Dans la nature, le chlore se présente à l'état gazeux et uniquement sous forme de composés avec d'autres gaz. Dans des conditions proches de la normale, c'est un gaz verdâtre, toxique et caustique. Il a plus de poids que l'air. A une odeur douce. La molécule de chlore contient deux atomes. Il ne brûle pas au repos, mais à des températures élevées, il interagit avec l'hydrogène, après quoi une explosion est possible. En conséquence, du gaz phosgène est libéré. Très toxique. Ainsi, même à faible concentration dans l'air (0,001 mg par 1 dm3) peut entraîner la mort. La principale caractéristique du chlore non métallique est qu'il est plus lourd que l'air, par conséquent, il sera toujours près du sol sous la forme d'une brume vert jaunâtre.
Faits historiques
Pour la première fois en pratique, cette substance a été obtenue par K. Schelee en 1774 en combinant de l'acide chlorhydrique et de la pyrolusite. Cependant, ce n'est qu'en 1810 que P. Davy a pu caractériser le chlore et établir qu'ilun élément chimique séparé.
Il convient de noter qu'en 1772, Joseph Priestley a pu obtenir du chlorure d'hydrogène - un composé de chlore avec de l'hydrogène, mais le chimiste n'a pas pu séparer ces deux éléments.
Caractérisation chimique du chlore
Le chlore est un élément chimique du sous-groupe principal du groupe VII du tableau périodique. Il est dans la troisième période et a le numéro atomique 17 (17 protons dans le noyau atomique). Non-métal réactif. Désigné par les lettres Cl.
Est un représentant typique des halogènes. Ce sont des gaz qui n'ont pas de couleur, mais qui ont une forte odeur piquante. Généralement toxique. Tous les halogènes sont très solubles dans l'eau. Ils commencent à fumer lorsqu'ils sont exposés à l'air humide.
Configuration électronique externe de l'atome Cl 3s2Зр5. Par conséquent, dans les composés, l'élément chimique présente des niveaux d'oxydation de -1, +1, +3, +4, +5, +6 et +7. Le rayon covalent de l'atome est de 0,96 Å, le rayon ionique de Cl est de 1,83 Å, l'affinité de l'atome avec l'électron est de 3,65 eV, le niveau d'ionisation est de 12,87 eV.
Comme mentionné ci-dessus, le chlore est un non-métal assez actif, ce qui vous permet de créer des composés avec presque tous les métaux (dans certains cas, en chauffant ou en utilisant de l'humidité, tout en déplaçant le brome) et des non-métaux. Sous forme de poudre, il ne réagit avec les métaux que lorsqu'il est exposé à des températures élevées.
Température maximale de combustion - 2250 °C. Avec l'oxygène, il peut former des oxydes, des hypochlorites, des chlorites et des chlorates. Tous les composés contenant de l'oxygène deviennent explosifs lorsqu'ils interagissent avec des oxydantssubstances. Il convient de noter que les oxydes de chlore peuvent exploser de manière aléatoire, tandis que les chlorates n'explosent que lorsqu'ils sont exposés à des initiateurs.
Caractérisation du chlore par position dans le tableau périodique:
• substance simple;
• élément du dix-septième groupe du tableau périodique;
• troisième période de la troisième ligne;
• septième groupe du sous-groupe principal;
• numéro atomique 17;
• désigné par le symbole Cl;
• réactif non métallique;
• appartient au groupe des halogènes;
• dans des conditions presque normales, il s'agit d'un gaz toxique de couleur vert jaunâtre avec une odeur piquante;
• la molécule de chlore a 2 atomes (formule Cl2).
Propriétés physiques du chlore:
• Point d'ébullition: -34,04 °С;
• Point de fusion: -101,5 °С;
• Densité gazeuse - 3,214 g/l;
• densité de chlore liquide (pendant l'ébullition) - 1,537 g/cm3;
• densité du chlore solide - 1,9 g/cm 3;
• volume spécifique – 1.745 x 10-3 l/an.
Chlore: caractéristiques des changements de température
À l'état gazeux, il a tendance à se liquéfier facilement. A une pression de 8 atmosphères et une température de 20°C, il ressemble à un liquide jaune verdâtre. Il a des propriétés de corrosion très élevées. Comme le montre la pratique, cet élément chimique peut maintenir un état liquide jusqu'à une température critique (143°C), sous réserve d'une augmentation de la pression.
