Хлор это химический элемент, который был открыт в 1774 году Карлом Вильгельмом Шееле. Атомный номер хлора 17, относится к элементам группы 17 (или VII-A) периодической таблицы Менделеева, а символом хлора является ‘Cl’.
При комнатной температуре он находится в газообразной форме, желтовато-зеленого цвета, токсичен с удушающим запахом и растворим в воде.
Хлор используется в пищевой промышленности, здравоохранении, для очистки воды и т.д.
Он находит широкое применение в производстве отбеливателей, лекарств, средств от вредителей, оборонного оборудования, автомобильных компонентов, электроники на основе кремния, строительного оборудования и т.д.
Применение хлора
Все многообразие практического хлор применение можно без особой натяжки выразить одной фразой: хлор необходим для производства хлорпродуктов, т. е. веществ, содержащих «связанный» хлор.
Они очень разные — и по свойствам, и по назначению.
Рассказать обо всех соединениях хлора не позволяет ограниченный объем нашей статьи, но без рассказа хотя бы о некоторых веществах, для получения которых нужен хлор, наш «портрет» элемента № 17 был бы неполным и неубедительным.
Как это ни странно, много хлора тратится на производство хлоридов, хотя именно из хлорида — каменной соли — получается сам хлор. Но хлорид хлориду рознь.
Многие хлориды — натрия, калия, магния, кальция, меди, серебра, ртути и т. д.— существуют в природе.
Но не всегда в тех формах и в том количестве, которые нужны современной промышленности.
Другие же приходится получать, воздействуя хлором на соединения соответствующих элементов ради того, чтобы таким обходным путем выделить из сырья и полупродуктов чрезвычайно важные для современной техники цветные металлы и полупроводниковые материалы.
Большинство хлоридов — твердые кристаллические вещества, а вот хлориды фосфора РСl3, кремния SiCl4, германия GeCl4 — жидкости.
Последние два очень важны для производства полупроводниковых кремния и германия.
Тетрахлорид титана TiCl4 — тоже жидкость — служит исходным продуктом для получения металлического титана, а насколько важен сейчас этот металл, вряд ли нужно объяснять.
Много хлора идет и на нужды промышленности основного органического синтеза. Широко применяются хлорированные углеводороды, не утратили значения хлорорганические инсектициды.
Если попросить любого школьника перечислить известные ему пластики, он одним из первых назовет поливинилхлорид (иначе, винипласт).
Очистка воды
Химический состав хлора в значительной степени способствовал поддержанию безопасности питьевой воды и бассейнов.
До того, как дезинфицирующие средства на основе хлора стали популярными, болезни, передаваемые через воду, такие как брюшной тиф, дизентерия, холера и гепатит А, ежегодно уносили тысячи жизней.
Дезинфицирующие средства на основе хлора для бассейнов и спа-салонов действительно помогают уничтожать патогенные микроорганизмы, переносимые водой, и предотвращают возникновение заболеваний в воде.
Таким образом, он предотвращает такие заболевания, как диарея, сыпь на ухе или коже пловца и т.д.
Хлор сам по себе токсичен и вреден, в то время как его соединение; ‘NaCl’ (обычная соль) абсолютно безопасна для употребления (конечно, в очень небольших количествах).
Еда
Хлор играет важную роль в обильном выращивании сельскохозяйственных культур, защищая их от вредителей.
Это также полезно для защиты кухонных поверхностей от микробов и обеспечения безопасности приготовления на них пищи.
Кишечная палочка, сальмонелла и некоторые другие бактерии пищевого происхождения легко дезинфицируются дезинфицирующими средствами на основе хлора.
Бытовое дезинфицирующее средство
Хлор широко используется в производстве отбеливателей, которые также очень полезны для очистки, дезинфекции и придания блеска одежде, поверхностям кухонь и ванных комнат.
Микробы, обнаруженные на поверхностях домашнего обихода, вызывающие желудочные инфекции (норовирус), сезонный грипп и другие заболевания, можно легко уничтожить с помощью разбавленных растворов отбеливателя.
Здравоохранение и лекарственные средства
Химический состав хлора довольно важен в фармацевтической промышленности.
При производстве многих лекарств, в том числе для контроля уровня холестерина, устранения симптомов аллергии и облегчения боли при артрите, использование хлора имеет решающее значение.
Некоторые медицинские устройства, включая пакеты для крови, хирургические швы, контактные линзы, защитные очки и некоторые респираторные приборы.
Также используют химический хлор в процессе производства.
Другое применение
Энергетика и окружающая среда
Хлор используется в процессе производства различных устройств, используемых при добыче возобновляемых источников энергии.
Хлор используется при очистке и извлечении кремния из песчинок, которые затем используются при изготовлении солнечных элементов и панелей.
Лопасти ветряных турбин состоят из эпоксидных смол на основе хлора.
Передовые технологии
Химический состав хлора важен при производстве высокотехнологичного оборудования, такого как высокоскоростные процессоры, которые используются в компьютерах, ноутбуках и смартфонах и т.д.
Он полезен при производстве хладагентов, которые используются в кондиционерах.
Другими подобными применениями хлора являются высокоэффективные магниты и гибридные автомобильные аккумуляторы.
Оборона и правоохранительные органы
При производстве пуленепробиваемых жилетов, очков ночного видения, парашютов, козырьков кабины пилотов, а также методов наведения ракет используется химический хлор.
Это оборудование используется в обороне и обеспечении соблюдения закона.
Здания и сооружения
Долговечные краски для стен и потолков, энергоэффективные виниловые окна, изоляция из пенопласта для систем отопления дома и кондиционирования воздуха и т.д.
