Хлор как выглядит: Газ хлор, физические свойства хлора, химические свойства хлора.

Газ хлор, физические свойства хлора, химические свойства хлора.

ПродажаПроизводствоДоставка

Хлор (от греч. χλωρ?ς — «зелёный») — элемент главной подгруппы седьмой группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 17. Обозначается символом Cl (лат. Chlorum). Химически активный неметалл. Входит в группу галогенов (первоначально название «галоген» использовал немецкий химик Швейгер для хлора [дословно «галоген» переводится как солерод], но оно не прижилось, и впоследствии стало общим для VII группы элементов, в которую входит и хлор^[2]).

Простое вещество хлор (CAS-номер: 7782-50-5) при нормальных условиях — ядовитый газ желтовато-зелёного цвета, с резким запахом. Молекула хлора двухатомная (формула Cl₂).

История открытия хлора

Впервые газообразный безводный хлороводород собрал Дж. Присли в 1772г. (над жидкой ртутью). Впервые хлор был получен в 1774 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.

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 NaCI, сильвина KCl, сильвинита KCl · NaCl, бишофита MgCl₂ · 6h3O, карналлита KCl · MgCl₂ · 6Н₂O, каинита KCl · MgSO₄ · 3Н₂О. Самые большие запасы хлора содержатся в составе солей вод морей и океанов (содержание в морской воде 19 г/л^[3]). На долю хлора приходится 0,025 % от общего числа атомов земной коры, кларковое число хлора — 0,017 %, а 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.

Физические и физико-химические свойства

При нормальных условиях хлор — жёлто-зелёный газ с удушающим запахом. Некоторые его физические свойства представлены в таблице.

Некоторые физические свойства хлора

 

Свойство	Значение
Цвет (газ)	Жёлто-зелёный
Температура кипения	−34 °C
Температура плавления	−100 °C
Температура разложения (диссоциации на атомы)	~1400 °C
Плотность (газ, н.у.)	3,214 г/л
Сродство к электрону атома	3,65 эВ
Первая энергия ионизации	12,97 эВ
Теплоемкость (298 К, газ)	34,94 (Дж/моль·K)
Критическая температура	144 °C
Критическое давление	76 атм
Стандартная энтальпия образования (298 К, газ)	0 (кДж/моль)
Стандартная энтропия образования (298 К, газ)	222,9 (Дж/моль·K)
Энтальпия плавления	6,406 (кДж/моль)
Энтальпия кипения	20,41 (кДж/моль)
Энергия гомолитического разрыва связи Х-Х	243 (кДж/моль)
Энергия гетеролитического разрыва связи Х-Х	1150 (кДж/моль)
Энергия ионизациии	1255 (кДж/моль)
Энергия сродства к электрону	349 (кДж/моль)
Атомный радиус	0,073 (нм)
Электроотрицательность по Полингу	3,20
Электроотрицательность по Оллреду-Рохову	2,83
Устойчивые степени окисления	-1, 0, +1, +3, (+4), +5, (+6), +7

 

Газообразный хлор относительно легко сжижается. Начиная с давления в 0,8 МПа (8 атмосфер), хлор будет жидким уже при комнатной температуре. При охлаждении до температуры в −34 °C хлор тоже становится жидким при нормальном атмосферном давлении. Жидкий хлор — жёлто-зелёная жидкость, обладающая очень высоким коррозионным действием (за счёт высокой концентрации молекул). Повышая давление, можно добиться существования жидкого хлора вплоть до температуры в +144 °C (критической температуры) при критическом давлении в 7,6 МПа.

При температуре ниже −101 °C жидкий хлор кристаллизуется в орторомбическую решётку с пространственной группой Cmca и параметрами a=6,29 Å b=4,50 Å, c=8,21 Å. Ниже 100 К орторомбическая модификация кристаллического хлора переходит в тетрагональную, имеющую пространственную группу 

P4₂/ncm и параметры решётки a=8,56 Å и c=6,12 Å .

Растворимость

Растворитель	Растворимость г/100 г
Бензол	Растворим
Вода[8] (0 °C)	1,48
Вода (20 °C)	0,96
Вода (25 °C)	0,65
Вода (40 °C)	0,46
Вода (60 °C)	0,38
Вода (80 °C)	0,22
Тетрахлорметан (0 °C)	31,4
Тетрахлорметан (19 °C)	17,61
Тетрахлорметан (40 °C)	11
Хлороформ	Хорошо растворим
TiCl4, SiCl4, SnCl4	Растворим

Степень диссоциации молекулы хлора Cl

2 → 2Cl. При 1000 К равна 2,07×10⁻⁴%, а при 2500 К 0,909 %.

Порог восприятия запаха в воздухе равен 0,003 (мг/л).

