کُلُر (به انگلیسی: Chlorine) عنصر شیمیایی با عدد اتمی ۱۷ و نماد Cl است. کلر در فرم عنصری خود (Cl2) تحت شرایط استاندارد، کلرید، اکسیدکننده قوی است که برای سفید سازی پارچه‌ها و به عنوان ضد عفونی‌کننده رایج در استخرهای شنا برای تمیزی و بهداشت آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. ِ کلر دو و نیم مرتبه از هوا سنگین تر، دارای بوی بسیار بد و خفه‌کننده و بسیار سمی است. کلر به عنوان بخشی از نمکهای طعام و ترکیبات دیگر به مقدار زیادی در طبیعت و لزوماً در بیشتر جانداران وجود دارد. گاهی در اتمسفر فوقانی ترکیبات کلرداری مانند کلروفلوئوروکربن وجود دارند که در تخریب لایه اوزون موثرند.

کلر، 17Cl
A glass container filled with chlorine gas
کلر
تلفظ‎/ˈklɔːrn, -n/‎ (KLOR-een, --yn)
ظاهرpale yellow-green gas
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)(۳۵٫۴۴۶، ۳۵٫۴۵۷) conventional: ۳۵٫۴۵
کلر در جدول تناوبی
Element 1: هیدروژن (H), Other non-metal
Element 2: هلیوم (He), Noble gas
Element 3: لیتیم (Li), Alkali metal
Element 4: برلیم (Be), Alkaline earth metal
Element 5: بور (B), Metalloid
Element 6: کربن (C), Other non-metal
Element 7: نیتروژن (N), Halogen
Element 8: اکسیژن (O), Halogen
Element 9: فلوئور (F), Halogen
Element 10: نئون (Ne), Noble gas
Element 11: سدیم (Na), Alkali metal
Element 12: منیزیم (Mg), Alkaline earth metal
Element 13: آلومینیم (Al), Other metal
Element 14: سیلسیم (Si), Metalloid
Element 15: فسفر (P), Other non-metal
Element 16: گوگرد (S), Other non-metal
Element 17: کلر (Cl), Halogen
Element 18: آرگون (Ar), Noble gas
Element 19: پتاسیم (K), Alkali metal
Element 20: کلسیم (Ca), Alkaline earth metal
Element 21: اسکاندیم (Sc), Transition metal
Element 22: تیتانیم (Ti), Transition metal
Element 23: وانادیم (V), Transition metal
Element 24: کروم (Cr), Transition metal
Element 25: منگنز (Mn), Transition metal
Element 26: آهن (Fe), Transition metal
Element 27: کبالت (Co), Transition metal
Element 28: نیکل (Ni), Transition metal
Element 29: مس (Cu), Transition metal
Element 30: روی (Zn), Other metal
Element 31: گالیم (Ga), Other metal
Element 32: ژرمانیم (Ge), Metalloid
Element 33: آرسنیک (As), Metalloid
Element 34: سلنیم (Se), Other non-metal
Element 35: برم (Br), Halogen
Element 36: کریپتون (Kr), Noble gas
Element 37: روبیدیم (Rb), Alkali metal
Element 38: استرانسیم (Sr), Alkaline earth metal
Element 39: ایتریم (Y), Transition metal
Element 40: زیرکونیم (Zr), Transition metal
Element 41: نیوبیم (Nb), Transition metal
Element 42: مولیبدن (Mo), Transition metal
Element 43: تکنسیم (Tc), Transition metal
Element 44: روتنیم (Ru), Transition metal
Element 45: رودیم (Rh), Transition metal
Element 46: پالادیم (Pd), Transition metal
Element 47: نقره (Ag), Transition metal
Element 48: کادمیم (Cd), Other metal
Element 49: ایندیم (In), Other metal
Element 50: قلع (Sn), Other metal
Element 51: آنتیموان (Sb), Metalloid
Element 52: تلوریم (Te), Metalloid
Element 53: ید (I), Halogen
Element 54: زنون (Xe), Noble gas
Element 55: سزیم (Cs), Alkali metal
Element 56: باریم (Ba), Alkaline earth metal
Element 57: لانتان (La), Lanthanoid
Element 58: سریم (Ce), Lanthanoid
Element 59: پرازئودیمیم (Pr), Lanthanoid
Element 60: نئودیمیم (Nd), Lanthanoid
Element 61: پرومتیم (Pm), Lanthanoid
Element 62: ساماریم (Sm), Lanthanoid
Element 63: اروپیم (Eu), Lanthanoid
Element 64: گادولینیم (Gd), Lanthanoid
Element 65: تربیم (Tb), Lanthanoid
Element 66: دیسپروزیم (Dy), Lanthanoid
Element 67: هولمیم (Ho), Lanthanoid
Element 68: اربیم (Er), Lanthanoid
Element 69: تولیم (Tm), Lanthanoid
Element 70: ایتربیم (Yb), Lanthanoid
Element 71: لوتتیم (Lu), Lanthanoid
Element 72: هافنیم (Hf), Transition metal
Element 73: تانتال (Ta), Transition metal
Element 74: تنگستن (W), Transition metal
Element 75: رنیم (Re), Transition metal
Element 76: اوسمیم (Os), Transition metal
Element 77: ایریدیم (Ir), Transition metal
Element 78: پلاتین (Pt), Transition metal
Element 79: طلا (Au), Transition metal
Element 80: جیوه (Hg), Other metal
Element 81: تالیم (Tl), Other metal
Element 82: سرب (Pb), Other metal
Element 83: بیسموت (Bi), Other metal
Element 84: پولونیم (Po), Other metal
Element 85: آستاتین (At), Metalloid
Element 86: رادون (Rn), Noble gas
Element 87: فرانسیم (Fr), Alkali metal
Element 88: رادیم (Ra), Alkaline earth metal
Element 89: آکتینیم (Ac), Actinoid
Element 90: توریم (Th), Actinoid
Element 91: پروتاکتینیم (Pa), Actinoid
Element 92: اورانیم (U), Actinoid
Element 93: نپتونیم (Np), Actinoid
Element 94: پلوتونیم (Pu), Actinoid
Element 95: امریسیم (Am), Actinoid
Element 96: کوریم (Cm), Actinoid
Element 97: برکلیم (Bk), Actinoid
Element 98: کالیفرنیم (Cf), Actinoid
Element 99: اینشتینیم (Es), Actinoid
Element 100: فرمیم (Fm), Actinoid
Element 101: مندلیفیم (Md), Actinoid
Element 102: نوبلیم (No), Actinoid
Element 103: لارنسیم (Lr), Actinoid
Element 104: رادرفوردیم (Rf), Transition metal
Element 105: دوبنیم (Db), Transition metal
Element 106: سیبورگیم (Sg), Transition metal
Element 107: بوهریم (Bh), Transition metal
Element 108: هاسیم (Hs), Transition metal
Element 109: مایتنریم (Mt)
Element 110: دارمشتادیم (Ds)
Element 111: رونتگنیم (Rg)
Element 112: کوپرنیسیم (Cn), Other metal
Element 113: نیهونیم (Nh)
Element 114: فلروویم (Fl)
Element 115: مسکوویم (Mc)
Element 116: لیورموریم (Lv)
Element 117: تنسین (Ts)
Element 118: اوگانسون (Og)
F

