Xlor

Xlor
Xlor
← Oltingugurt | Argon →
Oddiy moddaning tashqi ko‘rinishi
Bosim ostida germetik yopilgan idishdagi suyuq xlor
Atomning xossalari
Nomi, belgisi, tartib raqami Xlor / Chlorum (Cl), 17
Guruh, davr, blok 17 (eskirgan tasnifda 7), 3,
p-element
Atom massasi
(molyar massa)
[35,446; 35,446] a. m. b. (g/mol)
Elektron konfiguratsiyasi [Ne] 3s23p5
1s22s22p63s23p5
Atom radiusi 99 pm
Kimyoviy xossalari
Kovalent radius 102±4 pm
Ion radiusi (+7) 27 (−1) 181 pm
Elektrmanfiylik 3,16 (Poling shkalasi)
Elektrod potensiali +1,3595
Oksidlanish darajalari −1, 0, +1, +3, +4, +5, +6, +7
Ionlanish energiyasi
(birinchi elektron)
1254,9(13,01) kJ/mol (eV)
Oddiy moddaning termodinamik xossalari
Zichligi (sharoit: m. sh.)

3,21 g/l;
suyuq faza (−35 °C) − 1,557 g/sm3;

qattiq faza (−105 °C) − 1,9 g/sm3
Erish harorati 172,2 K; −100,95 °C
Qaynash harorati 238,6 K; −34,55 °C
Kritik nuqta 416,9 K, 7,991 MPa
Erishning molyar issiqligi 6,41 kJ/mol
Bug‘lanishning molyar issiqligi 20,41 kJ/mol
Molyar issiqlik sig‘imi 21,838 J/(K·mol)
Molyar hajm 22,4 l/mol (m.sh.da);
45,5 (−35 °C) sm3/mol
Kristall panjara oddiy moddaning
Panjara tuzilishi Ortorombik
Panjara parametrlari a=6,29 nm
b=4,50 nm
c=8,21 nm
Boshqa xususiyatlari
Issiqlik o‘tkazuvchanligi (300 K) 0,009 Vt/(m·K)
Nurlanish spektri

Xlor (kimyoviy belgisi — Cl, qadimgi yunoncha χλωρός — «sarg‘ish-yashil», lotincha Chlorum) — kimyoviy element; u 17-guruhga (eski tasnif bo‘yicha VIIA guruhning asosiy guruhchasiga) hamda uchinchi davrga mansub. U kimyoviy elementlar davriy sistemasida D. I. Mendeleyevtasnifiga ko‘ra atom tartib raqamiga ega: 17.

Oddiy modda xlor (normal sharoitda) — zaharli, bo‘g‘uvchi, ikki atomli gaz (formulasi — Cl2) sarg‘ish-yashil rangli, havodan og‘ir, o‘tkir hidli va biroz shirin, «metallsimon» ta’mga ega.

Xlorning kashf etilish tarixi

Vodorod bilan birikmasi — gazsimon vodorod xlorid — birinchi marta Jozef Pristli tomonidan 1772-yilda olingan. Xlor esa 1774-yilda shved kimyogari Karl Vilgelm Sheele tomonidanolingan. U xlorning piroluzit bilan xlorid kislota o‘zaro ta’siridan ajralib chiqishini piroluzit haqidagi risolasida bayon qilgan:

4HCl+MnOA2⟶MnClA2+ClA2↑+2HA2O

Sheele xlorning hidini boshqa bir moddaning hidiga o‘xshatgan, ya’ni zar suvihidiga. Shuningdek, uning oltin va kinovarbilan reaksiyaga kirishishi va oqartirish xossalarini qayd etgan. Biroq Sheele, o‘sha davr kimyosida hukmron bo‘lgan flogistonnazariyasiga asoslanib, xlorni flogistoni ajratib olingan muriy (xlorid) kislota deb hisoblagan. Bertolle va Lavuazye kislotalarning kislorod nazariyasi asosida yangi modda faraziy element muriyning oksidi ekanini asoslashgan. Biroq uni ajratib olishga qilingan urinishlar G. Deviishlarigacha muvaffaqiyatsiz bo‘lgan. U elektroliz orqali ajratishga muvaffaq bo‘lgan: osh tuzini — natriy va xlorga parchalab, xlorning element ekanligini isbotlagan.

1811-yilda Devi yangi elementga «xlorin» (chlorine) deb nom bergan. Bir yil o‘tgach, J. Gey-Lyussak fransuzcha nomni «xlor» deb qisqartirgan (chlore), ingliz tilida esa dastlabki nomi saqlanib qolgan. O‘sha 1811-yilda nemis fizigi Iogann Shvayger xlor uchun «galogen» (so‘zma-so‘z tuz hosil qiluvchi) nomini taklif etgan, biroq keyinchalik bu atama xlor ham kiradigan butun 17-guruh (VIIA) elementlari uchun qo‘llanila boshlagan.

1826-yilda xlorning atom massasi yuqori aniqlikda shved kimyogari Yens Yakob Berselius tomonidan aniqlangan (hozirgi ma’lumotlardan ko‘pi bilan 0,1 % farq qiladi).

Tabiatda tarqalishi

Yer po‘stida xlor eng ko‘p tarqalgan galogendir. Xlor kimyoviy jihatdan juda faol bo‘lib, davriy sistemadagi deyarli barcha elementlar bilan bevosita birikadi. Shu sababli tabiatda u faqat birikmalar holida, quyidagi minerallar tarkibida uchraydi: galit NaCl, silvin KCl, silvinit KCl·NaCl, bishofit MgCl2·6Н2О, karnallit KCl·MgCl2·6Н2O, kainit KCl·MgSO4·3Н2O. Xlorning eng katta zaxiralari dengizlar va okeanlar suvlaridagi tuzlarda saqlanadi ( dengiz suvida xlor miqdori 19 g/l). Yer po‘stidagi jami atomlarning 0,025 % qismi xlorga to‘g‘ri keladi. Uning; klark soni 0,017 %. Inson organizmida xlor ionlari tana massasining 0,25 % ini tashkil etadi. Odamlar va hayvonlarda xlor asosan hujayralararo suyuqliklar (jumladan qon) tarkibida mavjud bo‘lib, osmotik jarayonlarni, shuningdek, asab hujayralari faoliyati bilan bog‘liq jarayonlarni boshqarishda muhim o‘rin tutadi..