По электропроводности жидкий хлор занимает место среди самых сильных изоляторов: он проводит ток почти в миллиард раз хуже, чем дистиллированная вода, и в 10²² раз хуже серебра. Скорость звука в хлоре примерно в полтора раза меньше, чем в воздухе.

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 валентности. Схема образования возбуждённых состояний атома:

 

Валентность	Возможные степени окисления	Электронное состояние валентного уровня	Пример соединений
I	+1, −1	3s2 3p5	NaCl, NaClO
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 валентность 4 и 6, например ClO₂ и Cl₂O₆. Однако, эти соединения являются радикалами, то есть у них есть один неспаренный электрон.

Взаимодействие с металлами

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

Cl₂ + 2Na → 2NaCl

3Cl₂ + 2Sb → 2SbCl₃

3Cl₂ + 2Fe → 2FeCl₃

Взаимодействие с неметаллами

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

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

Cl₂ + H₂ → 2HCl

5Cl₂ + 2P → 2PCl₅

2S + Cl₂ → S₂Cl₂

С кислородом хлор образует оксиды в которых он проявляет степень окисления от +1 до +7: Cl₂O, ClO₂, Cl₂O₆, Cl₂O₇. Они имеют резкий запах, термически и фотохимически нестабильны, склонны к взрывному распаду.

При реакции с фтором, образуется не хлорид, а фторид:

Cl₂ + 3F₂ (изб.) → 2ClF₃

Другие свойства

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

Cl₂ + 2HBr → Br₂ + 2HCl

Cl₂ + 2NaI → I₂ + 2NaCl

При реакции с монооксидом углерода образуется фосген:

Cl₂ + CO → COCl₂

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

Cl₂ + H₂O → HCl + HClO

3Cl₂ + 6NaOH → 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O

Хлорированием сухого гидроксида кальция получают хлорную известь:

Cl₂ + Ca(OH)₂ → CaCl(OCl) + H₂O

Действие хлора на аммиак можно получить трёххлористый азот:

4NH₃ + 3Cl₂ → NCl₃ + 3NH₄Cl

Окислительные свойства хлора

Хлор очень сильный окислитель.

Cl₂ + H₂S → 2HCl + S

Реакции с органическими веществами

С насыщенными соединениями:

CH₃-CH₃ + Cl₂ → C₂H₅Cl + HCl

Присоединяется к ненасыщенным соединениям по кратным связям:

CH₂=CH₂ + Cl₂ → Cl-CH₂-CH₂-Cl

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

C₆H₆ + Cl₂ → C₆H₅Cl + HCl

Способы получения

Промышленные методы

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

MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O

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:

2NaCl + 2H₂О → H₂↑ + Cl₂↑ + 2NaOH

Анод: 2Cl⁻ — 2е⁻ → Cl₂⁰↑

Катод: 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻

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

1,80 NaCl + 0,50 H₂O → 1,00 Cl₂↑ + 1,10 NaOH + 0,03 H₂↑

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 твёрдым 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 электролизёра 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 твёрдым 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 электролизёра служит поток ртути. Аноды — графитовые или малоизнашивающиеся. Вместе с ртутью через электролизёр 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.

 

Лабораторные методы

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

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

K₂Cr₂O₇ + 14HCl → 3Cl₂ + 2KCl + 2CrCl₃ + 7H₂O

Хранение хлора

Производимый хлор хранится в специальных «танках» или закачивается в стальные баллоны высокого давления. Баллоны с жидким хлором под давлением имеют специальную окраску — болотный цвет. Следует отметить что при длительной эксплуатации баллонов с хлором в них накапливается чрезвычайно взрывчатый треххлористый азот, и поэтому время от времени баллоны с хлором должны проходить плановую промывку и очистку от хлорида азота.

Стандарты качества хлора

Согласно ГОСТ 6718-93 «Хлор жидкий. Технические условия» производятся следующие сорта хлора

 

Наименование показателя ГОСТ 6718-93	Высший сорт	Первый сорт
Объемная доля хлора, не менее, %	99,8	99,6
Массовая доля воды, не более, %	0,01	0,04
Массовая доля треххлористого азота, не более, %	0,002	0,004
Массовая доля нелетучего остатка, не более, %	0,015	0,10

 

Применение

Хлор применяют во многих отраслях промышленности, науки и бытовых нужд:

• В производстве поливинилхлорида, пластикатов, синтетического каучука, из которых изготавливают: изоляцию для проводов, оконный профиль, упаковочные материалы, одежду и обувь, линолеум и грампластинки, лаки, аппаратуру и пенопласты, игрушки, детали приборов, строительные материалы.
  Поливинилхлорид производят полимеризацией винилхлорида, который сегодня чаще всего получают из этилена сбалансированным по хлору методом через промежуточный 1,2-дихлорэтан.
• Отбеливающие свойства хлора известны с давних времен, хотя не сам хлор «отбеливает», а атомарный кислород, который образуется при распаде хлорноватистой кислоты: Cl₂ + H₂O → HCl + HClO → 2HCl + O•. Этот способ отбеливания тканей, бумаги, картона используется уже несколько веков.
• Производство хлорорганических инсектицидов — веществ, убивающих вредных для посевов насекомых, но безопасные для растений. На получение средств защиты растений расходуется значительная часть производимого хлора. Один из самых важных инсектицидов — гексахлорциклогексан (часто называемый гексахлораном). Это вещество впервые синтезировано ещё в 1825 г. Фарадеем, но практическое применение нашло только через 100 с лишним лет — в 30-х годах ХХ столетия.
• Использовался как боевое отравляющее вещество, а также для производства других боевых отравляющих веществ: иприт, фосген.
• Для обеззараживания воды — «хлорирования». Наиболее распространённый способ обеззараживания питьевой воды; основан на способности свободного хлора и его соединений угнетать ферментные системы микроорганизмов катализирующие окислительно-восстановительные процессы. Для обеззараживания питьевой воды применяют: хлор, двуокись хлора, хлорамин и хлорную известь. СанПиН 2.1.4.1074-01 [1] устанавливает следующие пределы (коридор)допустимого содержания свободного остаточного хлора в питьевой воде централизованного водоснабжения 0.3 — 0.5 мг/л. Ряд учёных и даже политиков в России критикуют саму концепцию хлорирования водопроводной воды, но альтернативы дезинфицирующему последействию соединений хлора предложить не могут. Материалы, из которых изготовлены водопроводные трубы, по разному взаимодействуют с хлорированной водопроводной водой. Свободный хлор в водопроводной воде существенно сокращает срок службы трубопроводов на основе полиолефинов: полиэтиленовых труб различного вида, в том числе сшитого полиэтилена, большие известного как ПЕКС (PEX, PE-X). В США для контроля допуска трубопроводов из полимерных материалов к использованию в водопроводах с хлорированной водой вынуждены были принять 3 стандарта: ASTM F2023 применительно к трубам из сшитого полиэтилена (PEX) и горячей хлорированной воде, ASTM F2263 применительно к полиэтиленовым трубам всем и хлорированной воде и ASTM F2330 применительно к многослойным (металлополимерным) трубам и горячей хлорированной воде. В части долговечности при взаимодействии с хлорированной водой положительные результаты демонстрируют медные водопроводные трубы.
• В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E925.
• В химическом производстве соляной кислоты, хлорной извести, бертолетовой соли, хлоридов металлов, ядов, лекарств, удобрений.
• В металлургии для производства чистых металлов: титана, олова, тантала, ниобия.
• Как индикатор солнечных нейтрино в хлор-аргонных детекторах.

Многие развитые страны стремятся ограничить использование хлора в быту, в том числе потому, что при сжигании хлорсодержащего мусора образуется значительное количество диоксинов.

 

Биологическая роль

Хлор относится к важнейшим биогенным элементам и входит в состав всех живых организмов.

У животных и человека, ионы хлора участвуют в поддержании осмотического равновесия, хлорид-ион имеет оптимальный радиус для проникновения черезмембрану 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. Вжелудке 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 с 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 — галофиты, они накапливают хлориды в течение вегетационного сезона, а потом избавляются от излишков посредствомлистопада или выделяют хлориды на поверхность листьев и веток и получают двойную выгоду притеняя поверхности от солнечного света.

Среди микроорганизмов, так же известны галофилы — галобактерии — которые обитают в сильносоленых водах или почвах.

 

Особенности работы и меры предосторожности

Хлор — токсичный удушливый газ, при попадании в лёгкие вызывает ожог лёгочной ткани, удушье. Раздражающее действие на дыхательные пути оказывает при концентрации в воздухе около 0,006 мг/л (т.е. в два раза выше порога восприятия запаха хлора). Хлор был одним из первых химических отравляющих веществ, использованных Германией в Первую мировую войну. 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 растворомсульфита натрия Na₂SO₃ или тиосульфата натрия Na₂S₂O₃.

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

Определение остаточного хлора в воде по госту спектрофотометрическим методом

Анализатор хлора в потоке воды, стоков и канализации

• Датчик для измерения свободного неорганического хлора с минимизированной зависимостью от рН.

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ АНАЛИЗАТОРА

Хлор – что это за элемент?