Cl

Br
گوگردکلرآرگون
عدد اتمی (Z)17
گروهگروه ۱۷ (هالوژن)
دورهدوره 3
بلوکبلوک-p
دسته Reactive nonmetal
آرایش الکترونی[Ne] 3s2 3p5
2, 8, 7
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STPگاز
نقطه ذوب171.6 K ​(-101.5 °C, ​-150.7 °F)
نقطه جوش239.11 K ​(-34.04 °C, ​-29.27 °F)
چگالی (در STP)3.2 g/L
در حالت مایع (در نقطه جوش)1.5625[۱] g/cm3
نقطه بحرانی416.9 K, 7.991 MPa
حرارت همجوشی(Cl2) 6.406 kJ/mol
آنتالپی تبخیر (Cl2) 20.41 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی(Cl2)
33.949 J/(mol·K)
فشار بخار
فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K
در دمای (K) 128 139 153 170 197 239
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش−1, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7 (یک اکسید اسیدی قوی)
الکترونگاتیویمقیاس پائولینگ: 3.16
انرژی یونش
  • 1st: 1251.2 kJ/mol
  • 2nd: 2298 kJ/mol
  • 3rd: 3822 kJ/mol
  • (بیشتر)
شعاع کووالانسی pm 102±4
شعاع واندروالسی175 pm
Color lines in a spectral range
خط طیف نوری کلر
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوریدستگاه بلوری راست‌لوزی
Orthorhombic crystal structure for کلر
سرعت صوت(gas, 0 °C) 206 m/s
رسانندگی گرمایی8.9x10-3  W/(m·K)
رسانش الکتریکی> 10  Ω·m (at 20 °C)
رسانش مغناطیسیدیامغناطیس[۲]
شماره ثبت سی‌ای‌اس7782-50-5
ایزوتوپ‌های کلر
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول
35Cl 75.77% 35Cl ایزوتوپ پایدار است که 18 نوترون دارد
36Cl ایزوتوپ پرتوزای ناچیز 3.01×105 y β 0.709 36Ar
ε - 36S
37Cl 24.23% 37Cl ایزوتوپ پایدار است که 20 نوترون دارد
| منابع

ویژگی‌های درخور نگرشویرایش

خصوصیات فیزیکی: در دما و فشار استاندارد دو اتم کلر تشکیل مولکول ۲ اتمی کلر را می‌دهند Cl2 گاز سبز، زرد رنگی است که بوی قوی متمایزی دارد (بوی سفیدکننده). پیوند بین ۲ اتم کلر نسبتاً ضعیف است، که مولکول را بسیار واکنش پذیر می‌کند. نقطه جوش آن در حدود ℃۳۴ - است اما در دمای اتاق تحت فشار بالای اتمسفر می‌تواند مایع شود.

خصوصیات شیمیایی: همراه با فلور، برم، ید و استاتین، کلر عنصری است از سری هالوژن‌ها (گروه ۱۷). کلر تقریباً با همه عناصر تشکیل ترکیب می‌دهد و ترکیبات کلریدها را می‌سازد. گاز کلر با بیشتر ترکیبات آلی واکنش می‌دهد، حتی به صورت غیرفعال سوختن هیدرو کربن‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد. نام کلر برگرفته از واژه chloros به معنی سبز مایل به زرد است، که اشاره به رنگ این گاز دارد. در ۱ لیتر آب ۱۰ درجه، ۳٫۱۰ لیتر و در آب ۳۰ درجه تنها ۷۷/۱ لیتر کلر حل می‌شود.

کاربردهاویرایش

کلر عنصر شیمیایی مهمی در تصفیه آب،میکروب کش،آفت کش ،مواد گندزدا در سفیدکننده و نیز در گاز خردل به‌شمار می‌رود. همچنین کلر در ساخت طیف وسیعی از اقلام روزمره کاربرد دارد.

برای از بین بردن باکتری و سایر میکروبهای موجود در ذخائر آب آشامیدنی بکار می‌رود. امروزه حتی به ذخائر کوچک آب همواره کلر افزوده می‌گردد. در تولید محصولات کاغذی، مواد ضد عفونی‌کننده، رنگدانه‌ها، مواد غذائی، حشره کشها، رنگها، فراورده‌های نفتی، پلاستیک، دارو، منسوجات، حلالها و محصولات مصرفی بسیار زیاد دیگری کاربرد دارد.

در ترکیبات آلی درصورتیکه کلر جایگزین هیدروژن شود «لاستیک مصنوعی» اغلب باعث ایجاد خصوصیات مورد نیاز در این ترکیبات می‌گردد لذا در ترکیب آلی از این عنصر به عنوان عامل اکسیدکننده و جانشین، به‌طور گسترده استفاده می‌گردد.

سایر موارد کاربرد کلر در تولید هیدروکلریک اسید،کلراتها، کلروفرم، تتراکلرید کربن و در استخراج برم می‌باشد.

تاریخچهویرایش

کلر (از واژه یونانی χλωρος به معنی قهوه ای) را Carl Wilhelm Scheele در سال ۱۷۷۴ کشف نمود و اشتباهاً تصور کرد این عنصر حاوی اکسیژن است. Humphry Davy در سال ۱۸۱۰ نام کلر را برای این ماده انتخاب کرد و اصرار داشت که این ماده در واقع یک عنصر است.

تولیدویرایش

به‌وسیله الکترولیز محلول آبداری از کلرید سدیم، کلر تولید می‌شود. این عنصر در طبیعت فقط به صورت ترکیب با سایر عناصر و عمدتاً سدیم به شکل نمک طعام (NaCl)، و همچنین در کارنالیت و سیلویت، یافت می‌شود.

در صنعت در فرایندهای سلول دانز (تولید سدیم مذاب از نمک مذاب با برقکافت) و در برقکافت محلول‌های غلیظ تر نمک برای تولید سدیم هیدروکسید به صورت فراوان تولید، پالایش، انتقال (بیشتر به صورت کپسول و گاهی به صورت مستقیم به کارگاه‌های مجاور)

می‌شود.

ایزوتوپ‌هاویرایش

دو ایزوتوپ پایدار اصلی برای کلر با جرم ۳۵ و۳۷ وجود دارد که به نسبت‌های به ترتیب ۳:۱ یافت شده و وزن اتمی مقادیر عمده و مشهود ۵/۳۵ را در اتم‌های کلر ایجاد می‌کنند. کلر دارای ۹ ایزوتوپ با جرم اتمی بین ۳۲ و ۴۰ است که تنها سه عدد از این ایزوتوپ‌ها به صورت طبیعی یافت می‌شوند. کلر پایدار ۳۵ (۷۷/۷۵٪)، کلر ۳۷(۲۳/۲۴٪) و کلر رادیواکتیو ۳۶.

نسبت کلر ۳۶ به کلر پایدار در محیط زیست تقریباًE -۱۵: ۱ ۷۰۰ است.Cl-۳۶ در جو به وسیله پراشیدن Ar-۳۶ بر اثر فعل و انفعالات پروتون‌های اشعه کیهانی حاصل می‌گردد. در زیر سطح زمین Cl-۳۶ عمدتاً در نتیجه جذب نوترون توسط Cl-۳۵ یا جذب موآن به‌وسیله Ca-۴۰ تولید می‌گردد. Cl-۳۶ به صورت S-۳۶ و Ar-۳۶ با نیمه عمر درهم ۳۰۸۰۰۰ سال متلاشی می‌شود. نیمه عمر این ایزوتوپ آب‌دوست و غیر واکنشی، آن را مناسب تاریخ‌گذاری زمین‌شناسی با دامنه‌ای از ۶۰۰۰۰ تا ۱ میلیون سال می‌نماید.

بعلاوه مقادیر زیادی Cl-۳۶ به وسیله پرتوافشانی بر آب دریا، در خلال انفجارات جوی سلاح‌های اتمی بین سال‌های ۱۹۵۸ و ۱۹۵۲تولید شد. مدت زمان حضور Cl-۳۶ در جو تقریباً یک هفته‌است؛ بنابراین Cl-۳۶ به‌عنوان رویداد شمار آب‌های داخل خاک و زیرزمینی دهه ۵۰ برای تاریخ‌گذاری آبهای کمتر از ۵۰ سال پیش نیز سودمند است. Cl-۳۶ در مراحل دیگری از علم زمین‌شناسی از جمله تاریخ‌گذاری یخ‌ها و رسوبات بکار می‌رود.

هشدارهاویرایش

کلر موجب تحریک دستگاه تنفسی شده و در حالت گازی باعث تورم غشای مخاطی و در حالت مایع موجب سوختگی پوست می‌شود. مقدار ۳٫۵ppm آن لازم است تا به عنوان بویی متمایز شناخته شود و مقدار ppm۱۰۰۰ آن کشنده است. به همین علت در طول جنگ جهانی اول کلر یکی از گازهایی بود که به عنوان گاز جنگی مورد استفاده قرار گرفت. مواجهه با این گاز نباید از ۰٫۵ppm فراتر رود (با میانگین وزنی زمان ۸ ساعت –۴۰ ساعت در هفته).

مواجهه شدید با مقدار زیاد کلر غلیظ (اما نه مقدار کشنده) می‌تواند باعث ادم ریه یا آب آوردن آن که وضعیتی بسیار ناگوار است گردد. تماس دائم با مقادیر کم آن ریه‌ها را ضعیف کرده و آسیب‌پذیری ریه‌ها را در برابر بیماری‌های دیگر افزایش می‌دهد. در صورت مخلوط شدن مواد سفیدکننده با آمونیاک، اوره و سایر محصولات شوینده، احتمال تولید گازهای سمی وجود دارد. این گازها حاوی مخلوطی از گاز کلر و تری کلرید نیتروژن هستند؛ بنابراین باید از چنین ترکیبی اجتناب کرد.

روند شیمیائی تولید گاز کلرویرایش

کلر را می‌توان از الکترولیز محلول سدیم کلراید، مانند برین، به دست آورد.

الکترولیز سلول جیوهویرایش

الکترولیز سلول جیوه اولین روش تولید کلر در مقیاس صنعتی بود. آندهای تیتانیوم بالای یک کاتد جیوه مایع قرار می‌گیرد، محلولی از کلرید سدیم بین دو الکترود قرار قرار داده می‌شود. وقتی جریان الکتریکی برقرار می‌شود، کلراید در سمت آندهای تیتانیوم آزاد شده، و در همین حال سدیم به صورت ملغمه شده در جیوه رسوب می‌کند.

ملغمه را می‌شود، با فعال کردن مجددش، توسط آب به جیوه تبدیل کرد؛ که ایجاد هیدروژن و هیدروکسید سدیم می‌کند. اینها خود، محصولات جنبی مفیدی هستند. این روش مقادیر زیاد انرژی را مصرف می‌کند و در عین حال نگرانیهایی دربارهٔ خروج جیوه به محیط نیز وجود دارد.

الکترولیز سلول دیافراگمویرایش

یک صفحه آزبست روی شبکه آهنی کاتد قرار می‌گیرد تا از اختلاط مجدد کلر تشکیل شده در آند و هیدروکسید سدیم تشکیل شده در کاتد جلوگیری نماید. این روش، از روش سلول جیوه کمتر انرژی مصرف می‌کند، اما هیدروکسید سدیم را به سختی می‌توان جمع‌آوری و به ماده‌ای مفید تبدیل کرد.

الکترولیز یاخته پوستهویرایش

یاخته الکترولیز توسط یک پوسته، که به عنوان یک تبادل‌کننده یون عمل می‌کند، به دو قسمت تقسیم می‌شود. محلول کلرید سدیم خیس در سمت آند قرار گرفته و آب مقطر در سمت کاتد قرار داده می‌شود. این روش تقریباً به اندازه یاخته دیافراگم به صرفه بوده و باز هم تولید هیدروکسید سدیم بسیار خالص می‌کند.

جامعه و فرهنگ[۳]ویرایش

کلر بیش از۲۷سال از رده میکروب زدایی آب مصرفی انسانی از نظر سازمان بهداشت جهانی Who مردود و ناسالم اعلام شده‌است موارد متعددی مسمومیت گاز کلر در حوادث صنعتی وجود دارد. در ایالات متحده، قطار حمل و نقل در سال ۲۰۰۵ در کارولینای جنوبی تخلیه شد و حدود ۱۱٬۵۰۰ گالن گاز کلر را تخلیه کرد. در نتیجه ۹ نفر مردند و حداقل ۵۲۹ نفر به دنبال مراقبت‌های پزشکی بودند. در سال ۲۰۰۴ در تگزاس یک حادثه قطار حمل و نقل ۹۰٬۰۰۰ کیلوگرم گاز کلر و سایر مواد شیمیایی سمی منتشر شد. چهل و چهار نفر زخمی شدند، از جمله سه نفر کشته شدند. در ماه اوت ۲۰۰۲ در میسوری حدود ۱۶٬۹۰۰ پوند گاز کلر از یک ماشین تانکر ریلی آزاد شد وقتی یک شلنگ انفجاری در هنگام تخلیه در یک کارخانه شیمیایی شکست خورد. شصت و هفت نفر زخمی شدند. در نیجریه، در یک انفجار یک مخزن ذخیره‌سازی گاز کلر در یک کارخانه تصفیه آب در جوزف در سال ۲۰۱۵، هشت نفر مردند. صدراعظم دانشگاه علوم پزشکی دزفول گفت: در ژوئیه ۲۰۱۷ در ایران حداقل ۴۷۵ نفر، از جمله ۹ تن از آتش نشانان پس از نشت گاز کلر در استان جنوب غربی ایران خوزستان رنج می‌برند.

منابعویرایش

  1. Chlorine, Gas Encyclopaedia, Air Liquide
  2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  3. «نسخه آرشیو شده». بایگانی‌شده از اصلی در ۲۷ آوریل ۲۰۱۸. دریافت‌شده در ۲ نوامبر ۲۰۱۹.

پیوند به بیرونویرایش