Ионы калия и хлора имеют


Отличие свойств ионов от нейтральных молекул и атомов — урок. Химия, 8–9 класс.

Почему в пищу не используют металлический натрий и газообразный хлор, однако без хлорида натрия, состоящего из ионов натрия и хлора, невозможно приготовление пищи?

 

 

Рассмотрим свойства ионов Na+ и хлорид-ионы Cl− в составе хлорида натрия.

В водном растворе поваренной соли \(NaCl\)  ионы натрия Na+ и хлорид-ионы Cl− не имеют

цвета, запаха, не ядовиты. Ионы натрия Na+ не обладают восстановительными свойствами, хлорид-ионы Cl− не имеют окислительных свойств.

Свойства ионов натрия и хлора отличаются от свойств атомов, которые их образовали.

Так, металлический натрий, состоящий из атомов Na0, бурно реагирует с водой, образуя газообразный водород и гидроксид натрия, легко окисляется на воздухе, является сильным восстановителем.

 

 

Простое вещество хлор Cl2, молекулы которого состоят из атомов хлора Cl0 — газ жёлто-зелёного цвета, ядовит, сильный окислитель.

 

 

Ионы по физическим, химическим, физиологическим свойствам отличаются от свойств нейтральных молекул и атомов, из которых они образовались.

Отличие свойств атома и иона одного и того же элемента объясняется разным электронным строением этих частиц.

Источники:

Габриелян О. С. Химия. 8 класс: учебник / О. С. Габриелян. — 5-6 изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2016. — 287, [1] с.

http://bigslide.ru/images/2/1120/960/img3.jpg

https://www.google.by/search?q=газообразный+хлор

http://www.periodictable.ru/011Na/slides/Na1.jpg

http://xcook.info/sites/default/files/products/12/opisanie.jpg

Различные реакции галогенов

На этот раз мы можем говорить только о реакциях хлора, брома и йода. Где бы у вас ни были растворы, фтор вступает в реакцию с водой.

Хлор и бром являются достаточно сильными окислителями, чтобы окислять ионы железа (II) до ионов железа (III). При этом хлор восстанавливается до хлорид-ионов; бром в бромид-ионы.

Для уравнения брома просто замените Cl на Br.

Очень бледно-зеленый раствор, содержащий ионы железа (II), превратится в желтый или оранжевый раствор, содержащий ионы железа (III).

Йод не является достаточно сильным окислителем, чтобы окислять ионы железа (II), поэтому реакции нет. На самом деле происходит обратная реакция. Ионы железа (III) являются достаточно сильными окислителями, чтобы окислять иодид-ионы до йода:

Еще раз, мы просто посмотрим на это для хлора, брома и йода. Мы начнем с подробного рассмотрения случая хлора, потому что именно с ним вы, скорее всего, столкнетесь.

 

Реакция хлора с холодным раствором гидроксида натрия

Реакция между хлором и разбавленным холодным раствором гидроксида натрия:

NaClO (иногда обозначаемый как NaOCl) представляет собой хлорат натрия (I).Старое название для этого - гипохлорит натрия, а раствор в правой части уравнения - это то, что обычно продается как отбеливатель.

Теперь подумайте об этом в терминах степеней окисления.

Очевидно, что хлор изменил степень окисления, потому что он попал в соединения, начиная с исходного элемента. Проверка всех степеней окисления показывает:

Хлор только вещь, чтобы изменить степень окисления. Он был окислен или восстановлен? Да! Обе! Один атом был восстановлен, потому что его степень окисления упала.Другой был окислен.

Это хороший пример реакции диспропорционирования . Реакция диспропорционирования - это реакция, в которой одно вещество одновременно окисляется и восстанавливается.

 

Реакция хлора с горячим раствором гидроксида натрия

Реакция между хлором и горячим концентрированным раствором гидроксида натрия:

Незнакомый продукт на этот раз - хлорат натрия (V) - NaClO 3 .

Как и раньше, проверьте степень окисления всего в уравнении. И снова вы обнаружите, что единственное, что нужно изменить, - это хлор. Он изменяется от 0 в молекулах хлора в левой части до -1 (в NaCl) и +5 (в NaClO 3 ).

Это тоже реакция диспропорционирования.

 

Построение уравнений для этих реакций

На самом деле, первый простой, и большинство людей просто его записали бы.Второй вариант сложнее, и один из способов его наращивания - использовать степени окисления.

Вам необходимо знать два основных продукта реакции. Так что запишите это:

А теперь подумайте об изменениях степени окисления. Чтобы перейти к NaCl, степень окисления хлора упала с 0 до -1.

Чтобы перейти на NaClO 3 , он увеличился с 0 до +5.

Положительные и отрицательные изменения степени окисления должны уравновешиваться, поэтому на каждый образованный NaClO 3 должно приходиться 5 NaCl.Запишите это:

Теперь уравновесить натрий и хлор - несложная задача. Когда вы закончите, вы обнаружите, что у вас осталось достаточно водорода и кислорода, чтобы получить 3H 2 О. Это кажется разумным!

