Хлор

Каждый человек, наверное, хотя бы однажды сталкивался с характерным запахом так называемой «хлорки» — вещества, используемого повсеместно для обеззараживания помещений, очистки бассейнов и питьевой воды. Это хлорная известь – смесь нескольких химических соединений, содержащих хлор, который и даёт этот запах.

Хлор — это химический элемент №17 периодической таблицы Менделеева с атомной массой - 35,45 а.е.м., принадлежащий к группе галогенов. В свободном состоянии хлор представляет собой ядовитый желто-зеленый газ с острым неприятным запахом.

Одно из самых распространённых химических соединений хлора, поваренная соль с формулой NaCl, известно человеку с древнейших времен.  Но впервые газообразный хлор был получен и подробно описан шведским химиком Карлом Шееле в 1774 году. Изучая газ, который выделялся при взаимодействии минерала пиролюзита (MnO₂) с соляной кислотой (HCl), Шееле отметил, что его запах похож на запах царской водки (смесь концентрированных азотной и соляной кислот).

Кристаллы пиролюзита, длина до 3 см, горы Шварцвальд (Германия).
Фото: взято из en.wikipedia.org           

Он первым обнаружил, что этот газ взаимодействует с золотом и киноварью и обладает отбеливающими свойствами. При этом Шееле, а вслед за ним и другие учёные полагали, что открытый новый газ – это окисел соляной кислоты, а не простое вещество. Французские химики Клод Бертолле и Антуан Лавуазье предложили считать этот газ окислом некоего нового элемента «мурия». В течение тридцати семи лет химики безуспешно пытались выделить неведомый мурий. И только в 1811 году британский учёный Гемфри Дэви пришёл к выводу, что открытый Шееле газ – простое вещество. Ему, используя электролиз, удалось разложить поваренную соль на натрий и новый газ, доказав элементарную природу последнего. Дэви назвал его chlorine, от греческого χλωροζ (chloros) – желто-зеленый. Позже французский химик Жозеф Луи Гей-Люссак дал новому элементу более короткое имя – chlore, хотя в английском языке оно осталось прежним. Официальное международное название Chlorum с символом Cl было присвоено только в конце XIX века, когда были установлены международные стандарты наименований химических элементов.

Среднее содержание хлора в земной коре составляет 170 г/т. Химически очень активен и поэтому в свободном виде в природе почти не встречается.  Главные минералы хлора: галит NaCl, сильвин КСl, карналлит KCl·MgCl₂·6H₂₁O, каинит КСl·MgSO₄·3Н₂О.

Основным хлорным сырьём является каменная соль или минерал галит - NaCl, реже сильвин - KCl. Для получения одной тонны хлора нужно примерно 1,8 тонны соли.

Кристаллы галита NaCl, 16х15х13 см, месторождение Величка (Польша). Фото: взято из en.wikipedia.org           

Газообразный хлор получают при электролизе крепкого водного раствора NaCl. При этом попутно извлекают едкий натр и водород. Транспортируют хлор обычно в жидком состоянии в железнодорожных цистернах или баллонах под давлением до 10 атм.

Хлор — токсичный удушающий газ, при попадании в лёгкие вызывает ожог лёгочной ткани и удушье. Он был одним из первых химических отравляющих веществ, использованных Германией в Первую мировую войну.

В России первое производство хлора было организовано в 1880 г. на Бондюжском химическом заводе в Татарстане. Весь производимый тогда хлор расходовался на получение хлорной извести. В 1917 г. все хлорные заводы России выпускали 12 000 тонн хлора. А в 1965 г. в СССР было произведено более одного миллиона тонн хлора.

В настоящее время хлор нужен, прежде всего, химической промышленности для производства различных органических хлорпроизводных. Сегодня более 60% мирового производства хлора используется для органического синтеза, это более 20 млн тонн в год. Помимо этого, хлор используют для производства соляной кислоты, хлорной извести, хлоратов. В металлургии хлор применяют для производства некоторых чистых металлов: титана, олова, тантала, ниобия. В медицине — для изготовления лекарственных препаратов: ибупрофен, аспирин, различные витаминные комплексы.

Молекулы, содержащие хлор, были обнаружены астрофизиками в разные годы в межзвездном пространстве и даже в атмосферах некоторых экзопланет. Его присутствие в молекулярных соединениях важно для понимания химии звездообразования и эволюции планетных атмосфер.