En 1774, Karl Scheele, un chimiste suédois, obtint pour la première fois du chlore, mais on pensait qu'il ne s'agissait pas d'un élément séparé, mais d'un type d'acide chlorhydrique (calorizateur). Le chlore élémentaire a été obtenu au début du XIXe siècle par G. Davy, qui décomposait le sel de table en chlore et sodium par électrolyse.

Le chlore (du grec χλωρός - vert) est un élément du groupe XVII du tableau périodique des éléments chimiques D.I. Mendeleev, a le numéro atomique 17 et la masse atomique 35,452. La désignation acceptée Cl (du latin Chlore).

Être dans la nature

Le chlore est le plus répandu dans la croûte terrestre halogène, le plus souvent sous forme de deux isotopes. En raison de son activité chimique, on le trouve uniquement sous forme de composés de nombreux minéraux.

Le chlore est un gaz jaune-vert toxique qui dégage une odeur forte et désagréable et un goût sucré. C'est le chlore après sa découverte qu'il a été proposé d'appeler halogène, il fait partie du groupe du même nom comme l'un des non-métaux les plus chimiquement actifs.

Besoin quotidien en chlore

Adulte normal personne en bonne santé devrait recevoir 4 à 6 g de chlore par jour, le besoin en augmentant avec une activité physique active ou par temps chaud (avec transpiration accrue). Généralement norme quotidienne le corps reçoit de la nourriture avec une alimentation équilibrée.

Le principal fournisseur de chlore pour le corps est le sel de table - surtout s'il n'est pas traité thermiquement, il est donc préférable de saler les plats cuisinés. Contient également du chlore, des fruits de mer, de la viande et, et.

Interaction avec les autres

L'équilibre acido-basique et hydrique de l'organisme est régulé par le chlore.

Signes de manque de chlore

Le manque de chlore est causé par des processus qui conduisent à une déshydratation du corps - transpiration abondante sous la chaleur ou lors d'un effort physique, vomissements, diarrhée et certaines maladies du système urinaire. Les signes d’une carence en chlore sont la léthargie et la somnolence, la faiblesse musculaire, la bouche sèche évidente, la perte du goût et le manque d’appétit.

Signes d'excès de chlore

Les signes d’un excès de chlore dans le corps sont : une augmentation pression artérielle, toux sèche, douleurs à la tête et à la poitrine, douleurs aux yeux, larmoiement, troubles du tractus gastro-intestinal. En règle générale, un excès de chlore peut être provoqué par la consommation eau ordinaire du robinet, qui subit un processus de désinfection au chlore et se produit parmi les travailleurs des industries directement liées à l'utilisation du chlore.

Le chlore dans le corps humain :

• régule l'équilibre hydrique et acido-basique,
• élimine les liquides et les sels du corps grâce au processus d'osmorégulation,
• stimule la digestion normale,
• normalise l'état des globules rouges,
• nettoie le foie des graisses.

Le chlore est principalement utilisé dans l'industrie chimique, où il est utilisé pour produire du chlorure de polyvinyle, de la mousse de polystyrène, des matériaux d'emballage, ainsi que des agents de guerre chimique et des engrais végétaux. Désinfection eau potable le chlore est pratiquement le seul moyen abordableépuration de l'eau.

À l’ouest de la Flandre se trouve une petite ville. Néanmoins, son nom est connu dans le monde entier et restera longtemps dans la mémoire de l’humanité comme le symbole de l’un des plus grands crimes contre l’humanité. Cette ville est Ypres. Crécy (lors de la bataille de Crécy en 1346, les troupes anglaises l'utilisèrent pour la première fois en Europe armes à feu.) - Ypres - Hiroshima - des jalons sur la voie de la transformation de la guerre en une gigantesque machine de destruction.

Début 1915 sur la ligne front ouest Le soi-disant saillant d'Ypres a été formé. Les forces alliées anglo-françaises au nord-est d'Ypres ont pénétré le territoire, virgule armée allemande. Le commandement allemand décide de lancer une contre-attaque et de niveler la ligne de front. Le matin du 22 avril, alors que le vent soufflait doucement du nord-est, les Allemands ont commencé des préparatifs inhabituels pour l'offensive - ils ont mené la première de l'histoire des guerres. attaque au gaz. Sur le secteur d'Ypres du front, 6 000 bouteilles de chlore ont été ouvertes simultanément. En cinq minutes, un énorme nuage jaune-vert venimeux pesant 180 tonnes s'est formé, qui s'est lentement déplacé vers les tranchées ennemies.