S'il est refroidi à -32 °C,il changera son état d'agrégation en liquide, quelle que soit la pression atmosphérique. Avec une nouvelle baisse de température, la cristallisation se produit (à -101 ° C).
Chlore dans la nature
La croûte terrestre ne contient que 0,017 % de chlore. La majeure partie est dans les gaz volcaniques. Comme indiqué ci-dessus, la substance a une activité chimique élevée, à la suite de quoi elle se produit dans la nature dans des composés avec d'autres éléments. Cependant, de nombreux minéraux contiennent du chlore. La caractéristique de l'élément permet la formation d'une centaine de minéraux différents. En règle générale, ce sont des chlorures métalliques.
De plus, une grande partie se trouve dans les océans - près de 2 %. Cela est dû au fait que les chlorures sont très activement dissous et transportés par les rivières et les mers. Le processus inverse est également possible. Le chlore est renvoyé vers le rivage, puis le vent le transporte. C'est pourquoi sa concentration la plus élevée est observée dans les zones côtières. Dans les régions arides de la planète, le gaz que nous considérons est formé par l'évaporation de l'eau, à la suite de laquelle apparaissent des marais salants. Environ 100 millions de tonnes de cette substance sont extraites chaque année dans le monde. Ce qui, cependant, n'est pas surprenant, car il existe de nombreux gisements contenant du chlore. Ses caractéristiques dépendent toutefois largement de sa situation géographique.
Méthodes pour obtenir du chlore
Aujourd'hui, il existe plusieurs méthodes pour obtenir du chlore, dont les plus courantes sont les suivantes:
1. diaphragme. C'est le plus simple et le moins cher. chlorhydriquela solution dans l'électrolyse à diaphragme pénètre dans l'espace anodique. Plus loin, la grille cathodique en acier coule dans le diaphragme. Il contient une petite quantité de fibres polymères. Une caractéristique importante de cet appareil est le contre-courant. Il est dirigé de l'espace anodique vers l'espace cathodique, ce qui permet d'obtenir séparément le chlore et la lessive.
2. Membrane. Le plus économe en énergie, mais difficile à mettre en place dans une organisation. Similaire au diaphragme. La différence est que les espaces anodique et cathodique sont complètement séparés par une membrane. Par conséquent, la sortie est constituée de deux flux distincts.
Il convient de noter que la caractéristique de chem. l'élément (chlore) obtenu par ces méthodes sera différent. La méthode membranaire est considérée comme plus "propre".
3. Méthode au mercure avec cathode liquide. Comparée à d'autres technologies, cette option vous permet d'obtenir le chlore le plus pur.
Schéma principal de l'installation se compose d'un électrolyseur et d'une pompe et d'un décomposeur d'amalgame interconnectés. Le mercure pompé par la pompe avec une solution de sel commun sert de cathode, et des électrodes de carbone ou de graphite servent d'anode. Le principe de fonctionnement de l'installation est le suivant: le chlore est libéré de l'électrolyte, qui est éliminé de l'électrolyseur avec l'anolyte. Les impuretés et les résidus de chlore sont éliminés de ce dernier, saturés d'halite et renvoyés à nouveau à l'électrolyse.
Les exigences de sécurité industrielle et la non-rentabilité de la production ont conduit au remplacement de la cathode liquide par une cathode solide.
L'utilisation du chlore dans l'industriefins
Les propriétés du chlore lui permettent d'être activement utilisé dans l'industrie. À l'aide de cet élément chimique, divers composés organochlorés (chlorure de vinyle, chloro-caoutchouc, etc.), des médicaments et des désinfectants sont obtenus. Mais le créneau le plus important occupé par l'industrie est la production d'acide chlorhydrique et de chaux.
Les méthodes de purification de l'eau potable sont largement utilisées. Aujourd'hui, ils essaient de s'éloigner de cette méthode en la remplaçant par l'ozonation, car la substance que nous envisageons affecte négativement le corps humain. De plus, l'eau chlorée détruit les canalisations. Cela est dû au fait qu'à l'état libre, le Cl affecte négativement les tuyaux en polyoléfines. Cependant, la plupart des pays préfèrent la méthode de chloration.