Хлор – химический элемент группы галогенов. В нормальных условиях он выглядит, как ядовитый газ желтовато-зеленого цвета с резким запахом. Благодаря своей реакционной способности и склонности к окислению других веществ, хлор широко используется для отбеливания тканей, обеззараживания воды.

Область применения

Хлор используется для отбеливания и обеззараживания, однако, на этом его полезные свойства не ограничиваются. Этот газ имеет большое значение в различных отраслях промышленности: металлургической, полимерной, аграрной. Например, в полимерной промышленности хлор применяют для производства пластика (поливинилхлорида), технологических добавок для резин вроде хлорпарафина ХП-470 А. Эта добавка массово используется в производстве резинотехнических изделий антипирена и ингибитора горения.

Свободный хлор

Понятие «свободный хлор» имеет широкую трактовку. Общеустановленного толкования терминов, связанных с хлором по отношению к воде, нет. В СанПиН и ГОСТ 18190-72 (методика йодометрического титрования) свободным остаточным хлором называют ту его часть, которая присутствует в воде в виде хлорноватистой кислоты, ионов её солей (гипохлоритов) или растворённого молекулярного хлора.

Активный хлор, который по определениям СанПиН и ГОСТ не является свободным, может таким считаться в повседневном общении. Активным хлором называют равновесную концентрацию хлорноватистой кислоты в исследуемой пробе.

Связанный хлор

Связанным или «связанным остаточным хлором» называют ту часть хлора, которая находится в исследуемой пробе в форме органических и неорганических хлораминов – веществ общего состава NH_3-nnCl_n и R-NH_2-nnCl_n. Хлорамины, как и хлорноватистая кислота, являются обеззараживающими и окисляющими агентами, – их активность на несколько порядков ниже, – поэтому их применение весьма ограничено и не считается целесообразным. Часть хлорноватистой кислоты в условиях, подразумевающих водопользование, сама по себе переходит в хлорамины, чем и обусловлено её присутствие в большинстве проб вод, содержащих хлор.

Переход хлора из одной формы в другую в водоёмах и трубопроводах – комплексный физико-химический процесс, тяжело поддающийся описанию. Эта способность хлора к переходу из одной формы в другие связана с его высокой реакционной способностью.

Опасность для человека и природы

Как и другие галогены хлор способен наносить вред человеку. Этот газ, будучи сильным окислителем, способен к образованию кислот при контакте с влагой воздуха. Эта особенность оказывает поражающее воздействие на лёгочную ткань живых существ, вызывая сильные химические ожоги. Это свойство хлора было применено Германией в начале 20-го века во время Первой мировой войны, где этот газ, наряду с некоторыми другими, использовался в качестве боевого отравляющего вещества.

Поскольку вода входит в состав всех живых клеток и является неотъемлемой частью биосферы, образование кислот хлора может наносить урон не только людям, но и всем живым существам.

Ещё одно важное свойство хлора – его участие в ионно-солевом обмене живых организмов. Этот биогенный элемент присутствует во всех живых организмах, включая растения, и его наличие крайне важно для правильного существования. Превышение концентрации хлорид-ионов приводит к множественным нарушениям в нормально ионно-солевом обмене, поддержании осмотического давления клеток, что приводит к их гибели и ухудшению общего состояния организма.

Существуют организмы-экстремофилы, которые могут существовать в условиях с высокой концентрацией хлора в окружающей среде – галофилы. Галофилы-растения называются галофитами, а галофилы-бактерии – галобактериями.

Сточные и природные воды

Хлор в том или ином виде присутствует во всех поверхностных водоёмах планеты. Бессточные водоёмы, такие как моря, океаны, а также некоторые озёра (Баскунчак, Иссык-Куль, Каспийское море) имеют более высокое содержание хлора. Это обусловлено природным круговоротом воды. Имеющие стоки озёра постоянно обновляют воду, содержащуюся в них, когда как бессточные водоёмы только получают воду, в которой растворены различные соединения хлора. При дальнейшем испарении воды и выпадении её в виде осадков на поверхность земли, происходит процесс вымывания хлора и его переноса в сточные водоёмы, откуда вода затем поступает в бессточные водоёмы через систему рек. Этот процесс идёт постоянно на протяжении тысяч лет, что и приводит к постепенному повышению концентрации хлоридов в воде в бессточных водоёмах. Человеческое вмешательство может привести к катастрофическим последствиям.

Пример последствий подобного рода – высыхание Аральского моря. Использование вод, питающих это бессточное озеро, рек Амударьи и Сырдарьи для орошения посевных культур Средней Азии началось в 1930-х годах. Оно привело к постепенному высыханию Арала. До падения уровня воды, это озеро было четвёртым самым крупным по площади озером мира. Его территория равнялась 68 тысячам квадратных километров. Его глубина достигала 68 метров. По состоянию на начало 2000-х годов площадь поверхности воды Аральского моря составляла лишь четверть от первоначальной, а максимальная глубина упала до 31 метра.

