le chlore C'est un élément chimique représenté par le symbole Cl. C'est le deuxième des halogènes, situé sous le fluor, et c'est aussi le troisième élément le plus électronégatif de tous. Son nom dérive de sa couleur vert jaunâtre, plus intense que le fluor.
Généralement, quand quelqu'un entend votre nom, la première chose à laquelle il pense, ce sont les produits de blanchiment pour vêtements et l'eau des piscines. Bien que le chlore fonctionne efficacement dans de tels exemples, ce n'est pas son gaz, mais ses composés (en particulier l'hypochlorite) qui exercent l'action de blanchiment et de désinfection..
L'image ci-dessus montre un ballon rond contenant du chlore gazeux. Sa densité est supérieure à celle de l'air, ce qui explique qu'il reste dans le ballon et ne s'échappe pas dans l'atmosphère; comme cela arrive avec d'autres gaz plus légers, par exemple l'hélium ou l'azote. Dans cet état, il s'agit d'une substance hautement toxique, car elle produit de l'acide chlorhydrique dans les poumons..
C'est pourquoi le chlore élémentaire ou gazeux n'a pas beaucoup d'utilisations, sauf dans certaines synthèses. Cependant, ses composés, qu'il s'agisse de sels ou de molécules organiques chlorées, couvrent un bon répertoire d'utilisations, allant au-delà des piscines et des vêtements extrêmement blancs..
De même, ses atomes sous forme d'anions chlorure se trouvent dans notre corps, régulant les niveaux de sodium, de calcium et de potassium, ainsi que dans le suc gastrique. Sinon, l'apport en chlorure de sodium serait encore plus mortel.
Le chlore est produit par électrolyse de la saumure, riche en chlorure de sodium, un procédé industriel dans lequel de l'hydroxyde de sodium et de l'hydrogène sont également obtenus. Et parce que les mers sont une source presque inépuisable de ce sel, les réserves potentielles de cet élément dans l'hydrosphère sont très importantes..
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En raison de la forte réactivité du chlore gazeux, les civilisations anciennes n'ont jamais soupçonné son existence. Cependant, ses composés faisaient partie de la culture de l'humanité depuis l'Antiquité; son histoire a commencé liée au sel ordinaire.
D'autre part, le chlore provenait d'éruptions volcaniques et lorsque quelqu'un dissolvait de l'or dans l'aqua regia; Mais aucune de ces premières approches n'était même suffisante pour formuler l'idée selon laquelle le gaz vert jaunâtre était un élément ou un composé.
La découverte du chlore est attribuée au chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele, qui en 1774 a effectué la réaction entre la pyrolusite minérale et l'acide chlorhydrique (alors appelé acide muriatique).
Scheele obtient le crédit car il a été le premier scientifique à étudier les propriétés du chlore; bien que précédemment reconnu (1630) par Jan Baptist van Helmont.
Les expériences avec lesquelles Scheele a obtenu ses observations sont intéressantes: il a évalué l'action de blanchiment du chlore sur les pétales rougeâtres et bleuâtres des fleurs, ainsi que sur les feuilles de plantes et d'insectes morts instantanément..
De même, il a signalé sa forte réactivité pour les métaux, son odeur suffocante et son effet indésirable sur les poumons, et que lorsqu'il était dissous dans l'eau, son acidité augmentait..
À ce moment-là, les chimistes considéraient tout composé contenant de l'oxygène comme un acide; alors ils pensaient à tort que le chlore devait être un oxyde gazeux. C'est ainsi qu'ils l'ont appelé `` acide oxymuratique '' (oxyde d'acide muriatique), un nom inventé par le célèbre chimiste français Antoine Lavoisier.
Puis, en 1809, Joseph Louis Gay-Lussac et Louis Jacques Thénard tentèrent de réduire cet acide avec du charbon de bois; réaction avec laquelle ils ont obtenu des métaux à partir de leurs oxydes. De cette façon, ils voulaient extraire l'élément chimique du supposé acide oxymuratique (qu'ils appelaient `` l'air déflogstiqué d'acide muriatique ''.
