Clo

Lịch sử

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

Tính chất vật lý

Clo là khí có mùi sốc rất độc, tan nhiều trong dung môi hữu cơ.Clo, 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 clo 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 clorua thông qua quá trình ôxi hóa hay phổ biến hơn là điện phân. Clo 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 clo và ở 30 °C chỉ là 1,77 lít.

Thuộc tính

Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, hai nguyên tử clo 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, clo 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 halôgen tạo ra một loạt các muối và được tách ra từ các clorua thông qua quá trình ôxi hóa hay phổ biến hơn là điện phân. Clo 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 clo và ở 30 °C chỉ là 1,77 lít.

Đồng vị

Có hai đồng vị chính ổn định của clo, với khối lượng 35 và 37, tìm thấy trong tự nhiên với tỷ lệ 3:1, tạo ra các nguyên tử clo trong tự nhiên có khối lượng nguyên tử chung xấp xỉ 35.453. Clo có 9 đồng vị với khối lượng nguyên tử trong khoảng 32 đến 40. Chỉ có ba đồng vị là có trong tự nhiên: Cl³⁵ (75,77%) và Cl³⁷ (24,23%) là ổn định, và đồng vị phóng xạ Cl³⁶. Tỷ lệ của Cl³⁶ tới Cl ổn định trong môi trường là khoảng 700 E -15: 1. Cl³⁶ được sản xuất trong khí quyển bằng va đập của Ar³⁶ bởi các tương tác với tia prôton vũ trụ. Trong môi trường dưới bề mặt, Cl³⁶ được sinh ra chủ yếu như kết quả của việc bắt nơtron của Cl³⁵ hay bắt muon của Ca⁴⁰. Cl³⁶ phân rã thành S³⁶ và thành Ar³⁶, với chu kỳ bán rã tổ hợp là 308.000 năm. Chu kỳ bán rã của đồng vị ưa nước này làm nó trở thành phù hợp cho việc đánh giá niên đại trong địa chất học trong khoảng từ 60.000 đến 1 triệu năm. Bổ sung thêm, một lượng lớn Cl³⁶ đã được tạo ra bởi sự chiếu xạ của nước biển trong quá trình thử nghiệm các vũ khí nguyên tử trong không khí từ năm 1952 đến 1958. Thời gian tồn tại của Cl³⁶ trong khí quyển khoảng 1 tuần. Vì thế, như là chất đánh dấu của nước những năm thập niên 1950 trong đất và nước ngầm, Cl³⁶ còn có ích để đánh giá tuổi của các loại nước ít hơn 50 năm trước ngày nay. Cl³⁶ cũng được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau của địa chất, bao gồm đánh giá niên đại băng và các trầm tích.

1.Cloflocacbon (Chlorofluorocarbons) hay CFC:

1.Giới thiệu: Chlorofluorocarbons (CFC) là một nhóm các hợp chất hóa học sản xuất có chứa clo, flo, và carbon. Nhóm này bao gồm CFC-11, CFC-12, CFC-113, CFC- 114, CFC-115, và nhiều hình thức của Freon.
2. Thuộc tính: Nó không màu, không mùi, không độc hại, không cháy được, và ổn định khi phát ra. Khi nó được phát ra và đạt đến tầng bình lưu, nó phá vỡ và giải phóng nguyên tử clo, phá hủy tầng ozone của trái đất. CFC có thể kéo dài hơn 100 năm trong tầng bình lưu. Bởi vì nó phá hủy tầng ozone, CFC đã bị cấm từ sản xuất tại Hoa Kỳ kể từ 31 tháng 12- 1995. Chỉ tái chế CFC dự trữ có thể được sử dụng trên cơ sở hạn chế. CFCs cũng là một "khí nhà kính" bởi vì chúng hấp thụ nhiệt trong khí quyển, gửi một số lượng nhiệt hấp thụ trở lại bề mặt của trái đất và góp phần vào sự nóng lên toàn cầu và khí hậu thay đổi.
3. Ứng dụng: Trước khi CFC đã bị cấm, nó đã được sử dụng làm khí sinh hàn trong các bình xịt, tủ lạnh, điều hòa không khí trong nhà, xe và các doanh nghiệp, bình chữa cháy, bọt cách điện, bao bì thực phẩm xốp, làm sạch và điện tử dung môi. CFC vẫn được sử dụng trong thuốc hít để kiểm soát hen suyễn, nhưng điều này sẽ không được phép sử dụng sau năm 2008. Nó cũng có thể được sử dụng trong nghiên cứu.
4. Cơ chế tác động:
a)Con đường tiếp xúc vào cơ thể: Bạn có thể được tiếp xúc với CFCs nếu bạn sử dụng một ống hít trước năm 2008 có chứa CFC, sử dụng máy điều hòa không khí có chứa CFC, hoặc ổ đĩa một chiếc xe cũ với một máy điều hòa không khí có chứa CFC. Nếu bạn sử dụng một tủ lạnh chứa CFC, bạn có thể tiếp xúc nếu các phân tử CFC rò rỉ ra ngoài tủ lạnh. Tại nơi làm việc, bạn có thể được tiếp xúc với CFCs nếu bạn làm việc trong một cơ sở tái chế CFC trong điều hòa không khí. Bạn có thể được tiếp xúc nếu bạn làm việc tại một cơ sở có sự cho phép sử dụng CFCs tái chế, dự trữ, hoặc tiến hành nghiên cứu sử dụng chúng.
Các hợp chất của clo bao gồm các muối clorua, muối hipoclorit, muối clorit, muối clorat, muối peclorat.