Другие примеры – применение хлора для обеззараживания водопроводной воды, использование хлорных отбеливателей и моющих средств для бытовых нужд и прочее. Эти виды деятельности человека – причина повышенной концентрации соединений хлора в сточных водах.

Показатели качества воды по ГОСТу

Нормы для питьевой воды

Хлор и его соединения достаточно опасны для здоровья человека, если превысить допустимую концентрацию. Хлор – антисептик. Нормативы предписывают обязательное его присутствие в водопроводной воде для предотвращения её вторичного загрязнения патогенными микроорганизмами во время движения по водоводу. Так, норматив СанПиН 2.1.4.1074-01 регламентирует содержание остаточного хлора в водопроводной воде – 0,3-0,5 мг/л. СанПиН 2.1.4.1116-02 регламентирует содержание остаточного хлора в питьевой воде, расфасованной по ёмкостям:

• Остаточный связанный хлор – не более 0,1 мг/л
• Остаточный свободный хлор – не более 0,05 мг/л

ПДК хлора в сточных водах

ПДК хлора в сточных водах регламентируется Постановлением Правительства РФ от 29. 07.2013 N644 (ред. от 22.05.2020) и устанавливает эту концентрацию на уровне 5 мг/л.

Методы определения хлора в воде

Органолептический

Органолептическим методом в химии называется анализ вещества посредством применения органов чувств исследователя. Исследуются запах, внешний вид, в редких случаях – вкус пробы. Этот метод слабо применим для точного анализа, однако, может дать понять о превышении концентрации некоторых соединений хлора в воде. Примером органолептического определения хлора в воде является запах «хлорки» в бассейнах, который обусловлен повышенной концентрацией хлораминов. Отметим, что этот запах присущ именно хлораминам, а не самой хлорноватистой кислоте. Хлорамины образовываются из-за реакции кислоты с мочевиной, попадающей в бассейны в результате человеческой жизнедеятельности.

Йодометрический

Регламентируемый по ГОСТ 18190-72 «ВОДА ПИТЬЕВАЯ. Методы определения содержания остаточного активного хлора», этот химический метод анализа является разновидностью титрования. Основная суть метода заключается в окислении йодида активными формами хлора до йода, а затем его титрования тиосульфатом натрия.

Методика работы с пробой включает в себя несколько этапов. Первым из них –подкисление пробы буферным раствором с рН 4,5, что приводит к снижению влияния озона, нитритов, окиси железа и некоторых других соединений на йодид калия и, соответственно, на точность анализа. После подкисления, в пробу вводят 0,5 г йодистого калия, что приводит к образованию йода. Его оттитровывают раствором тиосульфата натрия до появления светло-жёлтой окраски, а затем вводят небольшое количество слабого раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.

Результаты анализа обрабатываются по формуле, расположенной ниже.

Где υ – количество использованного раствора тиосульфата калия, К – поправочный коэффициент нормальности этого раствора, 0,177 – содержание активного хлора, соответствующее 1 мл 0,005 н. раствора тиосульфата калия, а V – объём, взятый для анализа. Полученное число Х – это и есть содержание суммарного остаточного хлора в мг/л.

Титрование метиловым оранжевым

Для определения количества свободного хлора, применяется метод титрования пробы раствором индикатора парадиметиламиноазобензолсульфокислого натрия – метилового оранжевого. Сущность метода заключается в том, что метиловый оранжевый вступает в реакцию с хлором, но не способен реагировать с хлораминами, окислительный потенциал которых слишком слаб. Методика работы аналогична таковой при обычном титровании хлора по методу йодометрии.

Обработка результатов анализа также аналогична, однако, используется несколько иная формула, берущая в расчёт химизм метилового оранжевого и другие тонкости процесса. Это выражается в изменении коэффициента 0,177 на 0,217, а также в прибавлении 0,04 к числителю дроби в качестве эмпирического поправочного коэффициента.

Пейлина

Методом Пейлина называется ещё один титриметрический метод исследования проб на содержание свободного хлора, связанный с применением монохлорамина и дихлорамина. Его особенность в химической активности различных форм хлора, приводящей к превращению бесцветной формы диэтилпарафенилендиамина в его полуокисленную окрашенную форму. Эту полуокисленную окрашенную форму затем восстанавливают до потери окраски растворами, содержащими ионы двухвалентного железа. Используется серия титрований солью Мора.