Cependant, Gay-Lussac et Thénard ont échoué dans leurs expériences; mais ils ont eu raison d'envisager la possibilité que ledit gaz vert jaunâtre soit un élément chimique et non un composé.
La reconnaissance du chlore comme élément chimique a été grâce à Sir Humphry Davy, qui en 1810 a mené ses propres expériences avec des électrodes de carbone et a conclu qu'un tel oxyde d'acide muriatique n'existait pas..
Et de plus, c'est Davy qui a inventé le nom «chlore» pour cet élément du mot grec «chloros», qui signifie vert jaunâtre..
En étudiant les propriétés chimiques du chlore, plusieurs de ses composés se sont avérés être de nature saline; par conséquent, ils l'ont appelé un «halogène», ce qui signifie formateur de sel. Ensuite, le terme halogène a été utilisé avec les autres éléments de son même groupe (F, Br et I).
Michael Faraday a même réussi à liquéfier le chlore en un solide qui, en raison de sa contamination par l'eau, a formé l'hydrate CldeuxHdeuxOU ALORS.
La suite de l'histoire du chlore est liée à ses propriétés désinfectantes et blanchissantes, jusqu'au développement du procédé industriel d'électrolyse de la saumure pour produire des quantités massives de chlore..
C'est un gaz dense, opaque, vert jaunâtre avec une odeur âcre irritante (une version super améliorée du chlore commercial) et est également extrêmement toxique..
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35,45 unités.
Sauf indication contraire, toutes les autres propriétés correspondent aux quantités mesurées pour le chlore moléculaire, Cldeux.
-34,04 ºC
-101,5 ºC
-Dans des conditions normales, 3,2 g / L
-Juste au point d'ébullition, 1,5624 g / mL
Notez que le chlore liquide est environ cinq fois plus dense que son gaz. De plus, la densité de sa vapeur est 2,49 fois supérieure à celle de l'air. C'est pourquoi, dans la première image, le chlore n'a pas tendance à s'échapper du ballon rond, car étant plus dense que l'air, il est situé au fond. Cette caractéristique en fait un gaz encore plus dangereux..
6,406 kJ / mol
20,41 kJ / mol
33,95 J / (mol K)
1,46 g / 100 mL à 0 ºC
7,67 atm à 25 ° C Cette pression est relativement faible par rapport aux autres gaz.
3.16 sur l'échelle de Pauling.
-Premièrement: 1251,2 kJ / mol
-Deuxième: 2298 kJ / mol
-Troisième: 3822 kJ / mol
8,9 10-3 W / (mK)
Le chlore se présente dans la nature principalement sous forme de deux isotopes: 35Cl, avec une abondance de 76%, et 37Cl, avec une abondance de 24%. Ainsi, le poids atomique (35,45 u) est une moyenne des masses atomiques de ces deux isotopes, avec leurs pourcentages d'abondance respectifs..
Tous les radio-isotopes du chlore sont artificiels, parmi lesquels le 36Cl comme le plus stable, avec une demi-vie de 300000 ans.
Le chlore peut avoir divers nombres ou états d'oxydation lorsqu'il fait partie d'un composé. Étant l'un des atomes les plus électronégatifs du tableau périodique, il a généralement des nombres d'oxydation négatifs; sauf lorsqu'il rencontre de l'oxygène ou du fluor, dont les oxydes et les fluorures, respectivement, doit "perdre" des électrons.
Dans leurs nombres d'oxydation, on suppose l'existence ou la présence d'ions de même amplitude de charge. Ainsi, nous avons: -1 (Cl-, le célèbre anion chlorure), +1 (Cl+), +2 (Cldeux+), +3 (Cl3+), +4 (Cl4+), +5 (Cl5+), +6 (Cl6+) et +7 (Cl7+). De tous, -1, +1, +3, +5 et +7 sont les plus courants dans les composés chlorés..
Par exemple, dans ClF et ClF3 les nombres d'oxydation du chlore sont +1 (Cl+F-) et +3 (Cl3+F3-). Dans le CldeuxOu, c'est +1 (Cldeux+OU ALORSdeux-); dans le ClOdeux, CldeuxOU ALORS3 et CldeuxOU ALORS7, sont +4 (Cl4+OU ALORSdeuxdeux-), +3 (Cldeux3+OU ALORS3deux-) et +7 (Cldeux7+OU ALORS7deux-).
Dans tous les chlorures, par contre, le chlore a un indice d'oxydation de -1; comme dans le cas du NaCl (Na+Cl-), où il est valable de dire que le Cl existe- étant donné la nature ionique de ce sel.
Les atomes de chlore dans leur état fondamental ont la configuration électronique suivante:
[Ne] 3sdeux 3p5
Par conséquent, chacun d'eux a sept électrons de valence. À moins qu'ils ne soient surchargés d'énergie, il y aura des atomes de Cl individuels dans l'espace, comme des billes vertes. Cependant, leur tendance naturelle est de former des liaisons covalentes entre eux, afin de compléter leurs octets de valence..
Notez qu'ils n'ont guère besoin d'un électron pour avoir huit électrons de valence, ils forment donc une seule liaison simple; c'est celui qui joint deux atomes de Cl pour créer la molécule de Cldeux (image du haut), Cl-Cl. C'est pourquoi le chlore en conditions normales et / ou terrestres est un gaz moléculaire; non monoatomique, comme pour les gaz rares.
La molécule Cldeux il est homonucléaire et apolaire, de sorte que ses interactions intermoléculaires sont régies par les forces de diffusion de Londres et ses masses moléculaires. En phase gazeuse, la distance Cldeux-Cldeux il est relativement court par rapport aux autres gaz ce qui, ajouté à sa masse, en fait un gaz trois fois plus dense que l'air.
La lumière peut exciter et favoriser les transitions électroniques dans les orbitales moléculaires de Cldeux; par conséquent, sa couleur vert jaunâtre caractéristique apparaît. Cette couleur s'intensifie à l'état liquide, puis disparaît partiellement lorsqu'elle se solidifie.
Lorsque la température baisse (-34 ºC), les molécules de Cldeux perdre de l'énergie cinétique et de la distance Cldeux-Cldeux diminue; par conséquent, ceux-ci fusionnent et finissent par définir le chlore liquide. La même chose se produit lorsque le système est encore plus refroidi (-101 ºC), maintenant avec les molécules Cldeux si rapprochés qu'ils définissent un cristal orthorhombique.
Le fait qu'il existe des cristaux de chlore indique que leurs forces de dispersion sont suffisamment directionnelles pour créer un modèle structurel; c'est-à-dire des couches moléculaires de Cldeux. La séparation de ces couches est telle que leur structure ne change pas même sous une pression de 64 GPa, ni ne présente de conduction électrique..
Le chlore à l'état gazeux ne peut être trouvé nulle part sur la surface de la Terre, car il est très réactif et a tendance à former des chlorures. Ces chlorures sont bien diffusés dans toute la croûte terrestre et, de plus, après des millions d'années emportés par les pluies, ils enrichissent les mers et les océans..
De tous les chlorures, le NaCl de l'halite minéral (image du haut) est le plus commun et le plus abondant; suivi des minéraux silvin, KCl et carnalite, MgCldeuxKCl 6HdeuxO. Lorsque les masses d'eau s'évaporent sous l'action du soleil, elles laissent derrière elles des lacs salés du désert, à partir desquels le NaCl peut être directement extrait comme matière première pour la production de chlore..
