Di alam, klorin terjadi dalam bentuk gas dan hanya dalam bentuk senyawa dengan gas lain. Dalam kondisi mendekati normal, itu adalah gas kaustik kehijauan, beracun. Ini memiliki berat lebih dari udara. Memiliki bau yang manis. Molekul klorin mengandung dua atom. Itu tidak terbakar saat istirahat, tetapi pada suhu tinggi ia berinteraksi dengan hidrogen, setelah itu ledakan mungkin terjadi. Akibatnya, gas fosgen dilepaskan. Sangat beracun. Jadi, bahkan pada konsentrasi rendah di udara (0,001 mg per 1 dm3) dapat menyebabkan kematian. Sifat utama dari klorin non-logam adalah lebih berat dari udara, oleh karena itu akan selalu berada di dekat lantai dalam bentuk kabut hijau kekuningan.
Fakta sejarah
Untuk pertama kalinya dalam praktik, zat ini diperoleh oleh K. Schelee pada tahun 1774 dengan menggabungkan asam klorida dan pirolusit. Namun, hanya pada tahun 1810, P. Davy mampu mengkarakterisasi klorin dan membuktikannyaunsur kimia yang terpisah.
Perlu dicatat bahwa pada tahun 1772 Joseph Priestley berhasil memperoleh hidrogen klorida - senyawa klorin dengan hidrogen, tetapi ahli kimia tidak dapat memisahkan kedua unsur ini.
Karakterisasi kimia klorin
Klorin adalah unsur kimia dari subkelompok utama golongan VII dari tabel periodik. Itu pada periode ketiga dan memiliki nomor atom 17 (17 proton dalam inti atom). nonlogam reaktif. Ditunjuk dengan huruf Cl.
Merupakan perwakilan khas halogen. Ini adalah gas yang tidak memiliki warna, tetapi memiliki bau tajam yang tajam. Biasanya beracun. Semua halogen sangat larut dalam air. Mereka mulai merokok saat terkena udara lembab.
Konfigurasi elektron luar atom Cl 3s2Зр5. Oleh karena itu, dalam senyawa, unsur kimia menunjukkan tingkat oksidasi -1, +1, +3, +4, +5, +6 dan +7. Jari-jari kovalen atom adalah 0,96Å, jari-jari ionik Cl adalah 1,83, afinitas atom terhadap elektron adalah 3,65 eV, tingkat ionisasinya adalah 12,87 eV.
Seperti disebutkan di atas, klorin adalah non-logam yang cukup aktif, yang memungkinkan Anda membuat senyawa dengan hampir semua logam (dalam beberapa kasus, dengan memanaskan atau menggunakan uap air, sementara menggantikan bromin) dan non-logam. Dalam bentuk bubuk, ia bereaksi dengan logam hanya jika terkena suhu tinggi.
Suhu pembakaran maksimum - 2250 °C. Dengan oksigen, dapat membentuk oksida, hipoklorit, klorit dan klorat. Semua senyawa yang mengandung oksigen menjadi eksplosif ketika berinteraksi dengan pengoksidasizat. Perlu dicatat bahwa klorin oksida dapat meledak secara acak, sedangkan klorat meledak hanya jika terkena inisiator.
Karakterisasi klor menurut posisinya dalam Tabel Periodik:
• zat sederhana;
• unsur dari kelompok ketujuh belas tabel periodik;
• periode ketiga dari baris ketiga;
• kelompok ketujuh dari subkelompok utama;
• nomor atom 17;
• dilambangkan dengan Cl;
• nonlogam reaktif;
• termasuk dalam golongan halogen;
• dalam kondisi mendekati normal, itu adalah gas beracun berwarna hijau kekuningan dengan bau yang menyengat;
• molekul klorin memiliki 2 atom (rumus Cl2).
Sifat fisika klorin:
• Titik didih: -34,04 °С;
• Titik lebur: -101,5 °С;
• Massa jenis gas - 3,214 g/l;
• Massa jenis klorin cair (selama perebusan) - 1,537 g/cm3;
• kerapatan klorin padat - 1,9 g/cm 3; • volume spesifik – 1,745 x 10
-3 l/tahun.
Klorin: karakteristik perubahan suhu
Dalam bentuk gas, cenderung mudah mencair. Pada tekanan 8 atmosfer dan suhu 20 ° C, terlihat seperti cairan kuning kehijauan. Ini memiliki sifat korosi yang sangat tinggi. Seperti yang diperlihatkan oleh praktik, unsur kimia ini dapat mempertahankan keadaan cair hingga suhu kritis (143 ° C), tergantung pada peningkatan tekanan.
