عنصر کلر و نقش آن در شیمی — از صفر تا صد

کلر،‌ عنصری شیمیایی با نماد $$Cl$$ و عدد اتمی 17 در جدول تناوبی است و عضو گروه هالوژن‌ها به شمار می‌آید. گاز کلر در دمای اتاق به رنگ زرد مایل به سبز دیده می‌شود. این عنصر، بسیار واکنش‌پذیر است و یک عامل اکسنده قوی به شمار می‌آید. همچنین کلر،‌ بیشترین میزان «الکترون‌خواهی» (Electron Affinity) را دارد و در میان عناصر، بعد از فلوئور و اکسیژن، سومین عنصر به لحاظ الکترونگاتیوی است. معمول‌ترین ترکیب این عنصر را با نام سدیم کلرید می‌شناسند که قدمتی بسیار طولانی و از زمان باستان دارد. در حدود سال 1630 برای اولین بار، این عنصر به شکل گاز در یک واکنش شیمیایی، سنتز شد اما به عنوان یک ماده اساسی در نظر گرفته نشد. در سال 1774 بود که «کارل ویلهم شیله» (Carl Wilhelm Sheele) توضیحی در خصوص این گاز نوشت و آن‌را اکسید یک عنصر جدید دانست.

در سال 1809 شیمیدان‌ها پیشنهاد دادند که این گاز ممکن است نوعی عنصر خالص باشد و یک سال بعد، «سر همفری دیوی» (Sir Humphry Davy) این موضوع را به تایید رساند و نام کلر که به معنی یونانی،‌ سبز کمرنگ نام‌ داشت را بواسطه رنگ این عنصر، برای آن انتخاب کرد.

مقدمه

با توجه به واکنش‌پذیری بالای این عنصر، در پوسته زمین به ندرت به صورت خالص دیده می‌شود و در بیشتر موارد به شکل ترکیبات کلرید یونی حضور دارد که از آن‌جمله می‌توان به نمک طعام اشاره کرد. کلر عنصری را به شکل تجاری از طریق الکترولیز آب شور بدست می‌آورند. پتانسیل اکسندگی بالایی که این عنصر دارد، سبب توسعه مواد گندزدا همچون آب ژاول (وایتکس) شده است.

فیلم آموزش شیمی عمومی – جامع و با مفاهیم کلیدی در فرادرس

کلیک کنید

از این عنصر در تولید طیف گسترده‌ای از محصولات مختلف استفاده می‌شود که در حدود دو سوم آن‌ها مواد آلی همچون پلی‌وینیل کلرید و سایر مواد واسط در تولید پلاستیک‌ها هستند. علاوه بر این،‌ از این عنصر در استخرها برای پاکسازی و ضدعفونی کمک می‌گیرند. غلظت‌های بالای این عنصر برای تمامی موجودات زنده، سمی و خطرناک است به طوریکه در جنگ جهانی اول به عنوان سلاح شیمیایی مورد استفاده قرار گرفت.

در مقابل، این عنصر در شکل یون‌های کلرید، برای تمامی موجودات زنده ضروری است. انواع دیگر ترکیبات این عنصر، کمتر در موجودات زنده دیده می‌شوند. در لایه‌های بالایی اتمسفر،‌ مولکول‌های آلی شامل کلروفلوئورو کربن‌ها از جمله موادی هستند که سبب از بین رفتن لایه اوزون خواهند بود.

خواص کلر

کلر، به عنوان دومین هالوژن، در دسته نافلزات گروه 17 جدول تناوبی قرار دارد. در نتیجه،‌ خواص آن مشابه عناصر هم‌گروه خود یعنی فلوئور، برم و ید است. آرایش الکترونی کلر را به صورت زیر نشان می‌دهند:

$$[ Ne ] 3 s ^ 2 3 p ^ 5$$

این آرایش الکترونی نشان می‌دهد که کلر در لایه ظرفیت خود، هفت الکترون دارد و بنابراین، تنها به یک الکترون برای پیروی از قاعده اکتت نیازمند است. این امر باعث می‌شود که عنصر کلر، عامل اکسنده قوی محسوب شود که با بسیاری از عناصر، برای تکمیل لایه ظرفیت خود واکنش می‌دهد. در بررسی روندهای تناوبی، این عنصر به لحاظ الکترونگاتیوی، بین کلر و برم قرار دارد و واکنش‌پذیری کمتری نسبت به کلر و بیشتر نسبت به برم برای آن ذکر می‌شود. به عکس، یون کلرید، عامل کاهنده ضعیف‌تری نسبت به برم به شمار می‌آید. همچنین، شعاع اتمی کلر نیز بین فلوئور و برم قرار دارد. به همین دلیل، بسیاری از خواص اتمی همچون انرژی‌های یونش، الکترون‌خواهی و آنتالپی تفکیک مولکول $$X_2$$ در این عنصر، همگی مشابه عناصر هم‌گروه خود هستند.