 

Реакции с участием брома и йода

По сути, они похожи на хлор, разница в температурах, при которых что-то происходит. Тенденция к образованию иона с галогеном в степени окисления +5 быстро возрастает по мере того, как вы спускаетесь по группе.

Раствор брома и гидроксида натрия

В случае брома образование бромата натрия (V) происходит при гораздо более низкой температуре, вплоть до комнатной. Если вы хотите приготовить раствор бромата натрия (I), вы должны провести реакцию при температуре около 0 ° C.

Раствор йода и гидроксида натрия

В этом случае вы получаете йодат натрия (V) независимо от температуры. Коттон и Уилкинсон (Advanced Inorganic Chemistry, 3-е издание, стр. 477) говорят, что ион йодата (I) неизвестен в растворе.

.

Руководство по водным ресурсам - хлор и его альтернативы

Хлор является одним из наиболее универсальных химических веществ, используемых при очистке воды и сточных вод. Этот мощный окислитель используется для:

  • Дезинфекция
  • Борьба с микроорганизмами
  • удаление аммиака
  • контроль вкуса и запаха
  • уменьшение цвета
  • разрушение органических веществ
  • окисление сероводорода
  • окисление железа и марганца

Хотя хлор полезен для многих целей, его использование связано с безопасностью и экологией.

Физические свойства и реакции в воде

Хлор в газообразном состоянии был открыт Карлом В. Шееле в 1774 году и идентифицирован как элемент Хамфри Дэви в 1810 году. Газообразный хлор имеет зеленовато-желтый цвет, а его плотность примерно в 2 раза больше плотности воздуха. Когда он конденсируется, он становится прозрачной жидкостью янтарного цвета с плотностью примерно в 1 раз большей плотности воды. Один объем жидкого хлора дает примерно 500 объемов газообразного хлора, который не является ни взрывоопасным, ни воспламеняющимся.Как и кислород, газообразный хлор может поддерживать горение некоторых веществ. Хлор реагирует с органическими веществами с образованием окисленных или хлорированных производных. Некоторые из этих реакций, например, с углеводородами, спиртами и эфирами, могут быть взрывоопасными. Образование других хлорированных органических веществ, в частности тригалометанов (ТГМ), представляет собой экологическую угрозу для источников питьевой воды.

Газообразный хлор является также токсичным раздражителем дыхательных путей. Концентрации в воздухе, превышающие 3-5 частей на миллион по объему, можно определить по запаху, а воздействие 4 частей на миллион в течение более 1 часа может иметь серьезные респираторные эффекты.Поскольку газообразный хлор плотнее воздуха, при выпуске он остается близко к земле. Содержимое 1-тонного баллона с хлором может вызвать кашель и респираторный дискомфорт на площади 3 квадратных миль. Такое же количество, сконцентрированное на площади в 1/10 квадратной мили, может быть смертельным уже после нескольких вдохов.

Хлор производят в промышленных масштабах путем электролиза рассола, обычно хлорида натрия, в любом из трех типов ячеек: диафрагменных, ртутных или мембранных. Большая часть хлора, производимого в США, производится путем электролиза хлорида натрия с образованием газообразного хлора и гидроксида натрия в мембранных ячейках.Процесс ртутного элемента дает более концентрированный раствор щелочи (50%), чем диафрагменный элемент. Газообразный хлор также может быть образован солевым процессом (который использует реакцию между хлоридом натрия и азотной кислотой), процессом окисления соляной кислоты и электролизом растворов соляной кислоты. Газ поставляется под давлением в баллонах на 150 фунтов, баллонах на 1 тонну, автоцистернах, цистернах и баржах.

Четыре основных категории обработки хлором определяются не только своей функцией, но и своим положением в последовательности обработки воды:

  • прехлорирование
  • повторное хлорирование
  • постхлорирование
  • дехлорирование

В химически чистой воде молекулярный хлор реагирует с водой и быстро гидролизуется до хлорноватистой кислоты (HOCl) и соляной кислоты (HCl):

Класс 2

+

H 2 O

®

HOCl

+

HCl

хлор

вода

хлорноватистая
кислота

соляная
кислота

Обе кислоты, образующиеся при гидролизе, вступают в реакцию со щелочностью, снижая буферную способность воды и снижая pH.Каждый фунт газообразного хлора, добавленный в воду, удаляет около 1,4 фунта щелочности. В системах водяного охлаждения это снижение щелочности может иметь большое влияние на скорость коррозии.

При уровне pH выше 4,0 и в разбавленных растворах реакция гидролиза завершается за доли секунды. Для всех практических целей реакция необратима. Хлорноватистая кислота является слабой кислотой и диссоциирует с образованием иона водорода и иона гипохлорита.

HOCl «» H + + OCl
хлорноватистая
кислота
водород
ион
гипохлорит
ион

Концентрация или распределение каждого вида в равновесии зависит от pH и температуры.Между pH 6,5 и 8,5 реакция диссоциации является неполной, и присутствуют ионы хлорноватистой кислоты и гипохлорита. Равновесное соотношение при любом заданном pH остается постоянным, даже если концентрация хлорноватистой кислоты снижается. При постоянном pH и повышении температуры химическое равновесие отдает предпочтение иону OCl - по сравнению с HOCl.

