Khí chlorine nặng hay nhẹ hơn bao nhiêu lần số với khí carbonic

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

Tính chất vật lýSửa đổi

Chlor là khí có mùi xốc rất độc, tan nhiều trong dung môi hữu cơ. Chlor là khí hóa lỏng dưới áp suất 8 bar ở nhiệt độ phòng. Kích thước cột chất lỏng là ca. 0.3x 3cm. Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, hai nguyên tử chlor 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 chloride thông qua quá trình oxy hóa hay phổ biến hơn là điện phân. Chlor 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 chlor và ở 30°C chỉ là 1,77 lít.

Tính chất hóa họcSửa đổi

Ngoài những tính chất hóa học của một phi kim như tác dụng với hầu hết kim loại tạo thành muối chloride, tác dụng với hydro tạo khí hydro chloride [Phản ứng này cần ánh sáng mặt trời hoặc Mg cháy, ở nhiệt độ thường trong bóng tối không xảy ra, tỉ lệ mol 1:1 là hỗn hợp nổ]. Phương pháp chlor hóa là sử dụng khí Chlor mới sinh [khí chlor mới sinh có khả năng hoạt hóa rất cao hơn hẳn khí chlor đã được cất giữ trong các bình chứa một thời gian] tác dụng trực tiếp với đối tượng cần chlor hóa như các kim loại, oxide kim loại hoặc các hợp chất hữu cơ [benzen, toluen...], với nước, base,...

Chlor thể hiện một số hóa tính trong phản ứng Chlor hóa như sau:

a]Tác dụng với nước tạo dung dịch nước chlor:

Dung dịch nước chlor là dung dịch hỗn hợp giữa Cl2, HCl và HClO nên có màu vàng lục, mùi hắc của Chlor; dung dịch acid lúc đầu làm giấy quỳ chuyển sang màu đỏ nhưng nhanh chóng bị mất màu ngay sau đó do tác dụng oxy hóa mạnh của acid hypochlorơ HClO.

b]Tác dụng với dung dịch natri hydroxide NaOH tạo dung dịch nước Giaven:

Dung dịch nước Javen là hỗn hợp hai muối Natri Chloride NaCl và Natri hypochlorit NaClO, có tính tẩy màu vì tương tự như acid hypochlorơ HClO, natri hypochlorit NaClO là chất oxy hóa mạnh.

c]Tác dụng với kim loại tạo muối chloride [trừ Au, Pt,..]

Cu + Cl2 -> CuCl2 [Cần nhiệt độ]

2Fe + 3Cl2 -> 2FeCl3

d]Ngoài ra, Cl2 còn có thể tác dụng với kiềm dạng rắn ở nhiệt độ cao:

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

Có hai đồng vị chính ổn định của chlor, với khối lượng 35 và 37, tìm thấy trong tự nhiên với tỷ lệ 3:1, tạo ra các nguyên tử chlor trong tự nhiên có khối lượng nguyên tử chung xấp xỉ 35.453. Chlor có 9 đồng vị với khối lượng nguyên tử trong khoảng 32 đến 40. Chỉ có hai đồng vị là có trong tự nhiên: Cl35 [75,77%] và Cl37 [24,23%] là ổn định,[2]

Chlor là một hóa chất quan trọng trong làm tinh khiết nước, trong việc khử trùng hay tẩy trắng và là khí gây ngạt [mù tạt].

Chlor được sử dụng rộng rãi trong sản xuất của nhiều đồ vật sử dụng hàng ngày.

• Sử dụng [trong dạng acid hypochlorơ HClO] để diệt khuẩn từ nước uống và trong các bể bơi. Thậm chí một lượng nhỏ nước uống hiện nay cũng là được xử lý với chlor.
• Sử dụng rộng rãi trong sản xuất giấy, khử trùng, thuốc nhuộm, thực phẩm, thuốc trừ sâu, sơn, sản phẩm hóa dầu, chất dẻo, dược phẩm, dệt may, dung môi và nhiều sản phẩm tiêu dùng khác.

Trong hóa hữu cơ chất này được sử dụng rộng rãi như là chất oxy hóa và chất thế vì chlor thông thường tạo ra nhiều thuộc tính có ý nghĩa trong các hợp chất hữu cơ khi nó thây thế hydro [chẳng hạn như trong sản xuất cao su tổng hợp].

Chlor cũng được sử dụng trong sản xuất các muối chlorat, chloroform, carbon tetrachloride và trong việc chiết xuất brom.

Trong tự nhiên chlor chỉ được tìm thấy trong dạng các ion chloride [Cl-]. Các chloride tạo ra các loại muối hòa tan trong nước biển — khoảng 1,9% khối lượng của nước biển là các ion chloride. Trong nước của biển Chết và các mỏ nước mặn ngầm thì nồng độ của các ion chloride còn cao hơn nữa.

Phần lớn các muối chloride hòa tan trong nước, vì thế các chloride rắn thông thường chỉ tìm thấy trong những vùng khí hậu khô hoặc ở sâu dưới đất. Trong lớp vỏ Trái Đất, chlor có giá trị trung bình khoảng 126 ppm,[3], chủ yếu ở dạng halit [muối mỏ] [natri chloride], sylvit [kali chloride] và carnalit [magiê chloride, kali chloride ngậm sáu phân tử nước]. Có hơn 2000 hợp chất của chlor vô cơ tồn tại trong tự nhiên.[4]

Trong vũ trụ, chlor được tạo ra trong các vụ nổ siêu tân tinh.[5]

Về công nghiệp, chlor nguyên tố được sản xuất bằng cách điện phân dung dịch natri chloride bão hòa. Cùng với chlor, quy trình khử chlor của kim loại kiềm sinh ra khí hydro và natri hydroxide, theo phản ứng sau:

• Chlorofluorocarbon'

Carbon dioxide là một khí không màu mà khi hít thở phải ở nồng độ cao [nguy hiểm do nó gắn liền với rủi ro ngạt thở] tạo ra vị chua trong miệng và cảm giác nhói ở mũi và cổ họng. Các hiệu ứng này là do khí hòa tan trong màng nhầy và nước bọt, tạo ra dung dịch yếu của axit cacbonic.

Tỷ trọng riêng của nó ở 25°C là 1,98kg·m−3, nặng hơn khoảng 1,5 lần không khí. Phân tử carbon dioxide [O = C = O] chứa hai liên kết đôi và có hình dạng tuyến tính. Nó không có lưỡng cực điện. Do nó là hợp chất đã bị oxy hóa hoàn toàn nên về mặt hóa học nó không hoạt động lắm và cụ thể là không cháy.

Ở nhiệt độ dưới -78 °C, carbon dioxide ngưng tụ lại thành các tinh thể màu trắng gọi là băng khô. Carbon dioxide lỏng chỉ được tạo ra dưới áp suất trên 5,1 bar; ở điều kiện áp suất khí quyển, nó chuyển trực tiếp từ các pha khí sang rắn hay ngược lại theo một quá trình gọi là thăng hoa.

Nước sẽ hấp thụ một lượng nhất định carbon dioxide, và nhiều hơn lượng này khi khí bị nén. Khoảng 1% carbon dioxide hòa tan chuyển hóa thành axit cacbonic. Axit cacbonic phân ly một phần thành các ion bicacbonat [HCO3−] và cacbonat [CO32−].

Khi một nguồn lửa được đưa vào ống thử có chứa carbon dioxide thì ngọn lửa sẽ tắt ngay lập tức do carbon dioxide thông thường không duy trì sự cháy, tuy nhiên nếu là sự cháy của các kim loại mang tính khử cao như Mg, Zn thì carbon bị khử, tạo ra Oxide kim loại và muội than. [Một số loại bình cứu hỏa chứa carbon dioxide hay các chất khi phản ứng với nhau sẽ tạo ra nó dùng để dập lửa]. Để xác nhận tiếp theo là khí này là carbon dioxide thì khí được dẫn qua dung dịch calci hydroxide [Ca[OH]2] trong. Dung dịch calci hydroxide sẽ chuyển thành kết tủa màu trắng do sự tạo thành calci carbonat [CaCO3].

Carbon dioxide lỏng và rắn là chất làm lạnh quan trọng, đặc biệt là trong công nghiệp thực phẩm, trong đó chúng tham gia vào quá trình lưu trữ và vận chuyển các loại kem lạnh và các thực phẩm đông lạnh.

Carbon dioxide được sử dụng để sản xuất nước giải khát cacbonat hóa và nước soda. Theo truyền thống, quá trình cacbonat hóa trong bia và vang nổ có được do lên men tự nhiên, nhưng một số nhà sản xuất cacbonat hóa các đồ uống này một cách nhân tạo.

Bột nở sử dụng trong các loại bánh nướng tạo ra khí cacbonic làm cho khối bột bị phình to ra, do tạo ra các lỗ xốp chứa bọt khí. Men bánh mì tạo ra khí cacbonic bằng sự lên men trong khối bột, trong khi các loại bột nở hóa học giải phóng ra khí cacbonic khi bị nung nóng hoặc bị tác dụng với các axit.

Carbon dioxide thông thường cũng được sử dụng như là khí điều áp rẻ tiền, không cháy. Các áo phao cứu hộ thông thường chứa các hộp nhỏ chứa carbon dioxide đã nén để nhanh chóng thổi phồng lên. Các ống thép chứa cacbonic nén cũng được bán để cup cấp khí nén cho súng hơi, bi sơn, bơm lốp xe đạp, cũng như để làm nước khoáng xenxe. Sự bốc hơi nhanh chóng của carbon dioxide lỏng được sử dụng để gây nổ trong các mỏ than.

Carbon dioxide dập tắt lửa, và một số bình cứu hỏa, đặc biệt là các loại được thiết kể để dập cháy do điện, có chứa carbon dioxide lỏng bị nén. carbon dioxide cũng được sử dụng như là môi trường khí cho công nghệ hàn, mặc dù trong hồ quang thì nó phản ứng với phần lớn các kim loại. Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp ô tô mặc dù có chứng cứ đáng kể cho thấy khi hàn trong môi trường này thì mối hàn giòn hơn so với các mối hàn trong môi trường các khí trơ, và các mối hàn này theo thời gian sẽ giảm phẩm cấp do sự tạo thành của axít cacbonic. Nó được sử dụng làm việc này chủ yếu là do nó rẻ tiền hơn nhiều so với các khí trơ như agon hay heli.

Carbon dioxide lỏng là một dung môi tốt cho nhiều hợp chất hữu cơ, và được dùng để loại bỏ cafein từ cà phê. Nó cũng bắt đầu nhận được sự chú ý của công nghiệp dược phẩm và một số ngành công nghiệp chế biến hóa chất khác do nó là chất thay thế ít độc hơn cho các dung môi truyền thống như các chloride hữu cơ [xem hóa học xanh].

Thực vật cần có carbon dioxide để thực hiện việc quang hợp, và các nhà kính có thể được làm giàu bầu khí quyển của chúng bằng việc bổ sung CO2 nhằm kích thích sự tăng trưởng của thực vật. Người ta cũng đề xuất ý tưởng cho carbon dioxide từ các nhà máy nhiệt điện đi qua các ao để phát triển tảo và sau đó chuyển hóa chúng thành nguồn nhiên liệu điezen sinh học. Nồng độ cao của carbon dioxide trong khí quyển tiêu diệt có hiệu quả nhiều loại sâu hại. Các nhà kính được nâng nồng độ CO2 tới 10.000 ppm [1%] trong vài giờ để tiêu diệt các loại sâu bệnh như rầy trắng [họ Aleyrodidae], nhện v.v.

Trong y học, tới 5% carbon dioxide được thêm vào oxy nguyên chất để trợ thở sau khi ngừng thở và để ổn định cân bằng O2/CO2 trong máu.

Một dạng phổ biến của laze khí công nghiệp là laze carbon dioxide, sử dụng carbon dioxide làm môi trường.

Carbon dioxide cũng hay được bơm vào hay gần với các giếng dầu. Nó có tác dụng như là tác nhân nén và khi hòa tan trong dầu thô dưới lòng đất thì nó làm giảm đáng kể độ nhớt của dầu thô, tạo điều kiện để dầu chảy nhanh hơn trong lòng đất vào các giếng hút. Trong các mỏ dầu đã hoàn thiện thì một hệ thống ống đồ sộ được sử dụng để chuyển carbon dioxide tới các điểm bơm.