Quy trình sản xuất clo

Clo có thể sản xuất thông qua điện phân dung dịch clorua natri, tức nước biển. Có ba phương pháp để tách clo bằng điện phân được sử dụng trong công nghiệp.
Điện phân tế bào thủy ngân: Là phương pháp đầu tiên được sử dụng để sản xuất clo ở mức công nghiệp. Anốt bằng titan nằm phía trên catốt bằng thủy ngân lỏng, dung dịch clorua natri nằm ở giữa các điện cực. Khi có dòng điện chạy qua, clo được giải phóng ở cực dương, còn natri hòa tan trong catốt thủy ngân tạo thành một hỗn hống.
Hỗn hống có thể tái tạo lại thủy ngân bằng cách cho phản ứng với nước tạo ra hiđrô và hiđrôxít natri. Chúng là những sản phẩm phụ có ích.
Phương pháp này tiêu hao nhiều năng lượng và có vấn đề về sự thất thoát thủy ngân.
Điện phân màng ngăn: Màng ngăn amiăng được bọc lấy catốt là một lưới sắt để ngăn không cho clo và hiđrôxít natri tạo ra có thể tái phản ứng.
Phương pháp này tiêu hao ít năng lượng hơn phương pháp tế bào thủy ngân, nhưng hiđrôxít natri không dễ cô lập và kết lắng thành chất có ích.
Điện phân màng tế bào: Các tế bào điện phân được chia thành hai bởi màng có vai trò như nơi trao đổi ion. Dung dịch clorua natri bão hòa được đưa vào ngăn của anốt còn nước cất đưa vào ngăn của catốt.
Phương pháp này có hiệu quả gần bằng phương pháp màng ngăn và sản xuất được hiđrôxít natri rất nguyên chất.

Cảnh báo

Clo kích thích hệ hô hấp, đặc biệt ở trẻ em và người cao tuổi. Trong trạng thái khí, nó kích thích các màng nhầy và khi ở dạng lỏng nó làm cháy da. Chỉ cần một lượng nhỏ (khoảng 3,5 ppm) để có thể phát hiện ra mùi riêng đặc trưng của nó nhưng cần tới 1.000 ppm trở lên để trở thành nguy hiểm. Vì thế, clo đã là một trong các loại khí được sử dụng trong Chiến tranh thế giới thứ nhất như một vũ khí hóa học. (Xem: Sử dụng khí độc trong Đại chiến thế giới lần thứ nhất)
Sự phơi nhiễm khí này không được vượt quá 0,5 ppm (8-giờ-trọng lượng trung bình - 40 giờ trong tuần).
Sự phơi nhiễm cấp trong môi trường có nồng độ clo cao (chưa đến mức chết người) có thể tạo ra sự phồng rộp phổi, hay tích tụ của huyết thanh trong phổi. Mức độ phơi nhiễm thấp kinh niên làm suy yếu phổi và làm tăng tính nhạy cảm của các rối loạn hô hấp.
Các loại hơi độc có thể sinh ra khi thuốc tẩy trộn với nước tiểu, amôniac hay sản phẩm tẩy rửa khác. Các khí này bao gồm hỗn hợp của khí clo và triclorua nitơ; vì thế cần phải tránh các tổ hợp này.
Xem thêm: Cloroflorocacbon