Вот некоторые примеры применения химического хлора в строительстве и связанных со строительством компонентах, которые помогают повысить эффективность и долговечность конструкции.
Транспортировка
Подушки сидений, подушки безопасности, тормозные жидкости, бамперы, небьющиеся стекла, кабели и проводники, навигационные системы, стальные корпуса и т.д., используемые в автомобилях, поездах и самолетах, широко используют химический хлор.
Эти компоненты повышают комфорт и безопасность для пассажиров.
Газообразный хлор примерно в 2,5 раза плотнее воздушной смеси. Следовательно, в контейнере, наполненном воздухом с хлором, он будет иметь тенденцию оседать на дно.
Поливинилхлорид
С точки зрения химика, ПВХ (так часто поливинилхлорид обозначают в литературе) — это полимер, в молекуле которого на цепочку углеродных атомов «нанизаны» атомы водорода и хлора.
В этой цепочке может быть несколько тысяч звеньев.
А с потребительской точки зрения ПВХ — это изоляция для проводов и плащи-дождевики, линолеум и грамм-пластинки, защитные лаки и упаковочные материалы, химическая аппаратура и пенопласты, игрушки и детали приборов.
Поливинилхлорид образуется при полимеризации винилхлорида, который чаще всего получают, обрабатывая ацетилен хлористым водородом.
Существует и другой способ получения винилхлорида — термический крекинг дихлорэтана:
СН2Сl — СН2Сl—СН2 = СНСl+НСl.
Представляет интерес сочетание двух этих методов, когда в производстве винилхлорида по ацетиленовому способу используют HCl, выделяющийся при крекинге дихлорэтана.
Хлористый винил — бесцветный газ с приятным, несколько пьянящим эфирным запахом, легко полимеризуется.
Для получения полимера жидкий винилхлорид под давлением нагнетают в теплую воду, где он дробится на мельчайшие капельки.
Чтобы они не сливались, в воду добавляют немного желатины или поливинилового спирта, а чтобы начала развиваться реакция полимеризации, туда же вводят инициатор полимеризации — перекись бензоила.
Через несколько часов капельки затвердевают, и образуется суспензия полимера в воде. Порошок полимера отделяют на фильтре или на центрифуге.
Полимеризация обычно происходит при температуре от 40 до 60° С, причем, чем ниже температура полимеризации, тем длиннее образующиеся полимерные молекулы.
Мы рассказали только о двух веществах, для получения которых необходим хлор. Только о двух из многих сотен.
Подобных примеров можно привести очень много. И все они говорят о том, что хлор — это не только ядовитый и опасный газ, но очень важный, очень полезный элемент.
Пять фактов о хлоре
Сколько производиться хлора
При получении хлора электролизом раствора поваренной соли одновременно получаются водород и едкий натр:
2NaCl + 2H2О = H2 + Cl2 + 2NaOH
Конечно, водород — очень важный химический продукт, но есть более дешевые и удобные способы производства этого вещества, например конверсия природного газа.
А вот едкий натр получают почти исключительно электролизом растворов поваренной соли — на долю других методов приходится меньше 10%.
Поскольку производства хлора и NaOH полностью взаимосвязаны (как следует из уравнения реакции, получение одной грамм-молекулы — 71 г хлора — неизменно сопровождается получением двух грамм-молекул — 80 г электролитической щелочи).
Зная производительность цеха (или завода, или государства) по щелочи, можно легко рассчитать, сколько хлора он производит.
Каждой тонне NaOH «сопутствуют» 890 кг хлора.
Смазка для хлора
Концентрированная серная кислота — практически единственная жидкость, не взаимодействующая с хлором.
Поэтому для сжатия и перекачивания хлора на заводах используют насосы, в которых роль рабочего тела и одновременно смазки выполняет серная кислота.
Псевдоним Фридриха Вёлера
Исследуя взаимодействие органических веществ с хлором, французский химик XIX в.
Жан Дюма сделал поразительное открытие: хлор способен замещать водород в молекулах органических соединений.
Например, при хлорировании уксусной кислоты сначала один водород метильной группы замещается на хлор, затем другой, третий…
Но самым поразительным было то, что по химическим свойствам хлоруксусные кислоты мало чем отличались от самой уксусной кислоты.
Обнаруженный Дюма класс реакций был совершенно необъясним господствовавшими в то время электрохимической гипотезой и теорией радикалов Берцелиуса .
Берцелиус, его ученики и последователи бурно оспаривали правильность работ Дюма.
В немецком журнале «Annalen der Chemie und Pharmacie» появилось издевательское письмо знаменитого немецкого химика Фридриха Вёл ера под псевдонимом S. С. Н. Windier (по-немецки «Schwindier» значит «лжец», «обманщик»).
В нем сообщалось, что автору удалось заместить в клетчатке (С6Н10О5) „ все атомы углерода, водорода и кислорода на хлор, причем свойства клетчатки при этом не изменились.
И что теперь в Лондоне делают теплые набрюшники из ваты, состоящей из чистого хлора.
Хлор и вода
Хлор заметно растворяется в воде. При 20° С в одном объеме воды растворяется 2,3 объема хлора.
Водные растворы хлора (хлорная вода) — желтого цвета. Но со временем, особенно при хранении на свету, они постепенно обесцвечиваются.
Объясняется это тем, что растворенный хлор частично взаимодействует с водой, образуются соляная и хлорноватистая кисло-ты:
Cl2+H2O → НСl+НOСl
Последняя неустойчива и постепенно распадается на HCl и кислород. Поэтому раствор хлора в воде постепенно превращается в раствор соляной кислоты.
Статья на тему хлор применение