Personne ne s’y attendait. Les troupes françaises et britanniques se préparaient à une attaque, aux tirs d'artillerie, les soldats se retranchaient en toute sécurité, mais devant le nuage de chlore destructeur, ils n'étaient absolument pas armés. Le gaz mortel pénétrait dans toutes les fissures et dans tous les abris. Les résultats de la première attaque chimique (et de la première violation de la Convention de La Haye de 1907 sur le non-usage de substances toxiques !) ont été stupéfiants : le chlore a touché environ 15 000 personnes, et environ 5 000 sont mortes. Et tout cela - pour niveler la ligne de front longue de 6 km ! Deux mois plus tard, les Allemands lancent une attaque au chlore sur le front de l’Est. Et deux ans plus tard, Ypres accroît sa notoriété. Au cours d'une bataille difficile le 12 juillet 1917, une substance toxique, appelée plus tard gaz moutarde, fut utilisée pour la première fois dans les environs de cette ville. Le gaz moutarde est un dérivé du chlore, le sulfure de dichlorodiéthyle.

Nous avons rappelé ces épisodes de l'histoire associés à une petite ville et à un élément chimique afin de montrer à quel point l'élément n°17 ​​peut être dangereux entre les mains de militants fous. C’est le chapitre le plus sombre de l’histoire du chlore.

Mais il serait totalement erroné de considérer le chlore uniquement comme une substance toxique et une matière première pour la production d’autres substances toxiques…

Histoire du chlore

L’histoire du chlore élémentaire est relativement courte, remontant à 1774. L’histoire des composés chlorés est aussi vieille que le monde. Il suffit de rappeler que le chlorure de sodium est du sel de table. Et apparemment, toujours dans temps préhistoriques La capacité du sel à conserver la viande et le poisson a été notée.

Les découvertes archéologiques les plus anciennes – preuves de l'utilisation du sel par l'homme – remontent à environ 3 ou 4 millénaires avant JC. Et la description la plus ancienne de l’extraction du sel gemme se trouve dans les écrits de l’historien grec Hérodote (Ve siècle avant JC). Hérodote décrit l'exploitation du sel gemme en Libye. Dans l'oasis de Sinach, au centre du désert libyen, se trouvait temple célèbre dieu Ammon-Ra. C'est pourquoi la Libye était appelée « Ammoniac » et le premier nom du sel gemme était « sal ammoniacum ». Plus tard, à partir du XIIIe siècle environ. AD, ce nom a été attribué au chlorure d’ammonium.

L'Histoire naturelle de Pline l'Ancien décrit une méthode permettant de séparer l'or des métaux communs par calcination avec du sel et de l'argile. Et l'une des premières descriptions de la purification du chlorure de sodium se trouve dans les travaux du grand médecin et alchimiste arabe Jabir ibn Hayyan (en orthographe européenne - Geber).

Il est très probable que les alchimistes aient également rencontré le chlore élémentaire, puisque dans les pays d'Orient dès le IXe siècle, et en Europe au XIIIe siècle. On connaissait « l'eau régale » - un mélange d'acides chlorhydrique et nitrique. Le livre « Hortus Medicinae » du Néerlandais Van Helmont, publié en 1668, affirme que lorsque le chlorure d'ammonium et l'acide nitrique sont chauffés ensemble, un certain gaz est obtenu. À en juger par la description, ce gaz ressemble beaucoup au chlore.

Le chlore a été décrit pour la première fois en détail par le chimiste suédois Scheele dans son traité sur la pyrolusite. En chauffant le minéral pyrolusite avec de l'acide chlorhydrique, Scheele a remarqué une odeur caractéristique de l'eau régale, a collecté et examiné le gaz jaune-vert à l'origine de cette odeur et a étudié son interaction avec certaines substances. Scheele fut le premier à découvrir l'effet du chlore sur l'or et le cinabre (dans ce dernier cas, un sublimé se forme) et les propriétés blanchissantes du chlore.

Scheele ne considérait pas le gaz nouvellement découvert comme une substance simple et l’appelait « acide chlorhydrique déphlogistiqué ». Parlant langue moderne, Scheele, et après lui d'autres les scientifiques de çaÀ cette époque, on pensait que le nouveau gaz était de l’oxyde d’acide chlorhydrique.

Un peu plus tard, Bertholet et Lavoisier proposèrent de considérer ce gaz comme un oxyde d'un certain nouvel élément « murium ». Pendant trois décennies et demie, les chimistes ont tenté en vain d’isoler la muria inconnue.

Au début, Davy était également un partisan de « l'oxyde de muria » et en 1807, il décomposa choc électrique sel de table dans le sodium alcalin et le gaz jaune-vert. Cependant, trois ans plus tard, après de nombreuses tentatives infructueuses pour obtenir de la muria, Davy arriva à la conclusion que le gaz découvert par Scheele était une substance simple, un élément, et l'appela gaz chlorique ou chlore (du grec χλωροζ - jaune-vert). . Et trois ans plus tard, Gay-Lussac donne davantage au nouvel élément nom court– le chlore Certes, en 1811, le chimiste allemand Schweiger a proposé un autre nom pour le chlore - «halogène» (traduit littéralement par sel), mais ce nom n'a pas fait son chemin au début et est ensuite devenu courant pour tout un groupe d'éléments, qui comprend le chlore. .

« Carte personnelle » du chlore

À la question de savoir qu'est-ce que le chlore, vous pouvez donner au moins une douzaine de réponses. Premièrement, il s’agit d’un halogène ; deuxièmement, l'un des agents oxydants les plus puissants ; troisièmement, un gaz extrêmement toxique ; quatrièmement, le produit le plus important est le produit principal industrie chimique; cinquièmement, les matières premières pour la production de plastiques et de pesticides, de caoutchouc et de fibres artificielles, de colorants et de médicaments ; sixièmement, la substance avec laquelle sont obtenus le titane et le silicium, la glycérine et le plastique fluoré ; septièmement, un moyen de purifier l'eau potable et de blanchir les tissus...

Cette liste pourrait être poursuivie.

Dans des conditions normales, le chlore élémentaire est un gaz jaune-vert plutôt lourd avec une odeur forte et caractéristique. Le poids atomique du chlore est de 35,453 et son poids moléculaire de 70,906, car la molécule de chlore est diatomique. Un litre de chlore gazeux dans des conditions normales (température 0°C et pression 760 mm mercure) pèse 3,214 g. Lorsqu'il est refroidi à une température de –34,05°C, le chlore se condense en un liquide jaune (densité 1,56 g/cm3) et se solidifie à une température de –101,6°C. À hypertension artérielle le chlore peut être transformé en liquide à plus températures élevées jusqu'à +144°C. Le chlore est très soluble dans le dichloroéthane et certains autres solvants organiques chlorés.

L'élément numéro 17 est très actif : il se combine directement avec presque tous les éléments du tableau périodique. Par conséquent, dans la nature, on le trouve uniquement sous forme de composés. Les minéraux contenant du chlore les plus courants sont l'halite NaCl, la sylvinite KCl NaCl, la bischofite MgCl 2 6H 2 O, la carnallite KCl MgCl 2 6H 2 O, la kainite KCl MgSO 4 3H 2 O. C'est avant tout leur « faute » » (ou « mérite » ), que la teneur en chlore de la croûte terrestre est de 0,20 % en poids. Certains minéraux contenant du chlore relativement rares, par exemple la corne d'argent AgCl, sont très importants pour la métallurgie des non ferreux.

En termes de conductivité électrique, le chlore liquide se classe parmi les isolants les plus puissants : il conduit le courant près d'un milliard de fois moins bien que l'eau distillée et 10 à 22 fois moins bien que l'argent.

La vitesse du son dans le chlore est environ une fois et demie inférieure à celle dans l'air.

Et enfin, sur les isotopes du chlore.

Neuf isotopes de cet élément sont désormais connus, mais on n'en trouve que deux dans la nature : le chlore-35 et le chlore-37. Le premier est environ trois fois plus grand que le second.

Les sept isotopes restants sont obtenus artificiellement. Le plus court d'entre eux, le 32 Cl, a une demi-vie de 0,306 seconde, et le plus long, le 36 Cl, a une demi-vie de 310 000 ans.

Comment est produit le chlore ?

La première chose que l’on remarque en entrant dans une usine de chlore, ce sont les nombreuses lignes électriques. La production de chlore consomme beaucoup d’électricité : elle est nécessaire à la décomposition des composés chlorés naturels.

Naturellement, la principale matière première du chlore est le sel gemme. Si une usine de chlore est située près d’une rivière, le sel n’est pas livré par chemin de fer, et sur les barges, c'est plus économique. Le sel est un produit peu coûteux, mais on en consomme une grande partie : pour obtenir une tonne de chlore, il faut environ 1,7 à 1,8 tonne de sel.

Le sel arrive dans les entrepôts. Ici sont stockés trois à six mois de matières premières - la production de chlore est généralement à grande échelle.

Le sel est broyé et dissous dans de l'eau tiède. Cette saumure est pompée via un pipeline jusqu'à l'atelier de purification, où dans d'immenses réservoirs de la hauteur d'un bâtiment de trois étages, la saumure est nettoyée des impuretés de sels de calcium et de magnésium et clarifiée (laissée se déposer). Une solution pure concentrée de chlorure de sodium est pompée vers l'atelier principal de production de chlore - l'atelier d'électrolyse.

Dans une solution aqueuse, les molécules de sel de table sont converties en ions Na + et Cl –. L’ion Cl ne diffère de l’atome de chlore que par le fait qu’il possède un électron supplémentaire. Cela signifie que pour obtenir du chlore élémentaire, il est nécessaire d’éliminer cet électron supplémentaire. Cela se produit dans un électrolyseur sur une électrode chargée positivement (anode). C'est comme si des électrons en étaient « aspirés » : 2Cl – → Cl 2 + 2 ē . Les anodes sont en graphite, car tout métal (à l'exception du platine et de ses analogues), enlevant les électrons en excès des ions chlore, se corrode et se décompose rapidement.

Il existe deux types de conception technologique pour la production de chlore : à membrane et à mercure. Dans le premier cas, la cathode est une tôle de fer perforée et les espaces cathodiques et anodiques de l'électrolyseur sont séparés par un diaphragme en amiante. À la cathode de fer, des ions hydrogène sont évacués et une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium se forme. Si le mercure est utilisé comme cathode, des ions sodium y sont déchargés et un amalgame de sodium se forme, qui est ensuite décomposé par l'eau. De l'hydrogène et de la soude caustique sont obtenus. Dans ce cas, un diaphragme de séparation n'est pas nécessaire et l'alcali est plus concentré que dans les électrolyseurs à diaphragme.

Ainsi, la production de chlore est simultanément la production de soude caustique et d’hydrogène.

L'hydrogène est éliminé par des tuyaux métalliques et le chlore par des tuyaux en verre ou en céramique. Le chlore fraîchement préparé est saturé de vapeur d'eau et est donc particulièrement agressif. Ensuite, il est d'abord refroidi eau froide dans de hautes tours, recouvertes de carreaux de céramique à l'intérieur et remplies de garnitures en céramique (appelées anneaux de Raschig), puis séchées avec de l'acide sulfurique concentré. C'est le seul dessicant à base de chlore et l'un des rares liquides avec lesquels le chlore ne réagit pas.

Le chlore sec n'est plus aussi agressif ; il ne détruit pas, par exemple, les équipements en acier.

Le chlore est généralement transporté sous forme liquide dans des réservoirs ou des bouteilles ferroviaires sous une pression allant jusqu'à 10 atm.

En Russie, la production de chlore a été organisée pour la première fois en 1880 à l'usine de Bondyuzhsky. Le chlore était alors obtenu en principe de la même manière que Scheele l'obtenait à son époque - en faisant réagir de l'acide chlorhydrique avec de la pyrolusite. Tout le chlore produit était utilisé pour produire de l’eau de Javel. En 1900, à l'usine de Donsoda, pour la première fois en Russie, un atelier de production de chlore électrolytique est mis en service. La capacité de cet atelier n'était que de 6 000 tonnes par an. En 1917, toutes les usines de chlore de Russie produisaient 12 000 tonnes de chlore. Et en 1965, l’URSS produisait environ 1 million de tonnes de chlore…

Un parmi tant d'autres

Toute la variété des utilisations pratiques du chlore peut être exprimée sans grande difficulté en une seule phrase : le chlore est nécessaire à la production de produits chlorés, c'est-à-dire substances contenant du chlore « lié ». Mais lorsqu’on parle de ces mêmes produits chlorés, on ne peut pas s’en sortir avec une seule phrase. Ils sont très différents, tant par leurs propriétés que par leur objectif.

L'espace limité de notre article ne nous permet pas de parler de tous les composés chlorés, mais sans parler d'au moins certaines substances qui nécessitent la production de chlore, notre « portrait » de l'élément n°17 ​​serait incomplet et peu convaincant.

Prenez, par exemple, les insecticides organochlorés - des substances qui tuent les insectes nuisibles, mais sont sans danger pour les plantes. Une part importante du chlore produit est consommée pour obtenir des produits phytopharmaceutiques.

L'un des insecticides les plus importants est l'hexachlorocyclohexane (souvent appelé hexachlorane). Cette substance a été synthétisée pour la première fois en 1825 par Faraday, mais application pratique trouvé seulement après plus de 100 ans - dans les années 30 de notre siècle.

L'hexachlorane est désormais produit par chloration du benzène. Comme l'hydrogène, le benzène réagit très lentement avec le chlore dans l'obscurité (et en l'absence de catalyseurs), mais sous une lumière vive, la réaction de chloration du benzène (C 6 H 6 + 3 Cl 2 → C 6 H 6 Cl 6) se déroule assez rapidement .

L'hexachlorane, comme de nombreux autres insecticides, est utilisé sous forme de poudres chargées (talc, kaolin), ou sous forme de suspensions et d'émulsions, ou enfin sous forme d'aérosols. L'hexachlorane est particulièrement efficace pour traiter les semences et lutter contre les ravageurs des cultures maraîchères et fruitières. La consommation d'hexachlorane n'est que de 1 à 3 kg par hectare, l'effet économique de son utilisation est 10 à 15 fois supérieur aux coûts. Malheureusement, l'hexachlorane n'est pas inoffensif pour l'homme...

Chlorure de polyvinyle

Si vous demandez à n’importe quel écolier de lister les plastiques qu’il connaît, il sera l’un des premiers à citer le polychlorure de vinyle (autrement appelé plastique vinyle). Du point de vue d’un chimiste, le PVC (comme on l’appelle souvent le chlorure de polyvinyle dans la littérature) est un polymère dans la molécule duquel des atomes d’hydrogène et de chlore sont « enfilés » sur une chaîne d’atomes de carbone :

Il peut y avoir plusieurs milliers de maillons dans cette chaîne.

Et du point de vue du consommateur, le PVC est un isolant pour fils et imperméables, linoléum et disques de gramophone, vernis de protection et matériaux d'emballage, équipements chimiques et mousses plastiques, jouets et pièces d'instruments.

Le chlorure de polyvinyle est formé par polymérisation du chlorure de vinyle, qui est le plus souvent obtenu en traitant l'acétylène avec du chlorure d'hydrogène : HC ≡ CH + HCl → CH 2 = CHCl. Il existe une autre façon de produire du chlorure de vinyle : le craquage thermique du dichloroéthane.

CH 2 Cl – CH 2 Cl → CH 2 = CHCl + HCl. La combinaison de ces deux méthodes est intéressante lorsque l'HCl, libéré lors du craquage du dichloroéthane, est utilisé dans la production de chlorure de vinyle par la méthode à l'acétylène.

Le chlorure de vinyle est un gaz incolore à l'odeur éthérée agréable et quelque peu enivrante ; il se polymérise facilement. Pour obtenir le polymère, du chlorure de vinyle liquide est injecté sous pression dans eau chaude, où il est broyé en minuscules gouttelettes. Pour éviter qu'ils ne fusionnent, un peu de gélatine ou d'alcool polyvinylique est ajouté à l'eau, et pour que la réaction de polymérisation commence à se développer, un initiateur de polymérisation, le peroxyde de benzoyle, y est également ajouté. Au bout de quelques heures, les gouttelettes durcissent et une suspension du polymère dans l'eau se forme. La poudre de polymère est séparée à l'aide d'un filtre ou d'une centrifugeuse.

La polymérisation se produit généralement à des températures comprises entre 40 et 60°C, et plus la température de polymérisation est basse, plus les molécules de polymère résultantes sont longues...

Nous n'avons parlé que de deux substances qui nécessitent l'élément n°17 ​​pour être obtenues. Juste deux sur plusieurs centaines. Il existe de nombreux exemples similaires qui peuvent être donnés. Et ils disent tous que le chlore n’est pas seulement un gaz toxique et dangereux, mais aussi un élément très important et très utile.

Calcul élémentaire

Lors de la production de chlore par électrolyse d'une solution de sel de table, on obtient simultanément de l'hydrogène et de la soude : 2NACl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH. Bien sûr, l'hydrogène est un produit chimique très important, mais il en existe des produits moins chers et moyens pratiques production de cette substance, par exemple conversion gaz naturel... Mais la soude caustique est obtenue presque exclusivement par électrolyse de solutions de sel de table - la part des autres méthodes représente moins de 10 %. Étant donné que la production de chlore et de NaOH est complètement liée (comme il ressort de l'équation de réaction, la production d'une molécule-gramme - 71 g de chlore - s'accompagne invariablement de la production de deux molécules-grammes - 80 g d'alcali électrolytique), connaissant le productivité de l'atelier (ou usine, ou état) pour les alcalis , vous pouvez facilement calculer la quantité de chlore qu'il produit. Chaque tonne de NaOH est « accompagnée » de 890 kg de chlore.

Eh bien, du lubrifiant !

L'acide sulfurique concentré est pratiquement le seul liquide qui ne réagit pas avec le chlore. Par conséquent, pour comprimer et pomper le chlore, les usines utilisent des pompes dans lesquelles l'acide sulfurique agit à la fois comme fluide de travail et comme lubrifiant.

Pseudonyme de Friedrich Wöhler

Explorer les interactions matière organique au chlore, chimiste français du 19ème siècle. Jean Dumas a fait une découverte étonnante : le chlore peut remplacer l'hydrogène dans les molécules composés organiques. Par exemple, lors de la chloration acide acétique d'abord, un hydrogène du groupe méthyle est remplacé par du chlore, puis un autre, un troisième... Mais le plus frappant était que les propriétés chimiques des acides chloroacétiques n'étaient pas très différentes de celles de l'acide acétique lui-même. La classe de réactions découverte par Dumas était totalement inexplicable par l'hypothèse électrochimique et la théorie des radicaux de Berzelius qui étaient alors dominantes (selon les mots du chimiste français Laurent, la découverte de l'acide chloroacétique était comme un météore qui détruisait tout l'ancien école). Berzelius et ses étudiants et disciples contestèrent vigoureusement l'exactitude du travail de Dumas. Une lettre moqueuse du célèbre chimiste allemand Friedrich Wöhler sous le pseudonyme S.S.N est parue dans le magazine allemand Annalen der Chemie und Pharmacie. Windier (en allemand « Schwindler » signifie « menteur », « trompeur »). Il rapporte que l'auteur a réussi à remplacer tous les atomes de carbone de la fibre (C 6 H 10 O 5). l'hydrogène et l'oxygène en chlore, et les propriétés de la fibre n'ont pas changé. Et maintenant, à Londres, ils fabriquent des coussinets chauds pour le ventre à partir de coton composé... de chlore pur.

Chlore et eau

Le chlore est sensiblement soluble dans l'eau. A 20°C, 2,3 volumes de chlore se dissolvent dans un volume d'eau. Les solutions aqueuses de chlore (eau chlorée) sont jaunes. Mais avec le temps, surtout lorsqu’ils sont stockés à la lumière, ils se décolorent progressivement. Ceci s'explique par le fait que le chlore dissous interagit partiellement avec l'eau, des acides chlorhydrique et hypochloreux se forment : Cl 2 + H 2 O → HCl + HOCl. Ce dernier est instable et se décompose progressivement en HCl et oxygène. Par conséquent, une solution de chlore dans l’eau se transforme progressivement en une solution d’acide chlorhydrique.

Mais quand basses températures le chlore et l'eau forment un hydrate cristallin de composition inhabituelle - Cl 2 5 3 / 4 H 2 O. Ces cristaux jaune verdâtre (stables uniquement à des températures inférieures à 10°C) peuvent être obtenus en faisant passer du chlore dans de l'eau glacée. La formule inhabituelle s'explique par la structure de l'hydrate cristallin, qui est principalement déterminée par la structure de la glace. Dans le réseau cristallin de la glace, les molécules de H2O peuvent être disposées de telle manière que des vides régulièrement espacés apparaissent entre elles. Une cellule unitaire cubique contient 46 molécules d’eau, entre lesquelles se trouvent huit vides microscopiques. C'est dans ces vides que se déposent les molécules de chlore. La formule exacte de l'hydrate cristallin de chlore doit donc s'écrire comme suit : 8Cl 2 46H 2 O.

Intoxication au chlore

La présence d'environ 0,0001 % de chlore dans l'air irrite les muqueuses. Une exposition constante à une telle atmosphère peut entraîner des maladies bronchiques, altérer fortement l'appétit et donner une teinte verdâtre à la peau. Si la teneur en chlore de l'air est de 0,1 °/o, une intoxication aiguë peut survenir, dont le premier signe est de fortes quintes de toux. En cas d'intoxication au chlore, le repos absolu est nécessaire ; Il est utile d’inhaler de l’oxygène, ou de l’ammoniac (en reniflant de l’ammoniac), ou des vapeurs d’alcool avec de l’éther. Selon les normes sanitaires en vigueur, la teneur en chlore de l'air des locaux industriels ne doit pas dépasser 0,001 mg/l, soit 0,00003%.

Pas seulement du poison

"Tout le monde sait que les loups sont gourmands." Ce chlore est également toxique. Cependant, à petites doses, le chlore toxique peut parfois servir d’antidote. Ainsi, les victimes du sulfure d’hydrogène reçoivent une eau de Javel instable à sentir. En interagissant, les deux poisons se neutralisent mutuellement.

Test de chlore

Pour déterminer la teneur en chlore, un échantillon d'air est passé à travers des absorbeurs avec une solution acidifiée d'iodure de potassium. (Le chlore déplace l'iode, la quantité de ce dernier est facilement déterminée par titrage à l'aide d'une solution de Na 2 S 2 O 3). Pour déterminer les traces de chlore dans l'air, une méthode colorimétrique est souvent utilisée, basée sur un changement brutal de couleur de certains composés (benzidine, orthotoluidine, méthylorange) lorsqu'ils sont oxydés avec du chlore. Par exemple, une solution acidifiée incolore de benzidine devient jaune, et le neutre est le bleu. L'intensité de la couleur est proportionnelle à la quantité de chlore.

DÉFINITION

Chlore se trouve dans la troisième période du groupe VII du sous-groupe principal (A) du tableau périodique.

Appartient aux éléments de la famille p. Non métallique. Les éléments non métalliques inclus dans ce groupe sont nom commun halogènes. Désignation - Cl. Numéro de série - 17. Masse atomique relative - 35,453 uma.

Structure électronique de l'atome de chlore

L'atome de chlore est constitué d'un noyau chargé positivement (+17), composé de 17 protons et 18 neutrons, autour duquel 17 électrons se déplacent sur 3 orbites.

Figure 1. Structure schématique de l'atome de chlore.

La répartition des électrons parmi les orbitales est la suivante :

17Cl) 2) 8) 7 ;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 .

Le niveau d’énergie externe de l’atome de chlore contient sept électrons, tous considérés comme des électrons de valence. Le diagramme énergétique de l’état fondamental prend la forme suivante :

La présence d’un électron non apparié indique que le chlore est capable de présenter l’état d’oxydation +1. Plusieurs états excités sont également possibles du fait de la présence de 3 vacants. d-orbitales. Premièrement, les électrons 3 sont vaporisés p-sous-niveau et occuper gratuitement d-orbitales, puis électrons 3 s-sous-niveau :

Ceci explique la présence de chlore dans trois autres états d'oxydation : +3, +5 et +7.

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

Exercice	Étant donné deux éléments avec des charges nucléaires Z=17 et Z=18. La substance simple formée par le premier élément est un gaz toxique avec une odeur âcre, et le second est un gaz non toxique, inodore et non respiratoire. Écrivez les formules électroniques des atomes des deux éléments. Lequel produit un gaz toxique ?
Solution	Les formules électroniques des éléments donnés s'écriront comme suit : 17Z1 s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ; 18Z1 s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 . La charge sur le noyau d'un atome d'un élément chimique est égale à son numéro atomique dans le tableau périodique. Il s’agit donc de chlore et d’argon. Deux atomes de chlore forment une molécule substance simple- Cl 2, qui est un gaz toxique à l'odeur âcre
Répondre	Chlore et argon.

Principal méthode industrielle La production de chlore est l'électrolyse d'une solution concentrée de NaCl (Fig. 96). Dans ce cas, du chlore est libéré au niveau de l'anode (2Сl' – 2e– = Сl 2), et de l'hydrogène est libéré dans l'espace cathodique (2Н + 2e – = H2) et forme NaOH.

Lors de la production de chlore en laboratoire, ils utilisent généralement l'effet du MnO 2 ou du KMnO 4 sur l'acide chlorhydrique :

MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

2KMnO 4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O

Dans sa fonction chimique caractéristique, le chlore est similaire au fluor - c'est également un métalloïde monovalent actif. Cependant, son activité est inférieure à celle du fluor. Ce dernier est donc capable de déplacer le chlore des composés.

Interaction du chlore avec l'hydrogène selon la réaction H 2 + Cl 2 = 2HCl + 44 kcal

dans des conditions normales, elle se déroule extrêmement lentement, mais lorsque le mélange de gaz est chauffé ou fortement éclairé (soleil direct, magnésium brûlant, etc.), la réaction s'accompagne d'une explosion.

NaCl + H 2 SO 4 = NaHSO 4 + HCl

NaCl + NaHSO 4 = Na 2 SO 4 + HCl

Le premier d’entre eux se produit en partie déjà dans des conditions normales et presque entièrement sous faible chauffage ; la seconde ne se produit qu'à des températures plus élevées. Des fours mécaniques de grande capacité sont utilisés pour réaliser le processus.

Cl 2 + H 2 O = HCl + HOCl

Étant un composé instable, HOCl se décompose lentement même dans une solution aussi diluée. Les sels de l'acide hypochloreux sont appelés acide hypochloreux ou hypochlorites. HOCl lui-même et ses sels sont des agents oxydants très puissants.

Le moyen le plus simple d’y parvenir consiste à ajouter un alcali au mélange réactionnel. Puisque, à mesure que les ions H se forment, ils seront liés par les ions OH en molécules d’eau non dissociées, l’équilibre se déplacera vers la droite. En utilisant, par exemple, NaOH, nous avons :

Cl2 + H2O<–––>HCl + HCl

HOCl + HCl + 2NaOH –––>NaOCl + NaCl + 2H 2 O

ou en général :

Cl 2 + 2NaOH –––>NaOCl + NaCl + H 2 O

À la suite de l'interaction du chlore avec une solution alcaline, on obtient un mélange de sels d'acides hypochloreux et chlorhydrique. La solution obtenue (« eau de javel ») possède de fortes propriétés oxydantes et est largement utilisée pour blanchir les tissus et le papier.

1) HOCl = HCl + O

2) 2HOСl = H 2 O + Cl 2 O

3) 3HOCl = 2HCl + HClO 3

Tous ces processus peuvent se produire simultanément, mais leurs rythmes relatifs dépendent grandement des conditions existantes. En modifiant cette dernière, il est possible de garantir que la transformation aille presque entièrement dans un sens.

Sous l'influence de la lumière directe du soleil, la décomposition de l'acide hypochloreux se produit le long du premier d'entre eux. Cela se produit également en présence de substances qui peuvent facilement ajouter de l'oxygène et de certains catalyseurs (par exemple, les sels de cobalt).

Lors de la décomposition selon le deuxième type, on obtient de l'oxyde de chlore (Cl 2 O). Cette réaction se produit en présence de substances éliminant l'eau (par exemple CaCl 2). L'oxyde de chlore est un gaz explosif jaune brunâtre (point de fusion -121°C, point d'ébullition +2°C) avec une odeur similaire à celle du chlore. Lorsque Cl 2 O agit sur l'eau, HOCl se forme, c'est-à-dire que l'oxyde de chlore est l'anhydride d'acide hypochloreux.

La décomposition de HOCl selon le troisième type se produit particulièrement facilement lorsqu'elle est chauffée. Par conséquent, l'effet du chlore sur une solution alcaline chaude est exprimé par l'équation globale :

3Cl 2 + 6KOH = KClO 3 + 5KSl + 3H 2 O

2КlO 3 + H 2 C 2 O 4 = K 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O + 2ClO 2

Du dioxyde de chlore jaune verdâtre se forme (point de fusion - 59 °C, point d'ébullition + 10 °C). Le ClO 2 libre est instable et peut se décomposer avec

DÉFINITION

Chlore- le dix-septième élément du tableau périodique. Désignation - Cl du latin "chlorum". Situé en troisième période, groupe VIIA. Fait référence aux non-métaux. La charge nucléaire est de 17.

Le composé chloré naturel le plus important est le chlorure de sodium (sel de table) NaCl. La majeure partie du chlorure de sodium se trouve dans l’eau des mers et des océans. Les eaux de nombreux lacs contiennent également des quantités importantes de NaCl. On le trouve également sous forme solide, formant par endroits dans la croûte terrestre d'épaisses couches de ce qu'on appelle le sel gemme. D'autres composés chlorés sont également courants dans la nature, par exemple le chlorure de potassium sous la forme des minéraux carnallite KCl × MgCl 2 × 6H 2 O et sylvite KCl.

Dans des conditions normales, le chlore est un gaz jaune-vert (Fig. 1) hautement soluble dans l’eau. Une fois refroidis, les hydrates cristallins sont libérés des solutions aqueuses, qui sont des clarates de composition approximative Cl 2 × 6H 2 O et Cl 2 × 8H 2 O.

Riz. 1. Chlore à l’état liquide. Apparence.

Masse atomique et moléculaire du chlore

La masse atomique relative d'un élément est le rapport entre la masse d'un atome d'un élément donné et 1/12 de la masse d'un atome de carbone. La masse atomique relative est sans dimension et est notée A r (l'indice «r» est la lettre initiale mot anglais relatif, qui signifie « relatif »). La masse atomique relative du chlore atomique est de 35,457 amu.

Les masses des molécules, ainsi que les masses des atomes, sont exprimées en unités de masse atomique. La masse moléculaire d'une substance est la masse d'une molécule, exprimée en unités de masse atomique. La masse moléculaire relative d'une substance est le rapport de la masse d'une molécule d'une substance donnée à 1/12 de la masse d'un atome de carbone, dont la masse est de 12 uma. On sait que la molécule de chlore est diatomique - Cl 2. Le poids moléculaire relatif d'une molécule de chlore sera égal à :

M r (Cl 2) = 35,457 × 2 ≈ 71.

Isotopes du chlore

On sait que dans la nature, le chlore peut être trouvé sous la forme de deux isotopes stables 35 Cl (75,78 %) et 37 Cl (24,22 %). Leurs nombres de masse sont respectivement 35 et 37. Le noyau d'un atome de l'isotope du chlore 35 Cl contient dix-sept protons et dix-huit neutrons, et l'isotope 37 Cl contient le même nombre de protons et vingt neutrons.

Il existe des isotopes artificiels du chlore avec des nombres de masse allant de 35 à 43, parmi lesquels le plus stable est le 36 Cl avec une demi-vie de 301 000 ans.

Ions chlore

Le niveau d'énergie externe de l'atome de chlore comporte sept électrons, qui sont des électrons de valence :

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 .

À la suite d'une interaction chimique, le chlore peut perdre ses électrons de valence, c'est-à-dire être leur donneur et se transformer en ions chargés positivement ou accepter des électrons d'un autre atome, c'est-à-dire soyez leur accepteur et transformez-vous en ions chargés négativement :

Cl 0 -7e → Cl 7+ ;

Cl 0 -5e → Cl 5+ ;

Cl 0 -4e → Cl 4+ ;

Cl0 -3e → Cl3+ ;

Cl 0 -2e → Cl 2+ ;

Cl0 -1e → Cl1+ ;

Cl 0 +1e → Cl 1- .

Molécule et atome de chlore

La molécule de chlore est constituée de deux atomes - Cl 2. Voici quelques propriétés caractérisant l’atome et la molécule de chlore :

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

Exercice	Quel volume de chlore faut-il prélever pour réagir avec 10 litres d'hydrogène ? Les gaz sont dans les mêmes conditions.
Solution	Écrivons l'équation de la réaction entre le chlore et l'hydrogène : Cl 2 + H 2 = 2HCl. Calculons la quantité de substance hydrogène qui a réagi : n (H 2) = V (H 2) / V m ; n (H 2) = 10 / 22,4 = 0,45 mol. D'après l'équation, n (H 2) = n (Cl 2) = 0,45 mol. Alors, le volume de chlore ayant réagi avec l’hydrogène est égal à :