klor

egenskaper
[ Ne ] 3 s 2 3 p 5 17 cl Periodiska systemet
Rent generellt
Namn , symbol , atomnummer	Klor, Cl, 17
Elementkategori	Halogener
Grupp , period , block	17 , 3 , sid
Utseende	gulgrön
CAS-nummer	7782-50-5
EG -nummer	231-959-5
ECHA InfoCard	100.029.053
Massfraktion av jordens kuvert	0,19%
Atom
Atomisk massa	35.45 (35.446-35.457) u
Atomradie (beräknad)	100 (79) pm
Kovalent radie	102.00
Van der Waals radie	175.00
Elektronkonfiguration	[ Ne ] 3 s 2 3 p 5
1. Joniseringsenergi	12: e.967 632 (bild 16) eV ≈ 1 251.19 kJ / mol
2. Joniseringsenergi	23.81.364 (12) eV ≈ 2 297.67 kJ / mol
3. Joniseringsenergi	39.80 (11) eV ≈ 3 840 kJ / mol
4. Joniseringsenergi	53.24 (12) eV ≈ 5 137 kJ / mol
5. Joniseringsenergi	67.68 (10) eV ≈ 6 530 kJ / mol
6. Joniseringsenergi	96.94 (4) eV ≈ 9 353 kJ / mol
7. Joniseringsenergi	114.2013 (6) eV ≈ 11 019 kJ / mol
Fysiskt
Fysiskt tillstånd	gasformig (Cl 2 )
Kristallstruktur	ortorhombisk
densitet	3,215 kg m −3 vid 273 K.
magnetism	diamagnetisk ( Χ m = −2,3 10 −8 )
Smältpunkt	171,6 K (−101,5 ° C)
kokpunkt	238,5 K (−34,6 ° C)
Molär volym	(fast) 17,39 10 −6 m 3 mol −1
Avdunstningsvärme	20,4 kJ mol −1
Smältvärme	3,2 kJ mol −1
Ångtryck	6,78 · 10 5 Pa vid 293 K.
Ljudets hastighet	206 m s −1
Specifik värmekapacitet	480 J kg −1 K −1
Värmeledningsförmåga	0,0089 W m −1 K −1
Kemiskt
Oxidationstillstånd	± 1 , 3, 4, 5, 6, 7
Normal potential	1,36 V (Cl + e - → Cl - )
Elektronnegativitet	3.16 ( Pauling -skala )
Isotoper
isotop NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) Z P 35 cl 75,77  % Stabil 36 cl i spår 301 000 a β - 0,709 36 ar ε 1.142 36 sid 37 Cl 24,23% Stabil
För andra isotoper, se listan över isotoper
NMR -egenskaper
Spinnkvantnummer I γ i rad · T −1 · s −1 E r  ( 1 H) f L vid B = 4,7 T i MHz 35 cl 3/2 0+2.624 · 10 7 4,72 · 10 -3 019.63 37 Cl 3/2 0+2.184 · 10 7 2,72 · 10 −3 016.34
säkerhets instruktioner
GHS -faromärkning från  förordning (EG) nr 1272/2008 (CLP) , utökad vid behov fara H- och P -fraser H: 270-280-330-315-319-335-400 EUH: 071 P: 260-220-280-244-273-304 + 340-305 + 351 + 338 332 + 313-370 + 376-302 + 352-315-405-403
MAK	DFG : 1,5 mg m −3 Schweiz: 0,5 ml m −3 eller 1,5 mg m −3
Så långt det är möjligt och vanligt används SI -enheter . Om inte annat anges gäller de givna uppgifterna för standardvillkor .

Klor är ett kemiskt element med symbolen Cl och atomnumret 17. I elementernas periodiska system finns det i den sjunde huvudgruppen och tillhör , tillsammans med fluor , brom , jod , astatin och Tenness, den 17: e  IUPAC -gruppen , de halogener . Elementärt klor är i gasform formen enligt normala betingelser , i form av den diatomärt molekylen Cl ₂ . Det är ett av de mest reaktiva elementen och reagerar med nästan alla andra element och många föreningar. Den höga reaktiviteten orsakar också toxiciteten hos elementärt klor. Elementets namn härrör från det antika grekiska χλωρός chlōrós , tyska 'ljusgrönt' . Detta namn valdes efter den typiska gulgröna färgen på klorgasen.