Izotop tarkibi

Tabiatda xlorning 2 ta barqaror izotopi bo‘lib, massa sonlari 35 va 37 ga teng. Ularning ulushi mos ravishda 75,78 % va 24,22 % ni tashkil etadi. Xlorning barqaror va ayrim radioaktiv izotoplari xossalari jadvalda keltirilgan (qarang: ,:

IzotopNisbiy massa, a. m. b.Yarim yemirilish davriYemirilish turiYadro spini
35Cl34,968852721Barqaror—3/2
36Cl35,9683069301 ming yilβ-yemirilish natijada 36Ar2
37Cl36,96590262Barqaror—3/2
38Cl37,968010637,2 daqiqaβ-yemirilish natijasida 38Ar2
39Cl38,96800955,6 daqiqaβ-yemirilish natijasida 39Ar3/2
40Cl39,970421,38 daqiqaβ-yemirilish natijasida 40Ar2
41Cl40,970734 sβ-yemirilish natijasida 41Ar
42Cl41,973246,8 sβ-yemirilish natijasida 42Ar
43Cl42,97423,3 sβ-yemirilish natijasida 43Ar

Xlorning ayrim izotoplari (35Cl, 36Cl, 37Cl) yadroviy-fizik xossalariga (spin va yarim yemirilish davriga) ko‘ra YMR usuli bilan tadqiq qilishga qulay. Ular asosida xlorni aniqlash uchun buzmasdan nazorat qiluvchi sensorlar ishlab chiqilgan.

Fizik xossalari

Ampuladagi gazsimon xlor

Normal sharoitda xlor o‘tkir hidli sarg‘ish-yashil gazdir. Uning ayrim fizik xossalari jadvalda berilgan.

Xossa Qiymat
Rangi (gaz) Sarg‘ish-yashil
Qaynash harorati −34 °C
Erish harorati −100 °C
Parchalanish harorati
(atomlarga dissotsilanish)
~1400 °C
Zichligi (gaz, m.sh.) 3,214 g/l
Elektronga moyillik atomning 3,65 eV
Birinchi ionlanish energiyasi 12,97 eV
Issiqlik sig‘imi (298 K, gaz) 34,94 J/(mol·K)
Kritik harorat 144 °C
Kritik bosim 76 atm
Standart hosil bo‘lish entalpiyasi (298 K, gaz) 0 kJ/mol
Standart hosil bo‘lish entropiyasi (298 K, gaz) 222,9 J/(mol·K)
Erish entalpiyasi 6,406 kJ/mol
Qaynash entalpiyasi 20,41 kJ/mol
X—X bog‘ining gomolitik uzilish energiyasi 243 kJ/mol
X—X bog‘ining geterolitik uzilish energiyasi 1150 kJ/mol
Ionlanish energiyasi 1255 kJ/mol
Elektronga moyillik energiyasi 349 kJ/mol
Atom radiusi 0,073 nm
Elektrmanfiylik Poling bo‘yicha 3,20
Ollred—Roxov bo‘yicha elektrmanfiylik 2,83
Barqaror oksidlanish darajalari −1, 0, +1, +3, (+4), +5, (+6), +7

Gazsimon xlorni suyuqlantirish nisbatan oson. 0,8 MPa (8 atmosfera) dan yuqori bosimda 0 °C haroratda yoki oddiy atmosfera bosimida −34 °C gacha sovitilganda kondensatsiyalanadi. Suyuq xlor — juda kuchli korroziy ta’sirga ega sarg‘ish-yashil suyuqlik (molekulalar konsentratsiyasi yuqori bo‘lgani uchun). Bosim oshirilsa, xlorni +144 °C (kritik harorat) gacha 7,6 MPa (76 atmosfera) kritik bosimda suyuq holatda saqlash mumkin.

−101 °C dan past haroratda suyuq xlor ortorombik kristall panjara hosil qiladi, uning fazoviy guruhi Cmca , panjara parametrlari esa a = 6,29 Å, b = 4,50 Å, c = 8,21 Å. 100 K dan pastda kristall xlorning ortorombik modifikatsiyasi tetragonalmodifikatsiyaga o‘tadi. Uning fazoviy guruhi P42/ncm va panjara parametrlari a = 8,56 Å va c = 6,12 Å.

Eruvchanlik

Erituvchi Eruvchanlik, g/100 g
Benzol Eriydi
Suv (0 °C) 1,48
Suv (20 °C) 0,96
Suv (25 °C) 0,65
Suv (40 °C) 0,46
Suv (60 °C) 0,38
Suv (80 °C) 0,22
Tetraxlormetan (0 °C) 31,4
Tetraxlormetan (19 °C) 17,61
Tetraxlormetan (40 °C) 11
Xloroform Yaxshi eriydi
TiCl4, SiCl4, SnCl4 Eriydi

Dissotsilanish darajasi xlor molekulasining Cl2 → 2Cl• reaksiyasi bo‘yicha 1000 K da 2,07⋅10−4 %, 2500 K da esa 0,909 % ga teng.

Hidni havoda sezish chegarasi 2—3 mg/m³ ni tashkil etadi.

Elektr o‘tkazuvchanligi jihatidan suyuq xlor eng kuchli dielektriklardan biridir (elektronga yuqori moyilligi sababli erkin zaryad tashuvchilari deyarli yo‘q). U tokni distillangan suvgaqaraganda qariyb milliard marta, kumushga esa 1022 marta yomon o‘tkazadi. kumush. Tovush tezligi gazsimon xlorda havodagidan taxminan bir yarim marta past.

