Chlor

Chlor,  17Cl
Chlor dưới thể lỏng
Quang phổ vạch của chlor
Tính chất chung
Tên, ký hiệu	Chlor, Cl
Hình dạng	Chlor mang màu vàng ở cả thể lỏng và khí
Chlor trong bảng tuần hoàn
F ↑ Cl ↓ Br Lưu huỳnh ← Chlor → Argon
Số nguyên tử (Z)	17
Khối lượng nguyên tử chuẩn (Ar)	35.453(2) g
Phân loại	halogen
Nhóm, phân lớp	17, p
Chu kỳ	Chu kỳ 3
Cấu hình electron	[Ne] 3s2 3p5
mỗi lớp	2, 8,7
Tính chất vật lý
Màu sắc	Vàng lục nhạt
Trạng thái vật chất	Thể khí
Nhiệt độ nóng chảy	171,6 K ​(-101,5 °C, ​-150,7 °F)
Nhiệt độ sôi	239,11 K ​(-34,04 °C, ​-29,27 °F)
Mật độ	3,2 g·cm−3(ở 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng	ở nhiệt độ nóng chảy: 1,5625 g·cm−3
Điểm tới hạn	416,9 K, 7,991 MPa
Nhiệt lượng nóng chảy	(Cl) 6,406 kJ·mol−1
Nhiệt bay hơi	(Cl) 20,41 kJ·mol−1
Nhiệt dung	(Cl) 33,949 J·mol−1·K−1
Áp suất hơi P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ở T (K) 128 139 153 170 197 239
Tính chất nguyên tử
Trạng thái ôxy hóa	7, 6, 5,4,3,2,1,-1 acid mạnh
Độ âm điện	3,16 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa	Thứ nhất: 1251,2 kJ·mol−1 Thứ hai: 2298,0 kJ·mol−1 Thứ ba: 3822,0 kJ·mol−1
Bán kính liên kết cộng hóa trị	1 E-10 m pm
Bán kính van der Waals	1 E-10 m pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể	​Trực thoi
Vận tốc âm thanh	(thể khí, 0°C) 206 m·s−1
Độ dẫn nhiệt	26,58×10-3 W·m−1·K−1
Tính chất từ	Nghịch từ
Số đăng ký CAS	7782-50-5
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Chlor
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP 35Cl 75,77% 35Cl ổn định với 18 neutron 36Cl Tổng hợp 3,01×105năm β- 0,709 18Ar ε - 18S 37Cl 24,23% 37Cl ổn định với 20 neutron

Chlor (hay Chlorine, theo Danh pháp IUPAC) là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Cl và số nguyên tử bằng 17, thường tồn tại ở phân tử dạng 2 nguyên tử (Cl₂). Nguyên tố này là một halogen, nằm ở ô số 17, thuộc chu kì 3 của bảng tuần hoàn. Ion chlor là một thành phần của muối ăn và các hợp chất khác, nó phổ biến trong tự nhiên và chất cần thiết để tạo ra phần lớn các loại hình sự sống, bao gồm cả cơ thể người. Chlor có ái lực điện tử cao nhất và có độ âm điện đứng thứ 3 trong tất cả các nguyên tố. Ở dạng khí, nó có màu vàng lục nhạt, nó nặng hơn không khí khoảng 2,5 lần, có mùi hắc khó ngửi, và là chất độc cực mạnh. Ở dạng nguyên tố trong điều kiện chuẩn, chlor là một chất oxy hóa mạnh, được sử dụng làm chất tẩy trắng và khử trùng rất mạnh, cũng như là thuốc thử cần thiết trong ngành công nghiệp hóa chất. Là một chất khử trùng thông thường, các hợp chất chlor được sử dụng trong các bể bơi để giữ sạch sẽ và vệ sinh. Ở thượng tầng khí quyển, chlor chứa trong phân tử chlorofluorocarbons, ký hiệu CFC, có liên quan trong việc gây hại tầng ozone.

Lịch sử

Chlor được phát hiện năm 1774 bởi Carl Wilhelm Scheele, là người đã sai lầm khi cho rằng nó chứa oxy. Chlor được đặt tên năm 1810 bởi Humphry Davy, là người khẳng định nó là một nguyên tố.

