Те, что делают соли — снова хлор
Продолжение о хлоре. Статья в предыдущем номере заканчивалась попытками обнаружения анионов хлора, а в текущем начнем с экспериментов со свободным хлором. Помня о дурной славе желто-зеленого газа, не забывайте соблюдать правила безопасности.
В промышленности, но в нашем случае это был бы очень неэффективный метод. Следовательно, это химический метод, включающий окисление хлористого водорода. Но сначала прочтите «Краткий обзор техники безопасности при работе с хлором» на стр. 74.
В свободной форме
С лучшим оборудованием мастерской сделайте простой набор, показанный на рисунке ниже. соберите в большую пробирку в сосуд, наполненный теплым рассолом (так вы уменьшите его растворение в воде). Используйте для реакции соляную кислоту и перманганат калия KMnO.4 (хлор выделяется при охлаждении) или дихромат калия (VI) K.2Cr2O7 (нужно прогреть трубку) (1). После заполнения пробирки газом наденьте на руку защитную перчатку, прикройте пальцем выходное отверстие пробирки и извлеките ее из сосуда. Переверните пробирку вверх дном (хлор плотнее воздуха и собирается на дне) и закройте крышкой. Вы можете осторожно почувствовать запах хлора (вы можете прочитать о том, как нюхает химик в предыдущем эпизоде) — запах будет похож на тот, который вы чувствуете при использовании отбеливателя, дезинфицирующего средства или во время нахождения в бассейне.
1. Принципиальная схема установки для производства хлора.
Для еще более простого набора требуется только колба, на дно которой вы кладете небольшое количество кристаллов KMnO.4. При заливке соляной кислоты начинается бурная реакция, и содержимое сосуда приобретает зеленоватую окраску в результате выделившегося хлора:
Образовавшийся хлор постепенно выталкивает воздух из колбы, и после реакции его можно «перелить» в другой сосуд (2).
2. Простой генератор хлора. Слева — колба с перманганатом калия и соляной кислотой, справа — колба с «налитым» хлором.
Теперь пришло время для эксперимент.
Скрутите конец медной проволоки в спираль и прикрепите ее к пробке, которая подходит к сосуду с хлором. Нагрейте спираль в пламени горелки и быстро опустите в емкость с хлором. Медь нагревается, можно даже сказать, что горит, и сосуд наполняется коричневым дымом:
Хлорид меди (II) не имеет синего или зеленого цвета кристаллических солей этого металла, потому что он безводный (3).
3. Сжигание меди в хлоре. Слева видны коричневые пары безводного хлорида меди (II), справа — после наливания в колбу воды появляется характерная синяя окраска гидратированных ионов меди.
На службе у белых
Прежде чем он считался элементом, хлояr уже получил практическое применение. Сам первооткрыватель заметил, что он разрушает красители, что тут же было использовано для отбеливания тканей.
Вы узнаете это легко. Наполните две мензурки хлором, в одну добавьте 5-10 см.3 концентрированной серной кислоты и еще пол чайной ложки воды. Оставьте посуду плотно закрытой на час. Прикрепите к пробкам кусочек цветной хлопчатобумажной ткани или пестрый лепесток цветка. Закройте колбы пробками так, чтобы ткань или лепесток оказались внутри. В колбе с «влажным» хлором процесс отбеливания протекает сразу, в колбе с осушенным газом никаких признаков реакции (4). Но какое отношение вода имеет к отбеливающим свойствам хлора?
4. Сухой хлор (слева) не отбеливает, влажный (справа) – быстро разрушает пигменты в лепестках цветов.
Причина в том, что не хлор разрушает красители, а кислород. Он образуется в результате реакции хлора с водой и разложения нестабильной хлорной кислоты (I) (известной как хлорноватистая кислота), которая образуется:
Именно активный атомарный кислород разрушает красители, а роль хлора — производить его в реакционной среде (то есть то, что на латыни означает «на месте»). Становится понятно, что сухой хлор не отбеливает (теперь вы знаете, почему в предыдущем эпизоде я рекомендовал смачивать лакмусовую бумажку при выявлении болезни).
Газообразный хлор не удобен и не безопасен в обращении. Французский химик конца XNUMX века. Клод Бертолье растворенный хлор в растворе гидроксида калия:
получение сильного отбеливателя (гипохлорит калия разлагается с выделением атомарного кислорода, аналогично хлорноватистой кислоте). От названия места, где у него была лаборатория, хлорная известь получила название «Жавельская вода». То же самое сделал другой французский химик. Антуан Лабараккно он использовал раствор гидроксида натрия (его отбеливатель — «вода Лабарака»). Однако, как всегда, победила экономика. Гидроксиды натрия и калия были дорогими, поэтому дорогостоящий отбеливатель не мог найти более широкого применения. шотландский химик и промышленник Чарльз Теннант он растворил хлор в дешевом известковом молоке, суспензии гидроксида кальция, обычно используемой в строительстве как компонент строительных растворов. Гипохлорит кальция стал отбеливающим и дезинфицирующим средством, доступным каждому (см. рамку: «Осторожно с отбеливателем»). Сам хлор и его легко разлагающиеся соединения сегодня также широко используются для обеззараживания водопроводной воды, обезвреживания сточных вод, отбеливания тканей и бумаги.
За и против хлора
Свободный хлор используется в ряде химических синтезов, в основном органических продуктов (об обнаружении хлора в органических соединениях см. вставку: «Зеленое пламя»). Производится в больших количествах ПВХ поливинилхлорид, пластмасса, используемая, в частности, для производства оконные рамы, канализационные и водопроводные трубы, искусственная кожа (5). Они химически стойкие с участием хлора хлоропреновые каучуки (красками на их основе рисуют знаки на проезжей части) i эпоксидные смолы. Его соединения являются субстратами для синтеза таких важных продуктов, как метилцеллюлоза (аптеки, пищевая промышленность), силиконовые материалы (косметика, медицина, строительство) i поликарбонат (окна, компакт-диски). Отдельным вопросом является использование галогенпроизводных в качестве средства защиты растений — в этой роли они незаменимы и ничто не указывает на уменьшение их производства, особенно ввиду роста численности населения Земли.
Астат и теннессин снова
Эксперименты с астатом (образцы содержали миллиардные доли грамма этого элемента!) доказали, что это такой менее активный йод. С водородом образует HAt, а с активными металлами – асиды, содержащие ион At–. Подтверждено также существование кислородных анионов астатовых кислот. Вероятно, он также будет вести себя как полуметалл и образовывать положительные ионы (например, ацетат формулы I был обнаружен в вышеуказанном йоде (CH3главный операционный директор)3). Если удастся провести опыты с теннесином, металлический характер в этом элементе проявится еще отчетливее.
5. Поливинилхлорид: полимерная цепочка вверху, молекула мономера винилхлорида внизу и маркировка изделий из этого материала.
Пришло время тщательно взвесить все за и против хлора. Использование его в роли стало печально известным боевой газ на фронтах Первой мировой войны, хотя вскоре была вытеснена «более действенными» мерами. Помните, однако, что решение об употреблении того или иного вещества принимают люди, поэтому обвинять следует именно их, а не хлор.
Краткая инструкция по охране труда и технике безопасности при работе с хлором
• Вы работаете на открытом воздухе или под рабочим колпаком.
• Вы получаете его в очень малых количествах.
• Вы избегаете вдыхания.
В прошлом веке вещество, помеченное аббревиатурой, зафиксировало большую карьеру, затем эффектное падение и, наконец, реабилитацию ДДТ. Соединение, известное с 40 века, в 6-х годах оказалось отличным инсектицидом. Вскоре после его применения была практически побеждена малярийная чума (одной из причин его применения была необходимость защиты солдат, сражавшихся во время Второй мировой войны и последующих вооруженных конфликтов в тропических странах), спасены жизни миллионов людей (XNUMX) .
6. ДДТ — спорное соединение, спасшее жизни миллионов людей (на фото солдаты во время Второй мировой войны защищаются от комаров-переносчиков малярии).
Успех ДДТ был настолько очевиден, что открытие этого инсектицида стало одним из величайших научных достижений, а его автору была присуждена Нобелевская премия по медицине (Пол Мюллер, 1948). Однако вскоре появились критические замечания, обвиняющие новую меру в нанесении ущерба окружающей среде и риска для здоровья человека. Соединение, накапливаясь в тканях живых организмов (микроорганизмы не «любят» связь между хлором и углеродом, и поэтому галогенпроизводные практически не расщепляются), должно было привести к ряду неблагоприятных изменений: раку, генетическим мутациям и уменьшению плодородие. Ему также приписывают исчезновение многих видов. Поэтому его использование было прекращено в течение короткого времени. Эффект не заставил себя долго ждать — малярия снова нанесла смертельный урон. По сей день это серьезная проблема, и, по иронии судьбы, против ДДТ чаще всего протестуют люди в европейских странах, где его нет.
7. Проба Бейльштейна — зеленоватая окраска пламени после введения в него органического соединения на медной проволоке доказывает наличие в испытуемом образце хлора (и других галогенов).
Зеленое пламя
Хлор в органических соединениях можно определить пламенным методом. Вам понадобится медный провод и горелка. Отжигайте проволоку в пламени горелки до тех пор, пока пламя не перестанет быть окрашенным. Нанесите немного вещества на конец проволоки и поднесите к огню. Зеленый цвет подтвердит наличие хлора в испытуемом соединении. При разложении органического соединения при высокой температуре атомы хлора соединяются с медью, и наблюдаемый цвет пламени обусловлен хлоридом меди (аналогичный цвет будет иметь место, когда соединение содержит атомы брома или йода) (7).
Многочисленные исследования не подтвердили обвинений против этой меры, пока она используется в рекомендуемых дозах и надлежащим образом (и это относится ко всем химическим соединениям). В настоящее время ДДТ является одним из наименее токсичных препаратов, применяемых против насекомых, что подтверждено заявлением Всемирной организации здравоохранения ВОЗ в 2006 г.
Вы также должны помнить об использовании хлора для обеззараживание питьевой воды. Хотя в сильно загрязненной воде могут образовываться вредные производные галогенов, нельзя отказываться от ее использования во избежание распространения эпидемий желудочно-кишечных заболеваний. Также нет явного желания отказываться от использования бытовых дезинфицирующих средств и отбеленной бумаги и тканей.
Так что же делать с хлором? Химики могут найти заменители для некоторых применений промышленного хлора, но следует учитывать повышение стоимости конечных продуктов (за которые, конечно, будут платить потребители) и ухудшение их характеристик. Также важно рассмотреть вопрос о спасении жизней миллионов людей от малярии и болезней, которые могут передаваться через грязную воду, и о жертвах, которые потребовались для прекращения использования ДДТ. Современный мир связан сложной сетью зависимостей, и принятие, казалось бы, правильного, на первый взгляд, решения может привести к неожиданным последствиям. Поэтому перед внедрением мер следует внимательно слушать профессионалов и следовать их советам. В случае с хлором это химики.
Будьте осторожны с отбеливателем
Будьте осторожны при использовании хлорного отбеливателя или дезинфицирующего средства и не используйте его в кислой среде. Так как в препарате всегда присутствуют хлориды (например, при разложении гипохлорита), то после подкисления гипохлорит окисляет их до свободного хлора, восстанавливаясь также до этого газа.
И лучше не вдыхать хлор.