I naturen förekommer klor inte i grundform, utan endast i bunden form i olika föreningar. De viktigaste föreningarna är kloriderna , där klor förekommer i form av anjonen Cl ^- . Den mest kända kloriden är natriumklorid , som ofta kallas bordssalt eller salt för kort . Klorid är en vanlig komponent i havsvatten och har viktiga biologiska funktioner, särskilt för att kontrollera vattenbalansen i kroppen.

Klor, som erhålls nästan uteslutande genom elektrolys , används i stor utsträckning för syntes av klorinnehållande föreningar såsom vinylklorid , en utgångsprodukt för tillverkning av plast- PVC .

berättelse

Elementärt klor presenterades först av Carl Wilhelm Scheele 1774 . Han fick saltsyra att reagera med mangandioxid . Han insåg inte att den resulterande produkten var ett tidigare oupptäckt element. Istället antog de flesta kemister som Antoine Laurent de Lavoisier att ämnet var "syresatt murinsyra ". Anledningen till detta antagande var att saltsyran ansågs vara en syresatt syra av ett hypotetiskt element, murium . När den kommer i kontakt med mangandioxid , bör den sedan ta upp mer syre. Detta bekräftades tydligen av Claude-Louis Berthollet , som observerade att klorvatten avgav syre när det utsattes för ljus och därför kallade det "oxiderad saltsyra".

Efter att försök att dela syre från föreningen , till exempel genom uppvärmning med kol , hade misslyckats insåg Humphry Davy 1808 att ämnet var ett nytt element och inte en syrehaltig förening. På grund av dess karakteristiska ljusgröna färg kallade han det nya elementet "klor", efter det grekiska χλωρός chlōrós , tyska "ljusgrönt" , "färskt". De filosofiska transaktionerna från Royal Society of London dokumenterar hans resultat den 21 februari 1811 .

Ursprungligen erhölls klor huvudsakligen från saltsyra och mangandioxid med hjälp av en process utvecklad av Walter Weldon . Eftersom detta inte var särskilt effektivt, var det 1866 av Henry Deacons utvecklade Deacon -process ersatt. I processen fungerade billigare atmosfäriskt syre som oxidationsmedel och koppar (II) klorid som katalysator . Klor producerades först elektrolytiskt redan 1800 , men detta spelade inte någon större roll förrän Werner von Siemens utvecklade de nödvändiga generatorerna i slutet av 1800 -talet. Sedan dess har elektrokemiska tillverkningsprocesser varit de i särklass viktigaste produktionsprocesserna för klor.

Bleka

Den historiskt viktigaste användningen av klor är som blekmedel . Det kan antingen användas i elementär form eller bearbetas till klorerad kalk genom att reagera med kalciumhydroxid .

Klor som giftgas (vapen)

Under första världskriget användes klorgas först som ett kemiskt vapen . Den första stora operationen ägde rum den 22 april 1915 nära staden Ypres i Flandern av en tysk specialenhet som rådde Fritz Haber, som senare vann Nobelpriset . Eftersom den har en högre densitet än luft ackumulerades gasen främst i skyttegravarna där fiendens soldater befann sig. Resultatet blev många dödsfall och många skador, några för livet. Medan den tyska metoden för att blåsa klorgasen ur stålcylindrar endast skulle användas när vinden blåste i rätt riktning, använde den franska sidan granater ungefär samtidigt (t.ex. den 25 april 1915 i Mametz - Montauban -området ) som kunde skjutas exakt i de motsatta positionerna. Dessa granater bestod av två lager, en gul ( picrinsyra ) och en vit, en blandning av kaliumklorat och en vaxartad organisk substans. Under förbränningen utvecklades klorgas - närmare bestämt kloropicrin - som efter inandning ledde till hosta, rinnande näsa och magsmärtor. Ur militär synvinkel var det inte särskilt effektivt. Till exempel, i attacken den 22 april 1915, trots användningen av 150 ton klorgas, dödades endast 1200 fransmän enligt ny forskning. Med andra ord, under optimala förhållanden, när fienden är inbäddad i djupa skyttegravar, behövdes 125 kilo klorgas för att döda en soldat. Som ett resultat ersattes klor snart av giftiga gaser som var mer skadliga, till exempel fosgen .

Förutom vanliga olyckor med klorgas i simbassänger används klor fortfarande som ett kemiskt krigföringsmedel trots dess otillfredsställande skadaeffektivitet, främst för att det är en utbredd industrikemikalie som i princip varje poolvakt har tillgång till. 2014 talade Human Rights Watch om "starka indikationer" på att regeringsstyrkor i Syrien tappade klorgas i " fatbomber " i mitten av maj 2014 . FN: s kommission för att utreda kränkningar av de mänskliga rättigheterna i Syrien rapporterade att regeringen använt giftgas fem gånger mellan 2017 och april. I januari 2018 skulle det ha inträffat minst fem incidenter med klorgas.