فیلم آموزش شیمی عمومی ۱ و ۲ – مرور و حل مساله در فرادرس

کلیک کنید

تمامی چهار عنصر پایدار در هالوژن‌ها، نیروهای بین مولکولی جاذبه واندروالس را تجربه می‌کنند و این نیروها با افزایش تعداد الکترون در مولکول‌های دواتمی جورهسته هالوژن، افزایش می‌یابند در نتیجه، نقطه ذوب و جوش این عنصر نیز مانند سایر خواص، در بین فلوئور و برم قرار دارد و همچنین، در $$-101$$ درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود و در $$-34$$ درجه سانتی‌گراد می‌جوشد.

رنگ هالوژن‌ها در هر گروه از بالا به پایین تیره‌تر می‌شود. به همین دلیل، رنگ کلر، سبز مایل به زرد است که در مقابل رنگ زرد کمرنگ در فلوئور، تیره‌تر به نظر می‌آید. این روند به دلیل جذب طول موج‌های مرئی اتفاق می‌افتد که در هالوژن‌ها، از بالا به پایین افزایش پیدا می‌کنند. به طور ویژه، رنگ هالوژن‌هایی همچون کلر، به دلیل حالت گذار الکترون‌ها بین اوربیتال ضد پیوندی $$π_ g$$  و $$σ _ u$$ اتفاق می‌افتد. در دماهای پایین، این رنگ کمتر می‌شود، به همین دلیل در دمای $$-195$$ درجه سانتی‌گراد، کلر جامد تقریبا بی‌رنگ است.

ایزوتوپ‌ های کلر

این عنصر، دو ایزوتوپ پایدار به شکل $$^{35} Cl$$ و $$^{37} Cl$$ دارد که ایزوتوپ اول، 7۶ درصد و ایزوتوپ دوم، 24 درصد فراوانی این عنصر را در طبیعت شامل می‌شوند. هر دو این ایزوتوپ‌ها در ستاره‌ها و در واکنش‌های سوختن اکسیژن و سیلیکون سنتز می‌شوند.

ترکیبات شیمیایی کلر

همانطور که در ابتدای متن نیز به آن اشاره شد، شدت واکنش‌پذیری کلر، بین عناصر فلوئور و برم قرار دارد و به عنوان یکی از واکنش‌پذیرترین عناصر به شمار می‌آید. در فرآیندهای کلریناسیون (کلرزنی)، اعداد اکسایش بالاتری نسبت به برم‌زنی و ید‌زنی بدست می‌آید. این عنصر، با ترکیباتی شامل $$M-M$$، $$M-H$$ و $$M-C$$ وارد واکنش می‌شود تا پیوندهایی به شکل $$M-Cl$$ تشکیل دهد. در ادامه قصد داریم تا ترکیبات مختلف کلر را بررسی کنیم.

فیلم آموزش زبان تخصصی شیمی – مرور و حل تست در فرادرس

کلیک کنید

هیدروژن کلرید

ساده‌ترین ترکیب شیمیایی کلر، هیدروژن کلرید $$(HCl)$$ است. $$HCl$$، ماده شیمیایی مهمی در صنعت و همچنین در آزمایشگاه به شمار می‌آید که به شکل‌های گازی و محلول در آب (هیدروکلریک اسید) مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده به طور معمول از طریق سوختن گاز هیدروژن در گاز کلر یا به عنوان «محصول جانبی» (byProduct) کلرزنی هیدروکربن‌ها به تولید می‌رسد. روش دیگر در تولید این ماده، واکنش سولفوریک اسید غلیظ با سدیم کلرید است که به فرآیند «کیک نمکی» (Salt Cake) شناخته می‌شود و واکنش آن‌را در زیر ملاحظه می‌کنید.