Kimyoviy xossalari

Elektron qobiq tuzilishi

Xlor atomining valent qavatida 1 ta juftlashmagan elektron: 1s22s22p63s23p5bor. Shuning uchun xlor atomining I ga teng valentligijuda barqaror. Xlor atomida bo‘sh orbital mavjudligi tufayli dpastki sathdan foydalanib, xlor boshqa oksidlanish darajalarini ham namoyon qilishi mumkin. Atomning qo‘zg‘algan holatlari hosil bo‘lish sxemasi:

Valentlik Mumkin bo‘lgan
oksidlanish darajalari
Valent qavatning
elektron holati
Birikmalarga misollar
I +1, −1, 0 3s2 3p5 NaCl, NaClO, Cl2
III +3 3s2 3p4 3d1 NaClO2
V +5 3s2 3p3 3d2 KClO3
VII +7 3s1 3p3 3d3 KClO4

Xlor atomi rasman IV va VI valentlikni namoyon etadigan birikmalar ham ma’lum, masalan, ClO2 va Cl2O6Biroq xlor(IV) oksidi barqaror radikalhisoblanadi, ya’ni juftlashmagan elektronga ega. Xlor(VI) oksidi esa oksidlanish darajalari +5 va +7 bo‘lgan ikki xlor atomini saqlaydi.

Molekulalar tuzilishining yanada murakkab nazariyalari ham mavjud, masalan, molekulyar orbitallar nazariyasi yoki ab initio kvant-kimyoviy usullari. Ular valentlik va oksidlanish darajasi tushunchalarini qo‘llamasdan, molekulalardagi atomlar konfiguratsiyasi va zaryad taqsimlanishini aniqroq baholash imkonini beradi. Ko‘pgina murakkab kimyoviy birikmalar tuzilishini faqat zamonaviy kvant-kimyoviy usullar bilan tushuntirish mumkin, masalan, klasterli xlorid texnetsiy [(CH3)4N]3[Tc6Cl14], unda 6 ta xlor atomi jami 14 ta xlor atomidan rasman ikki valentli, oksidlanish darajalari esa kasr qiymatlidir.

Bundan tashqari, yuqoridagi kimyoviy qonuniyatlar odatiy sharoitlar uchun xos. Hisoblash usullari asosidagi taxminlarga ko‘ra, o‘ta yuqori bosimda (masalan, yirik sayyoralar yadrosida) xlor natriy bilan birikib, −3 oksidlanish darajasini namoyon qilishi va Na3Cl birikmasini hosil qilishi mumkin.

Metallar bilan o‘zaro ta’siri

Xlor deyarli barcha metallar bilan bevosita reaksiyaga kirishadi (ayrimlari bilan faqat namlik ishtirokida yoki qizdirilganda):

2Na+ClA2⟶2NaCl
2Sb+3ClA2⟶2SbClA3
2Fe+3ClA2⟶2FeClA3

Metallmaslar bilan o‘zaro ta’siri

Xlor metallmaslar bilan ( uglerod, azot, ftor, kislorod va inert gazlardan tashqari) tegishli xloridlarni hosil qiladi..

5ClA2+2P⟶2PClA5
2S+ClA2⟶SA2ClA2
S+ClA2⟶SClA2

Yorug‘lik ta’sirida yoki qizdirilganda xlor (ba’zan portlab) vodorod bilan radikal-zanjirli mexanizm bo‘yicha faol reaksiyaga kirishadi. Tarkibida 5,8 dan 88,3 % gacha vodorod bo‘lgan xlor-vodorod aralashmalari nurlantirilganda portlab, vodorod xloridhosil qiladi. Xlor bilan vodorodning past konsentratsiyali aralashmasi rangsiz yoki sarg‘ish-yashil alanga bilan yonadi. Vodorod-xlor alangasining eng yuqori harorati 2200 °C.

HA2+ClA2⟶2HCl

Xlor kislorod bilan oksidlarnihosil qiladi. Ularda xlorning oksidlanish darajasi +1 dan +7 gacha bo‘ladi: Cl2O, ClO2, Cl2O5, Cl2O7Ular o‘tkir hidli, issiqlik va yorug‘lik ta’sirida beqaror, portlab parchalanishga moyil. Xlor kislorod bilan bevosita reaksiyaga kirishmaydi.

Xlor ftor bilan reaksiyaga kirishganda xlorid emas, ftoridlar hosil bo‘ladi.:

ClA2+FA2⟶2ClF
ClA2+3FA2⟶2ClFA3
ClA2+5FA2⟶2ClFA5

Quyidagi birikmalar ma’lum: xlor(I) ftorid, xlor(III) ftorid va xlor(V) ftorid (ClF, ClF3 va ClF5). Ularni elementlardan sintez qilish mumkin; xlorning oksidlanish darajasi sintez sharoitiga qarab o‘zgaradi. Ularning barchasi xona haroratida rangsiz, zaharli, og‘ir gazlar bo‘lib, kuchli ta’sirlantiruvchi hidga ega. Kuchli oksidlovchilar hisoblanadi, suv va shisha bilan reaksiyaga kirishadi. Ftorlovchi reagent sifatida ishlatiladi.

Boshqa xossalari

Xlor brom va yodni ularning vodorod va metallar bilan birikmalaridan siqib chiqaradi:

ClA2+2HBr⟶BrA2+2HCl
ClA2+2NaI⟶IA2+2NaCl

Xlor uglerod monooksidi bilan reaksiyaga kirishganda fosgen olinadi:

ClA2+CO⟶COClA2

Suvda yoki ishqorlarda eritilganda xlor disproporsiyalanadiva gipoxlorit kislotani (qizdirilganda esa xlorat kislotani) hamda xlorid kislotaniyoki ularning tuzlarini hosil qiladi:

ClA2+HA2O↽−−⇀HCl+HClO
ClA2+2NaOH⟶NaCl+NaClO+HA2O
3ClA2+6NaOH→t5NaCl+NaClOA3+3HA2O

Quruq kalsiy gidroksidini xlorlab xlorli ohak olinadi:

ClA2+Ca(OH)A2⟶CaCl(OCl)+HA2O

Xlorni ammiakka ta’sir ettirib, azot trixloridini olish mumkin.:

4NHA3+3ClA2⟶NClA3+3NHA4Cl

Xlorning oksidlovchi xossalari

Xlor juda kuchli oksidlovchidir.:

ClA2+HA2S⟶2HCl+S

Xlorning suvdagi eritmasi mato va qog‘ozlarni oqartirishda ishlatiladi.