Förekomst

På grund av sin höga reaktivitet förekommer klor endast i extremt små mängder i elementär form på jorden, t.ex. B. i vulkaniska gaser eller i ozonskiktet. Här avskiljs det från klorfluorkolväten och bidrar främst till bildandet av ozonhålet . Dess anjon, klorid , förekommer relativt ofta på jorden, särskilt i saltliknande föreningar. I kontinentala skorpa , är det i en halt av 145 ppm i frekvens bakom element såsom zirkonium , kol eller svavel 19:e i.

Många klorider är lättlösliga i vatten. Därför innehåller havets havsvatten en hög koncentration av kloridjoner. Med ett innehåll av 19,4 g Cl ^- / l är dessa vanligast i havsvatten efter syre och väte i vattenmolekyler (för jämförelse: 1,4 mg F ^- , 68 mg Br ^- , 0,06 mg I ^- ). Dessutom bildar natriumklorid hälften av alla salter lösta i den, med 18,1 g Cl ^- / l. Många sjöar utan dränering, till exempel Döda havet , har höga halter av klorid, eftersom vattnet från floderna förångas och saltet ligger kvar.

De huvudsakliga klorinnehållande mineralerna är halit (huvudkomponent: natriumklorid ), ofta kallad bergsalt-hänvisad sylvit ( kaliumklorid ), karnallit (KMgCl ₃ · 6 H ₂ O), Bischofit (MgCl ₂ · 6 H ₂ O ) och kainit (KMgCl (SO ₄ ) · 3H ₂ O). Det finns stora fyndigheter som uppstod när delar av havet torkade upp. Eftersom de mindre lösliga natriumsalterna fälls ut först och kaliumsalterna avsätts ovanpå när torkningsprocessen fortskrider lagras bäddarna ofta. Större fyndigheter av halit finns i Tyskland, till exempel i Bad Friedrichshall och Bad Reichenhall , och en i Österrike ligger nära Hallein . Kategorin: Klormineral ger en översikt över klormineraler .

Ett stort antal naturliga organiska klorföreningar är kända, i februari 2002 var det 2200. Den största delen syntetiseras av marint liv, såsom tång , svampar , tunikaer eller koraller . Djur och växter som lever på marken bildar mycket mindre organiska klorföreningar. Organoklorföreningar bildas också vid vulkanutbrott och förbränning av biomassa .

Kloradikaler uppstår genom sönderdelning av organiska klorföreningar i stratosfären . Många av dessa organoklorföreningar, särskilt klorfluorkolväten (CFC), är inte, eller bara i liten utsträckning, av naturligt ursprung, utan frigörs av människor. Kloradikaler kan katalysera nedbrytningen av ozon och är ansvariga för det så kallade ozonhålet , som främst förekommer i polernas område .

Extrahering och presentation

Klor är en av de viktigaste baskemikalierna och är med en mängd på 58,9 miljoner ton 2006 en av de mest producerade kemikalierna. Tekniskt produceras klor nästan uteslutande genom olika elektrokemiska processer; i mindre skala kan det också erhållas kemiskt. Det är en biprodukt av den elektrokemiska produktionen av natrium och magnesium från motsvarande klorider.

Utgångsmaterialet för klor-alkali-elektrolysen är en vattenhaltig natriumkloridlösning. Från detta, i olika processer som skiljer sig i strukturen av elektrolyscellen , kaustiksoda och, som biprodukter, klor och väte alstras.

${\ displaystyle \ mathrm {2 \, NaCl + 2 \, H_ {2} O \ högerpil 2 \, NaOH + Cl_ {2} + H_ {2}}}$

Reaktionsekvation för klor-alkali-elektrolys

Det är viktigt i alla processer för klorproduktion att anoden , på vilken klor produceras, separeras från katoden , på vilken väte- och hydroxidjoner produceras. Om dessa kombinerades i ett kärl skulle den explosiva klor-väte-blandningen bilda klor detonerande gas och klor reagerade med hydroxidjonerna för att bilda hypoklorit .

