کلر

Chlorine

عمومی نام, علامت اختصاری, شماره Chlorine, Cl, 17 گروه شیمیایی هالوژنها گروه, تناوب, بلوک 17 (VIIA), 3 , p جرم حجمی, سختی 3.214 kg/m3 (273 K), NA رنگ سبز مایل به زرد

خواص  اتمی         وزن اتمی 35.5 amu شعاع اتمی (calc.) 100 (79) pm شعاع کووالانسی 99 pm شعاع وندروالس 175 pm ساختار الکترونی Ne]3s2 3p5] -eبازای هر سطح انرژی 2, 8,7 درجه اکسیداسیون (اکسید) ±1,3,5,7 (اسید قوی) ساختار کریستالی اورتورومبیک

خواص  فیزیکی         حالت ماده gas (غیر مغناطیسی) نقطه ذوب 171.6 K (150.7 °F) نقطه جوش 239.11 K (29.27 °F) حجم مولی  ש»10-6 * 17.39««متر مکعب بر مول گرمای تبخیر 10.2 kJ/mol گرمای هم جوشی 3.203 kJ/mol فشار بخار 1300 Pa سرعت صوت اطلاعات موجود نیست

متفرقه             الکترونگاتیویته 3.16 (درجه پائولینگ) ظرفیت گرمایی ویژه 480 J/(kg*K) رسانائی الکتریکی اطلاعات موجود نیست رسانائی گرمایی 0.0089 W/(m*K) 1st پتانسیل یونیزاسیون 1251.2 kJ/mol 2nd پتانسیل یونیزاسیون 2298 kJ/mol 3rd پتانسیل یونیزاسیون 3822 kJ/mol 4th پتانسیل یونیزاسیون 5158.6 kJ/mol 5th پتانسیل یونیزاسیون 6542 kJ/mol 6th پتانسیل یونیزاسیون 9362 kJ/mol 7th پتانسیل یونیزاسیون 11018 kJ/mol 8th پتانسیل یونیزاسیون 33604 kJ/mol 9th پتانسیل یونیزاسیون 38600 kJ/mol 10th پتانسیل یونیزاسیون 43961 kJ/mol

 

پایدارترین  ایزوتوپها     ایزو وفور طبیعی نیمه عمر DM DE MeV DP 35Cl 75.77% Cl با 18 نوترون پایدار است 36Cl {syn.} 301,000 y Beta- epsilon 0.709 1.142 36Ar 36S 37Cl 24.23% Cl با 20 نوترون پایدار است واحدهای SI& STP استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد.

 

کلر عنصر شیمیایی با عدد اتمی 17 و نشان Cl می باشد. کلر هالوژن است و در جدول تناوبی در گروه 17 قرار 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 می باشد. کلر بعنوان بخشی از نمکهای طعام و ترکیبات دیگر به مقدار زیادی درطبیعت ولزوماً در بیشتر جانداران وجود دارد.

ویژگیهای قابل توجه

نوع خالص این عنصر شیمیایی به شکل گازی دو اتمی و سبز رنگ می باشد.نام کلر برگرفته از کلمه chloros به معنی سبز است ،که اشاره به رنگ این گاز دارد. این عنصر جزئی از گروه هالوژنهای نمک ساز می باشد و بوسیله اکسیداسیون کلریدها یا به روش رایج الکترولیز تهیه می گردد. کلر گازی است به رنگ زرد مایل به سبز که تقریباً با تمامی عناصر به سرعت ترکیب می شود. در 1 لیتر آب 10 °C ، 3.10 لیتر ودر آب 30 درجه تنها 77/1 لیتر کلر حل می شود.

کاربردها

کلر عنصر شیمیایی مهمی در تصفیه آب ، مواد گند زدا در سفید کننده و نیز در گاز خردل به شمار می رود. 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 می رود. امروزه حتی به ذخائر کوچک آب همواره کلر افزوده می گردد. در تولید محصولات کاغذی ، مواد ضد عفونی کننده ، رنگدانه ها ، مواد غذائی ، حشره کشها ، رنگها ، فرآورده های 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 می گردد لذا در ترکیب آلی از این عنصر به عنوان عامل اکسید کننده و جانشین ، به طور گسترده استفاده می گردد. سایر موارد کاربرد کلر در تولید کلراتها، کلروفرم، تتراکلراید کربن ودر استخراج برم می باشد.

 

نقش بیولوژیکی

اسید آمینوها Cysteine, Methionine, Homocysteine و Taurine و همچنین برخی از آنزیمها حاوی گوگرد می باشند که در واقع گوگرد را به یک عنصر حیاتی برای سلولهای زنده تبدیل کرده اند. ترکیبات دیسولفیدی مابین polypeptidها در ساختار پروتئینی بسیار مهم می باشند. برخی از گونه های باکتری از سولفید هیدروژن بجای آب در فرایند فتوسنتز خود استفاده می کنند. گوگرد توسط گیاهان بصورت این سولفات از خاک جذب می شود. گوگرد غیر آلی یک قسمت از کلاسترهای آهن- گوگرد را تشکیل می دهد، و گوگرد لیگاند اتصال دهنده در CuA می باشد.

 

تاریخچه

کلر( از واژه یونانی χλωρος به معنی زرد مایل به سبز) را Carl Wilhelm Scheele در سال 1774 کشف نمود و اشتباهاً تصور کرد این عنصر حاوی اکسیژن است. Humphry Davy در سال 1810 نام کلر را برای این ماده انتخاب کرد و اصرار داشت که این ماده در واقع یک عنصر است.