Методика работы такова: в колбу помещают буферный раствор, диэтилпарафенилендиамин, около 100 мл анализируемой воды, перемешивают. В присутствии свободного хлора, этот раствор приобретает розовую окраску. После перемешивания, пробу титруют стандартным раствором соли Мора до исчезновения окраски, записывают потраченное количество раствора соли Мора (А). Далее, в колбу вводят небольшое количество йодистого калия, из-за чего раствор вновь окрашивается. Раствор вновь оттитровывается раствором соли Мора до исчезновения окраски, записывается количество потраченного (В). Всё в тот же раствор вновь вводят йодистый калий, но в большем количестве. Вновь перемешивают и отстаивают в течение двух минут. В случае появления розовой окраски, делают вывод о присутствии дихлорамина, который затем титруют раствором соли Мора до исчезновения окраски. Количество вновь записывают (С).

Обработка результатов по этому методу несколько проще, поскольку суммарное содержание остаточного активного хлора будет представлять собой простую сумму А, В и С. Логично, что А, В и С будут показателями количества свободного хлора, монохлорамина и дихлорамина в пробе соответственно.

Фотометрический

Специфика фотометрического метода анализа заключается в использовании различных органических реагентов, которые окрашивают раствор при взаимодействии с хлором. Оптическая плотность этого окрашенного продуктами реакции раствора подвергается измерению при определённой длине волны, что даёт понимание количества содержащегося свободного хлора в пробе.

Фотометрический метод имеет существенные недостатки в виде низкой селективности. Некоторые соединения и ионы могут влиять на прохождение реакции. Определяемые концентрации хлора при использовании фотометрии также зависят от конкретного реагента, используемого для исследования пробы.

В связи с перечисленными недостатками, этот метод нашёл крайне ограниченное применение в исследовании проб воды на содержание хлора.

Автоматические анализаторы

На рынке присутствует большой ассортимент современных электронных автоматических анализаторов, принципы действия которых отличаются друг от друга. Например, такой прибор как Флюорат АС-2 использует способность некоторых люминофоров испускать свечение в присутствии хлора в щелочной среде. Этот метод теоретически весьма точен, но на практике различные соединения, содержащиеся в воде, оказывают значительное влияние на точность анализа.

Такое устройство как АГХ-3 использует прямое фотометрирование проб для работы, но при этом селективность метода несколько страдает, поскольку на оптическую плотность пробы влияет как хлор, так и другие загрязняющие вещества.

Йодометрический метод нашёл применение в составе анализатора ВАКХ-2000 и его проточного варианта ВАКХ-2000 С. Его принцип работы заключается в измерении изменения потенциала на электродах при добавлении точно известного количества йода в пробу.

Колориметрические методы не применяются в анализаторах, поскольку отсутствуют градуировочные растворы по остаточному общему хлору. Несколько особняком находятся наиболее точные электрохимические методы, поскольку их использование требует периодической валидации с использованием лабораторных техник анализа, что приводит к определённым сложностям с использованием электрохимических анализаторов. Однако, современное развитие техники идёт достаточно быстро, поэтому наиболее современные электрохимические анализаторы требуют всё более редкой валидации.

Анализатор хлора в потоке воды, стоков и канализации

• Датчик для измерения свободного неорганического хлора с минимизированной зависимостью от рН.

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ АНАЛИЗАТОРА

хлор | Использование, свойства и факты

хлор

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Карл Вильгельм Шееле Майкл Фарадей сэр Хамфри Дэви

Похожие темы:

химический элемент галоген отбеливать дефицит хлора хлор-36

Просмотреть весь связанный контент →

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

хлор (Cl) , химический элемент, второй по легкости член галогенных элементов или группы 17 (группа VIIa) периодической таблицы. Хлор — это токсичный, едкий газ зеленовато-желтого цвета, который раздражает глаза и дыхательную систему.

1 с ² 2 с ² 2 р ⁶ 3 s ² 3 p ⁵

Свойства элемента

атомный номер	17
атомный вес	35.446 to 35.457
melting point	−103 °C (−153 °F)
boiling point	−34 °C (−29 °F)
density (1 atm, 0 °C или 32 °F)	3,214 г/литр (0,429 унции/галлон)
степени окисления	−1, +1, +3, +5, +7
электронная конфигурация

История

Каменная соль (поваренная соль, или хлорид натрия) известна уже несколько тысяч лет. Это основная составляющая солей, растворенных в морской воде, из которой ее получали в Древнем Египте путем выпаривания. Во времена Римской империи солдатам частично платили солью ( салариум , корень современного слова зарплата ). В 1648 году немецкий химик Иоганн Рудольф Глаубер получил сильную кислоту, которую он назвал соляным спиртом, нагревая влажную соль в угольной печи и конденсируя пары в ресивере. Позже он получил тот же продукт, который теперь известен как соляная кислота, путем нагревания соли с серной кислотой.