Organik moddalar bilan reaksiyalari

To‘yingan birikmalar bilan:

CHA3−CHA3+ClA2⟶CA2HA5Cl+HCl
CHA4+ClA2⟶CHA3Cl+HCl (xloroform olinadi; reaksiya bir necha bosqichda, tetraxlormetan CCl hosil bo‘lishi bilan kechadi4)

To‘yinmagan birikmalardagi karrali bog‘larga birikadi:

CHA2=CHA2+ClA2⟶Cl−CHA2−CHA2−Cl

Aromatik birikmalarda vodorod atomi xlor bilan katalizatorlar ishtirokida almashinadi (masalan, AlCl3 yoki FeCl3):

CA6HA6+ClA2⟶CA6HA5Cl+HCl

Xlor olish usullari

Kimyoviy usullar

Xlor olishning kimyoviy usullari kam samarali va xarajatli. Hozir ular asosan tarixiy ahamiyatga ega.

Sheele usuli

Xlor olishning dastlabki sanoat usuli Sheeleusuliga asoslangan; unda quyidagi moddalar reaksiyaga kirishadi: marganes(IV) oksidi (piroluzit) va xlorid kislota:

4HCl+MnOA2⟶MnClA2+ClA2↑+2HA2O

Dikon usuli

Aynan 1867-yilda Dikon tomonidan vodorod xloridni havokislorodi bilan katalitik oksidlash orqali xlor olish usuli ishlab chiqilgan. Hozir Dikon jarayoni qayta ajratib olish uchun xlorni vodorod xloriddan, ya’ni sanoatda organik birikmalarni xlorlashda hosil bo‘ladigan yon mahsulotdan olishda qo‘llanadi.

4HCl+OA2⟶2HA2O+2ClA2

Zamonaviy laboratoriya usullari

Xlor yetarlicha mavjudligi sababli laboratoriyalarda odatda ballonlardagi suyuqlantirilgan xlor ishlatiladi.

Xlorni kislota bilan natriy gipoxloritga ta’sir ettirib olish mumkin:

4NaClO+4CHA3COOH⟶4NaCHA3COO+2ClA2↑+OA2↑+2HA2O

Bunda kislorod ham ajraladi. Xlorid kislota ishlatilsa, reaksiya boshqacha kechadi:

NaClO+2HCl⟶NaCl+ClA2↑+HA2O

Xlor olish uchun odatda vodorod xloridni kuchli oksidlovchilar (ko‘pincha marganes dioksidi yoki kaliy permanganati, shuningdek, kalsiy xloriti, kaliy xromati, kaliy dixromati, qo‘rg‘oshin dioksidi, Bertolle tuzi va hokazolar) bilan oksidlashga asoslangan jarayonlar qo‘llanadi:

2KMnOA4+16HCl⟶2KCl+2MnClA2+5ClA2↑+8HA2O

Bundan tashqari, xlorid kislota o‘rniga natriy xlorid bilan sulfat kislotadan foydalanish mumkin:

MnOA2+2NaCl+3HA2SOA4⟶MnSOA4+2NaHSOA4+ClA2↑+2HA2O

Ballonlar va kimyoviy usullardan foydalanish imkoni bo‘lmasa, xlor olish uchun kichik, oddiy yoki ventilli elektrodli elektrolizyorlarda elektrokimyoviy usullardan foydalanish mumkin.

Elektrokimyoviy usullar

Hozir sanoat miqyosida xlor natriy gidroksidi va vodorod bilan birgalikda elektroliz orqali osh tuziningsuvdagi eritmasidan olinadi. Asosiy jarayonlar umumiy formula bilan ifodalanadi:

2NaCl+2HA2O→eA−2NaOH+ClA2+HA2

Har bir tonna xlor bilan birga 1,13 t natriy gidroksid olinadi. Xlor kimyo sanoatining eng talabgir mahsulotlaridan biri bo‘lgani uchun uni ishlab chiqarishga sarflanadigan elektr energiyasi katta: AQSHda xlor ishlab chiqarishga jami ishlab chiqarilgan elektr energiyasining qariyb 2 % i hamda elektrokimyoviy sanoat qurilmalari iste’mol qiladigan energiyaning 28 % i ketadi.

Sanoatda kaliy xloridi.

eritmasining elektrolizi ancha kam qo‘llanadi. Xlorni elektrokimyoviy olishning uchta varianti bor. Ulardan ikkitasi — qattiq katodli elektroliz: diafragmali va membranali usullar. Uchinchisi — suyuq simobli katodda elektroliz (simobli usul). Bu usullarda olingan xlor sifati deyarli bir xil:

Simobli usul Diafragmali usul Membranali usul
Xlor chiqishi, % 99 96 98,5
Elektr energiyasi (kVt·soat) 1 t xlor uchun 3150 3260 2520
Xlorning tozaligi, % 99,2 98 99,3
Xlordagi O2 ning massa ulushi, % 0,1 1—2 0,3
Qo‘llanila boshlangan vaqt XIX asr XIX asr 1975-yil

Diafragmali usul

Jarayonni tashkil qilish hamda elektrolizyor materiallari jihatidan eng sodda elektrokimyoviy xlor olish usuli diafragmali usuldir.

Diafragmali elektrolizyorda tuz eritmasi anod bo‘shlig‘iga uzluksiz uzatiladi va odatda po‘lat katod to‘riga qoplangan asbest diafragmadan o‘tadi; unga ba’zan oz miqdorda polimer tolalar qo‘shiladi.

Diafragma elektrolizyordan asbest tolalari bo‘tqasini o‘tkazish yo‘li bilan hosil qilinadi. Tolalar katod to‘riga ilinib, diafragma vazifasini bajaradigan asbest qatlamini hosil qiladi.

Elektrolizyorlarning ko‘p konstruksiyalarida katod anolit (anod bo‘shlig‘idagi elektrolit) ostiga butunlay botirilgan. Katod to‘rida ajralgan vodorod qarshi oqim tufayli diafragma orqali anod bo‘shlig‘iga o‘tmasdan, gaz chiqarish quvurlari orqali katod ostidan olib ketiladi.

Qarshi oqim — diafragmali elektrolizyorning juda muhim xususiyati. G‘ovak diafragma orqali anod bo‘shlig‘idan katod bo‘shlig‘iga yo‘nalgan qarshi oqim ishqor va xlorni alohida olish imkonini beradi. Qarshi oqim OH− ionlarining anod bo‘shlig‘iga diffuziyasi va migratsiyasiga qarshi turadigan qilib hisoblanadi. Agar qarshi oqim yetarli bo‘lmasa, anod bo‘shlig‘ida katta miqdorda gipoxloritioni (ClO−), keyinchalik anodda oksidlanib xlorationiga ClO3−aylanishi mumkin. Xlorat ionining hosil bo‘lishi xlorning tok bo‘yicha chiqishini jiddiy kamaytiradi va ushbu usuldagi asosiy yon jarayondir. Kislorod ajralishi ham zararli: u anodlarni yemiradi va ular uglerodli materialdan bo‘lsa, xlorga fosgen aralashmalari tushishiga olib keladi..

Anod:
2ClA−−2eA−⟶ClA2 — asosiy jarayon
2HA2O−4eA−⟶OA2+4HA+
12ClOA−+6HA2O−12eA−⟶4ClOA3A−+8ClA−+3OA2+6HA+
Katod:
2HA2O+2eA−⟶HA2+2OHA− — asosiy jarayon
ClOA−+HA2O+2eA−⟶ClA−+2OHA−
ClOA3A−+3HA2O+6eA−⟶ClA−+6OHA−

Diafragmali elektrolizyorlarda anod sifatida grafit yoki ko‘mir elektrodlari ishlatilishi mumkin. Hozirda ularning o‘rnini asosan ruteniy va titan oksidlari qoplamali titan anodlar (ORTA anodlari) yoki boshqa kam yemiriladigan anodlar egallagan.

Osh tuzi, natriy sulfat va boshqa aralashmalar konsentratsiyasi eritmadagi eruvchanlik chegarasidan oshganda cho‘kmaga tushadi. O‘yuvchi ishqor eritmasi cho‘kmadan dekantatsiya yo‘li bilan ajratilib, tayyor mahsulot sifatida omborga yuboriladi yoki qattiq mahsulot olish uchun bug‘latish davom ettiriladi; undan keyin eritib quyish, tangachasimon shaklga keltirish yoki granulalash amalga oshiriladi.

Qayta olinadigan, ya’ni cho‘kmaga kristallangan osh tuzi jarayonga qaytarilib, undan qaytarma tuzli eritma tayyorlanadi. Eritmalarda aralashmalar to‘planmasligi uchun qaytarma eritma tayyorlashdan avval tuz aralashmalardan tozalanadi.

Anolitning kamaygan miqdori yangi tuzli eritma qo‘shish bilan to‘ldiriladi; u yer ostida eritib ajratish usuli orqali tuz qatlamlaridan, jumladan galit, bishofit va natriy xloridli boshqa minerallardan olinadi. Shuningdek, bu minerallarni ishlab chiqarish joyidagi maxsus idishlarda eritish mumkin. Yangi tuzli eritma qaytarma eritma bilan aralashtirishdan oldin mexanik zarrachalar hamda kalsiy va magniy ionlarining katta qismidan tozalanadi.

Olingan xlor suv bug‘idan ajratiladi, siqiladi va xlor saqlovchi mahsulotlar ishlab chiqarishga yoki suyuqlantirishga yuboriladi.

Nisbatan sodda va arzon bo‘lgani tufayli xlor olishning diafragmali usuli sanoatda hanuz keng qo‘llanadi.

Diafragmali elektrolizyor sxemasi.

Membranali usul

Xlor va ishqor ishlab chiqarishning membranali jarayoni

Xlor ishlab chiqarishning membranali usuli energiya jihatidan eng samarali, ammo uni tashkil qilish va ishlatish murakkab.

Elektrokimyoviy jarayonlar nuqtayi nazaridan membranali usul diafragmali usulga o‘xshaydi, lekin anod va katod bo‘shliqlari anionlarni o‘tkazmaydigan kation-almashinuvchi membrana orqali butunlay ajratilgan. Shu sababli membranali elektrolizyorda diafragmali usuldagi kabi bitta emas, ikkita oqim bo‘ladi.

Diafragmali usuldagidek, anod bo‘shlig‘iga tuz eritmasi, katod bo‘shlig‘iga esa ionsizlantirilgan suv uzatiladi. Anod bo‘shlig‘idan tarkibida gipoxlorit va xlorat ionlari aralashmalari bo‘lgan suyultirilgan anolit oqib chiqadi hamda xlor ajraladi. Katod bo‘shlig‘idan esa deyarli aralashmasiz va sotiladigan mahsulot konsentratsiyasiga yaqin bo‘lgan ishqor eritmasi hamda vodorod chiqadi. Bu ularni bug‘latish va tozalashga ketadigan energiya sarfini kamaytiradi.

Ammo ta’minlovchi tuz eritmasi (yangi va qaytarma) hamda suv oldindan barcha aralashmalardan imkon qadar yaxshilab tozalanadi. Bunday puxta tozalash polimer kation-almashinuvchi membranalarning qimmatligi va ta’minlovchi eritmadagi aralashmalarga sezgirligi bilan bog‘liq.

Bundan tashqari, geometrik shaklining cheklanganligi, mexanik mustahkamligi va issiqlikka chidamliligi pastligi ion-almashinuvchi membranalarningmembranali elektroliz qurilmalari konstruksiyasini nisbatan murakkablashtiradi. Xuddi shu sababli membranali qurilmalar eng murakkab avtomatik nazorat va boshqaruv tizimlarini talab qiladi.

Membranali elektrolizyor sxemasi.

Suyuq katodli simob usuli

Xlor va ishqorlarni olish uchun qadimgi simobli elektrolizyor sxemasi Kastner—Kellner usuli bo‘yicha[inglizcha]: A — grafit anod, B — tebranuvchi tayanchlar, C — temir katod, D — gazlar bilan to‘lgan bo‘shliq (anod ustida — xlor, katod ustida — vodorod), M — elektroliz davomida metall natriy eriydigan simob. Silindrsimon elektrolizyor amalda simob elektrod orqali ketma-ket ulangan ikkita yacheykadan iborat: birinchi tashqi yacheykada simob katod, ikkinchi markaziy yacheykada esa anod bo‘lib xizmat qiladi. Butun qurilma simobni aralashtirish va unda erigan natriyni markazga ko‘chirish uchun biroz tebrantiriladi.

Xlor olishning elektrokimyoviy usullari ichida simobli usul eng toza xlorni olishga imkon beradi.

Simobli elektrolizyor sxemasi.

Simobli elektroliz qurilmasi elektrolizyor, amalgama parchalagich va simob nasosidan iborat bo‘lib, ular simob o‘tkazuvchi quvurlar orqali o‘zaro bog‘langan.

Elektrolizyor katodi nasos bilan haydaladigan simob oqimidan iborat. Anodlar — grafitli, ko‘mirli yoki kam yemiriladigan (ORTA, TDMA va boshqalar). Simob bilan birga elektrolizyor orqali osh tuzining ta’minlovchi eritmasi uzluksiz oqib o‘tadi.

Anodda elektrolit tarkibidagi xlor ionlari oksidlanib, xlor ajraladi:

2ClA−−2eA−⟶ClA2 — asosiy jarayon
2HA2O−4eA−⟶OA2+4HA+
12ClOA−+6HA2O−12eA−⟶4ClOA3A−+8ClA−+3OA2+6HA+

Xlor va anolit elektrolizyordan chiqariladi. Chiqayotgan anolit yangi galit bilan yana to‘yintiriladi, tuz bilan birga kirgan, anodlar va konstruksiya materiallaridan yuvilib chiqqan aralashmalar undan ajratiladi va elektrolizga qaytariladi. Anolitni qayta to‘yintirishdan avval unda erigan xlor chiqarib olinadi.

Ishlab chiqarishning ekologik xavfsizligiga talablarning ortishi va metall simobning qimmatligi sababli simobli usul asta-sekin qattiq katodli xlor olish usullari bilan almashtirilmoqda.

Xlorni saqlash

Ishlab chiqarilgan xlor maxsus rezervuarlarda saqlanadi yoki yuqori bosimli po‘lat ballonlarga quyiladi. Bosim ostidagi suyuq xlor ballonlari maxsus rangga — yashil chiziqli himoya rangiga bo‘yaladi. Ballonlar uzoq ishlatilganda ular ichida juda portlovchan azot trixloridto‘planadi. Shu sababli xlor ballonlari vaqti-vaqti bilan azot xloriddan rejali yuvilib, tozalanishi kerak.

Xlorning sifat standartlari

GOST 6718-93 «Suyuq xlor. Texnik shartlar» standartiga muvofiq xlorning quyidagi navlari ishlab chiqariladi:

GOST 6718-93 bo‘yicha ko‘rsatkich nomi Oliy nav Birinchi nav
Xlorning hajm ulushi, kamida, % 99,8 99,6
Suvning massa ulushi, ko‘pi bilan, % 0,01 0,04
Azot trixloridningmassa ulushi, ko‘pi bilan, % 0,002 0,004
Uchmaydigan qoldiqning massa ulushi, ko‘pi bilan, % 0,015 0,10

Qo‘llanilishi

Xlor sanoat, fan va kundalik turmushning ko‘plab sohalarida qo‘llanadi:

Xlor saqlovchi polimerlardan
tayyorlangan deraza profili. Oqartiruvchi vositalarning asosiy tarkibiy qismi Labarraque suvi (natriy gipoxlorit)
  • Quyidagilarni ishlab chiqarishda: polivinilxlorid, plastikatlar va sintetik kauchuk. Ulardan simlarning izolyatsiyasi, deraza profillari, qadoqlash materiallari, kiyim-kechak va poyabzal, linoleum va gramplastinkalar, laklar, jihozlar va ko‘pikplastlar, o‘yinchoqlar, asbob-uskunalar qismlari, qurilish materiallari tayyorlanadi. Polivinilxlorid vinilxloridnipolimerlash orqali olinadi. Vinilxlorid bugungi kunda ko‘pincha etilendan xlor bo‘yicha muvozanatlangan usulda, oraliq 1,2-dixloretan orqali olinadi.
  • Xlorning oqartirish xossalari qadimdan ma’lum. Xlor ko‘plab organik bo‘yoqlarniparchalab, ularni rangsizlantiradi, lekin buning uchun suyuq yoki gazsimon suvbo‘lishi kerak, chunki bevosita xlor emas, balki gipoxlorit kislota:
ClA2+HA2O⟶HCl+HOCl
HOCl⟶HCl+O

parchalanganda hosil bo‘ladigan atomar kislorod «oqartiradi». Bu mato, qog‘oz va kartonni oqartirishning qadimiy usulidir.

  • Xlororganik insektitsidlar — ekinlarga zarar yetkazuvchi hasharotlarni o‘ldiradigan, ammo o‘simliklar uchun xavfsiz moddalarni ishlab chiqarishda. O‘simliklarni himoya qilish vositalarini olishga ishlab chiqarilgan xlorning katta qismi sarflanadi. Eng muhim insektitsidlardan biri — geksaxlorsiklogeksan (ko‘pincha geksaxloran deb ataladi). Bu modda ilk bor 1825-yilda Faradey tomonidansintez qilingan, lekin amaliy qo‘llanishi 100 yildan ortiq vaqt o‘tib — XX asrning 30-yillarida boshlangan.
  • Xlor jangovar zaharlovchi moddasifatida, shuningdek boshqa jangovar zaharlovchi moddalar, jumladan iprit, fosgen ishlab chiqarishda qo‘llangan..
  • Xlor ajratib chiqaradigan birikmalar xonalarni nam tozalash va dezinfeksiya qilish uchun ishlatiladi. Xlorning dezinfeksiyalovchi xususiyatlari xlor ishlab chiqarish xodimlarining grippga kamroq chalinishidan ham ma’lum..
  • Suvni zararsizlantirish uchun — «xlorlash». Ichimlik suvini zararsizlantirishning eng keng tarqalgan usuli. U erkin xlor va uning birikmalari mikroorganizmlarning oksidlanish-qaytarilish jarayonlarini katalizlovchi ferment tizimlarini susaytirishiga asoslangan. Ichimlik suvini zararsizlantirishda xlor, xlor dioksidi, xloramin va xlorli ohak ishlatiladi. SanPiN 2.1.4.1074-01 markazlashtirilgan suv ta’minoti ichimlik suvida erkin qoldiq xlorning ruxsat etilgan miqdorini 0,3—0,5 mg/l deb belgilaydi. Rossiyada bir qator olimlar va hatto siyosatchilar[aniqlashtirish kerak] quvur orqali uzatiladigan ichimlik suvini xlorlash konsepsiyasini tanqid qilishadi. Muqobil usul — ozonlash. Suv quvurlari yasalgan materiallar xlorlangan suv bilan turlicha o‘zaro ta’sirlashadi. Suvdagi erkin xlor poliolefinlar: asosidagi, jumladan turli quvurlarning, jumladan PEX (PEX, PE-X) deb tanilgan choklangan polietilen quvurlarning xizmat muddatini sezilarli qisqartiradi. AQSHda xlorlangan suv quvurlarida polimer materiallardan tayyorlangan quvurlardan foydalanishni nazorat qilish uchun 3 ta standart qabul qilingan: ASTM F2023 — quvurlar choklangan polietilen (PEX) quvurlari va issiq xlorlangan suv uchun, ASTM F2263 — barcha polietilen quvurlar va xlorlangan suv uchun, ASTM F2330 — ko‘p qatlamli (metall-polimer) quvurlar va issiq xlorlangan suv uchun. Xlorlangan suvga chidamlilik jihatidan mis suv quvurlari ijobiy natija ko‘rsatadi.
  • Oziq-ovqat sanoatida ro‘yxatga olingan oziq-ovqat qo‘shimchasi — E925.
  • Kimyo sanoatida xlorid kislota, xlorli ohak, Bertolle tuzi, metall xloridlari, zaharlar, dori vositalari va o‘g‘itlar ishlab chiqarishda.
  • Metallurgiyada sof metallar — titan, qalay, tantal, niobiy ishlab chiqarishda.

Ko‘plab rivojlangan mamlakatlar xlorning kundalik hayotdagi qo‘llanilishini cheklashga intilmoqda. Sabablardan biri — xlor saqlovchi chiqindilarni yoqish natijasida ko‘p miqdorda dioksinlar hosil bo‘ladi..

Biologik roli

Xlor eng muhim biogen elementlar qatoriga kiradi va barcha tirik organizmlar tarkibida birikmalar holida mavjud.

Hayvonlar va odamlarda xlor ionlari osmotik muvozanatni saqlashda ishtirok etadi; xlorid ionining hujayra membranasi orqali o‘tishi uchun optimal radiusi bor. Shu tufayli xlorid ioni natriy va kaliy ionlari bilan birga doimiy osmotik bosim hosil qilish va suv-tuz almashinuvini boshqarishda qatnashadi. GAMK ((neyromediator) ta’sirida xlor ionlari neyronlar ga harakat potensialini. Oshqozonda xlor ionlari proteolitik fermentlar ning oshqozon shirasidagifaoliyati uchun qulay muhit yaratadi. Xlor kanallari ko‘plab hujayra turlarida, mitoxondriya membranalarida va skelet mushaklarida mavjud. Bu kanallar suyuqlik hajmini boshqarish, ionlarning epiteliy orqali tashilishi hamda membrana potensialini barqarorlashtirishda muhim vazifalarni bajaradi, hujayra pH ini saqlashda qatnashadi. Xlor ichki a’zolar to‘qimalari, teri va skelet mushaklarida to‘planadi. Xlor asosan yo‘g‘on ichakdaso‘riladi. Xlorning so‘rilishi va chiqarilishi natriy ionlari va bikarbonatlar bilan, nisbatan kamroq esa mineralokortikoidlar va Na+/K+ — ATFazafaolligi bilan bog‘liq. Hujayralarda jami xlorning 10—15 % i to‘planadi, shundan 1/3 dan 1/2 gacha qismi eritrotsitlardajoylashgan. Xlorning qariyb 85 % i hujayradan tashqari bo‘shliqda bo‘ladi. Xlor organizmdan asosan siydik (90—95 %), najas (4—8 %) va teri (2 % gacha) orqali chiqariladi. Xlorning chiqarilishi natriy va kaliy ionlari bilan, shuningdek, teskari o‘zaro bog‘liqlikda HCO gidrokarbonat ionlari bilan bog‘liq3− (kislota-ishqor muvozanati).

Inson bir sutkada 5—10 g NaCl iste’mol qiladi. Xlorga bo‘lgan minimal ehtiyoj kuniga taxminan 800 mg. Chaqaloq zarur xlorni ona suti orqali oladi; unda xlor miqdori 11 mmol/l. NaCl oshqozonda ovqat hazm bo‘lishiga yordam beradigan va kasallik qo‘zg‘atuvchi bakteriyalarni yo‘q qiladigan xlorid kislota hosil bo‘lishi uchun zarur. Hozir xlorning insondagi ayrim kasalliklarning rivojlanishidagi roli, tadqiqotlarning kamligi sababli, yetarlicha o‘rganilmagan. Hatto xlorning sutkalik iste’mol me’yori bo‘yicha tavsiyalar ham ishlab chiqilmagan. Mushak to‘qimasi tarkibida 0,20—0,52 % xlor bo‘ladi; suyak to‘qimasida — 0,09 %; qonda — 2,89 g/l. O‘rtacha inson organizmida (tana massasi 70 kg) 95 g xlor mavjud. Inson ovqat bilan har kuni 3—6 g xlor oladi, bu ehtiyojni ortig‘i bilan qoplaydi.

Xlor ionlari o‘simliklar hayoti uchun zarur. Xlor o‘simliklarda energiya almashinuvida ishtirok etib, oksidlovchi fosforlanishnifaollashtiradi. Xlor fotosintez jarayonida alohida ajratib olingan xloroplastlartomonidan kislorod hosil bo‘lishi uchun zarur. U fotosintezning yordamchi jarayonlarini, ayniqsa energiya yig‘ilishiga bog‘liq jarayonlarni rag‘batlantiradi. Xlor ildizlar orqali kislorod va kaliy, kalsiy, magniy birikmalarining so‘rilishiga yordam beradi. O‘simliklarda xlor ionlarining ortiqcha konsentratsiyasi salbiy ta’sir ko‘rsatib, xlorofillmiqdorini kamaytirishi, fotosintez faolligini susaytirishi va o‘simliklarning o‘sishi va rivojlanishini sekinlashtirishi mumkin..

Ammo shunday o‘simliklar ham borki, ular evolyutsiya davomida sho‘rlangan tuproqlarga moslashgan yoki yashash uchun raqobatda boshqalar egallamagan sho‘rxok yerlarnitanlagan. Sho‘rlangan tuproqda o‘sadigan o‘simliklar galofitlardeyiladi. Ular xloridlarni vegetatsiya davrimobaynida to‘playdi va keyin ortiqchasidan barg to‘kish orqali qutuladi yoki xloridlarni barglari va shoxlari yuzasiga chiqaradi. Shu tariqa yuzani quyosh nurlaridan soyada saqlab, ikki tomonlama foyda ko‘radi.

Mikroorganizmlar orasida ham galofillar — galobakteriyalarma’lum bo‘lib, ular juda sho‘r suv yoki tuproqda yashaydi.

Zaharliligi

NFPA 704 xlor uchun

Xlor — zaharli bo‘g‘uvchi gaz, kuchli ta’sirlantiruvchi modda (irritant)bo‘lib, o‘pkaga tushganda o‘pka to‘qimalarining kuyishiga (unda gipoxlorit va xlorid kislotalar hosil bo‘lishi natijasida) va bo‘g‘ilishga sabab bo‘ladi..

Havoda 1—6 mg/m³ konsentratsiyadayoq nafas yo‘llarini ta’sirlantiradi (bu xlor hidini sezish chegarasiga yaqin), 12 mg/m³ da ta’sirga chidash qiyin, 100 mg/m³ dan yuqori konsentratsiyalar hayot uchun xavfli (o‘lim nafas to‘xtashi tufayli 5—25 daqiqada, yuqori konsentratsiyada esa darhol yuz berishi mumkin).

Xlorning ruxsat etilgan eng yuqori konsentratsiyasi atmosfera havosida quyidagicha: sutkalik o‘rtacha — 0,03 mg/m³; bir martalik maksimal — 0,1 mg/m³; sanoat korxonalarining ish xonalarida — 1 mg/m³.

Xlor bilan ishlaganda maxsus himoya kiyimi, gazniqob va qo‘lqoplardan foydalanish lozim. Qisqa vaqt davomida nafas yo‘llarini xlordan himoya qilish uchun natriy sulfit Na2SO3 yoki natriy tiosulfat Na2S2O3.

Xlor dastlabki kimyoviy zaharlovchi moddalardanbiri sifatida Birinchi jahon urushidaqo‘llangan. Uni birinchi marta Germaniya imperiyasi 1915-yilda Ipr jangi paytida ishlatgan..

Sharhlar

  1. ↑ Указан диапазон значений атомной массы в связи с неоднородностью распространения изотопов в природе.

Adabiyotlar

  • Nekrasov B. V. Umumiy kimyo asoslari, 3-jild. — Moskva: Ximiya, 1970;
  • Yakimenko L. M. Xlor, kaustik soda va noorganik xlor mahsulotlarini ishlab chiqarish, Moskva, 1974;
  • Rossiya Gosgortexnadzorining qarori 05.06.2003-yildagi 48-sonli «Xlorni ishlab chiqarish, saqlash, tashish va qo‘llashda xavfsizlik qoidalarini tasdiqlash to‘g‘risida», 05.06.2003-yildagi PB 09-594-03;
  • 21.07.1997-yildagi 116-FZ-sonli «Xavfli ishlab chiqarish obyektlarining sanoat xavfsizligi to‘g‘risida»gi federal qonun (18-dekabr 2006-yilgacha kiritilgan o‘zgartirishlar bilan);
  • Rossiya Gosgortexnadzorining qarori 18.10.2002-yildagi 61-A-sonli «Faoliyati xavfli ishlab chiqarish obyektlarining sanoat xavfsizligi sohasiga oid bo‘lgan tashkilotlar uchun umumiy sanoat xavfsizligi qoidalarini tasdiqlash to‘g‘risida» 18.10.2002-yildagi PB 03-517-02;
  • Rossiya Federatsiyasi Sog‘liqni saqlash vazirligining 28-mart 2003-yildagi 126-sonli «Profilaktika maqsadida sut yoki unga teng oziq-ovqat mahsulotlarini iste’mol qilish tavsiya etiladigan zararli ishlab chiqarish omillari ro‘yxatini tasdiqlash to‘g‘risida»gi buyrug‘i;
  • Rossiya Federatsiyasi Tabiiy resurslar vazirligining 2-dekabr 2002-yildagi 786-sonli «Chiqindilarning federal tasniflash katalogini tasdiqlash to‘g‘risida»gi buyrug‘i (30-iyul 2003-yildagi o‘zgartirish va qo‘shimchalar bilan);
  • SSSR Davlat mehnat qo‘mitasining 25.10.1974-yildagi 298/P-22-sonli «Zararli mehnat sharoitlari bo‘lgan hamda qo‘shimcha ta’til va qisqartirilgan ish kuni huquqini beradigan ishlab chiqarishlar, sexlar, kasblar va lavozimlar ro‘yxatini tasdiqlash to‘g‘risida»gi qarori (29-may 1991-yilgacha kiritilgan o‘zgartirishlar bilan);
  • Rossiya Mehnat vazirligining 22.07.1999-yildagi 26-sonli «Kimyo ishlab chiqarish korxonalari xodimlariga maxsus kiyim, maxsus poyabzal va boshqa shaxsiy himoya vositalarini bepul berishning namunaviy tarmoq me’yorlarini tasdiqlash to‘g‘risida»gi qarori;
  • Rossiya Federatsiyasi Bosh davlat sanitariya shifokorining 30.05.2003-yildagi 116-sonli «Aholi yashash joylarining atmosfera havosidagi ifloslantiruvchi moddalarning taxminiy xavfsiz ta’sir darajalari (OBUV)» GN 2.1.6.1339-03 ni joriy etish to‘g‘risida»gi qarori (3-noyabr 2005-yildagi o‘zgartirishlar bilan);
  • GOST 6718-93. Suyuq xlor. Texnik shartlar.

Havolalar