De plus, le chlore est utilisé en métallurgie. Avec son aide, un certain nombre de métaux rares (niobium, tantale, titane) sont obtenus. Dans l'industrie chimique, divers composés organochlorés sont activement utilisés pour lutter contre les mauvaises herbes et à d'autres fins agricoles, l'élément est également utilisé comme agent de blanchiment.
En raison de sa structure chimique, le chlore détruit la plupart des colorants organiques et inorganiques. Ceci est réalisé en les décolorant complètement. Un tel résultat n'est possible qu'en présence d'eau, car le processus de blanchiment se produit en raison de l'oxygène atomique, qui se forme après la décomposition du chlore: Cl2 + H2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Cette méthode a été utilisée par un coupleil y a des siècles et est toujours populaire aujourd'hui.
L'utilisation de cette substance est très populaire pour la production d'insecticides organochlorés. Ces préparations agricoles tuent les organismes nuisibles, laissant les plantes intactes. Une part importante de tout le chlore extrait sur la planète est destinée aux besoins agricoles.
Il est également utilisé dans la production de composés plastiques et de caoutchouc. Avec leur aide, on fabrique des isolants de fils, de la papeterie, des équipements, des coques d'appareils électroménagers, etc.. Il existe une opinion selon laquelle les caoutchoucs ainsi obtenus nuisent à une personne, mais cela n'est pas confirmé par la science.
Il convient de noter que le chlore (les caractéristiques de la substance ont été divulguées en détail par nous plus tôt) et ses dérivés, tels que le gaz moutarde et le phosgène, sont également utilisés à des fins militaires pour obtenir des agents de guerre chimique.
Le chlore en tant que brillant représentant des non-métaux
Les non-métaux sont des substances simples qui comprennent des gaz et des liquides. Dans la plupart des cas, ils conduisent le courant électrique moins bien que les métaux et présentent des différences significatives dans les caractéristiques physiques et mécaniques. Grâce à un haut niveau d'ionisation, ils sont capables de former des composés chimiques covalents. Ci-dessous, une caractéristique d'un non-métal sera donnée en utilisant l'exemple du chlore.
Comme mentionné ci-dessus, cet élément chimique est un gaz. Dans des conditions normales, il manque complètement de propriétés similaires à celles des métaux. Sans aide extérieure, il ne peut pas interagir avec l'oxygène, l'azote, le carbone, etc.présente des propriétés oxydantes dans les liaisons avec des substances simples et certaines complexes. Fait référence aux halogènes, ce qui se reflète clairement dans ses caractéristiques chimiques. Dans les composés avec d'autres représentants des halogènes (brome, astatine, iode), il les déplace. A l'état gazeux, le chlore (sa caractéristique en est une confirmation directe) se dissout bien. C'est un excellent désinfectant. Ne tue que les organismes vivants, ce qui le rend indispensable en agriculture et en médecine.
Utilisation comme substance toxique
La caractéristique de l'atome de chlore lui permet d'être utilisé comme agent toxique. Pour la première fois, le gaz a été utilisé par l'Allemagne le 22 avril 1915, pendant la Première Guerre mondiale, à la suite de laquelle environ 15 000 personnes sont mortes. Pour le moment, il n'est pas utilisé comme substance toxique.
Donnons une brève description de l'élément chimique en tant qu'agent suffocant. Affecte le corps humain par suffocation. Premièrement, il irrite les voies respiratoires supérieures et les muqueuses des yeux. Une forte toux commence par des accès de suffocation. De plus, en pénétrant dans les poumons, le gaz corrode le tissu pulmonaire, ce qui entraîne un œdème. Important! Le chlore est une substance à action rapide.
Selon la concentration dans l'air, les symptômes sont différents. Avec une faible teneur chez une personne, on observe une rougeur de la membrane muqueuse des yeux, un léger essoufflement. La teneur dans l'atmosphère de 1,5-2 g/m3 provoque une lourdeur et des frissons dans la poitrine, des douleurs aiguës dans les voies respiratoires supérieures. En outre, la condition peut être accompagnée d'un larmoiement sévère. Après 10-15 minutes d'être dans la chambreavec une telle concentration de chlore, une grave brûlure des poumons et la mort surviennent. À des concentrations plus élevées, la mort est possible en une minute par paralysie des voies respiratoires supérieures.
Lorsque vous travaillez avec cette substance, il est recommandé d'utiliser des combinaisons, des masques à gaz, des gants.
Le chlore dans la vie des organismes et des plantes
Le chlore fait partie de presque tous les organismes vivants. La particularité est qu'il n'est pas présent sous sa forme pure, mais sous forme de composés.
Dans les organismes des animaux et des humains, les ions chlorure maintiennent l'égalité osmotique. Cela est dû au fait qu'ils ont le rayon le plus approprié pour pénétrer dans les cellules membranaires. Avec les ions potassium, Cl régule l'équilibre eau-sel. Dans l'intestin, les ions chlorure créent un environnement favorable à l'action des enzymes protéolytiques du suc gastrique. Les canaux de chlore sont fournis dans de nombreuses cellules de notre corps. À travers eux, un échange de liquide intercellulaire se produit et le pH de la cellule est maintenu. Environ 85% du volume total de cet élément dans le corps réside dans l'espace intercellulaire. Il est excrété du corps par l'urètre. Produit par le corps féminin pendant l'allaitement.
À ce stade de développement, il est difficile de dire sans équivoque quelles maladies sont provoquées par le chlore et ses composés. Cela est dû au manque de recherche dans ce domaine.
De plus, les ions chlorure sont présents dans les cellules végétales. Il participe activement à l'échange d'énergie. Sans cet élément, le processus de photosynthèse est impossible. Avec son aideles racines absorbent activement les substances nécessaires. Mais une forte concentration de chlore dans les plantes peut avoir un effet néfaste (ralentissement du processus de photosynthèse, arrêt du développement et de la croissance).
Cependant, il existe de tels représentants de la flore qui pourraient "se faire des amis" ou du moins s'entendre avec cet élément. La caractéristique d'un non-métal (chlore) contient un élément tel que la capacité d'une substance à oxyder les sols. Au cours de l'évolution, les plantes mentionnées ci-dessus, appelées halophytes, occupaient des marais salants vides, qui étaient vides en raison d'une surabondance de cet élément. Ils absorbent les ions chlorure, puis s'en débarrassent grâce à la chute des feuilles.
Transport et stockage du chlore
Il existe plusieurs façons de déplacer et de stocker le chlore. La caractéristique de l'élément implique la nécessité de cylindres spéciaux à haute pression. Ces conteneurs ont un marquage d'identification - une ligne verte verticale. Les cylindres doivent être soigneusement rincés tous les mois. Avec un stockage prolongé du chlore, un précipité très explosif s'y forme - le trichlorure d'azote. Une inflammation spontanée et une explosion sont possibles si toutes les règles de sécurité ne sont pas respectées.
Étudier le chlore
Les futurs chimistes doivent connaître les caractéristiques du chlore. Selon le plan, les élèves de 9e année peuvent même faire des expériences en laboratoire avec cette substance sur la base des connaissances de base de la discipline. Naturellement, l'enseignant est obligé de faire un briefing de sécurité.
L'ordre de travail est le suivant: vous devez prendre un flacon avecchlore et versez-y de petits copeaux de métal. En vol, les copeaux s'embraseront avec des étincelles brillantes et en même temps une légère fumée blanche SbCl3 se formera. Lorsque la feuille d'étain est immergée dans un récipient contenant du chlore, elle s'enflamme également spontanément et des flocons de neige enflammés tombent lentement au fond du flacon. Au cours de cette réaction, un liquide fumeux se forme - SnCl4. Lorsque des copeaux de fer sont placés dans le récipient, des « gouttes » rouges se forment et une fumée rouge apparaît FeCl3.
Avec les travaux pratiques, la théorie est répétée. En particulier, une question telle que la caractérisation du chlore par position dans le système périodique (décrit au début de l'article).
À la suite des expériences, il s'avère que l'élément réagit activement aux composés organiques. Si vous placez du coton imbibé de térébenthine dans un pot de chlore, il s'enflammera instantanément et de la suie tombera brusquement du flacon. Le sodium couve efficacement avec une flamme jaunâtre et des cristaux de sel apparaissent sur les parois des plats chimiques. Les étudiants seront intéressés de savoir que, alors qu'il était encore jeune chimiste, N. N. Semenov (plus tard lauréat du prix Nobel), après avoir mené une telle expérience, a recueilli du sel sur les parois de la fiole et, en saupoudrant du pain, l'a mangé. La chimie s'est avérée juste et n'a pas laissé tomber le scientifique. À la suite de l'expérience menée par le chimiste, le sel de table ordinaire s'est vraiment révélé !
