Большая Советская Энциклопедия (ХЛ)

Хлор (лат. Chlorum), Cl, химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 17, атомная масса 35,453; относится к семейству галогенов . При нормальных условиях (0°С, 0,1 Мн/м² или 1 кгс/см ² ) жёлто-зелёный газ с резким раздражающим запахом. Природный Х. состоит из двух стабильных изотопов: ³⁵ Cl (75,77%) и ³⁷ Cl (24,23%). Искусственно получены радиоактивные изотопы с массовыми числами 32, 33, 34, 36, 38, 39, 40 и периодами полураспада (T_{1 /2} ) соответственно 0,31; 2,5; 1,56 сек ; 3, 1×10⁵ лет; 37,3, 55,5 и 1,4 мин. ³⁶ Cl и ³⁸ Cl используются как изотопные индикаторы .

  Историческая справка. Х. получен впервые в 1774 К. Шееле взаимодействием соляной кислоты с пиролюзитом MnO₂ . Однако только в 1810 Г. Дэви установил, что хлор — элемент и назвал его chlorine (от греч. chlorós — жёлто-зелёный). В 1813 Ж. Л. Гей-Люссак предложил для этого элемента название Х.

  Распространение в природ е. Х. встречается в природе только в виде соединений. Среднее содержание Х. в земной коре (кларк) 1,7×10^-2 % по массе, в кислых изверженных породах — гранитах и др. 2,4×10^-2 , в основных и ультраосновных 5×10^-3 . Основную роль в истории Х. в земной коре играет водная миграция. В виде иона Cl он содержится в Мировом океане (1,93%), подземных рассолах и соляных озёрах. Число собственных минералов (преимущественно хлоридов природных ) 97, главный из них галит NaCI (см. Каменная соль ). Известны также крупные месторождения хлоридов калия и магния и смешанных хлоридов: сильвин KCl, сильвинит (Na, K) CI, карналлит KCI×MgCl₂ ×6H₂ O, каинит KCI×MgSO₄ ×3H₂ O, бишофит MgCI₂ ×6H₂ O. В истории Земли большое значение имело поступление содержащегося в вулканических газах HCl в верхние части земной коры.

  Физические и химические свойства. Х. имеет t _kип —34,05°С, t_nл — 101°С. Плотность газообразного Х. при нормальных условиях 3,214 г/л ; насыщенного пара при 0°С 12,21 г/л ; жидкого Х. при температуре кипения 1,557 г/см ³ ; твёрдого Х. при — 102°C 1,9 г/см ³ . Давление насыщенных паров Х. при 0°С 0,369; при 25°C 0,772; при 100°C 3,814 Мн/м² или соответственно 3,69; 7,72; 38,14 кгс/см ² . Теплота плавления 90,3 кдж/кг (21,5 кал/г ); теплота испарения 288 кдж/кг (68,8 кал/г ); теплоёмкость газа при постоянном давлении 0,48 кдж/ (кг ×К ) [0,11 кал/ (г ×° С)]. Критические константы Х.: температура 144°C, давление 7,72 Мн/м ² (77,2 кгс/см ² ), плотность 573 г/л , удельный объём 1,745×10^-3 л/г . Растворимость (в г/л ) Х. при парциальном давлении 0,1 Мн/м ² , или 1 кгс/см ² , в воде 14,8 (0°С), 5,8 (30°C), 2,8 (70°C); в растворе 300 г/л NaCI 1,42 (30°C), 0,64 (70°C). Ниже 9,6°С в водных растворах образуются гидраты Х. переменного состава Cl×n H₂ O (где n = 6¸8); это жёлтые кристаллы кубической сингонии, разлагающиеся при повышении температуры на Х. и воду. Х. хорошо растворяется в TiCl₄ , SiC1₄ , SnCl₄ и некоторых органических растворителях (особенно в гексане C₆ H₁₄ и четырёххлористом углероде CCl₄ ). Молекула Х. двухатомна (Cl₂ ). Степень термической диссоциации Cl₂ + 243 кдж Û 2Cl при 1000 К равна 2,07×10^-40 %, при 2500 К 0,909%. Внешняя электронная конфигурация атома Cl 3s ² 3p ⁵ . В соответствии с этим Х. в соединениях проявляет степени окисления —1, +1, +3, +4, +5, +6 и +7. Ковалентный радиус атома 0,99 , ионный радиус Cl^- 1,82 , сродство атома Х. к электрону 3,65 эв, энергия ионизации 12,97 эв .

  Химически Х. очень активен, непосредственно соединяется почти со всеми металлами (с некоторыми только в присутствии влаги или при нагревании) и с неметаллами (кроме углерода, азота, кислорода, инертных газов), образуя соответствующие хлориды , вступает в реакцию со многими соединениями, замещает водород в предельных углеводородах и присоединяется к ненасыщенным соединениям. Х. вытесняет бром и йод из их соединений с водородом и металлами; из соединений Х. с этими элементами он вытесняется фтором. Щелочные металлы в присутствии следов влаги взаимодействуют с Х. с воспламенением, большинство металлов реагирует с сухим Х. только при нагревании. Сталь, а также некоторые металлы стойки в атмосфере сухого Х. в условиях невысоких температур, поэтому их используют для изготовления аппаратуры и хранилищ для сухого Х. Фосфор воспламеняется в атмосфере Х., образуя PCl₃ , а при дальнейшем хлорировании — PCl₅ ; сера с Х. при нагревании даёт S₂ Cl₂ , SCl₂ и др. S_n Cl_m . Мышьяк, сурьма, висмут, стронций, теллур энергично взаимодействуют с Х. Смесь Х. с водородом горит бесцветным или жёлто-зелёным пламенем с образованием хлористого водорода (это цепная реакция),

  Максимальная температура водородно-хлорного пламени 2200°C. Смеси Х. с водородом, содержащие от 5,8 до 88,5% H₂ , взрывоопасны.