Le NaCl se dissout dans l'eau pour produire une saumure (26%), qui est soumise à une électrolyse dans une cellule de chlore-alcali. Là, deux demi-réactions ont lieu dans les compartiments anodique et cathodique:
2Cl-(ac) => Cldeux(g) + 2e- (Anode)
2HdeuxO (l) + 2e- => 2OH-(ac) + Hdeux(g) (cathode)
Et l'équation globale pour les deux réactions est:
2NaCl (aq) + 2HdeuxO (l) => 2NaOH (aq) + Hdeux(g) + Cldeux(g)
Au fur et à mesure que la réaction se déroule, les ions Na+ formés au niveau de l'anode migrent dans le compartiment cathodique à travers une membrane d'amiante perméable. Pour cette raison, NaOH est sur le côté droit de l'équation globale. Les deux gaz, Cldeux et Hdeux, sont collectés à partir de l'anode et de la cathode, respectivement.
L'image ci-dessous illustre ce qui vient d'être écrit:
A noter que la concentration de la saumure à la fin diminue de 2% (elle passe de 24 à 26%), ce qui signifie qu'une partie de ses anions Cl- les originaux ont été transformés en molécules Cldeux. Au final, l'industrialisation de ce procédé a donné une méthode pour produire du chlore, de l'hydrogène et de l'hydroxyde de sodium.
Comme mentionné dans la section historique, du chlore gazeux peut être produit en dissolvant des échantillons de minéraux de pyrolusite avec de l'acide chlorhydrique. L'équation chimique suivante montre les produits obtenus à partir de la réaction:
MnOdeux(s) + 4HCl (aq) => MnCldeux(aq) + 2HdeuxO (l) + Cldeux(g)
Les alliages de chlore n'existent pas pour deux raisons simples: leurs molécules gazeuses ne peuvent pas être piégées entre les cristaux métalliques, et ils sont également très réactifs, ils réagiraient donc immédiatement avec les métaux pour produire leurs chlorures respectifs..
D'autre part, les chlorures ne sont pas non plus souhaitables, car une fois dissous dans l'eau, ils exercent un effet salin qui favorise la corrosion des alliages; et par conséquent, les métaux se dissolvent pour former des chlorures métalliques. Le processus de corrosion pour chaque alliage est différent; certains sont plus sensibles que d'autres.
Le chlore n'est donc pas du tout un bon additif pour les alliages; ni comme Cldeux ni comme Cl- (et les atomes de Cl seraient très réactifs donc ils peuvent même exister).
Bien que la solubilité du chlore dans l'eau soit faible, il suffit de produire de l'acide chlorhydrique dans l'humidité de notre peau et de nos yeux, ce qui finit par corroder les tissus provoquant une irritation grave et même une perte de vision..
Pire encore, respirer ses vapeurs jaune verdâtre, car une fois dans les poumons, il génère à nouveau des acides et endommage le tissu pulmonaire. Avec cela, la personne éprouve un mal de gorge, de la toux et des difficultés respiratoires en raison des fluides formés dans les poumons.
S'il y a une fuite de chlore, vous êtes dans une situation particulièrement dangereuse: l'air ne peut pas simplement «balayer» ses vapeurs; ils y restent jusqu'à ce qu'ils réagissent ou se dispersent lentement.
En plus de cela, c'est un composé hautement oxydant, de sorte que diverses substances peuvent réagir de manière explosive avec lui au moindre contact; tout comme la laine d'acier et l'aluminium. C'est pourquoi là où il y a du chlore stocké, toutes les considérations nécessaires doivent être prises pour éviter les risques d'incendie..
Ironiquement, alors que le chlore gazeux est mortel, son anion chlorure n'est pas toxique; Il peut être consommé (avec modération), il ne brûle pas et ne réagit pas sauf avec le fluor et d'autres réactifs.
Environ 81% du chlore gazeux produit annuellement est utilisé pour la synthèse de chlorures organiques et inorganiques. Selon le degré de covalence de ces composés, le chlore peut être trouvé sous forme de simples atomes de Cl dans des molécules organiques chlorées (avec des liaisons C-Cl) ou sous forme d'ions Cl- dans quelques sels de chlorure (NaCl, CaCldeux, MgCldeux, etc.).
Chacun de ces composés a ses propres applications. Par exemple, le chloroforme (CHCl3) et le chlorure d'éthyle (CH3CHdeuxCl) sont des solvants qui sont désormais utilisés comme anesthésiques par inhalation; dichlorométhane (CHdeuxCldeux) et le tétrachlorure de carbone (CCl4), quant à eux, sont des solvants largement utilisés dans les laboratoires de chimie organique.
Lorsque ces composés chlorés sont liquides, ils sont la plupart du temps utilisés comme solvants pour les milieux réactionnels organiques..
Dans d'autres composés, la présence d'atomes de chlore représente une augmentation du moment dipolaire, de sorte qu'ils peuvent interagir à un degré plus élevé avec une matrice polaire; un composé de protéines, d'acides aminés, d'acides nucléiques, etc., de biomolécules. Ainsi, le chlore joue également un rôle dans la synthèse de médicaments, pesticides, insecticides, fongicides, etc..
Concernant les chlorures inorganiques, ils sont généralement utilisés comme catalyseurs, matière première pour l'obtention de métaux par électrolyse, ou sources d'ions Cl.-.
Le chlore gazeux ou élémentaire n'a pas d'autre rôle chez les êtres vivants que de détruire leurs tissus. Cependant, cela ne signifie pas que ses atomes ne peuvent pas être trouvés dans le corps. Par exemple, les ions Cl- sont très abondants dans l'environnement cellulaire et extracellulaire, et aident à contrôler les niveaux d'ions Na+ et Cadeux+, surtout.
De même, l'acide chlorhydrique fait partie du suc gastrique avec lequel les aliments sont digérés dans l'estomac; ses ions Cl-, en compagnie de H3OU ALORS+, définir le pH proche de 1 de ces sécrétions.
La densité du chlore gazeux en fait une substance mortelle lorsqu'il est renversé ou versé dans des espaces fermés ou ouverts. Étant plus dense que l'air, un courant de celui-ci ne transporte pas facilement le chlore, il reste donc pendant un temps considérable avant de finalement se disperser.
Pendant la Première Guerre mondiale, par exemple, ce chlore était utilisé sur les champs de bataille. Une fois libéré, il se faufilait dans les tranchées pour étouffer les soldats et les forcer à faire surface..
Les solutions chlorées, celles dans lesquelles le chlore gazeux a été dissous dans l'eau puis alcalinisées avec un tampon, ont d'excellentes propriétés désinfectantes et inhibent la putréfaction des tissus. Ils ont été utilisés pour désinfecter les plaies ouvertes afin d'éliminer les bactéries pathogènes.
L'eau de la piscine est chlorée avec précision pour éliminer les bactéries, les microbes et les parasites qui peuvent s'y abriter. Le chlore gazeux était utilisé à cette fin, mais son action est assez agressive. Au lieu de cela, des solutions d'hypochlorite de sodium (eau de Javel) ou des comprimés d'acide trichloroisocyanurique (TCA) sont utilisés..
Ce qui précède montre que ce n'est pas le Cldeux celui qui exerce l'action désinfectante mais HClO, acide hypochlorite, qui produit des radicaux O qui détruisent les microorganismes.
Très similaire à son action désinfectante, le chlore décolore également les matériaux car les colorants responsables des couleurs sont dégradés par HClO. Ainsi, ses solutions chlorées sont idéales pour éliminer les taches sur les vêtements blancs, ou pour blanchir la pâte à papier..
Le composé chloré le plus important de tous, qui représente environ 19% de la production de chlore gazeux restant, est le polychlorure de vinyle (PVC). Ce plastique a de multiples usages. Avec lui, des conduites d'eau, des cadres de fenêtres, des revêtements de mur et de sol, du câblage électrique, des sacs IV, des manteaux, etc..
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