$$\begin{equation}\begin {array} { l } \mathrm { N a C l } + \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 4 } \stackrel { 150 ^ {\circ} \mathrm { C } } { \rightarrow} \mathrm { Na H S O } _ { 4 } + \mathrm { H C l } \\ \mathrm { Na C l } + \mathrm { Na H S O } _ { 4 } \stackrel { 540 - 600 ^ {\circ} \mathrm{C}} \rightarrow \mathrm { Na } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 4 } + \mathrm { H Cl } \end{array}\end{equation}$$

هیدروژن کلرید نیز همانند تمامی هالیدهای هیدروژن (به غیر از هیدروژن فلوراید)، گازی بی‌رنگ در دمای اتاق است زیرا هیدروژن نمی‌تواند پیوندهای هیدروژنی قوی با اتم‌های الکترونگاتیو همچون کلر تشکیل دهد. البته در دماهای پایین‌تر، پیوند هیدروژنی ضعیفی در بلور جامد هیدروژن کلرید وجود دارد. هیدروکلریک اسید با داشتن مقدار $$pK_a = -7$$، یک اسید قوی به شمار می‌آید چراکه پیوندهای هیدروژنی در کلر بسیار ضعیف هستند تا از تفکیک اسید جلوگیری کنند. در محلولی که 20/22 گرم $$HCl$$ در هر 100 گرم داشته باشد، آزئوتروپی با نقطه جوش 108/58 درجه سانتی‌گراد تولید می‌کند به همین دلیل، هیدروکلریک اسید را بعد از این نقطه، نمی‌توان به کمک تقطیر،‌ تغلیظ کرد.

سایر ترکیبات دوتایی

تقریبا تمامی عنصرها در جدول تناوبی می‌توانند ترکیبات دوتایی (باینری) با کلریدها تشکیل دهند. کلرزنی فلزات با $$Cl _ 2$$ به طور معمول اعداد اکسایش بالاتری نسبت به برم‌زنی با $$Br _ 2$$ بدست می‌دهند. کلریدها را می‌توان به کمک واکنش یک عنصر یا اکسید آن و همچنین واکنش هیدروکسید یا کربنات با هیدروکلریک اسید و به دنبال آن،‌ آب‌گیری در دمای بالا یا فشار پایین به تولید رساند.

همچنین، ترکیبات کلر را می‌توان از طریق تجزیه حرارتی یا «تسهیم نامتناسب» (Disproportionation)، طبق واکنش‌های زیر به تولید رساند:

$$\begin{equation}\begin{aligned} & \mathrm { E u C l } _ { 3 } + \frac { 1} { 2 } \mathrm { H } _ { 2 } \rightarrow \mathrm { Eu C l } _ { 2 } + \mathrm { H C l } \\ & \mathrm { Re Cl } _ { 5 } \stackrel{\text { at } {\text {bp }}}{\rightarrow} \mathrm {Re Cl} _ { 3 } + \mathrm { Cl } _ { 2} \\ & \mathrm { A u C l } _ { 3 } \stackrel {160 ^ {\circ} \mathrm { C } } {\rightarrow} \mathrm { Au C l } + \mathrm { C l } _ { 2 } \end{aligned}\end{equation}$$

بیشتر فلزات گروه‌های 1، ۲ و ۳ جدول تناوبی به همراه لانتانیدها و اکتینیدها با عدد اکسایش $$+2$$ و $$+3$$ که به طور عمده به صورت یونی هستند، با نافزات، کلریدهای کووالانسی تشکیل می‌دهند. به طور مثال، نقره کلرید در آب نامحلول است و به همین دلیل در آزمون‌های کیفی کلر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ترکیبات پلی کلرین

با وجود اینکه ترکیبات دی‌کلرین (شامل $$Cl_2$$)، عوامل اکسنده قوی با انرژی یونش بالایی هستند، تحت شرایطی می‌توانند اکسید شوند و کاتیون $$C l _ 2 ^ +$$ تولید کنند. این کاتیون بسیار ناپایدار است و تنها به کمک طیف‌سنجی می‌توان حضور آن‌را در لوله‌های تخلیه با فشار پایین مشخص کرد. کاتیون زردرنگ $$C l _ 3 ^ +$$، پایداری بیشتری دارد و طبق واکنش زیر به تولید می‌رسد.