Tính chất

Tính chất công vật lý

Chlor là khí có mùi xốc rất độc, tan nhiều trong dung môi hữu cơ. Chlor là khí hóa lỏng dưới áp suất 8 bar ở nhiệt độ phòng. Kích thước cột chất lỏng là ca. 0.3x 3 cm. Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, hai nguyên tử chlor hình thành các phân tử có hai nguyên tử Cl₂. Đây là một chất khí màu vàng xanh có mùi đặc biệt mạnh mẽ của nó, mùi thuốc tẩy. Sự gắn kết giữa hai nguyên tử là tương đối yếu (chỉ 242,58 ± 0,004 kJ/ mol), mà làm cho phân tử Cl₂ phản ứng cao. Điểm sôi bầu không khí thường xuyên là khoảng -34˚C, nhưng nó có thể được hóa lỏng ở nhiệt độ phòng với áp lực trên 8 atm. Nguyên tố này là thành viên của nhóm halôgen tạo ra một loạt các muối và được tách ra từ các chloride thông qua quá trình oxy hóa hay phổ biến hơn là điện phân. Chlor là một khí có khả năng phản ứng ngay lập tức gần như với mọi nguyên tố. Ở 10 °C một lít nước hòa tan 3,10 lít chlor và ở 30 °C chỉ là 1,77 lít.

Tính chất hóa học

Ngoài những tính chất hóa học của một phi kim như tác dụng với hầu hết kim loại tạo thành muối chloride, tác dụng với hydro tạo khí hydro chloride (Phản ứng này cần ánh sáng mặt trời hoặc Mg cháy, ở nhiệt độ thường trong bóng tối không xảy ra, tỉ lệ mol 1:1 là hỗn hợp nổ). Phương pháp chlor hóa là sử dụng khí Chlor mới sinh (khí chlor mới sinh có khả năng hoạt hóa rất cao hơn hẳn khí chlor đã được cất giữ trong các bình chứa một thời gian) tác dụng trực tiếp với đối tượng cần chlor hóa như các kim loại, oxide kim loại hoặc các hợp chất hữu cơ (benzen, toluen...), với nước, base,...

Chlor thể hiện một số hóa tính trong phản ứng Chlor hóa như sau:

a)Tác dụng với nước tạo dung dịch nước chlor:

Cl₂ (k) + H₂O (l) ↔ HCl (dd) + HClO (dd)

Dung dịch nước chlor là dung dịch hỗn hợp giữa Cl₂, HCl và HClO nên có màu vàng lục, mùi hắc của Chlor; dung dịch acid lúc đầu làm giấy quỳ chuyển sang màu đỏ nhưng nhanh chóng bị mất màu ngay sau đó do tác dụng oxy hóa mạnh của acid hypochlorơ HClO.

b)Tác dụng với dung dịch natri hydroxide NaOH tạo dung dịch nước Giaven:

Cl₂ (k) + 2NaOH (dd) → NaCl (dd) + NaClO (dd) + H₂O (l)

Dung dịch nước Javen là hỗn hợp hai muối Natri Chloride NaCl và Natri hypochlorit NaClO, có tính tẩy màu vì tương tự như acid hypochlorơ HClO, natri hypochlorit NaClO là chất oxy hóa mạnh.

c)Tác dụng với kim loại tạo muối chloride (trừ Au, Pt,..)

Cu + Cl₂ -> CuCl₂ (Cần nhiệt độ)

2Fe + 3Cl_{2 ->} 2FeCl₃

d)Ngoài ra, Cl₂ còn có thể tác dụng với kiềm dạng rắn ở nhiệt độ cao:

3Cl₂(k) + 6KOH (r) −(t°)-> 5KCl (dd) + KClO₃ (dd) + 3H₂O (l)

Thuộc tính

Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, hai nguyên tử chlor hình thành các phân tử có hai nguyên từ Cl. Đây là một chất khí màu vàng xanh có mùi đặc biệt mạnh mẽ của nó, mùi thuốc tẩy. Sự gắn kết giữa hai nguyên tử là tương đối yếu (chỉ 242,580 ± 0,004 kJ / mol), mà làm cho phân tử Cl₂ phản ứng cao. Điểm sôi bầu không khí thường xuyên là khoảng -34 ˚ C, nhưng nó có thể được hóa lỏng ở nhiệt độ phòng với áp lực trên 8 atm.