Jika didinginkan hingga -32 °C,itu akan mengubah keadaan agregasi menjadi cair, terlepas dari tekanan atmosfer. Dengan penurunan suhu lebih lanjut, kristalisasi terjadi (pada -101 ° C).
Klorin di alam
Kerak bumi hanya mengandung 0,017% klorin. Sebagian besar dalam gas vulkanik. Seperti yang ditunjukkan di atas, zat tersebut memiliki aktivitas kimia yang tinggi, sehingga terjadi di alam dalam senyawa dengan unsur lain. Namun, banyak mineral mengandung klorin. Karakteristik elemen memungkinkan pembentukan sekitar seratus mineral yang berbeda. Biasanya, ini adalah logam klorida.
Juga, sebagian besar ada di lautan - hampir 2%. Ini disebabkan oleh fakta bahwa klorida sangat aktif larut dan dibawa oleh sungai dan laut. Proses sebaliknya juga dimungkinkan. Klorin dicuci kembali ke pantai, dan kemudian angin membawanya ke mana-mana. Itulah sebabnya konsentrasi tertinggi diamati di zona pesisir. Di daerah gersang di planet ini, gas yang kami pertimbangkan terbentuk oleh penguapan air, akibatnya muncul rawa-rawa garam. Sekitar 100 juta ton zat ini ditambang setiap tahun di dunia. Yang, bagaimanapun, tidak mengherankan, karena ada banyak endapan yang mengandung klorin. Namun, karakteristiknya sangat bergantung pada lokasi geografisnya.
Metode untuk mendapatkan klorin
Saat ini, ada sejumlah metode untuk mendapatkan klorin, yang berikut ini adalah yang paling umum:
1. diafragma. Ini adalah yang paling sederhana dan paling murah. hidrokloridalarutan dalam elektrolisis diafragma memasuki ruang anoda. Selanjutnya pada grid katoda baja mengalir ke diafragma. Ini mengandung sejumlah kecil serat polimer. Fitur penting dari perangkat ini adalah counterflow. Ini diarahkan dari ruang anoda ke ruang katoda, yang memungkinkan untuk memperoleh klorin dan alkali secara terpisah.
2. Selaput. Paling hemat energi, tetapi sulit diterapkan dalam suatu organisasi. Mirip dengan diafragma. Perbedaannya adalah bahwa ruang anoda dan katoda sepenuhnya dipisahkan oleh membran. Oleh karena itu, outputnya adalah dua aliran yang terpisah.
Perlu dicatat bahwa karakteristik kimia. unsur (klorin) yang diperoleh dengan metode ini akan berbeda. Metode membran dianggap lebih "bersih".
3. Metode merkuri dengan katoda cair. Dibandingkan dengan teknologi lain, opsi ini memungkinkan Anda mendapatkan klorin paling murni.
Diagram utama instalasi terdiri dari elektroliser dan pompa yang saling berhubungan dan pengurai amalgam. Merkuri yang dipompa oleh pompa bersama dengan larutan garam biasa berfungsi sebagai katoda, dan elektroda karbon atau grafit berfungsi sebagai anoda. Prinsip operasi instalasi adalah sebagai berikut: klorin dilepaskan dari elektrolit, yang dikeluarkan dari elektroliser bersama dengan anolit. Kotoran dan residu klorin dihilangkan dari yang terakhir, jenuh dengan halit dan kembali ke elektrolisis lagi.
Persyaratan keselamatan industri dan produksi yang tidak menguntungkan menyebabkan penggantian katoda cair dengan katoda padat.
Penggunaan klorin dalam industritujuan
Sifat klorin memungkinkan untuk digunakan secara aktif dalam industri. Dengan bantuan unsur kimia ini, berbagai senyawa organoklorin (vinil klorida, karet kloro, dll.), Obat-obatan, dan desinfektan diperoleh. Namun ceruk terbesar yang ditempati oleh industri ini adalah produksi asam klorida dan kapur.
Metode untuk memurnikan air minum banyak digunakan. Hari ini, mereka mencoba untuk menjauh dari metode ini, menggantinya dengan ozonasi, karena zat yang kami pertimbangkan berdampak negatif pada tubuh manusia, selain itu, air yang diklorinasi menghancurkan pipa. Ini disebabkan oleh fakta bahwa dalam keadaan bebas Cl mempengaruhi pipa yang terbuat dari poliolefin. Namun, sebagian besar negara lebih memilih metode klorinasi.
Juga, klorin digunakan dalam metalurgi. Dengan bantuannya, sejumlah logam langka (niobium, tantalum, titanium) diperoleh. Dalam industri kimia, berbagai senyawa organoklorin secara aktif digunakan untuk pengendalian gulma dan untuk keperluan pertanian lainnya, unsur ini juga digunakan sebagai pemutih.
