Những điều cần biết về clo và cách điều chế clo trong phòng thí nghiệm

Clo là một nguyên tố hóa học quan trọng có ký hiệu Cl trong bảng tuần hoàn hóa học. Nó có nhiều tính chất và ứng dụng khác nhau, nhưng cũng gây ra nhiều tác hại đối với cuộc sống con người. Để khử bỏ clo dư thừa trong nước, cũng như để điều chế clo trong công nghiệp và phòng thí nghiệm, chúng ta cần hiểu rõ về nó. Điều này thường là câu hỏi quan tâm khi chúng ta muốn tìm hiểu về nguyên tố clo trong bảng tuần hoàn hóa học.

Clo là một chất hóa học phổ biến mà chúng ta đã từng nghe qua từ khi còn ở trường học cho đến khi tham gia cuộc sống hàng ngày. Nhưng bạn có nhớ những điều liên quan đến chất Clo này không?

Hôm nay, chúng tôi từ Công Ty Trung Sơn sẽ giới thiệu với bạn những thông tin liên quan đến chất Clo và quy trình điều chế nó trong phòng thí nghiệm.

Clo là gì?

Clo, hay còn được gọi là Chlorine, là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Cl trong bảng tuần hoàn nguyên tố. Nó thuộc chu kỳ 3 của bảng tuần hoàn. Clo có khả năng lôi kéo electron cao nhất và là nguyên tố có độ âm điện thứ 3 cao nhất trong tất cả các nguyên tố.

Clo tồn tại dưới dạng khí và dạng lỏng.

Nhóm và phân lớp: 17, p

Số nguyên tử: 17

Phân loại: Halogen

Cấu hình electron: [Ne] 3s2 3p5

Mỗi lớp chứa: 2 7 8 e

Khối lượng nguyên tử chuẩn: 35.453(2) g

Cấu trúc tinh thể:

Tính chất vật lý của Clo

– Clo là khí có màu vàng lục và mùi đặc trưng trong điều kiện thông thường. Nó là một chất rất độc hại.

– Khí Clo có khối lượng lớn hơn không khí do có khối lượng phân tử là 71. Nó hòa tan trong nước và tạo thành nước Clo có màu vàng nhạt. Khí Clo cũng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.

– Khí Clo có khả năng phản ứng mạnh mẽ với hầu hết các nguyên tố. Ở nhiệt độ 10 °C, một lít nước có thể hòa tan 3,10 lít Clo, trong khi ở 30 °C chỉ là 1,77 lít.

Tìm hiểu thêm bài viết khác của Trung Sơn: NaNO3 là gì? Và những điều cần biết về NaNO3

Tính chất hóa học của Clo

Clo là một phi kim có khả năng oxi hóa mạnh. Trong các hợp chất, Clo thường có mức oxi hóa -1. Trong các hợp chất với Fluor hoặc Oxy, mức oxi hóa của Clo thường là +1, +3, +5 hoặc +7. Ngoài ra, trong một số trường hợp, Clo có tính chất khử.

Khi Clo tương tác với kim loại, nó tạo ra các muối và được gọi là halogenur. Clo có khả năng tác dụng với hầu hết các kim loại, trừ vàng và bạch kim.

• 2Fe + 3Cl2 -> 2FeCl3

Khi Clo tương tác với Hydro, nó tạo ra một hợp chất khí (nếu tỉ lệ mol H2 và Cl2 là 1:1, sẽ có hỗn hợp nổ).

• H2 + Cl2 -> 2HCl

Khi Clo tương tác với nước, nó tạo ra HCl và HClO, gọi là phản ứng 2 chiều.

• H2O + Cl2 -> HCl + HClO

Khi Clo tương tác với các hợp chất có tính khử. Tính chất hóa học của Clo tương tự với Flo và Brom, vì chúng cũng là nhóm chất halogen hoạt động mạnh.

• 2FeCl2 + 2NaBr -> 2NaCl + Br2

Khi Clo tương tác với dung dịch Natri Hydroxit NaOH, nó tạo ra dung dịch Nguyên liệu Giaven:

• Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O

Ứng dụng quan trọng của Clo trong cuộc sống

Clo có nhiều ứng dụng quan trọng trong cuộc sống như:

• Clo được sử dụng chủ yếu trong việc sản xuất nhựa PVC và các chất dẻo và cao su khác
• Clo có khả năng khử trùng và chủ yếu được sử dụng dưới dạng khí Clo. Khi sử dụng trong xử lý nước, Clo thường được biến đổi thành dạng lỏng trong môi trường áp suất cao và nhiệt độ thấp.
• Khí Clo-axít hiđroclorơ (HClO) được sử dụng để khử trùng hồ bơi, hệ thống cấp nước và xử lý nước thải.
• Clo được sử dụng trong quá trình sản xuất giấy, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, sơn… và nhiều sản phẩm thông thường khác.
• Ngoài ra, nó cũng là nguyên liệu để sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ.

