Хлорът (Chlorum) е химичен елемент с атомен номер 17 и символ Cl, принадлежащ към групата на халогените в периодичната таблица. Той е жълто-зеленикав газ с остър и задушлив мирис, познат както със своите вредни свойства в концентриран вид, така и с огромното си значение за живота и индустрията.
| Хлор | |
 | |
| Информационна таблица | |
| Параметър | Информация |
|---|---|
| Име на елемента (български) | Хлор |
| Латинско / международно наименование | Chlorine |
| Химичен символ | Cl |
| Пореден номер (атомно число) | 17 |
| Период и група в таблицата | Период 3, група 17 |
| Блок (s, p, d, f) | p-блок |
| Категория / тип елемент | Неметал, халоген |
| Атомна маса | 35.45 u |
| Изотопи | ³⁵Cl, ³⁷Cl |
| Средна атомна маса | 35.453 |
| Плътност | 3.21 g/L |
| Температура на топене | -101°C |
| Температура на кипене | -34.6°C |
| Кристална структура | Молекулна (Cl₂) |
| Цвят / външен вид | Жълто-зелен газ |
| Агрегатно състояние при 20°C | Газообразно |
| Откривател / година на откриване | Карл В. Шееле, 1774 г. |
| Етимология на името | От гр. chloros – зелен |
| Окислителни степени | -1, +1, +3, +5, +7 |
| Електронна конфигурация | [Ne] 3s² 3p⁵ |
| Електроотрицателност (Паулинг) | 3.16 |
| Йонизационна енергия | 12.97 eV |
| Ковалентен радиус | 99 pm |
| Атомен радиус | 79 pm |
| Топлопроводимост | 0.0089 W/(m·K) |
| Електрическа проводимост | Изолатор |
| Магнитни свойства | Диамагнитен |
| Честота в земната кора | 0.019% |
| Основни минерали и съединения | NaCl, KCl, MgCl₂, HCl |
| Разпространение в природата | Морска вода, соли, минерали |
| Основни производители в света | Китай, САЩ, Германия, Индия |
| Основни приложения | Дезинфекция, PVC, химическа индустрия, лекарства |
| Биологично значение | Есенциален под формата на хлоридни йони |
| Токсичност и безопасност | Висока при газообразен хлор; ниска при солите |
| Използване в индустрията | Вода, пластмаси, пестициди, фармация |
| Използване в медицината / фармацията | Дезинфектанти, солна киселина, лекарства |
| Ядрени свойства | Изотопи ³⁵Cl и ³⁷Cl стабилни |
| Наличие във Вселената | ~10⁻⁴% |
| Методи за рециклиране / повторна употреба | Химическа регенерация от хлориди |
| Глобално годишно производство | Над 70 милиона тона (2024 г.) |
| Научна дисциплина | Химия, биология, екология |
| CAS номер | 7782-50-5 |
| PubChem CID | 24526 |
| Класификация по IUPAC | Халогенен неметал |
| Символика и културно значение | Символ на пречистването, но и на разрушителната сила на природата |
Хлорът е един от най-разпространените елементи на Земята, основен компонент на солите, минералите и морската вода. Той е незаменим в биологичните процеси на човешкия организъм – участва в поддържането на киселинно-алкалния баланс и водния обмен, а също така е ключов елемент в химическата промишленост, дезинфекцията и фармацията.
Физични и химични свойства
Хлорът е неметал с изразени окислителни свойства. При стайна температура е газ с характерен жълто-зелен цвят и остра миризма.
Физични характеристики:
- Атомен номер: 17
- Атомна маса: 35.45 u
- Плътност: 3.21 g/L (при 0°C и 1 atm)
- Температура на топене: -101°C
- Температура на кипене: -34.6°C
- Цвят: Жълто-зеленикав
- Мирис: Остър и задушлив
- Разтворимост: Добре разтворим във вода и органични разтворители
Химически хлорът е един от най-силните окислители. Той реагира активно с метали, неметали, водород и органични вещества. При контакт с водород образува водороден хлорид (HCl), който във воден разтвор се превръща в солна киселина.
С кислород образува нестабилни съединения като ClO₂ и Cl₂O₇, които се използват в химическата индустрия.
