氯元素知识结构图,氯及其化合物二维图

首页 > 农林牧渔 > 作者:YD1662024-02-01 04:45:01

氯(chlorine)是一种非金属元素,元素符号Cl,原子序数为17,位于第三周期,VII A族,是卤族元素之一。氯单质由两个氯原子构成,化学式为Cl2。气态氯单质俗称氯气,液态氯单质俗称液氯。氯气常温常压下为黄绿色气体,有强烈的刺激性气味,化学性质十分活泼,具有毒性。氯以化合态的形式广泛存在于自然界当中,对人体的生理活动也有重要意义。

发现简史

氯元素知识结构图,氯及其化合物二维图(1)

元素性质数据

1774年,瑞典化学家舍勒在从事软锰矿的研究时发现:软锰矿与盐酸混合后加热就会生成一种令人窒息的黄绿色气体。当时,大化学家拉瓦锡认为氧是酸性的起源,一切酸中都含有氧。舍勒及许多化学家都坚信拉瓦锡的观点,认为这种黄绿色的气体是一种化合物,是由氧和另外一种未知的基所组成的,所以舍勒称它为“氧化盐酸”。但英国化学家戴维却持有不同的观点,他想尽了一切办法也不能从氧化盐酸中把氧夺取出来,均告失败。他怀疑氧化盐酸中根本就没有氧存在。1810年,戴维以无可辩驳的事实证明了所谓的氧化盐酸不是一种化合物,而是一种化学元素的单质。他将这种元素命名为“Chlorine”。它的希腊文原意是“绿色”。中文译名为氯。

自然分布

自然界中游离状态的氯存在于大气层中,是破坏臭氧层的主要单质之一。氯气受紫外线分解成两个氯原子(自由基)。大多数通常以氯化物(Cl-)的形式存在,常见的主要是氯化钠(食盐,NaCl)。

名称由来

英文名称chlorine来自于希腊文khlros(χλωρó',淡绿色),中文取该气体为绿色之意造了“氯”字,日文与韩文则因为氯是盐的主要成分之一而称为“盐素”(日本汉字写作“塩素”)。

化合物

无机(括号内为化合价):氯化物(-1)、次氯酸( 1)、次氯酸盐( 1)、亚氯酸( 3)、亚氯酸盐( 3)、氯酸( 5)、氯酸盐( 5)、高氯酸( 7)、高氯酸盐( 7)

有机氯化合物。

同位素

氯元素有35Cl和37Cl两种稳定同位素。最外层电子构型都为3s23p5。相对原子质量分别为34.968 852和36.965 903。天然丰度分别为75.77%和24.23%。

氯离子的检验

检验水中是否含有氯离子可以向其中加入硝酸酸化的银离子(如硝酸银)(加入酸性硝酸银可以排除其他离子干扰),银离子和氯离子反应会生成氯化银白色沉淀,反应式:

Ag Cl-→ AgCl↓

操作处置与储存

1、操作注意事项

严加密闭,提供充分的局部排风和全面通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴空气呼吸器,穿带面罩式胶布防毒衣,戴橡胶手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。远离易燃、可燃物。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与醇类接触。搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。

2、储存注意事项

储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不超过30℃,相对湿度不超过80%。应与易燃物(可燃物)、醇类、食用化学品分开存放,切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备。应严格执行极毒物品“五双”管理制度。

物理性质

氯元素知识结构图,氯及其化合物二维图(2)

集气瓶中的氯气

氯气为黄绿色气体,密度比空气大(3.214g/L),熔点−101.0℃,沸点−34.4℃,有强烈的刺激性气味。

氯气分子由两个氯原子组成,微溶于水,易溶于碱液,易溶于四氯化碳、二硫化碳等有机溶剂。

氯有26种同位素,其中只有35Cl和37Cl是稳定的,其余同位素均具有放射性。

原子半径:100 pm

核外电子排布: [Ne]3s23p5

氯元素知识结构图,氯及其化合物二维图(3)

氯原子结构示意图

化合价: ±1, 3, 5, 7

晶体结构: 斜方晶系

电负性: 3.16 (鲍林标度)

第一电离能: 1251.2 kJ/mol

营养功能

参与光合作用

在光合作用中,氯作为锰的辅助因子参与水的光解反应。水光解反应是光合作用最初的光化学反应,氯的作用位点在光系统II。研究工作表明,在缺氯条件下,植物细胞的增殖速度降低,叶面积减少,生长量明显下降(大约60%),但氯并不影响植物体中光合速率。由此可见,氯对水光解放O2反应的影响不是直接作用,氯可能是锰的配合基,有助于稳定锰离子,使之处于较高的氧化状态。氯不仅为希尔反应放O2所必需,它还能促进光合磷酸化作用。

调节气孔运动

氯对气孔的开张和关闭有调节作用。当某些植物叶片气孔开张时,K 流入是由有机酸阴离子(主要是苹果酸根)作为陪伴离子,这些离子在代谢过程中是靠消耗淀粉产生的;但是对某些淀粉含量不多的作物(如洋葱),当K 流入保卫细胞时,由于缺少苹果酸根则需由Cl-作为陪伴离子。缺氯时,洋葱的气孔就不能自如地开关,而导致水分过多地损失。由于氯在维持细胞膨压、调节气孔运动方面的明显作用,从而能增强植物的抗旱能力。

激活H -泵ATP酶

以往人们了解较多的是原生质上的H -ATP酶,它受K 的激活。而在液泡膜上也存在有H -ATP酶。与原生质上的H -ATP酶不同,这种酶不受一价阳离子的影响,而专靠氯化物激活。该酶可以把原生质中的H 转运到液泡内,使液泡膜内外产生pH梯度(胞液,pH>7;液泡,pH<<6)。缺氯时,植物根的伸长严重受阻,这可能和氯的上述功能有关。因为缺氯时,影响活性溶质渗入液泡内,从而使根的伸长受到抑制(Hagerh和Helrnle,1981)。

抑制病害发生

施用含氯肥料对抑制病害的发生有明显作用。据报道,2013以前年至少有10种作物的15个品种,其叶、根病害可通过增施含氯肥料而明显减轻。例如冬小麦的全蚀病、条锈病,春小麦的叶锈病、枯斑病,大麦的根腐病,玉米的茎枯病,马铃薯的空心病、褐心病等。根据研究者的推论,氯能抑制土壤中铵态氮的硝化作用。当施入铵态氮肥时,氯使大多数铵态氮不能被转化,而迫使作物吸收更多的铵态氮;在作物吸收铵态氮肥的同时,根系释放出H 离子,使根际酸度增加。许多土壤微生物由于适宜在酸度较大的环境中大量繁衍,从而抑制了病菌的滋生,如小麦因施用含氯肥料而减轻了全蚀病病害的发生。还有一些研究者从Cl-和NO3-存在吸收上的竞争性来解释。施含氯肥料可降低作物体内NO3-的浓度,一般认为NO3-含量低的作物很少发生严重的根腐病。

其他作用

在许多阴离子中,Cl-是生物化学性质最稳定的离子,它能与阳离子保持电荷平衡,维持细胞内的渗透压。植物体内氯的流动性很强,输送速度较快,能迅速进入细胞内,提高细胞的渗透压和膨压。渗透压的提高可增强细胞吸水,并提高植物细胞和组织束缚水分的能力。这就有利于促进植物从外界吸收更多的水分。在干旱条件下,也能减少植物丢失水分。提高膨压后可使叶片直立,延长功能期。作物缺氯时,叶片往往失去膨压而萎蔫。氯对细胞液缓冲体系也有一定的影响。氯在离子平衡方面的作用,可能有特殊的意义。

氯对酶活性也有影响。氯化物能激活利用谷氨酰胺为底物的天冬酰胺合成酶,促进天冬酰胺和谷氨酸的合成。氯在氮素代谢过程中有重要作用。

适量的氯有利于碳水化合物的合成和转化。

化学性质

氯原子的最外电子层有7个电子,在化学反应中容易结合一个电子,使最外电子层达到8个电子的稳定状态,因此氯气具有强氧化性,能与大多数金属和非金属发生化合反应。

氯气遇水歧化为盐酸和次氯酸,次氯酸不稳定易分解放出游离氧,其中次氯酸具有漂白性(比SO2强且加热不恢复原色)。

氯气也能和很多有机物发生加成或取代反应,在生活中有广泛应用。

氯气具有较大的毒性,曾被用作军用毒气。 [1]

Cl-检验

检验水中是否含有氯离子可以向其中加入可溶的银离子(硝酸银)(加入酸性硝酸银可以排除其他离子干扰),银离子和氯离子反应会生成氯化银白色沉淀。再取白色沉淀,加入稀硝酸,沉淀不溶解,则说明含氯离子。

含氧酸

1. 次氯酸(HClO)及其盐

(1) 制备

①通氯气于冰水中:

氯元素知识结构图,氯及其化合物二维图(4)

首页 12345下一页

栏目热文

文档排行

本站推荐

Copyright © 2018 - 2021 www.yd166.com., All Rights Reserved.