В 1774 году шведский химик Карл Вильгельм Шееле обработал порошкообразный черный оксид марганца соляной кислотой и получил зеленовато-желтоватый газ, который не смог распознать как элемент. Истинная природа газа как элемента была установлена ​​в 1810 году английским химиком Хамфри Дэви, который позже назвал его хлором (от греческого chloros , что означает «желтовато-зеленый») и дал объяснение его отбеливающему действию.

Возникновение и распространение

Помимо очень небольшого количества свободного хлора (Cl) в вулканических газах, хлор обычно встречается только в виде химических соединений. Он составляет 0,017 процента земной коры. Природный хлор представляет собой смесь двух стабильных изотопов: хлора-35 (75,53%) и хлора-37 (24,47%). Наиболее распространенным соединением хлора является хлорид натрия, который встречается в природе в виде кристаллической каменной соли, часто обесцвеченной примесями. Хлорид натрия также присутствует в морской воде, средняя концентрация которой составляет около 2 процентов этой соли. Некоторые моря, не имеющие выхода к морю, такие как Каспийское море, Мертвое море и Большое Соленое озеро в штате Юта, содержат до 33 процентов растворенной соли. Небольшие количества хлорида натрия присутствуют в крови и в молоке. Другими хлорсодержащими минералами являются сильвит (хлорид калия [KCl]), бишофит (MgCl ₂ ∙6H ₂ O), карналлит (KCl∙MgCl ₂ ∙6H ₂ O) и каинит (KCl∙MgSO ₄ ∙3H 2 O 9). Он содержится в эвапоритовых минералах, таких как хлорапатит и содалит. В желудке присутствует свободная соляная кислота.

Britannica Викторина

118 Названия и символы периодической таблицы Викторина

Элементарная викторина по фундаментальным вопросам.

Современные отложения соли, должно быть, образовались в результате испарения доисторических морей, при этом сначала кристаллизовались соли с наименьшей растворимостью в воде, а затем соли с большей растворимостью. Поскольку хлорид калия лучше растворим в воде, чем хлорид натрия, некоторые залежи каменной соли, например, в Штассфурте, Германия, были покрыты слоем хлорида калия. Чтобы получить доступ к хлориду натрия, сначала удаляют калийную соль, важную как удобрение.

The Facts About Chlorine

Техническая информация

Копия The Facts About Chlorine (Техническая информация) доступна в формате Adobe Portable Document Format (PDF, 63 КБ, 3 стр.)

Примечание для читателя: Этот факт лист предназначен для обеспечения общей осведомленности и образования по конкретному химическому агенту. Для получения информации о готовности и реагировании (например, для сотрудников службы экстренного реагирования и скорой медицинской помощи) см. следующие ресурсы Департамента:

• Карточка готовности и реагирования на химический терроризм (PDF, 45 КБ, 7 стр.)
• Настенная диаграмма «Химический терроризм» (PDF, 97 КБ, 1 стр.)

Что такое хлор?

Хлор (Cl ₂ ) входит в десятку самых крупных химических веществ, производимых в Соединенных Штатах. Он производится в промышленных масштабах путем электролиза рассола хлорида натрия. Хлор используется в промышленности и в бытовых чистящих средствах. Хлор был также первым отравляющим газом, который использовался в качестве оружия во время Первой мировой войны.0003

Некоторые химические/физические свойства хлора включают:

• Хлор представляет собой желто-зеленый газ при комнатной температуре.
• Хлор имеет резкий раздражающий запах, похожий на запах отбеливателя, который можно обнаружить при низких концентрациях.
• Плотность газообразного хлора примерно в 2,5 раза выше, чем у воздуха, из-за чего он изначально остается у земли в местах с небольшим движением воздуха.
• Хлор не воспламеняется, но может реагировать со взрывом или образовывать взрывоопасные соединения со многими обычными веществами (включая ацетилен, эфир, скипидар, аммиак, природный газ, водород и мелкодисперсные металлы).
• Хлор слабо растворим в воде и реагирует с влагой с образованием хлорноватистой кислоты (HClO) и соляной кислоты (HCl).
• Хлор обычно находится под давлением и охлаждается для хранения и транспортировки в виде жидкости янтарного цвета.

Как используется хлор?

Хлор имеет множество применений. Он используется для обеззараживания воды и является частью процесса очистки сточных вод и промышленных отходов. При производстве бумаги и ткани хлор используется в качестве отбеливателя. Он также используется в чистящих средствах, включая бытовой отбеливатель, который представляет собой хлор, растворенный в воде. Хлор используется для получения хлоридов, хлорированных растворителей, пестицидов, полимеров, синтетических каучуков и хладагентов.