${\ displaystyle \ mathrm {Cl_ {2} +2 \ OH ^ {-} \ longrightarrow OCl ^ {-} + Cl ^ {-} + H_ {2} O}}$

Den mest använda processen för närvarande är membranprocessen (2001: 49% marknadsandel). De elektrod utrymmen är åtskilda av en asbest membran genom vilken natriumjoner kan diffundera , men inte klorid och hydroxidjoner . Denna process kan dock endast producera en låg koncentration och inte ren natriumhydroxidlösning samt klor som är förorenat med syre. Användningen av cancerframkallande asbest är också problematisk. Det är därför det ersätts av membranprocessen för nya produktionssystem (2001: 28% marknadsandel). På grund av användningen av ett plastmembran av Nafion istället för asbestmembranet är detta billigare när det gäller hälsoskydd och erbjuder flera tekniska fördelar. Membranet ger en bättre separation av anod- och katodfacken och möjliggör därmed framställning av en renare och mer högkoncentrerad natriumhydroxidlösning. Men som i membranprocessen är klor kontaminerat av syre, vilket produceras i en sidreaktion vid anoden. Nackdelar med processen är de höga kostnaderna för membranen och den nödvändiga höga renheten för utgångsämnena.

En process som endast används i begränsad omfattning är amalgamprocessen (2001: 18% marknadsandel). I detta fall är anod- och katodfacken helt separerade. En kvicksilverkatod används för detta ändamål, som på grund av den höga överspänning, möjliggör natrium som skall formas först i stället för väte, som är närvarande som natriumamalgam . Amalgamet omvandlas till en andra cell på grafitkontakter med vatten. Kvicksilver, kaustisk soda och väte bildas i processen. Denna rumsliga separation möjliggör mycket rena produkter. Den största nackdelen är användningen av det mycket giftiga och miljöfarliga kvicksilvret, vilket kräver komplexa och dyra skyddsåtgärder.

Olika processer är kända med vilka klor kan framställas från väteklorid genom kemisk oxidation ( Weldon -process och Deacon -process ). Dessa spelar bara en mindre roll i klorproduktionen. Ett annat exempel är KEL -klorprocessen, i vilken vätekloriden omsätts med svavelsyra och nitrosylsvavelsyra och som utvecklades av DuPont 1975 . Det avgörande reaktionssteget här är oxidationen av väteklorid med kvävedioxid , som frigörs från nitrosylsvavelsyran i flera delreaktioner. Efter testning i en testanläggning avbröts dock processen på grund av dess låga kostnadseffektivitet och materiella problem. Andra processer är baserade på koppar (II) klorid - eller krom (III) oxid - katalysatorer .

På en laboratorieskala kan elementärt klor representeras bland annat genom att surgöra klorerad kalk , till exempel med svavelsyra.

${\ displaystyle \ mathrm {CaCl (OCl) + H_ {2} SO_ {4} \ longrightarrow CaSO_ {4} + H_ {2} O + Cl_ {2}}}$

egenskaper

Fysikaliska egenskaper

Vid rumstemperatur är klor en gulgrön gas som har en densitet av 3,214 g / l vid 0 ° C och är cirka 2,5 gånger så tung som luft . Den kondenserar till en gul vätska vid -34,6 ° C och stelnar vid -101 ° C. Eftersom den kritiska punkten är relativt hög vid 143,9 ° C, 77,1 bar och 0,67 g / cm³, kan klor lätt flytas under tryck. Det är flytande vid ett tryck av 6,7 bar vid 20 ° C och kan transporteras i stålcylindrar eller tankvagnar . Färgens intensitet minskar vid lägre temperaturer; vid −195 ° C är klor nästan färglöst.

Liksom de andra halogenerna är klor också en diatomisk molekyl . Avståndet mellan kloratomerna är 199 pm. Vid 242 kJ / mol har klor den högsta dissociationsentalpin av alla halogener. En annan indikation på detta är temperaturen vid vilken 1% av alla halogenmolekyler dissocieras och som är 975 ° C för klor, 775 ° C för brom och 575 ° C för jod . Också fluor har 765 ° C till en lägre temperatur. Det faktum att klor och inte, som förväntat, fluor, är den halogen med högst dissociationsentalpi beror på den särskilt korta bindningen av fluor, där det finns avstötning mellan de ensamma paren av elektroner och därmed försvagas bindningen. Å andra sidan finns det ingen sådan effekt mellan de mer avlägsna kloratomerna och därför en starkare bindning trots atomernas större avstånd.