Основными окислителями воды являются хлорноватистая кислота и ион гипохлорита, хотя гипохлорит имеет более низкий окислительный потенциал.Окислительный потенциал - это мера способности хлора реагировать с другими материалами. Скорость, с которой происходят эти реакции, определяется pH, температурой и окислительно-восстановительным потенциалом. По мере увеличения pH химическая активность хлора снижается; при повышении температуры реакции протекают быстрее. Реакции окисления хлора такими неорганическими восстановителями, как сульфиды, сульфиты и нитриты, обычно очень быстры. Некоторые растворенные органические вещества также быстро реагируют с хлором, но завершение многих реакций хлорорганических соединений может занять несколько часов.

Потребность в хлоре. Потребность в хлоре. Потребность в хлоре определяется как разница между количеством хлора, добавленного в водную систему, и количеством свободного доступного хлора или связанного доступного хлора, остающегося в конце заданного периода времени. Спрос - это количество хлора, потребляемого в реакциях окисления или замещения с неорганическими и органическими материалами, такими как H 2 S, Fe 2+ , Mn 2+ , NH 3 , фенолы, аминокислоты, белки. , и углеводы.Свободно доступный остаточный хлор - это количество хлора, которое существует в системе очищенной воды в виде хлорноватистой кислоты и ионов гипохлорита после удовлетворения потребности в хлоре. Свободное остаточное хлорирование - это нанесение хлора на воду для получения свободного остаточного хлора.

Комбинированное остаточное хлорирование. Доступное комбинированное остаточное хлорирование. Комбинированный остаточный хлор - это остаточный хлор, который присутствует в воде в сочетании с аммиаком или органическими соединениями азота.Комбинированное остаточное хлорирование - это применение хлора к воде для реакции с аммиаком (природным или добавленным) или другими соединениями азота с образованием объединенного доступного остаточного хлора. Общий доступный хлор - это общий свободный доступный хлор, связанный доступный хлор и другие хлорированные соединения.

Доступный хлор. Доступный хлор. «Доступный хлор» представляет собой выражение эквивалентных масс окислителей с газообразным хлором в качестве основы, аналогично выражению щелочности в эквивалентах карбоната кальция.Этот термин возник из-за необходимости сравнить другие хлорсодержащие соединения с газообразным хлором. Доступный хлор основан на реакции полуэлемента, в которой газообразный хлор восстанавливается до ионов хлора с потреблением двух электронов. В этой реакции эквивалентная масса хлора равна молекулярной массе хлора, 71 г / моль, деленной на 2, или 35,5 г / моль.

2e

+

Класс 2

®

2Cl -

хлор

хлорид-ион

Доступный хлор в других хлорсодержащих соединениях рассчитывается на основе аналогичных полуэлементных реакций, формулы веса соединения и эквивалентного веса хлора.

Хотя газообразный хлор диссоциирует только на 50% HOCl или OCl , он считается 100% доступным хлором. Из-за этого определения соединение может иметь более 100% доступного хлора. Умножение активного массового процента хлора на 2 указывает на доступный хлор. В таблице 27-1 перечислены фактические массовые проценты и процент доступного хлора для нескольких распространенных соединений.

Доступный хлор, как и окислительный потенциал, не является надежным индикатором возникновения или степени реакции окисления.Это еще более плохой показатель антимикробной эффективности окисляющего соединения. Например, антимикробная эффективность хлорноватистой кислоты (HOCl) намного выше, чем у любого из хлораминов, даже если хлорамины имеют более высокий доступный хлор.

Образование хлорамина. Образование хлорамина. Одной из наиболее важных реакций при кондиционировании воды является реакция между растворенным хлором в форме хлорноватистой кислоты и аммиаком (NH 3 ) с образованием неорганических хлораминов.Неорганические хлорамины состоят из трех видов: монохлорамин (NH 2 Cl), дихлорамин (NHCl 2 ) и трихлорамин или трихлорид азота (NCl 3 ). Основные реакции образования хлорамина:

NHCl 2 + HOCl ® NCl 3 + H 2 O
дихлорамин хлорноватистая
кислота
трихлорамин вода

NH 3 (водн.) + HOCl ® NH 2 Класс + H 2 O
аммиак хлорноватистая
кислота
монохлорамин вода

NH 2 Класс + HOCl ® NHCl 2 + H 2 O
монохлорамин хлорноватистая
кислота
дихлорамин вода

Относительные количества образующихся хлораминов зависят от количества подаваемого хлора, отношения хлор / аммиак, температуры и pH.Как правило, монохлорамин образуется при pH выше 7 и преобладает при pH 8,3. Дихлорамин преобладает при pH 4,5. Между этими значениями pH существуют смеси двух хлораминов. При pH ниже 4,5 преобладающим продуктом реакции является трихлорид азота.