Как люди могут подвергаться воздействию хлора?

Учитывая повсеместное распространение и объемы хлора в промышленных и коммерческих помещениях, широкомасштабное воздействие может произойти в результате случайного разлива или утечки или в результате преднамеренного террористического нападения.

Поскольку хлор представляет собой газ при комнатной температуре, его воздействие происходит при вдыхании. Люди также могут подвергаться воздействию хлора при контакте с кожей или глазами, а также при употреблении загрязненных хлором продуктов питания или воды.

Каков механизм действия хлора?

Воздействие хлора на здоровье в первую очередь связано с его коррозионными свойствами. Сильное окисляющее действие хлора приводит к тому, что водород отделяется от воды во влажной ткани, что приводит к высвобождению кислорода и хлористого водорода, вызывающих коррозионное повреждение тканей. При окислении хлора также может образовываться хлорноватистая кислота, которая проникает в клетки и реагирует с цитоплазматическими белками, разрушая клеточную структуру.

Каковы непосредственные последствия воздействия хлора на здоровье?

Последствия для здоровья в результате воздействия хлора в большинстве случаев проявляются в течение нескольких секунд или минут. Тяжесть признаков и симптомов, вызванных хлором, будет варьироваться в зависимости от количества, пути и продолжительности воздействия.

Вдыхание: В большинстве случаев воздействие хлора происходит при вдыхании. Незначительное воздействие хлора в воздухе вызывает раздражение глаз/кожи/дыхательных путей, боль в горле и кашель. Запах хлора обеспечивает адекватное раннее предупреждение о его присутствии, но также вызывает обонятельную усталость или адаптацию, снижая осознание длительного воздействия низких концентраций. При более высоких уровнях воздействия признаки и симптомы могут прогрессировать до стеснения в груди, свистящего дыхания, одышки и бронхоспазма. Серьезные воздействия могут привести к некардиогенному отеку легких, который может быть отсрочен на несколько часов.

Проглатывание: Поскольку хлор представляет собой газ при комнатной температуре, маловероятно, что серьезное воздействие может произойти при проглатывании. Однако проглатывание растворенного в воде хлора (например, гипохлорита натрия или бытового отбеливателя) вызовет коррозионное повреждение тканей желудочно-кишечного тракта.

Контакт с глазами/кожей: Воздействие газообразного хлора в малых дозах вызывает раздражение глаз и кожи. Более сильное воздействие может привести к серьезным химическим ожогам или изъязвлениям. Воздействие сжатого жидкого хлора может вызвать обморожение кожи и глаз.

Дети могут получить большую дозу, чем взрослые, подвергающиеся воздействию окружающей среды с теми же уровнями газообразного хлора, поскольку у них больше отношение площади поверхности легких к массе тела и повышенное отношение минутного объема к массе. Кроме того, они могут подвергаться воздействию более высоких уровней, чем взрослые в том же месте, из-за их меньшего роста и более высоких уровней газообразного хлора, которые могут быть обнаружены ближе к земле.

Как лечить отравление хлором?

Противоядия от отравления хлором не существует. В случае контакта с жидким хлором важно немедленно обеззаразить кожу и глаза большим количеством воды. Это следует делать с осторожностью у пациентов, воздействие которых привело к обморожению. Химические ожоги, возникающие в результате воздействия хлора, следует лечить как термические ожоги.

Ингаляционное отравление хлором лечится поддерживающей терапией и может включать введение увлажненного кислорода, бронходилататоров и обеспечение проходимости дыхательных путей. Отек легких может быть отсроченным, поэтому пациенты должны находиться под наблюдением в течение 24 часов после тяжелого ингаляционного воздействия. Важно поддерживать вентиляцию легких и оксигенацию, контролировать газы артериальной крови и/или пульсоксиметрию и рассматривать положительное давление в дыхательных путях как вариант лечения. Большинство людей выздоравливают после воздействия газообразного хлора.

Помогут ли лабораторные анализы принять решение о лечении, если кто-то подвергался воздействию хлора?

Диагноз отравления хлором в первую очередь основывается на клиническом осмотре и истории болезни пациента, а не на лабораторных исследованиях. Хотя лабораторное тестирование на воздействие хлора бесполезно для принятия решения о лечении, рутинные исследования для контроля анализа крови, уровня глюкозы и электролитов могут быть полезны для оценки осложнений.

Как я могу получить дополнительную информацию о хлоре?

Позвоните по следующим номерам или посетите веб-сайты, указанные в разделе «Источники».

• Центры по контролю и профилактике заболеваний Горячая линия общественного реагирования (1-888-246-2675)
• Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний (1-888-422-8737)
• Региональный токсикологический центр (1-800-222-1222)

Источники:

Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний.