کلر

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
گوگردکلرآرگون
F

Cl

Br
ظاهر
pale yellow-green gas
ویژگی‌های کلی
نام, نماد, عدد کلر, Cl, 17
تلفظ به انگلیسی /ˈklɔərn/ KLOR-een
نام گروهی برای عناصر مشابه Halogen
گروه، تناوب، بلوک ۱۷۳, p
جرم اتمی استاندارد 35.453 g·mol−۱
آرایش الکترونی [Ne] 3s2 3p5
الکترون به لایه 2, 8, 7 (تصویر)
ویژگی‌های فیزیکی
حالت گاز
چگالی (0 °C, 101.325 kPa)
3.2 g/L
چگالی مایع در b.p. 1.5625[۱] g·cm−۳
نقطه ذوب 171.6 K, -101.5 °C, -150.7 °F
نقطه جوش 239.11 K, -34.04 °C, -29.27 °F
نقطه بحرانی 416.9 K, 7.991 MPa
گرمای هم‌جوشی (Cl2) 6.406 kJ·mol−1
گرمای تبخیر (Cl2) 20.41 kJ·mol−1
ظرفیت گرمایی (Cl2)
33.949 J·mol−۱·K−۱
فشار بخار
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k
دما (کلوین) 128 139 153 170 197 239
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1
(strongly اسیدic oxide)
الکترونگاتیوی 3.16 (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونیزه شدن
(more)
1st: 1251.2 kJ·mol−1
2nd: 2298 kJ·mol−1
3rd: 3822 kJ·mol−1
شعاع کووالانسی 102±4 pm
شعاع واندروالانسی 175 pm
متفرقه
ساختار کریستالی orthorhombic
مغناطیس دیامغناطیس[۲]
مقاومت الکتریکی (20 °C) > 10 Ω·m
رسانایی گرمایی (300 K) 8.9x10-3  W·m−1·K−1
سرعت صوت (gas, 0 °C) 206 m/s
عدد کاس 7782-50-5
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های کلر
iso NA نیمه عمر DM DE (MeV) DP
35Cl 75.77% 35Cl ایزوتوپ پایدار است که 18 نوترون داردs
36Cl trace 3.01×105 y β 0.709 36Ar
ε - 36S
37Cl 24.23% 37Cl ایزوتوپ پایدار است که 20 نوترون داردs

برای روستایی به این نام کلر (گناوه) را نگاه کنید.

کلر عنصر شیمایی با عدد اتمی ۱۷ است که به صورت Cl نوشته می‌شود این عنصر در گروه ۱۷(هالوژن‌ها) جدول تناوبی قرار دارد. چون یون کلر قسمتی از نمک و ترکیبات دیگر است به وفور در طبیعت یافت می‌شود و کاربرد فراوانی در زندگی بشر دارد. کلر در فرم عنصری خود(Cl2) تحت شرایط استاندارد، کلرید(oxidant) قوی است که برای سفید سازی پارچه‌ها و به عنوان ضد عفونی کننده به عنوان یک عامل مهم در صنعت کاربرد دارد. گاز کلر زرد مایل به سبز است، دو و نیم مرتبه از هوا سنگین تر، دارای بوی بسیار بد و خفه کننده و بسیار سمی است. این عنصر عاملی اکسید کننده، سفیدکننده و گندزدا می‌باشد. کلر به‌عنوان بخشی از نمکهای طعام و ترکیبات دیگر به مقدار زیادی در طبیعت و لزوماً در بیشتر جانداران وجود دارد. کلر به عنوان ماده ضد عفونی کننده رایج در استخرهای شنا برای تمیزی و بهداشت آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، گاهی در اتمسفر فوقانی ترکیبات کلرداری مانند کلرفلوئورکربن وجود دارند که در تخریب لایه اوزون موثرند.

ویژگی‌های درخور نگرش[ویرایش]

خوصوصیات فیزیکی:در دما و فشار استاندارد دو اتم کلر تشکیل مولکول ۲ اتمی کلر را می‌دهند Cl2 گاز سبز، زرد رنگی است که بوی قوی متمایزی دارد (بوی سفید کننده) پیوند بین ۲ اتم کلر نسبتاً ضعیف است، که مولکول را بسیار واکنش پذیر می‌کند. نقطه جوش آن در حدود℃۳۴ - است اما در دمای اتاق تحت فشار بالای اتمسفر می‌تواند مایع شود. خصوصیات شیمیایی: همراه با فلور برم، ید و استاتین کلر عنصری است از سری هالوژن‌ها (گروه ۱۷) کلر تقریباً با همه عناصر تشکیل ترکیب می‌دهد و ترکیبات کلریدها را می‌سازد. گاز کلر با بیشتر ترکیبات آلی واکنش می‌دهد، حتی به صورت غیر فعال سوختن هیدرو کربن‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد. قابل ذکر است نوع خالص این عنصر شیمیایی به شکل گازی دو اتمی و سبز رنگ می‌باشد. نام کلر برگرفته از واژه chloros به معنی سبز مایل به زرد است، که اشاره به رنگ این گاز دارد. این عنصر جزئی از گروه هالوژنهای نمک ساز می‌باشد و به‌وسیله اکسایش کلریدها یا به روش رایج الکترولیز تهیه می‌گردد. کلر گازی است به رنگ زرد مایل به سبز که تقریباً با تمامی عناصر به سرعت ترکیب می‌شود. در ۱ لیتر آب ۱۰ درجه، ۳٫۱۰ لیتر ودر آب ۳۰ درجه تنها ۷۷/۱ لیتر کلر حل می‌شود.

کاربردها[ویرایش]

کلر عنصر شیمیایی مهمی در تصفیه آب، مواد گندزدا در سفید کننده و نیز در گاز خردل به شمار می‌رود. همچنین کلر در ساخت طیف وسیعی از اقلام روزمره کاربرد دارد.

برای از بین بردن باکتری و سایر میکروبهای موجود در ذخائر آب آشامیدنی بکار می‌رود. امروزه حتی به ذخائر کوچک آب همواره کلر افزوده می‌گردد. در تولید محصولات کاغذی، مواد ضد عفونی کننده، رنگدانه‌ها، مواد غذائی، حشره کشها، رنگها، فراورده‌های نفتی، پلاستیک، دارو، منسوجات، حلالها و محصولات مصرفی بسیار زیاد دیگری کاربرد دارد. درترکیبات آلی درصورتیکه کلر جایگزین هیدروژن شود«لاستیک مصنوعی) اغلب باعث ایجاد خصوصیات مورد نیاز در این ترکیبات می‌گرددلذا در ترکیب آلی از این عنصر به‌عنوان عامل اکسید کننده و جانشین، به طور گسترده استفاده می‌گردد.

سایر موارد کاربرد کلر در تولید کلراتها، کلروفرم، تتراکلراید کربن ودر استخراج برم می‌باشد.

تاریخچه[ویرایش]

کلر (از واژه یونانی χλωρος به معنی زرد مایل به سبز) را Carl Wilhelm Scheele در سال ۱۷۷۴ کشف نمود و اشتباهاً تصور کرد این عنصر حاوی اکسیژن است. Humphry Davy در سال ۱۸۱۰ نام کلر را برای این ماده انتخاب کرد و اصرار داشت که این ماده در واقع یک عنصر است.

پیدایش[ویرایش]

به‌وسیله الکترولیز محلول آبداری از کلرید سدیم، کلر تولید می‌شود. این عنصر در طبیعت فقط بصورت ترکیب با سایر عناصر و عمدتاً سدیم به شکل نمک طعام (NaCl)، و همچنین در کارنالیت و سیلویت، یافت می‌شود.

ترکیبات[ویرایش]

کلریدها، کلریتها، کلراتها، پرکلراتها و کلرامینها

ایزوتوپها[ویرایش]

دو ایزوتوپ پایدار اصلی برای کلر با جرم ۳۵ و۳۷ وجود دارد که به نسبتهای به ترتیب ۳:۱ یافت شده و وزن اتمی مقادیر عمده و مشهود ۵/۳۵ را در اتمهای کلر ایجاد می‌کنند. کلر دارای ۹ ایزوتوپ با Mass number(خردیزه جرم) بین ۳۲ و ۴۰ می‌باشد که تنها سه عدد از این ایزوتوپها بصورت طبیعی یافت می‌شوند. کلر پایدار ۳۵ (۷۷/۷۵٪)، کلر ۳۷(۲۳/۲۴٪) و کلر رادیواکتیو ۳۶. نسبت کلر ۳۶ به کلر پایدار در محیط زیست تقریباًE -۱۵: ۱ ۷۰۰ است.Cl-۳۶ درجو به‌وسیله پراشیدن Ar-۳۶ براثر فعل و انفعالات پروتونهای اشعه کیهانی حاصل می‌گردد. در زیرسطح زمین Cl-۳۶ عمدتاً در نتیجه جذب نوترون توسط Cl-۳۵ یا جذب موآن به‌وسیله Ca-۴۰ تولید می‌گردد.Cl-۳۶ به صورت S-۳۶ و Ar-۳۶ با نیمه عمر درهم ۳۰۸۰۰۰ سال متلاشی می‌شود. نیمه عمر این ایزوتوپ آبدوست و غیر واکنشی، آن را مناسب تاریخ گذاری زمین‌شناسی با دامنه‌ای از ۶۰۰۰۰ تا ۱ میلیون سال می‌نماید. بعلاوه مقادیر زیادی Cl-۳۶ به‌وسیله پرتوافشانی بر آب دریا، در خلال انفجارات جوی سلاحهای اتمی بین سالهای ۱۹۵۸ و ۱۹۵۲تولید شد. مدت زمان حضور Cl-۳۶ در جو تقریباً یک هفته‌است. بنابراین Cl-۳۶ به‌عنوان رویداد شمار آبهای داخل خاک و زیرزمینی دهه ۵۰ برای تاریخ گذاری آبهای کمتر از ۵۰ سال پیش نیز سودمند است. Cl-۳۶ در مراحل دیگری از علم زمین‌شناسی از جمله تاریخ گذاری یخها و رسوبات بکار می‌رود.