Окислительный потенциал монохлораминов значительно ниже, чем у хлоридов, и монохлорамины медленнее реагируют с органическими веществами. Эти свойства уменьшают количество образующихся тригалометанов (ТГМ). Считается, что образование ТГМ в питьевой воде более вредно, чем снижение антимикробных свойств свободного хлора.Поэтому аммиак часто вводят в поток исходного хлора для образования хлораминов перед тем, как хлор вводят в поток питьевой воды.

Комбинированные остаточные количества хлора обычно более химически стабильны (менее активны в зависимости от потребности в хлоре), чем остаточные количества свободного хлора. Это свойство помогает поддерживать стабильные остатки в удаленных системах распределения воды под давлением. Однако более низкая антимикробная эффективность хлораминов по сравнению со свободным хлором требует более высоких суммарных остатков и / или более длительного времени контакта, которые часто доступны в системах распределения.

Хлорирование по контрольной точке. Хлорирование по точке останова - это применение хлора, достаточного для поддержания свободного остаточного хлора. Основная цель хлорирования до точки останова - обеспечить эффективную дезинфекцию за счет удовлетворения потребности воды в хлоре. При очистке сточных вод хлорирование до точки прерывания является средством удаления аммиака, который превращается в окисленную летучую форму.

Добавление хлора к воде, содержащей аммиак или азотсодержащие органические вещества, приводит к увеличению содержания остаточного связанного хлора.Между точками A и B на этой кривой образуются моно- и дихлорамины. После достижения максимального суммарного остатка (точка B) дальнейшие дозы хлора уменьшают остаточный уровень. Окисление хлорамина до дихлорамина, происходящее между точками B и C, приводит к снижению первоначально образовавшихся объединенных доступных остатков. Точка C представляет собой точку останова: точка, в которой потребность в хлоре удовлетворена и дополнительный хлор появляется в виде свободных остатков. Между точками C и D количество свободного остаточного хлора увеличивается прямо пропорционально количеству применяемого хлора.

Факторами, влияющими на хлорирование до точки останова, являются начальная концентрация аммиачного азота, pH, температура и потребность других неорганических и органических веществ. Весовое соотношение хлора, применяемого к исходному аммиачному азоту, должно быть 8: 1 или больше для достижения точки разрыва. Если массовое соотношение меньше 8: 1, хлора недостаточно для окисления первоначально образовавшихся хлорированных соединений азота. Когда требуются мгновенные остаточные количества хлора, хлор, необходимый для получения свободных остатков хлора, может в 20 или более раз превышать количество присутствующего аммиака.Скорость реакции самая высокая при pH 7-8 и высоких температурах.

На типичной кривой точки излома начальная доза хлора не дает остаточного количества из-за немедленной потребности в хлоре, вызванной быстро реагирующими ионами. Чем больше хлора применяется, тем больше хлораминов. Эти хлорамины показаны в общем остаточном хлоре. При более высоких дозах хлора начинается наклон к точке останова. После точки останова образуются остатки свободного хлора.

Остатки свободного хлора обычно уничтожают вкус и запах, уничтожают бактерии и окисляют органические вещества.Хлорирование по точке останова также может контролировать рост слизи и водорослей, способствовать коагуляции, окислять железо и марганец, удалять аммиак и в целом улучшать качество воды в цикле очистки или в системе распределения.

ОКИСЛЯЮЩИЕ ПРОТИВОМИКРОБНЫЕ СРЕДСТВА В ПРОМЫШЛЕННЫХ СИСТЕМАХ ОХЛАЖДЕНИЯ

Окисляющие противомикробные вещества, обычно используемые в промышленных системах охлаждения, - это галогены, хлор и бром в жидкой и газообразной форме; доноры органических галогенов; диоксид хлора; и, в ограниченной степени, озон.

Окисляющие противомикробные препараты окисляют или принимают электроны от других химических соединений. Их способ антимикробной активности может заключаться в прямом химическом разложении клеточного материала или дезактивации критических ферментных систем в бактериальной клетке. Важным аспектом противомикробной эффективности является способность окислителя проникать через клеточную стенку и нарушать метаболические пути. По этой причине только окислительный потенциал не всегда напрямую коррелирует с противомикробной эффективностью.

Относительная способность типичных галогенов к микробиологическому контролю следующая:

HOCl 3 HOBr 3 NH x Br y >>
хлорноватистая кислота Бромистоводородная кислота бромамин

OCl - > ОБр - >>> NH x Класс y
гипохлорит-ион гипобромит-ион хлорамин

pH охлаждающей воды влияет на окислительную антимикробную эффективность.pH определяет относительные пропорции хлорноватистой кислоты и иона гипохлорита или, в системах, обработанных донорами брома, гипоброматной кислоты и иона гипобромита. Кислотные формы галогенов обычно являются более эффективными противомикробными средствами, чем диссоциированные формы. При некоторых условиях хлорноватистая кислота в 80 раз более эффективна в борьбе с бактериями, чем гипохлорит-ион. При pH ниже 7,6 преобладает хлорноватистая кислота. Бромистоводородная кислота преобладает при pH ниже 8,7, что делает доноры брома более эффективными, чем доноры хлора в щелочной охлаждающей воде, особенно там, где время контакта ограничено.

