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《化学元素知识》元素的故事(17):元素探秘(一)|氯元素的真面目

在我们的生活中充满着各种各样的物质,一呼一吸间,我们与大气进行着物质的交换,生产活动中,我们借用着已经存在的物质创造出更多符合我们生活所需的新物质新材料。而对元素的认识和运用便是我们创造世界改造世界的基础,今天就跟随我们一起走进我们身边的元素——,去一探究竟吧!

2019年9月6日23时左右,海兴一诺化工有限公司因停电导致二号储罐低压去吸收阀失灵,企业值班人员及时采取措施进行了处置,期间造成约48公斤氯气泄漏,有17人感觉不适留院观察,市医疗专家组确定没有生命危险。氯气泄露事件屡有发生,氯气究竟是怎样的物质?而又是怎样一种神奇的元素呢?

Chlorine

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。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。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),对人体的生理活动有重要意义

氯气是一种气体单质,化学式为Cl2。常温常压下为黄绿色,有强烈刺激性气味的剧毒气体,具有窒息性,密度比空气大。可溶于水和碱溶液,易溶于有机溶剂(如四氯化碳),难溶于饱和食盐水 。

1774年,化学家舍勒首次发现氯气。当时他正在研究软锰矿(二氧化锰),当他使软锰矿与浓盐酸混合并加热时,产生了一种黄绿色的气体,这种气体的强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受,但是当他确信自己制得了一种新气体后,他又感到一种由衷的快乐

舍勒(1742.12.19 - 1786.5.21)

注意

舍勒习惯亲自“品尝”一下自己发现的化学元素,从他最后死亡的症状来看,他似乎是死于汞中毒。所以面对任何未知化学试剂,大家绝对不要 “品尝”或者用皮肤直接接触

氯气中混和体积分数为5%以上的氢气时遇强光可能会有爆炸的危险。氯气吸入后与粘膜和呼吸道的水作用形成氯化氢和新生态氧,氯化氢可使上呼吸道粘膜炎性水肿、充血和坏死,新生态氧对组织具有强烈的氧化作用,并可形成具细胞原浆毒作用的臭氧。氯浓度过高或接触时间较久,常可致深部呼吸道病变,使细支气管及肺泡受损,发生细支气管炎、肺炎及中毒性肺水肿。由于刺激作用使局部平滑肌痉挛而加剧通气障碍,加重缺氧状态; 高浓度氯吸入后,还可刺激迷走神经引起反射性的心跳停止。发生较重的氯气中毒时,可吸入酒精和乙醚混合蒸汽作为解毒剂,吸入氨水蒸汽也有效。

但是氯气并不是完全有害的,氯气可以用于净水,氯气溶于水后与水反应生成次氯酸,次氯酸具有氧化性,依靠其强氧化性可以破坏细菌病毒表面的结构而杀死细菌病毒,从而起到杀菌灭毒的作用。现在更多的是使用二氧化氯作为消毒剂,在水环境下,其能附着在微生物、病毒和细菌的细胞壁上,并穿透细胞壁进入细胞体内,直接氧化细胞内的含硫基丙氨酸、色氨酸和酪氨酸等物质而消灭细菌,微生物的蛋白质合成也受二氧化氯控制,因此对芽孢、藻类、真菌等亦有显著的灭杀效果。

一些含氯的化合物在生活中也有着广泛的运用,上述提到的次氯酸就具有很好的漂白和消毒的作用,我们生活中见到一些消毒水与漂白粉中就含有大量的含氯化合物,其反应最终都会生成氯气,溶于水后生成次氯酸,次氯酸的氧化性能把有色物质氧化褪色,使蛋白质变性故具有漂白与消毒的功效。例如:漂白粉通常是次氯酸钙、氯化钙和氢氧化钙所组成的水合复合盐。次氯酸钙是漂白粉的有效成分,其与稀盐酸反应后会释放出氯气进而生成次氯酸,达到漂白的功效。

Ca(ClO)2 (有效成分)+ 4HCl === CaCl2 + 2Cl2↑+ 2H2O

H2O + Cl2 === HClO (可漂白、消毒)+ HCl

漂白粉与消毒液

注意

擅于清洁的妈妈们可能经常会用到洁厕灵84消毒液对卫生间进行定时的清洁,但是在使用这两种物品的时候我们需要注意什么呢?千万记得不要混用!这两样东西一起使用并不会达到双倍清洁的效果,但是却会产生具有毒性的氯气!我们知道,84消毒液的主要成分是氯酸钠,洁厕灵的主要成分是盐酸,两者混合以后会发生氧化还原反应,生成氯气。此前我们已经提到,氯气是一种有毒气体,会损伤人呼吸道,大量吸入会导致咳嗽、呼吸困难,严重的还会造成生命危险。所以在使用前需看好成分,如不能确定,最好间隔半小时以上再使用,并注意开窗通风。

此外氯气也可以用来生产一些含氯的聚合物,如聚氯乙烯(PVC),它曾是世界上产量最大的通用塑料,应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。但是它对光和热的稳定性差,在100℃以上或经长时间阳光曝晒,就会分解而产生氯化氢,并进一步自动催化分解,引起变色,物理机械性能也迅速下降,在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。近年来,人们对此物质进行不断的研究,确定其具有一定的致癌性,因此这种物质的应用范围具有一定的限制。

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