Klor kristalliserar i det orthorhombiska kristallsystemet med gitterkonstanterna a = 624  pm , b = 448 pm och c = 826 pm. Klormolekylerna, liksom de för jod och brom, är arrangerade i lager. Varje atom av en Cl ₂ molekylen är svagt förknippat med ytterligare två atomer av andra molekyler på ett avstånd av 334 pm. Däremot är avstånden mellan skikten större med ett minsta avstånd på 369 pm. Denna lagerstruktur bestämmer trombocytformen och den enkla klyvningen av klorkristaller.

Lösligheten är olika i olika lösningsmedel . Det är måttligt lösligt i vatten med partiell dissociation; cirka 2,3 liter klor kan lösas upp i en liter vatten. Den resulterande lösningen kallas klorerat vatten. Däremot löser det sig väl i flytande klorinnehållande föreningar såsom disulfur-diklorid , kiseltetraklorid och organiska klorföreningar såsom kloroform . Stora mängder klor löser sig också i vissa organiska lösningsmedel, såsom bensen , ättiksyra och dimetylformamid .

Kemiska egenskaper

Tillsammans med fluor är klor ett av de mest reaktiva elementen och reagerar med nästan alla element. Det finns ingen direkt reaktion endast med syre , kväve och ädelgaserna . Men många metaller som mangan , zink eller ädelmetallerna guld , silver och platina reagerar bara med klor vid förhöjda temperaturer. Förekomsten av vatten spelar ibland en viktig roll; koppar och järn reagerar bara med helt torrt klor vid temperaturer över 200 ° C, medan de med fuktigt klor reagerar vid betydligt lägre temperaturer.

Klor har en särskilt stark tendens att reagera med väte. Efter en nödvändig initiering genom att dela upp en första klormolekyl, som kan utlösas till exempel av kortvågigt blått ljus, reagerar elementen i en explosiv kedjereaktion , den så kallade klordetonationsgasreaktionen . På grund av den starka tendensen att bilda väteklorid, reagerar klor också med andra väteinnehållande föreningar såsom ammoniak , etyn , vätesulfid eller vatten.

Klor reagerar med alkaner via reaktionsmekanismen för radikal substitution . Initialt, genom värme eller strålning, bildas individuella kloradikaler , som kan bryta CH -bindningen av en alkan med bildandet av väteklorid. Den resulterande radikalen reagerar sedan med mer klor och en annan kedjereaktion. På grund av sin höga reaktivitet är klor endast svagt regioselektiv i reaktionen med alkaner , och flera kloreringar förekommer också. En radikal reaktionsväg är inte möjlig med aromatiska kolväten; klorering sker här via elektrofil aromatisk substitution med katalys av en Lewis -syra, såsom aluminiumklorid .

Isotoper

Totalt är 23 isotoper och ytterligare två kärnisomerer mellan ²⁸ Cl och ⁵¹ Cl kända. Av dessa är två, isotoperna ³⁵ Cl och ³⁷ Cl, stabila. Naturligt klor består av 75,77% av ³⁵ Cl och 24,23% av ³⁷ Cl. Detta typiska samband kan alltid observeras i masspektra för organiska och oorganiska ämnen.

³⁶ cl

Med en halveringstid på 301 300 år är ³⁶ Cl den längsta av de instabila isotoperna som annars förfaller inom några minuter eller ännu kortare tider, varför den används för märkning.

Små mängder ³⁶ Cl produceras av spallationsreaktioner på ⁴⁰ Ar och ³⁶ Ar med kosmiska strålar i atmosfären. ³⁶ Cl kan också uppstå på jordens yta genom neutronadsorption , reaktioner med muoner eller spallation. Förhållandet ³⁶ Cl till ³⁷ Cl är cirka 700 · 10 ⁻¹⁵ : 1. På grund av den långa halveringstiden och den konstanta atmosfäriska koncentrationen kan koncentrationen på ³⁶ Cl användas för att bestämma grundvattnets ålder i upp till en miljon år.

Koncentrationen av ³⁶ Cl höjdes mellan 1954 och 1963 som ett resultat av kärnvapenprov som utfördes i havet , där ³⁵ Cl innehöll i havsvattnet absorberade neutronstrålning och reagerade på ³⁶ Cl. Sedan ett fördrag som förbjöd denna typ av test har koncentrationen i atmosfären stadigt minskat och nått det naturliga förhållandet från omkring 1980, men ökade koncentrationer av isotopen kan fortfarande hittas i havsvatten. Den ³⁶ Cl Metoden används också för paleontological och förhistoriska datering .