Ở dạng nguyên tố, chlor có dạng khí (ở điều kiện tiêu chuẩn) nhị nguyên tử (phân tử) có màu vàng lục nhạt.

Nguyên tố này là thành viên của nhóm Halogen tạo ra một loạt các muối và được tách ra từ các chloride thông qua quá trình oxy hóa hay phổ biến hơn là điện phân. Chlor là một khí có khả năng phản ứng ngay lập tức gần như với mọi nguyên tố. Ở 10 °C một lít nước hòa tan 3,10 lít chlor và ở 30 °C chỉ là 1,77 lít.

Đồng vị

Có hai đồng vị chính ổn định của chlor, với khối lượng 35 và 37, tìm thấy trong tự nhiên với tỷ lệ 3:1, tạo ra các nguyên tử chlor trong tự nhiên có khối lượng nguyên tử chung xấp xỉ 35.453. Chlor có 9 đồng vị với khối lượng nguyên tử trong khoảng 32 đến 40. Chỉ có hai đồng vị là có trong tự nhiên: Cl³⁵ (75,77%) và Cl³⁷ (24,23%) là ổn định,

Ứng dụng

Chlor là một hóa chất quan trọng trong làm tinh khiết nước, trong việc khử trùng hay tẩy trắng và là khí gây ngạt (mù tạt).

Chlor được sử dụng rộng rãi trong sản xuất của nhiều đồ vật sử dụng hàng ngày.

• Sử dụng (trong dạng acid hypochlorơ HClO) để diệt khuẩn từ nước uống và trong các bể bơi. Thậm chí một lượng nhỏ nước uống hiện nay cũng là được xử lý với chlor.
• Sử dụng rộng rãi trong sản xuất giấy, khử trùng, thuốc nhuộm, thực phẩm, thuốc trừ sâu, sơn, sản phẩm hóa dầu, chất dẻo, dược phẩm, dệt may, dung môi và nhiều sản phẩm tiêu dùng khác.

Trong hóa hữu cơ chất này được sử dụng rộng rãi như là chất oxy hóa và chất thế vì chlor thông thường tạo ra nhiều thuộc tính có ý nghĩa trong các hợp chất hữu cơ khi nó thây thế hydro (chẳng hạn như trong sản xuất cao su tổng hợp).

Chlor cũng được sử dụng trong sản xuất các muối chlorat, chloroform, carbon tetrachloride và trong việc chiết xuất brom.

Sự phổ biến

Trong tự nhiên chlor chỉ được tìm thấy trong dạng các ion chloride (Cl^-). Các chloride tạo ra các loại muối hòa tan trong nước biển — khoảng 1,9% khối lượng của nước biển là các ion chloride. Trong nước của biển Chết và các mỏ nước mặn ngầm thì nồng độ của các ion chloride còn cao hơn nữa.

Phần lớn các muối chloride hòa tan trong nước, vì thế các chloride rắn thông thường chỉ tìm thấy trong những vùng khí hậu khô hoặc ở sâu dưới đất. Trong lớp vỏ Trái Đất, chlor có giá trị trung bình khoảng 126 ppm,, chủ yếu ở dạng halit (muối mỏ) (natri chloride), sylvit (kali chloride) và carnalit (magiê chloride, kali chloride ngậm sáu phân tử nước). Có hơn 2000 hợp chất của chlor vô cơ tồn tại trong tự nhiên.

Trong vũ trụ, chlor được tạo ra trong các vụ nổ siêu tân tinh.

Về công nghiệp, chlor nguyên tố được sản xuất bằng cách điện phân dung dịch natri chloride bão hòa. Cùng với chlor, quy trình khử chlor của kim loại kiềm sinh ra khí hydro và natri hydroxide, theo phản ứng sau:

2NaCl + 2H₂O → Cl₂ + H₂ + 2NaOH

Xem thêm

• Chlorofluorocarbon'

Tham khảo

Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Chlor.