Tác hại của Clo

Bên cạnh những ứng dụng của Clo, nó cũng là một chất độc. Dưới đây là những tác hại của Clo:

• Clo gây hại nghiêm trọng cho sức khỏe con người. Clo, dạng khí và dạng lỏng, có thể gây tổn thương vĩnh viễn, đặc biệt là có thể gây tử vong. Clo có khả năng gây bệnh về đường hô hấp (như viêm họng) và hệ thống hô hấp (như đường thực quản gần phổi). Đối với tiếp xúc lâu ngày, Clo có thể làm cho người ta già trước tuổi, và gây ra các vấn đề liên quan đến đường hô hấp như lao.
• Ảnh hưởng của ClO với nồng độ 250ppm trong 30 phút có thể gây tử vong cho người lớn.
• Khí Clo khi tiếp xúc có thể gây kích thích cao, gây bỏng da và mắt.
• Các tác dụng từ việc tiếp xúc lâu dài với khí Clo có thể gây lão hóa sớm, ăn mòn răng và các vấn đề về phổi như bệnh lao.
• Theo nghiên cứu, phụ nữ mang thai sử dụng nước chứa Clo có nguy cơ gây xảy thai và dị tật.

Cách điều chế Clo trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, khí Clo được điều chế bằng cách cho acid clohydric đặc tác dụng với chất oxi hóa mạnh như mangan đioxit rắn (MnO2) hoặc kali permanganat rắn (KMnO4)…

Đối với MnO2, cần phải đun nóng, còn với KMnO4 có thể đun nóng hoặc không cần. Khí Clo thu được thường chứa tạp chất như khí hiđro clorua và hơi nước. Để loại bỏ tạp chất, cần hướng khí Clo qua các bình rửa khí chứa dung dịch NaCl (để giữ khí HCl) và acid sulfuric đặc (để giữ hơi nước).

Phản ứng điều chế gồm:

• MnO2 + 4HCl -> MnCl2 + Cl2 + 2H2O
• 2KMnO4 + 16HCl -> 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 6H2O

Ngoài ra, chúng ta cũng nên hiểu thêm về quá trình điều chế Clo trong công nghiệp. Trung Sơn sẽ giới thiệu cho bạn các phương pháp điều chế Clo trong công nghiệp.

Điều chế Clo trong công nghiệp

Trong công nghiệp, quá trình điều chế Clo yêu cầu một lượng clo lớn, do đó cần sử dụng nguyên liệu giá rẻ và phổ biến. Cụ thể, Clo được điều chế bằng phương pháp điện phân muối natri clorua chảy.

• 2NaCl -> 2Na + Cl2

Ngoài ra, cũng có thể sử dụng phương pháp điện phân dung dịch muối với vật liệu chắn.

• 2NaCl + 2H2O -> H2 + 2NaOH + Cl2

Cách xử lý Clo dư thừa trong nước

Nước là một yếu tố không thể thiếu đối với cuộc sống con người, từ việc uống nước đến nhu cầu sinh hoạt hàng ngày. Vì vậy, chất lượng nước có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe. Tuy nhiên, đa số các nguồn nước mà chúng ta sử dụng đã qua quá trình xử lý với việc sử dụng Clo để khử trùng. Thông thường, nhà máy xử lý nước để lại một lượng Clo dư thừa. Nồng độ khí Clo được sử dụng để khử trùng nước là 1-16mg/l. Nếu nồng độ Clo vượt quá tiêu chuẩn, nó có thể gây ngộ độc. Để xử lý tình trạng Clo dư thừa gây hại cho sức khỏe, người ta đã sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để loại bỏ Clo dư thừa đó. Dưới đây là một số phương pháp phổ biến:

• Sử dụng than hoạt tính: Than hoạt tính loại bỏ Clo bằng cơ chế hấp thụ bề mặt. Carbon trong than phản ứng trực tiếp với Clo và các hợp chất Clo để loại trừ Clo. 1kg than hoạt tính có khả năng phản ứng với 6kg Clo. Loại than hoạt tính (GAC) thường được sử dụng trong các bộ lọc nước lớn.
• Sử dụng tia cực tím: Có thể sử dụng đèn tia cực tím. Tia cực tím có cường độ cao và phổ phản xạ rộng sẽ loại bỏ Clo tự do và Chloramines bằng cách tách chúng thành acid hydrochloric.
• Sử dụng các chất hóa chất: Sử dụng sulfit, bisulfit, metabisulfit để phản ứng với Clo và loại trừ Clo khỏi nước.
• Phơi nước trong không khí cho Clo bay hơi.
• Sử dụng máy lọc RO: Máy lọc RO hoạt động theo cơ chế thẩm thấu ngược; nghiên cứu cho thấy máy này có thể loại bỏ tới 99% Clo trong nước. Ngoài ra, nó cũng loại bỏ các chất độc hại khác và cặn bã. Tuy nhiên, máy lọc này cũng loại bỏ các khoáng chất tự nhiên trong nước, gây thiếu dinh dưỡng cho con người khi sử dụng nước điều này.

Tóm lại, Công Ty Trung Sơn đã giúp bạn trả lời câu hỏi Clo là gì và cung cấp các phương cách để điều chế Clo. Chúng tôi cũng cung cấp thông tin về tính chất lý hóa, ứng dụng và tác hại của Clo dư thừa, từ đó đưa ra các giải pháp để xử lý vấn đề này.

Chúng tôi hy vọng rằng qua bài viết này, bạn đã tìm được những thông tin bạn cần. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về bài viết, xin vui lòng để lại bình luận dưới đây hoặc liên hệ với chúng tôi trực tiếp để được giải đáp sớm.

Xem thêm bài viết khác: Bari sunphat – Tính chất, cách điều chế, ứng dụng và nơi cung cấp