На антимикробную эффективность также влияет потребность в системе охлаждающей воды, в частности потребность в аммиаке. Хлор реагирует с аммиаком с образованием хлораминов, которые не так эффективны, как хлорноватистая кислота или гипохлорит-ион, при микробиологическом контроле. Бром реагирует с аммиаком с образованием бромаминов. В отличие от хлораминов, бромамины нестабильны и преобразуют бромистоводородную кислоту.

Большинство микробов в системах охлаждения можно контролировать с помощью обработки хлором или бромом, если они подвергаются воздействию достаточного количества остатков в течение достаточно длительного времени.Остаточный уровень свободного хлора 0,1-0,5 частей на миллион достаточен для борьбы с объемными водными организмами, если остаток может сохраняться в течение достаточного периода времени.

Непрерывное хлорирование системы охлаждающей воды часто кажется наиболее целесообразным для борьбы с микробной слизью. Однако в некоторых системах экономически сложно поддерживать постоянный свободный остаток, особенно в системах с технологическими утечками. В некоторых системах с высокими требованиями часто невозможно получить свободный остаток, и необходимо принять комбинированный остаток.Кроме того, высокие скорости подачи хлора с остаточным содержанием или без него могут усилить коррозию металла в системе и гниение древесины башни. Добавление неокисляющих антимикробных препаратов предпочтительнее высоких доз хлорирования.

В прямоточных системах свободные остатки от 0,3 до 0,8 ppm обычно поддерживаются в течение 2 часов за период обработки. Скорость повторного заражения определяет частоту необходимого лечения.

Открытые рециркуляционные системы можно обрабатывать с помощью программы непрерывного или периодического галогенирования.Непрерывная подача является наиболее эффективной и обычно доступной там, где используется газообразный хлор или гипохлорит, а потребность в системе низкая. Свободные остатки 0,1-0,5 частей на миллион поддерживаются вручную. Следует проявлять осторожность, чтобы не подавать чрезмерное количество галогена, которое может отрицательно повлиять на скорость коррозии. Скорость подачи хлора не должна превышать 4 ppm в зависимости от скорости рециркуляции. Использование доноров галогенов может быть ограничено прерывистой подачей из соображений экономии, хотя непрерывная подача в системах с низкой потребностью является эффективной.Прерывистая подача требует поддержания такого же свободного остатка, как и в непрерывной программе, но только в течение последних 1 часа применения хлора. Для получения свободного остатка может потребоваться до 3 часов добавления хлора, в зависимости от требований системы, чистоты системы и частоты хлорирования.

АЛЬТЕРНАТИВЫ ГАЗОВОГО ХЛОРА

Законы сообщества о праве на информацию, повторное разрешение Superfund, законы SARA Title III и выброс смертоносного газа в Бхопале, Индия, вызвали серьезную озабоченность относительно безопасности газообразного хлора.К другим источникам галогенов и окислителей для микробиологического контроля относятся:

  • гипохлоритов (гипохлорит натрия, гипохлорит натрия с бромидом натрия и гипохлорит кальция)
  • хлорированных или бромированных донорных молекул, таких как изоцианураты, трихлор-s-триазинтрионы и гидантоины
  • диоксид хлора
  • озон

Гипохлориты

Гипохлорит натрия и гипохлорит кальция - производные хлора, образующиеся при реакции хлора с гидроксидами.При нанесении гипохлорита в водные системы образуются гипохлорит-ион и хлорноватистая кислота, как и при нанесении газообразного хлора.

NaOCl ® OCl - + Na +
гипохлорит натрия гипохлорит-ион ион натрия

OCl - + Na + + H 2 O « HOCl + NaOH
гипохлорит-ион ион натрия вода хлорноватистая кислота натрия гидроксид

Ca (OCl) 2 ® 2OCl + Ca 2+
гипохлорит кальция гипохлорит-ион ион кальция

2OCl -

+

Ca 2+

+

2H 2 O

«»

2HOCl

+

Са (ОН) 2

гипохлорит-ион

ион кальция

вода

Кислота хлорноватистая

кальция гидроксид

Разница между реакцией гидролиза газообразного хлора и гипохлоритов заключается в побочных продуктах реакции.Реакция газообразного хлора и воды увеличивает концентрацию ионов H + и снижает pH за счет образования соляной кислоты. Реакция гипохлоритов и воды образует как хлорноватистую кислоту, так и гидроксид натрия или гидроксид кальция. Это вызывает небольшое изменение pH. Растворы гипохлорита натрия содержат незначительные количества избыточного каустика в качестве стабилизатора, которые увеличивают щелочность и повышают pH в точке инъекции. Это может привести к образованию шкалы твердости. Добавление диспергатора (органический фосфат / полимер) в водную систему обычно достаточно для контроля этого потенциала образования накипи.

Щелочность и pH значительно изменяются, когда гипохлорит натрия или кальция заменяет газообразный хлор. Газообразный хлор снижает щелочность на 1,4 ppm на ppm подаваемого хлора; гипохлорит не снижает щелочность. Повышенная щелочность воды, обработанной гипохлоритом, снижает потенциал коррозии, но может увеличить потенциал осаждения.