Karena struktur kimianya, klorin menghancurkan sebagian besar pewarna organik dan anorganik. Ini dicapai dengan mengubah warna mereka sepenuhnya. Hasil seperti itu hanya mungkin jika ada air, karena proses pemutihan terjadi karena atom oksigen, yang terbentuk setelah pemecahan klorin: Cl2 + H2 O → HCl + HClO → 2HCl + O. Metode ini telah digunakan oleh pasanganberabad-abad yang lalu dan masih populer sampai sekarang.
Penggunaan zat ini sangat populer untuk produksi insektisida organoklorin. Persiapan pertanian ini membunuh organisme berbahaya, meninggalkan tanaman utuh. Sebagian besar klorin yang ditambang di planet ini digunakan untuk kebutuhan pertanian.
Hal ini juga digunakan dalam produksi senyawa plastik dan karet. Dengan bantuan mereka, insulasi kawat, alat tulis, peralatan, cangkang peralatan rumah tangga, dll dibuat. Ada pendapat bahwa karet yang diperoleh dengan cara ini membahayakan seseorang, tetapi ini tidak dikonfirmasi oleh sains.
Perlu dicatat bahwa klorin (karakteristik zat telah diungkapkan secara rinci oleh kami sebelumnya) dan turunannya, seperti gas mustard dan fosgen, juga digunakan untuk tujuan militer untuk mendapatkan agen perang kimia.
Klorin sebagai perwakilan terang dari non-logam
Non-logam adalah zat sederhana yang terdiri dari gas dan cairan. Dalam kebanyakan kasus, mereka menghantarkan arus listrik lebih buruk daripada logam, dan memiliki perbedaan yang signifikan dalam karakteristik fisik dan mekanik. Dengan bantuan ionisasi tingkat tinggi, mereka mampu membentuk senyawa kimia kovalen. Di bawah ini, karakteristik non-logam akan diberikan dengan menggunakan contoh klorin.
Seperti disebutkan di atas, unsur kimia ini adalah gas. Dalam kondisi normal, ia sama sekali tidak memiliki sifat yang mirip dengan logam. Tanpa bantuan dari luar, ia tidak dapat berinteraksi dengan oksigen, nitrogen, karbon, dll.menunjukkan sifat pengoksidasi dalam ikatan dengan zat sederhana dan beberapa zat kompleks. Mengacu pada halogen, yang jelas tercermin dalam karakteristik kimianya. Dalam senyawa dengan perwakilan halogen lainnya (bromin, astatin, yodium), ia menggantikannya. Dalam keadaan gas, klorin (karakteristiknya adalah konfirmasi langsung untuk ini) larut dengan baik. Ini adalah desinfektan yang sangat baik. Hanya membunuh organisme hidup, yang membuatnya sangat diperlukan dalam pertanian dan kedokteran.
Gunakan sebagai zat beracun
Karakteristik atom klorin memungkinkan untuk digunakan sebagai agen beracun. Untuk pertama kalinya, Jerman menggunakan gas pada 22 April 1915, selama Perang Dunia Pertama, yang mengakibatkan sekitar 15 ribu orang tewas. Saat ini, tidak digunakan sebagai zat beracun.
Mari kita beri gambaran singkat tentang unsur kimia sebagai zat pencekik. Mempengaruhi tubuh manusia melalui mati lemas. Pertama, mengiritasi saluran pernapasan bagian atas dan selaput lendir mata. Batuk yang kuat dimulai dengan serangan mati lemas. Selanjutnya, menembus ke paru-paru, gas merusak jaringan paru-paru, yang menyebabkan edema. Penting! Klorin adalah zat yang bekerja cepat.
Tergantung pada konsentrasi di udara, gejalanya berbeda. Dengan kandungan rendah pada seseorang, kemerahan pada selaput lendir mata, sedikit sesak napas diamati. Kandungan di atmosfer 1,5-2 g/m3 menyebabkan rasa berat dan sesak di dada, nyeri tajam pada saluran pernapasan bagian atas. Juga, kondisi ini dapat disertai dengan lakrimasi yang parah. Setelah 10-15 menit berada di kamardengan konsentrasi klorin seperti itu, luka bakar parah pada paru-paru dan kematian terjadi. Pada konsentrasi yang lebih tinggi, kematian mungkin terjadi dalam satu menit dari kelumpuhan saluran pernapasan bagian atas.
Saat bekerja dengan bahan ini, disarankan untuk menggunakan overall, masker gas, sarung tangan.
Klor dalam kehidupan organisme dan tumbuhan
Klorin adalah bagian dari hampir semua organisme hidup. Keunikannya adalah ia hadir tidak dalam bentuk murni, tetapi dalam bentuk senyawa.