هشدارها[ویرایش]

کلر موجب تحریک دستگاه تنفسی بخصوص در کودکان و کهنسالان می‌شود. کلر در حالت گازی باعث تورم غشای مخاطی شده و درحالت مایع موجب سوختگی پوست می‌شود. مقدار ۳٫۵ppm آن لازم است تا به‌عنوان بویی متمایز شناخته شود و مقدار ppm۱۰۰۰ آن کشنده‌است. به همین علت در طول وضعیت زندگی استاد درجنگ جهانی اول کلر یکی از گازهایی بود که به‌عنوان گاز جنگی مورد استفاده قرار گرفت. مواجهه با این گاز نباید از ۰٫۵ppm فراتر رود(با میانگین وزنی زمان ۸ ساعت –۴۰ ساعت در هفته).

مواجهه شدید با مقدار زیاد کلر غلیظ (اما نه مقدار کشنده) می‌تواند باعث ادم ریه یا آب آوردن آن که وضعیتی بسیار ناگوار است، گردد. تماس دائم با مقادیر کم آن ریه‌ها را ضعیف کرده وآسیب پذیری ریه‌ها را در برابر بیماریهای دیگر افزایش می‌دهد. در صورت مخلوط شدن مواد سفید کننده با آمونیاک، اوره و سایر محصولات شوینده، احتمال تولید گازهای سمی وجود دارد. این گازها حاوی مخلوطی از گاز کلر و تری کلرید نیتروژن هستند؛ بنابراین باید از چنین ترکیبی اجتناب کرد.

روند شیمیائی تولید گاز کلر[ویرایش]

کلر را می‌توان از الکترولیز محلول سدیم کلراید، مانند برین، به دست آورد.

الکترولیز سلول جیوه[ویرایش]

الکترولیز سلول جیوه اولین روش تولید کلر در مقیاس صنعتی بود. آندهای تیتانیوم بالای یک کاتد جیوه مایع قرار می‌گیرد، محلولی از کلرید سدیم بین دو الکترود قرار قرار داده می‌شود. وقتی جریان الکتریکی برقرار می‌شود، کلراید در سمت آندهای تیتانیوم آزاد شده، و در همین حال سدیم بصورت ملغمه‌ای در جیوه رسوب می‌کند.

ملغمه را می‌شود، با فعال کردن مجددش، توسط آب به جیوه تبدیل کرد؛ که ایجاد هیدروژن و هیدروکسید سدیم می‌کند. اینها خود، محصولات جنبی مفیدی هستند. این روش مقادیر زیاد انرژی را مصرف می‌کند و در عین حال نگرانیهائی در باره خروج جیوه به محیط نیز وجود دارد.

الکترولیز سلول دیافراگم[ویرایش]

یک صفحه آزبست روی شبکه آهنی کاتد قرار می‌گیرد تا از اختلاط مجدد کلر تشکیل شده در آند و هیدروکسید سدیم تشکیل شده در کاتد جلوگیری نماید. این روش، از روش سلول جیوه کمتر انرژی مصرف می‌کند، اما هیدروکسید سدیم را به سختی می‌توان جمع آوری و به ماده‌ای مفید تبدیل کرد.

الکترولیز یاخته پوسته[ویرایش]

یاخته الکترولیز توسط یک پوسته، که به عنوان یک تبادل کننده یون عمل می‌کند، به دو قسمت تقسیم می‌شود. محلول کلرید سدیم خیس در سمت آند قرار گرفته و آب مقطر در سمت کاتد قرار داده می‌شود. این روش تقریباً به اندازه یاخته دیافراگم به صرفه بوده و باز هم تولید هیدروکسید سدیم بسیار خالص می‌کند.

منابع[ویرایش]

  1. Chlorine, Gas Encyclopaedia, Air Liquide
  2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.

پیوند به بیرون[ویرایش]