Гипохлорит натрия. Гипохлорит натрия. Гипохлорит натрия, также называемый жидким отбеливателем, является наиболее широко используемым из всех хлорированных отбеливателей.Он доступен в нескольких концентрациях растворов, от известного коммерческого сорта с концентрацией NaOCl около 5,3 мас.% До промышленных концентраций 10–12%. Крепость отбеливающего раствора обычно выражается в его «товарных процентах» или «объемных процентах», а не в массовых процентах: 15 товарных процентов гипохлорита составляют всего 12,4 массовых процента гипохлорита. Приблизительно 1 галлон гипохлорита натрия промышленной концентрации требуется для замены 1 фунта газообразного хлора.

На стабильность растворов гипохлорита отрицательно влияют тепло, свет, pH и металлическое загрязнение. Скорость разложения 10% и 15% растворов почти удваивается при повышении температуры хранения на каждые 10 ° F. Солнечный свет сокращает период полураспада 10-15% -ного раствора гипохлорита в 3-5 раз. Если pH хранимого раствора падает ниже 11, разложение идет быстрее. Всего лишь 0,5 ppm железа вызывает быстрое ухудшение 10-15% растворов. Добавление концентрированного хлорида железа в резервуар с гипохлоритом натрия вызывает быстрое образование газообразного хлора.

Обычные промышленные сорта гипохлорита натрия можно подавать в чистом виде или разбавлять водой с низкой жесткостью. Использование воды с высокой жесткостью для разбавления может вызвать осаждение солей кальция из-за высокого pH раствора гипохлорита.

«High Test» гипохлорит кальция (HTH). Гипохлорит кальция "High Test" (HTH). Наиболее распространенной формой сухого гипохлорита в Соединенных Штатах является гипохлорит кальция с высоким содержанием тестируемого вещества (HTH). Он содержит 70% доступного хлора, 4-6% извести и немного карбоната кальция.При растворении HTH в жесткой воде образуются осадки. Для подачи гипохлорита кальция в жидком виде растворы следует готовить на мягкой воде с концентрацией хлора 1-2%. Следует соблюдать осторожность при хранении гранулированного гипохлорита кальция. Его не следует хранить там, где он может подвергаться нагреву или контактировать с легко окисляемым органическим материалом. Гипохлорит кальция разлагается экзотермически, выделяя кислород и монооксид хлора. Разложение происходит, если HTH загрязнен водой или влагой из атмосферы.Гипохлорит кальция теряет 3-5% хлора в год при нормальном хранении.

Все гипохлориты в некоторой степени вредны для кожи, и с ними необходимо обращаться осторожно. Для хранения и розлива следует использовать коррозионно-стойкие материалы.

БРОМ

Бром используется для очистки воды с 1930-х годов. Большая часть производства брома в США происходит в районе Великих озер и Арканзасе. Бром коммерчески образуется в результате реакции бромного солевого раствора с газообразным хлором с последующей отгонкой и концентрированием жидкого брома.Бром - дымящаяся жидкость темно-красного цвета при комнатной температуре.

Бром диссоциирует в воде так же, как и хлор, с образованием гипоброматной кислоты и иона гипобромита. Гипобромистая кислота - это слабая кислота, которая частично диссоциирует с образованием иона водорода и иона гипобромита. Концентрация или распределение каждого вида в равновесии зависит от pH и температуры. Между pH 6,5 и 9 реакция диссоциации является неполной, и присутствуют как гипобромистая кислота, так и ион гипобромита.Равновесное соотношение при любом данном pH остается постоянным. При pH выше 7,5 количество хлорноватистой кислоты больше, чем количество хлорноватистой кислоты для эквивалентных скоростей подачи. Более высокий процент бромистоводородной кислоты полезен в щелочных водах и в водах, содержащих аммиак.

Способы получения бромистоводородной кислоты включают:

с использованием двух жидкостей (или одной жидкости и газообразного хлора)

NaBr + HOCl ® HOBr + NaCl
натрия бромид хлорноватистая кислота Бромистоводородная кислота соль

с использованием сжатого газа

BrCl + H 2 O ® HOBr + HCl
хлорид брома вода Бромистоводородная кислота соляная кислота

с использованием твердого

C 5 H 6 BrClN 2 O 2 + 2H 2 O ® HOCl + HOBr + C 5 H 8 N 2 O 2
бромхлор-
диметилгидантоин (BCDMH)
вода хлорноватистая кислота Бромистоводородная кислота диметил-
гидантоин

Независимо от метода, используемого для получения бромистоводородной кислоты, цель состоит в том, чтобы воспользоваться ее антимикробной активностью.Жидкий и твердый методы не требуют хранения сжатых газов - основной причины замены газообразного хлора.

Бром реагирует с соединениями аммиака с образованием бромаминов, которые являются гораздо более эффективными противомикробными средствами, чем хлорамины. При pH 8,0 отношение бромистоводородной кислоты к бромамину в аммиачных водах составляет 8: 1. Поскольку монобромамин нестабилен, а трибромамин не образуется, нет необходимости переходить к бромированию до точки останова.