Историческо откриване
Хлорът е открит през 1774 г. от Карл Вилхелм Шееле, който получава газ при реакцията на солна киселина с манганов диоксид. Той обаче погрешно смята, че това е „обезкислородена солна киселина“. Едва през 1810 г. английският химик Хъмфри Дейви доказва, че това е самостоятелен химичен елемент, и му дава името chlorine (от гръцкото chloros – „зеленкав“).
Разпространение в природата
Хлорът е широко разпространен в природата, но не се среща в свободно състояние поради високата си реактивност. Най-често се намира под формата на хлориди – соли на хлорната киселина, сред които най-известна е натриевият хлорид (NaCl), т.е. готварската сол.
Основни източници:
- Морска вода – съдържа около 1.9% NaCl;
- Минерали: халит, силвин, карналит;
- Солени езера и солници;
- Подземни солни находища.
Хлорът е 20-ият по изобилие елемент в земната кора и седмият в океаните.
Изотопи
Хлорът има два стабилни изотопа:
- ³⁵Cl (75.78%)
- ³⁷Cl (24.22%)
Освен тях съществуват и радиоактивни изотопи с кратък живот, използвани в ядрени и химически изследвания.
Производство
Хлорът се получава промишлено чрез електролиза на разтвор на натриев хлорид (солна вода). Това е т.нар. Хлор-алкален процес, при който се получават три основни продукта:
- Хлор (Cl₂) – отделя се на анода;
- Водород (H₂) – на катода;
- Натриева основа (NaOH) – остава в разтвора.
Хлорът, получен по този начин, се използва в течна или газообразна форма в промишлеността и санитарията.
Приложения
Хлорът е един от най-важните индустриални химикали в света. Той се използва както директно, така и като суровина за множество съединения.
- Дезинфекция и санитария - Използва се за пречистване на питейна вода и басейни, тъй като убива бактерии, вируси и гъбички. Създава стабилни хлорни съединения, които осигуряват дълготраен дезинфекционен ефект.
- Химическа промишленост - Участва в производството на пластмаси (PVC), пестициди, лекарства, разтворители и хладилни агенти. Използва се в синтеза на хлорирани въглеводороди и органични хлориди.
- Металургия и енергетика - Използва се при рафиниране на метали като алуминий, титан и магнезий. Хлорът и неговите съединения са важни при производството на батерии и горивни клетки.
- Медицински и фармацевтични приложения - От хлор се произвеждат антибактериални и антисептични средства, включително натриев хипохлорит (белина). Част е от синтеза на много медикаменти и антисептици.
Биологично значение
Въпреки токсичността на елементарния хлор, неговите йони (Cl⁻) са жизненоважни за човешкия организъм.
Функции на хлоридите в тялото:
- Регулират водно-солевия баланс;
- Поддържат киселинно-алкалното равновесие;
- Участват в производството на стомашна киселина (HCl);
- Подпомагат нервната и мускулната проводимост.
Хлоридите се набавят чрез солта в храната (NaCl), а излишъкът се отделя чрез бъбреците.
Токсичност и безопасност
Елементарният хлор е силно токсичен газ, който при вдишване предизвиква раздразнение на очите, гърлото и белите дробове. В големи концентрации може да бъде смъртоносен. Във водни разтвори обаче, както и в стабилни съединения (като солта), хлорът е напълно безопасен и жизненоважен.
Мерки за безопасност:
- Работата с хлор се извършва само в добре вентилирани помещения;
- Използват се специални херметични съдове и системи за съхранение;
- При контакт – незабавна вентилация и промиване с вода.
Екологично значение
Хлорът участва в природния цикъл на солите, който свързва океаните, атмосферата и сушата.
Въпреки това, органохлорните съединения (като фреони и DDT) имат негативно въздействие – те разрушават озоновия слой и се натрупват в хранителните вериги.
Затова през последните десетилетия хлорната химия преминава към екологично по-безопасни технологии и заместители.
Интересни факти
Хлорът е вторият най-използван химикал в света след сярата. Името му идва от гръцката дума chloros – „зелен“. Хлорът е бил използван като бойно отровно вещество през Първата световна война. Морската сол е основният природен източник на хлор.
Без хлоридните йони човешкото тяло не би могло да поддържа нормално храносмилане.