³⁸ Cl och ³⁷ Cl

³⁸ Cl är en kortlivad isotop med en halveringstid på 37 minuter och kan uppstå till exempel genom neutronadsorption från ³⁷ Cl i havsvatten .

använda sig av

Klor används främst för att tillverka andra kemikalier. Med 33% i 1997, vinylklorid , utgångssubstans för framställning av plast polyvinylklorid , är den viktigaste produkten. Andra enkla organiska klorföreningar produceras också genom reaktion av klor och motsvarande kolväten, till exempel med hjälp av fotoklorering . Dessa används främst som en mellanprodukt, till exempel vid tillverkning av plast , läkemedel eller bekämpningsmedel . 1995 tillverkades 85% av alla läkemedel med klor. Kloret delas ofta av igen under en tillverkningsprocess för att erhålla klorfria slutprodukter. Exempel på detta är produktion av glycerol via allylklorid och epiklorhydrin eller klorhydrinprocessen för framställning av propylenoxid .

Oorganiska klorföreningar produceras ofta genom reaktion med klor. Till exempel är syntes av väteklorid med hög renhet genom reaktion av klor och väte eller syntes av titantetraklorid tekniskt viktigt . Detta bearbetas antingen vidare till elementärt titan med hjälp av Kroll -processen eller används som en mellanprodukt vid rening av det vita pigmentet titan (IV) oxid . Andra viktiga klorider, som representeras av elementets reaktion med klor, är aluminiumtriklorid och kiseltetraklorid .

Om klor förs in i vatten, disproportionerar det långsamt med bildandet av hypoklorsyra och saltsyra . Den förra har en stark oxiderande effekt och har en blekande och desinficerande effekt . Blekningseffekten av klor användes främst för produktion av vitt papper. Kloret kan ersätta eller oxidera ligninets aromatiska ringar . Detta förstör möjliga kromoforer och papperet verkar lättare. Men eftersom klorblekning ibland producerar cancerframkallande organiska klorföreningar, såsom polyklorerade dibensodioxiner och dibensofuraner eller klorfenoler , har klorblekning ofta ersatts av mindre farliga metoder som blekning med natriumdionit .

Den desinficerande effekten av hypokloriten som produceras genom reaktion av klor och vatten används vid vattenbehandling vid så kallad klorering . Förutom dricksvatten, pool vatten i synnerhet är befriad från bakterier på detta sätt . Eftersom reaktionen med andra komponenter i vattnet också kan ge oönskade och ibland giftiga eller cancerframkallande ämnen, såsom trihalometaner , ersätts klor alltmer med klordioxid eller ozon för desinfektion av dricksvatten .

På grund av miljöföroreningar och toxicitet hos klor och många klorinnehållande föreningar ställs krav och i vissa fall försöker man undvika dessa och ersätta dem med klorfria föreningar och processer. Den återvinning av avfallsmaterial som innehåller klor är också en alternativ, eftersom det innebär att inga nya produkter av denna typ måste tillverkas. Förbränning av organiska klorföreningar, som kan producera lätt giftiga förbränningsprodukter, kan således undvikas. Högre priser och sämre egenskaper hos substitut talar dock ofta mot användning av klorfria produkter och processer, och klor fortsätter att användas i stora mängder inom industrin.

Biologisk betydelse

Elementärt klor har en oxiderande effekt och kan reagera med växt- och djurvävnad. Följaktligen är det giftigt och har ingen biologisk betydelse. Klorföreningar i höga oxidationstillstånd, såsom kloroxider och klor-syre-syror, har också en stark oxiderande effekt och har därför inga biologiska funktioner .

Elementet i form av klorid anjonen är av biologisk betydelse . Chloride är viktigt och en av de vanligaste komponenterna i kroppen. En genomsnittlig människokropp som väger cirka 70 kg innehåller 95 g klorid. Det mesta av kloriden löses i det extracellulära utrymmet som en motjon mot natrium , så blodplasma har en kloridkoncentration på 100–107 mmol / l. Klorid påverkar avsevärt det osmotiska trycket och därmed kroppens vattenbalans. Klorid tjänar också till att balansera laddningen när joner byts in och ut ur celler. Detta spelar till exempel en roll vid transport av koldioxid som vätekarbonat . För denna balans och återställandet av den vilande membranpotentialen används kloridkanaler , genom vilka kloridjoner kan passera genom cellmembranen.

Magsaften innehåller en särskilt hög koncentration av klorid eftersom, förutom kloridjonerna, främst oxoniumjoner finns där, är magsyran en saltsyra med en koncentration av cirka 0,1 mol / l.