Более короткий ожидаемый срок службы соединений брома (из-за более низкой прочности связи) снижает остаточное количество окислителя в сбросах с завода и снижает потребность в дехлорировании перед сбросом.

ГАЛОГЕННЫЕ ДОНОРЫ

Доноры галогенов - это химические вещества, которые выделяют активный хлор или бром при растворении в воде. После высвобождения реакция галогена аналогична реакции хлора или брома из других источников. Доноры твердых галогенов, обычно используемые в системах водяного охлаждения, включают следующие:

  • 1-бром-3-хлор-5,5-диметилгидантоин
  • 1,3-дихлор-5,5-диметилгидантоин
  • натрия дихлоризоцианурат

Эти химические вещества-доноры не выделяют активный галоген сразу, а медленно делают его доступным; поэтому их можно рассматривать как окислители с "контролируемым высвобождением".Считается, что их механизмы действия похожи на хлор или бром, но они могут проникать через клеточные мембраны и проводить свои окислительные реакции изнутри клетки. Эти доноры широко используются из-за простоты, низких капитальных затрат и низкой стоимости установки систем подачи. Кроме того, поскольку они твердые, они исключают опасность обращения с газами (утечка) и жидкостями (разливы). При оценке на основе общей стоимости доноры галогенов часто оказываются экономичным выбором, несмотря на их относительно высокие материальные затраты.

ДИОКСИД ХЛОРА

Диоксид хлора, ClO 2 , является еще одним производным хлора. Этот нестабильный, потенциально взрывоопасный газ должен образовываться в месте применения. Наиболее распространенный метод получения ClO 2 - это реакция газообразного хлора с раствором хлорита натрия.

2NaClO 2 + Класс 2 ® 2ClO 2 + 2NaCl
хлорит натрия диоксид хлора хлор натрия хлорид

Теоретически на каждые 2 штуки требуется 1 фунт газообразного хлора.6 фунтов хлорита натрия. Однако часто используется избыток хлора, чтобы снизить pH до необходимого минимума 3,5 и довести реакцию до завершения. Гипохлорит натрия можно использовать вместо газообразного хлора для образования диоксида хлора. Этот процесс требует добавления серной или соляной кислоты для контроля pH.

Другие методы, используемые для получения диоксида хлора, включают:

5NaClO 2 + 5HCl ® 4ClO 2 + 5NaCl + HCl + 2H 2 O
хлорит натрия соляная кислота диоксид хлора натрия хлорид соляная кислота вода

10NaClO 2 + 5H 2 SO 4 ® 8ClO 2 + 5Na 2 SO 4 + 2HCl +
.

Хлорат калия - Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Хлорат калия

Хлорат калия - химическое соединение. Его химическая формула - KClO 3 . В нем есть ионы калия и хлората.

Содержание

  • 1 Недвижимость
  • 2 Препарат
  • 3 использования
  • 4 Безопасность
  • 5 Связанные страницы

Это бесцветное кристаллическое твердое вещество. Растворяется в воде.Это сильный окислитель. При нагревании выделяет кислород. Иногда оксид марганца (IV) используется для ускорения поступления кислорода. При смешивании с сильным восстановителем он может взорваться. Он может вызвать горение многих вещей, которые обычно не горят.

Изготавливается электролизом горячего раствора хлорида калия. Это похоже на хлорно-щелочной процесс. Его также можно получить путем реакции концентрированного хлората натрия с хлоридом калия.

Используется в фейерверках.Он входит в состав смеси Армстронга, чувствительного взрывчатого вещества. Он также используется для производства газообразного кислорода в лабораториях средней школы и колледжа. При смешивании с сахаром и концентрированной серной кислотой он может поджечь сахар. Он также может заменить нитрат калия в порохе. Используется в кислородных свечах. Кислородные свечи при горении выделяли кислород. Их используют в космических кораблях.

Хлорат калия является сильным окислителем и может воспламенить многие предметы. Когда его смешивают с серой или фосфором, он очень легко горит.Многие другие химические вещества могут образовывать опасные смеси с хлоратом калия.

  • Окислитель
  • Калия хлорид
  • Перхлорат
.

Характеристики и способы получения хлора и его реакции с водой

[Депонировать фотографии]

Хлор был впервые описан шведским химиком Шееле в «Трактате о пиролюзите». Ученый нагрел минерал пиролюзит соляной кислотой и заметил запах, характерный для царской водки.Он собрал желто-зеленый газ, вызывающий этот запах, и начал изучать его взаимодействие с другими веществами. Химик первым открыл отбеливающие свойства хлора и заметил влияние хлора на золото и киноварь. Элемент был назван ученым Дэви, который много изучал ядовитый газ.

Общие характеристики хлора

Хлор - галоген, очень сильный окислитель, чрезвычайно ядовитый газ и важный продукт химической промышленности.Это сырье для производства токсичных химикатов, пластмасс, искусственного волокна, резины, лекарств и красителей. Его используют для получения кремния, титана, фторопласта и глицерина. Хлор используется для отбеливания тканей и очистки питьевой воды.

