа хлора 35Cl и 37Cl. В земной коре хлор самый распространённый галоген. Хлор очень активен — он непосредственно соединяется почти со всеми элементами периодической системы. Поэтому в природе он встречается только в виде соединений в составе минералов: галита NaCl, сильвина KCl, сильвинита KCl·NaCl, бишофита MgCl₂·6H₂O., карналлита KCl·MgCl₂·6H₂O., каинита KCl·MgSO₄·3H₂O. Самые большие запасы хлора содержатся в составе солей вод морей и океанов (содержание в морской воде 19 г/л). На долю хлора приходится 0,025 % от общего числа атомов земной коры; кларковое число хлора — 0,017 %. Человеческий организм содержит 0,25 % ионов хлора по массе. В организме человека и животных хлор содержится в основном в межклеточных жидкостях (в том числе в крови) и играет важную роль в регуляции осмотических процессов, а также в процессах, связанных с работой нервных клеток.

Первая помощь при отравлении хлором

Хлор – газ, вдыхать который очень опасно, особенно в больших объемах! При средней, тяжелой форме отравления пострадавшему нужно немедленно оказать первую помощь:

1. В каком бы ни был состоянии человек, не паникуйте. Вам следует первым делом взять себя в руки, а затем успокоить и его.
2. Выведите пострадавшего на свежий воздух или же в проветриваемое помещение, где нет хлорных паров.
3. Как можно быстрее вызовите скорую помощь.
4. Позаботьтесь, чтобы человек был в тепле и комфорте — накройте его пледом, одеялом или простыней.
5. Проследите, чтобы он легко и свободно дышал — снимите тесную одежду, украшения с шеи.

История открытия:

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 греческогоclwroz- «зелёный».

Токсичность

Хлор — токсичный удушающий газ, сильный ирритант, при попадании в лёгкие вызывает ожог лёгочной ткани (в результате образования в них хлорноватистой и соляной кислоты), удушье.

Раздражающее действие на дыхательные пути оказывает при концентрации в воздухе уже от 1 до 6 мг/м³ (что близко к порогу восприятия запаха хлора), при 12 мг/м³ переносится с трудом, концентрации больше 100 мг/м³ опасны для жизни (смерть от остановки дыхания наступает через 5—25 минут, при высоких концентрациях — мгновенно).

Предельно допустимая концентрация хлора в атмосферном воздухе следующие: среднесуточная — 0,03 мг/м³; максимально разовая — 0,1 мг/м³; в рабочих помещениях промышленного предприятия — 1 мг/м³.

При работе с хлором следует пользоваться защитной спецодеждой, противогазом, перчатками. На короткое время защитить органы дыхания от попадания в них хлора можно тряпичной повязкой, смоченной раствором сульфита натрия Na₂SO₃ или тиосульфата натрия Na₂S₂O₃.

Хлор был одним из первых химических отравляющих веществ, использованных Германией в Первую мировую войну, впервые применен в 1915 году во время битвы при Ипре.