 

پیدایش

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

 

ترکیبات

کلریدها، کلریتها، کلراتها، پرکلراتهاو کلرامینها

 

ایزوتوپها

دو ایزوتوپ پایدار اصلی برای کلر با جرم 35 و37 وجود دارد که به نسبتهای به ترتیب 3:1 یافت شده و وزن اتمی مقادیر عمده و مشهود 5/35 را در اتمهای کلر ایجاد می کنند. کلر دارای 9 ایزوتوپ با Mass number(خردیزه جرم) بین 32 و 40 می باشد که تنها سه عدد از این ایزوتوپها بصورت طبیعی یافت می شوند. کلر پایدار 35 (77/75%) ، کلر 37(23/24%) و کلر رادیواکتیو 36 . نسبت کلر 36 به کلر پایدار در محیط زیست تقریباً E -15 : 1 700 است. Cl-36 در جو بوسیله پراشیدن Ar-36 براثر فعل و انفعالات پروتونهای اشعه کیهانی حاصل می گردد. در زیرسطح زمین Cl-36 عمدتاً در نتیجه جذب نوترون توسط Cl-35 یا جذب موآن بوسیله Ca-40 تولید می گردد. Cl-36 به صورت S-36 و Ar-36 با نیمه عمر درهم 308000 سال متلاشی می شود. نیمه عمر این ایزوتوپ آبدوست و غیر واکنشی ، آنرا مناسب تاریخ گذاری زمین شناسی با دامنه ای از 60000 تا 1 میلیون سال می نماید. به علاوه مقادیر زیادی Cl-36 بوسیله پرتوافشانی بر آب دریا ،در خلال انفجارات جوی سلاحهای اتمی بین سالهای 1958 و 1952تولید شد. مدت زمان حضور Cl-36 در جو تقریباً یک هفته است. بنابراین Cl-36 به عنوان رویداد شمار آبهای داخل خاک و زیرزمینی دهه 50 برای تاریخ گذاری آبهای کمتر از 50 سال پیش نیز سودمند است.Cl-36 در مراحل دیگری از علم زمین شناسی از جمله تاریخ گذاری یخها و رسوبات به کار می رود.

 

هشدارها

کلر موجب تحریک دستگاه تنفسی بخصوص در کودکان و کهنسالان می شود. کلر در حالت گازی باعث تورم غشای مخاطی شده و درحالت مایع موجب سوختگی پوست می شود. مقدار 3.5ppm آن لازم است تا بعنوان بویی متمایز شناخته شود و مقدار ppm1000 آن کشنده است. به همین علت در طول وضعیت زندگی استاد در جنگ جهانی اول کلر یکی از گازهایی بود که به عنوان گاز جنگی مورد استفاده قرار گرفت. مواجهه با این گاز نباید از 0.5ppmفراتر رود (با میانگین وزنی زمان 8 ساعت –40 ساعت در هفته). مواجهه شدید با مقدار زیاد کلر غلیظ ( اما نه مقدار کشنده) می تواند باعث ادم ریه یا آب آوردن آن که وضعیتی بسیار ناگوار است ، گردد. تماس دائم با مقادیر کم آن ریه ها را ضعیف کرده وآسیب پذیری ریه ها را در برابر بیماریهای دیگر افزایش می دهد. 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

کلر را می توان از الکترولیز محلول سدیم کلراید ، مانند برین ، به دست آورد. الکترولیز سلول جیوه الکترولیز سلول جیوه اولین روش تولید کلر در مقیاس صنعتی بود. آنودهای تیتانیوم بالای یک کاتد جیوه مایه قرار می گیرد ، محلولی از کلرید سدیم بین دو الکترود قرار قرار داده می شود. وقتی جریان الکتریکی برقرار می شود ، کلراید در سمت آندهای تیتانیم آزاد شده ،و در همین حال سدیم بصورت ملغمه ای در جیوه رسوب می کند . ملغمه را می شود با فعال کردن مجددش ،توسط آب به جیوه تبدیل کرد ؛که ایجاد هیدروژن و هیدروکسید سدیم می کند. اینها خود ،محصولات جنبی مفیدی هستند. این روش مقادیر زیاد انرژی را مصرف می کند و در عین حال نگرانیهائی در باره خروج جیوه به محیط نیز وجود دارد . الکترولیز سلول دیافراگم یک صفحه آزبست روی شبکه آهنی کاتد قرار می گیرد تا از اخلاط مجدد کلرین تشکیل شده در آند و هیدروکسید سدیم تشکیل شده در کاتد جلوگیری نماید . این روش ،از روش سلول جیوه کمتر انرژی مصرف می کند ،اما هیدروکسید سدیم را به سختی می توان جمع آوری و به ماده ای مفید تبدیل کرد. الکترولیز سلول پوسته سلول الکترولیز توسط یک پوسته ،که به عنوان یک تبادل کننده یون عمل می کند ،به دو قسمت تقسیم می شود. محلول کلرید سدیم خیس در سمت آند قرار گرفته و آب مقطر در سمت کاتد قرار داده می شود. این روش تقریباً به اندازه سلول دیافراگم به صرفه بوده و باز هم تولید هیدروکسید سدیم بسیار خالص می کند .