В обычных условиях хлор представляет собой тяжелый желто-зеленый газ с характерным запахом. Его атомный вес - 35,453, молекулярный вес - 70,906. Один литр хлора в газообразном состоянии в нормальных условиях весит 3 штуки.214 г. Если хлор охладить до температуры -34,05 градуса Цельсия, газ конденсируется в жидкость желтого цвета, а при температуре -101,6 градуса Цельсия он становится твердым.

[Депонировать фотографии]

При высоком давлении хлор превращается в жидкость даже при более высоких температурах. Этот газ обладает высокой активностью - он сочетается практически со всеми элементами таблицы Менделеева.По этой причине в природе хлор встречается исключительно в виде соединений. Хлор содержится в таких минералах, как галит, сильвинит, бишофит, карналлит и каинит. Эти минералы «виноваты» в том, что в земной коре содержится 0,17% хлора по массе. Для цветной металлургии важны такие относительно редкие минералы, содержащие хлор, как роговое серебро. Жидкий хлор входит в число сильнейших изоляторов электропроводности - вещество проводит ток почти в миллион раз хуже, чем дистиллированная вода, и в тысячу раз хуже, чем серебро.Скорость звука в хлоре в 1,5 раза меньше, чем в воде.

В настоящее время науке известно девять изотопов хлора, но в природе встречаются только два - хлор-35 и хлор-37. Хлор-35 встречается в три раза чаще, чем хлор-37. Семь из девяти изотопов получены искусственным путем. Самый короткоживущий изотоп, хлор-32, имеет период полураспада 0,306 секунды, а самый долгоживущий изотоп - хлор-36, который может «жить» 310 000 лет.

Хлор сжиженный отображается в кварцевой ампуле [Википедия]

Способы получения хлора

Производство хлора требует большого количества электроэнергии для расщепления природных соединений этого элемента.Основным сырьем для получения хлора является обычная каменная соль, недорогой продукт, который используется в больших количествах (для получения 1 тонны хлора требуется не менее 1,7 тонны соли). Вы можете провести интересный и очень простой эксперимент по получению хлора электролизом хлорида натрия даже в домашних условиях.

Сначала соль измельчают, затем растворяют в теплой воде. Полученный раствор перекачивают в комнату очистки, где удаляют соли калия и магния, а затем осветляют (дают отстояться).Чистый концентрированный раствор хлорида натрия перекачивается в камеру.

Существует два типа промышленного производства хлора: ртутный и диафрагменный методы. Во втором случае перфорированный лист железа действует как катод, а катодная и анодная части электролитических ячеек разделены асбестовой диафрагмой. На железном катоде выделяются ионы водорода, образуется водный раствор едкого натрия. Когда ртуть используется в качестве катода, ионы натрия разряжаются и образуется амальгама натрия, которая затем расщепляется водой.Форма водорода и едкого натрия. В этом случае разделительная диафрагма не нужна, а щелочь имеет высокую концентрацию.

Производство хлора одновременно включает производство водорода и каустического натрия. Водород удаляется в металлических трубах, а хлор - в керамических или стеклянных трубах. «Свежий» хлор насыщен водяным паром и по этой причине проявляет свои наиболее агрессивные свойства. Хлор сначала охлаждают холодной водой в башнях, облицованных керамической плиткой, затем сушат концентрированной серной кислотой, которая является единственным осушающим агентом хлора, с которым элемент не реагирует.

Сухой хлор менее агрессивен и не оказывает разрушающего действия на металл. Хлор транспортируется в жидком состоянии в баллонах под давлением до 10 атмосфер или в железнодорожных цистернах. Для сжатия и перекачки хлора на заводах используются насосы с серной кислотой, которые одновременно выполняют роль смазочного материала и рабочего тела.

Старинный аппарат для производства газообразного хлора [Депонировать фотографии]

Реакция хлора с водой

Хлор растворяется в воде при 20 градусах Цельсия 2.В одном объеме воды растворяется 3 объема хлора. Изначально водный раствор хлора желтого цвета, но при длительном хранении на свету раствор постепенно теряет цвет. Это связано с тем, что растворенный хлор вступает в частичную реакцию с водой, образуя соляную и хлорноватистую кислоты. Раствор хлора в воде постепенно превращается в раствор соляной кислоты, так как хлорноватистая кислота нестабильна и постепенно распадается на хлористый водород и кислород.

При низких температурах хлор и вода вступают в реакцию и образуют кристаллогидрат необычного состава. Это кристаллы зелено-желтого цвета, которые стабильны только при температуре ниже 10 градусов Цельсия и образуются при прохождении хлора через воду, содержащую лед. В кристаллической структуре льда молекулы воды могут быть расположены так, что между ними появляются равномерно расположенные промежутки. Элементарная кубическая ячейка содержит 46 молекул воды с 8 микроскопическими промежутками между ними.В этих пространствах оседают молекулы хлора.

.

Смотрите также