Dalam organisme hewan dan manusia, ion klorida mempertahankan kesetaraan osmotik. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa mereka memiliki radius yang paling cocok untuk penetrasi ke dalam sel membran. Seiring dengan ion kalium, Cl mengatur keseimbangan air-garam. Di usus, ion klorida menciptakan lingkungan yang menguntungkan untuk kerja enzim proteolitik jus lambung. Saluran klorin disediakan di banyak sel tubuh kita. Melalui mereka, pertukaran cairan antar sel terjadi dan pH sel dipertahankan. Sekitar 85% dari total volume elemen ini dalam tubuh berada di ruang antar sel. Ini dikeluarkan dari tubuh melalui uretra. Diproduksi oleh tubuh wanita selama menyusui.
Pada tahap perkembangan ini, sulit untuk secara tegas mengatakan penyakit mana yang dipicu oleh klorin dan senyawanya. Ini karena kurangnya penelitian di bidang ini.
Juga, ion klorida hadir dalam sel tumbuhan. Dia aktif mengambil bagian dalam pertukaran energi. Tanpa unsur ini, proses fotosintesis tidak mungkin terjadi. Dengan bantuannyaakar secara aktif menyerap zat yang diperlukan. Tetapi konsentrasi klorin yang tinggi pada tanaman dapat memiliki efek yang merugikan (memperlambat proses fotosintesis, menghentikan perkembangan dan pertumbuhan).
Namun, ada perwakilan flora yang bisa "berteman" atau setidaknya cocok dengan elemen ini. Sifat non-logam (klorin) mengandung unsur seperti kemampuan suatu zat untuk mengoksidasi tanah. Dalam proses evolusi, tanaman yang disebutkan di atas, yang disebut halofit, menempati rawa-rawa garam kosong, yang kosong karena unsur ini melimpah. Mereka menyerap ion klorida, dan kemudian membuangnya dengan bantuan guguran daun.
Transportasi dan penyimpanan klorin
Ada beberapa cara untuk memindahkan dan menyimpan klorin. Karakteristik elemen menyiratkan perlunya silinder bertekanan tinggi khusus. Wadah semacam itu memiliki tanda identifikasi - garis hijau vertikal. Silinder harus dibilas secara menyeluruh setiap bulan. Dengan penyimpanan klorin yang berkepanjangan, endapan yang sangat eksplosif terbentuk di dalamnya - nitrogen triklorida. Pengapian dan ledakan spontan dapat terjadi jika semua aturan keselamatan tidak dipatuhi.
Belajar klorin
Ahli kimia masa depan harus mengetahui karakteristik klorin. Rencananya, siswa kelas 9 bahkan bisa membuat eksperimen laboratorium dengan zat ini berdasarkan pengetahuan dasar disiplin ilmu tersebut. Secara alami, guru wajib melakukan pengarahan keselamatan.
Urutan kerjanya adalah sebagai berikut: Anda perlu mengambil termos denganklorin dan tuangkan serutan logam kecil ke dalamnya. Dalam penerbangan, chip akan menyala dengan percikan terang yang terang dan pada saat yang sama asap putih tipis SbCl3 terbentuk. Ketika kertas timah direndam dalam bejana dengan klorin, itu juga akan menyala secara spontan, dan kepingan salju yang berapi-api perlahan-lahan akan jatuh ke dasar labu. Selama reaksi ini, cairan berasap terbentuk - SnCl4. Ketika serutan besi dimasukkan ke dalam bejana, terbentuk “tetesan” merah dan muncul asap merah FeCl3.
Seiring dengan kerja praktek, teori diulang. Secara khusus, pertanyaan seperti karakterisasi klorin berdasarkan posisi dalam sistem periodik (dijelaskan di awal artikel).
Dari hasil percobaan ternyata unsur tersebut aktif bereaksi terhadap senyawa organik. Jika Anda menempatkan kapas yang direndam dalam terpentin ke dalam toples klorin, kapas itu akan langsung menyala, dan jelaga akan jatuh dengan tajam dari termos. Natrium secara efektif membara dengan nyala kekuningan, dan kristal garam muncul di dinding piring kimia. Siswa akan tertarik untuk mengetahui bahwa, saat masih menjadi ahli kimia muda, N. N. Semenov (kemudian pemenang Hadiah Nobel), setelah melakukan percobaan semacam itu, mengumpulkan garam dari dinding labu dan, menaburkan roti dengannya, memakannya. Kimia ternyata benar dan tidak mengecewakan ilmuwan. Hasil eksperimen yang dilakukan oleh ahli kimia, ternyata garam meja biasa benar-benar!