Kloriden absorberas huvudsakligen som natriumklorid i bordsalt . Det rekommenderade dagliga intaget av klorid är 3,2 g för vuxna och 0,5 g för spädbarn.

bevis

Klor har en typisk gröngul färg och också en karakteristisk lukt, men dessa tillåter inte en mer exakt bestämning. Den oxiderande effekten används vanligtvis för att detektera klor. Till exempel kan klor oxidera jodider och bromider för att bilda grundämnena, vilket får en lösning som innehåller bromid att bli brun eller en lösning som innehåller jodid till lila. För att göra denna färg lättare att se extraheras brom eller jod med hexan . Reaktioner med andra ämnen, såsom missfärgning av metylorange, kan också användas som bevis på klor. Dessa är emellertid inte specifika eftersom andra oxidationsmedel också kan reagera på samma sätt.

Reaktionen med tolidin ger bevis som är specifika för klor, som används till exempel i provrör för gaser . Ett gult färgämne bildas, vilket kan detekteras med kolorimetriska metoder.

Klorider kan detekteras i vattenlösningar genom reaktionen med silverjoner och bildandet av den svagt lösliga silverkloriden . Denna är närvarande som en vit fällning och skiljer sig därmed från den på samma sätt svagt lösliga silverbromiden och silverjodiden , som är gula till färgen. Med hjälp av argentometri kan även kvantitativa mätningar av kloridinnehåll utföras.

säkerhets instruktioner

Som gas påverkar klor främst luftvägarna. Vid inandning reagerar den med fukten i slemhinnorna för att bilda hypoklor och saltsyra . Detta leder till stark irritation av slemhinnorna, med långvarig exponering för hosta upp blod och andfåddhet , liksom symtom på kvävning. Vid högre koncentrationer utvecklas lungödem och allvarlig lungskada. Ett innehåll av 0,5–1% klor i andningen har en dödlig effekt om andningen stannar. De dödliga doserna under en timme (LC ₅₀ ) är 293 ppm för råttor och 137 ppm för möss. Flytande klor är mycket frätande för huden. Kronisk exponering för klor kan leda till kronisk bronkit , och högre koncentrationer kan orsaka kardiovaskulär skada och magproblem.

Klor är inte brandfarligt ( klordioxid produceras på annat sätt), men det kan reagera starkt med många ämnen. När klor kommer i kontakt med väte , kolväten , ammoniak , aminer , dietyleter och några andra ämnen finns det risk för explosion .

En spansk studie visade att desinfektionsbiprodukter som härrör från klorering av vattnet och reaktionen med organiska föroreningar ( urin , svett , hudflagor ) ökar risken för cancer i urinblåsan . Denna risk kan minskas avsevärt genom lämpligt hygieniskt beteende hos badgästerna (dusch innan du går in i poolen, kissa inte i poolen).

länkar

Klor bildar föreningar i olika oxidationstillstånd från -1 till +7. Det mest stabila och vanligaste oxidationstillståndet är -1, de högre bildas endast i föreningar med de mer elektronegativa elementen syre och fluor . De udda oxidationstillstånden +1, +3, +5 och +7 är mer stabila än de jämna. Kategorin: Klorföreningar ger en översikt över klorföreningarna

Väteklorid och klorider

Oorganiska föreningar i vilka klor är i -1 oxidationstillståndet och därmed som en anjon är kallas klorider . Dessa härrör från den gasformiga väteföreningen väteklorid (HCl). Detta är en stark syra och frigör enkelt protonen i vattenlösningar . Denna vattenlösning kallas saltsyra . Saltsyra är en av de tekniskt viktigaste syrorna och används i stora mängder. Klorider är vanligtvis lättlösliga i vatten, undantag är silverklorid, kvicksilver (I) klorid och bly (II) klorid.

Kloriderna i alkalimetallerna , särskilt natriumklorid , är särskilt välkända . Detta är huvudkomponenten i bordsalt och därför en viktig del av kosten. Samtidigt är natriumklorid , som förekommer i stora mängder som halit, utgångsföreningen för produktion av de flesta andra klorföreningar. Också, kaliumklorid används i stora mängder, huvudsakligen som ett gödningsmedel och för framställning av andra kaliumföreningar.

Kloroxider

Ett stort antal föreningar av klor och syre är kända. Dessa baseras på de allmänna formlerna ClO _x ( x  = 1–4) och Cl ₂ O _x ( x  = 1–7). Kloroxider är mycket reaktiva och exploderar in i elementen. Endast två av kloroxider, diklor oxid (Cl ₂ O) och klordioxid (ClO ₂ ) är av teknisk betydelse . Den senare är gasformig under normala förhållanden och är en av få föreningar med en radikal struktur. När den stelnar dimererar den och ändrar magnetiseringen från para- till diamagnetism .

Klor-syre syror

Förutom kloroxiderna bildar klor och syre - analogt med halogenerna brom och jod - flera syror där en kloratom är omgiven av en till fyra syreatomer. Dessa föreningar, som tillhör de halogenerade syresyrorna, är hypoklorsyra , klorsyra , klorsyra och perklorsyra . Den enda av dessa syror som är stabil som en ren substans är perklorsyra; de andra är bara kända i vattenlösning eller i form av deras salter. Den pK _s värdet av dessa syror minskar med det ökande antalet syreatomer i molekylen. Medan hypoklorsyra bara är en svag syra, är perklorsyra en av supersyrorna , de starkaste kända syrorna.

Interhalogenföreningar

Klor bildar ett antal interhalogenföreningar främst med fluor , och i vissa fall med de andra halogenerna också . Klorfluorider som klorfluorid och klortrifluorid har en stark oxiderande och fluorerande effekt. Medan klor är det mer elektropositiva elementet i klorpentafluoriden i oxidationstillstånd upp till +5 i fluor-klorföreningarna , är det den mer elektronegativa komponenten i föreningar med brom och jod . Med dessa element är endast tre föreningar, bromklorid , jodklorid och jodtriklorid kända.

Organiska klorföreningar

Ett stort antal organiska klorföreningar (även organiska klorföreningar ) produceras syntetiskt. I gruppen av halogenerade kolväten är kloralkanerna, kloralkenerna och kloroaromatiken viktiga. De används bland annat som lösningsmedel , köldmedier , hydrauloljor , bekämpningsmedel eller läkemedel .

Organoklorföreningarna inkluderar också några mycket giftiga, ihållande och bioackumulerande ämnen, såsom de polyklorerade dibensodioxinerna och dibensofuraner . De första tolv föreningarna eller grupperna av ämnen som ingår i Stockholmskonventionen för bekämpning av föroreningar , det så kallade Dirty Dozen , är alla organiska klorföreningar.

Dessutom finns det ett stort antal naturliga organiska klorföreningar i biosfären som produceras av organismer som t.ex. B. jordbakterier , mögel , tång och lav kan syntetiseras. Föreningarna inkluderar biogena halogenerade kolväten såsom metylklorid , varav 70% kommer från marina organismer och klorerade aromater , men också klorinnehållande aminosyror såsom L -2-amino-4-klor-4-pentensyra, som är finns i vissa svampar . Andelen klorerade humusämnen i vissa myrar är också märkbart hög .

Dessa föreningar syntetiseras via haloperoxidaser i närvaro av väteperoxid , via direkt klorering med enzymatiskt frisatt klor eller hypoklorit , via kloradikaler eller genom nukleofila ringöppningar av epoxider med kloridjoner. Eftersom kloridjoner förekommer ofta i naturen är de den enda källan till klor för de biogena organiska klorföreningarna. Andelen av dessa föreningar i miljön jämfört med den industriellt orsakade andelen organiska klorföreningar är inte obetydlig.

Klorhydrater

Som först undersöktes av Faraday 1811, när klorgas svalnar i närvaro av vatten, bildar den kristalliserande "klorhydrater", vars struktur och sammansättning länge har varit oklar. Enligt den senaste forskningsläget, är det en förening med den empiriska formeln Cl ₂ · 7H ₂ O.

litteratur

• AF Holleman , E. Wiberg , N. Wiberg : Textbook of oorganisk kemi . 102: e upplagan. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1 , s. 433-438.
• Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Elementens kemi. 1: a upplagan. Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9 , s. 1022-1024.
• Ralf Steudel : kemi av icke-metaller . de Gruyter, Berlin 1998, ISBN 3-11-012322-3 .
• Inträde till klor. I: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, åtkomst den 24 november 2011.
• Harry H. Binder: Lexikon för de kemiska elementen - det periodiska systemet i fakta, siffror och data. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3 .
• Peter Schmittinger bland andra: Klor. I: Ullmanns encyklopedi för industrikemi . Wiley-VCH, Weinheim 2006, ISBN 3-527-30385-5 .

webb-länkar

Individuella bevis