$$\begin {equation} \mathrm { C l } _ { 2 } + \mathrm { C l F } + \mathrm { A s F } _ { 5 } \stackrel { - 78 ^ {\circ} \mathrm { C } } {\rightarrow} \mathrm { C l } _ { 3 } ^ { + } \mathrm { A s F } _ { 6 } ^ { - } \end{equation}$$

فلورایدهای کلر

ترکیب $$ClF$$ از جمله ترکیبات پایدار کلر به شمار می‌آید که به صورت تجاری نیز به فروش می‌رسد. این ترکیب،‌ گازی بی‌رنگ با دمای ذوب $$-155.6$$ درجه سانتی‌گراد و نقطه جوش $$-100.1$$ درجه سانتی‌گراد است. چنین ترکیبی به شدت با ترکیبات شامل گروه‌های $$-OH$$ و $$-NH$$ همچون آب واکنش می‌دهد:

$$\begin {equation} \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } + 2 \mathrm { C l F } \rightarrow 2 \mathrm { H F } + \mathrm { C l } _{ 2 } \mathrm { O } \end {equation}$$

ترکیب $$ClF_3$$ نیز مایعی بی‌رنگ با دمای ذوب و جوش به ترتیب $$-76.3$$ و $$11.8$$ درجه سانتی‌گراد است. $$ClF_3$$ یکی از واکنش‌پذیرترین ترکیبات شیمیایی شناخته شده به شمار می‌آید که با بسیاری از مواد بی‌اثر همچون سیمان و ماسه نیز وارد واکنش می‌شود. این ترکیب در اثر تماس با آب و بسیاری از مواد آلی، به طور انفجاری واکنش می‌دهد.

ترکیب دیگر در فلورایدهای کلر، پنتا فلوراید کلر با فرمول $$ClF_5$$ است که در مقیاس‌های کم و زیاد به تولید می‌رسد. این ترکیب نیز به شدت با آب واکنش می‌دهد که واکنش آن‌را در زیر مشاهده می‌کنید.

$$\begin {equation} 2 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } + \mathrm { C l F } _ { 5 } \rightarrow 4 \mathrm { H F } + \mathrm { F C l O } _ { 2 } \end {equation}$$

اکسیدهای کلر

با وجود ناپایداری اکسیدهای کلر، اما این ترکیبات به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. اهمیت مطالعه این ترکیبات به دلیل بررسی تخریب لایه اوزون در اثر «فوتولیز»‌ (Photolysis) کلروفلوئوروکربن‌ها ذکر می‌شود. ترکیب $$Cl_2O$$، گازی به رنگ قهوه‌ای-زرد است که انحلال‌پذیری بالایی در آب دارد. این ماده همچنین به عنوان گندزدا و در تولید هیپوکلریت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد و در اثر حرارت یا در حضور آمونیاک، منفجر می‌شود. این ترکیب، اولین اکسید کلر بود که توسط همفری دیوی در سال 1811 کشف شد. این ماده در اثر کاهش یون کلرات و طبق واکنش زیر به تولید می‌رسد:

$$\begin {equation} \mathrm { C l O } _ { 3 } ^ { - } + \mathrm { C l } ^ { - } + 2 \mathrm { H } ^ { + } \rightarrow \mathrm { C l O } _ { 2 } + \frac { 1 } { 2 } \mathrm { C l } _ { 2 } + \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } \end {equation}$$

ترکیب دیگر، کلرین پرکلرات با فرمول $$ClOClO_3$$، مایعی به رنگ زرد کمرنگ است که پایداری کمتری نسبت به ترکیب قبل دارد و در اثر تجزیه در دمای اتاق، به کلر، اکسیژن و $$Cl_2O_6$$ تبدیل می‌شود. این ماده را همچنین می‌توان به عنوان مشتقات پرکلریک اسید $$(HOClO_3)$$ دانست. $$Cl_2O_7$$، آنیدرید پرکلریک اسید است و به راحتی از طریق فرآیند آب‌گیری با فسفریک اسید در دمای $$-10$$ درجه سانتی‌گراد و تقطیر فرآورده در فشار 1 میلیمتر جیوه و دمای $$-35$$ درجه سانتی‌گراد بدست می‌آید. $$Cl_2O_7$$ مایعی بی‌رنگ و روغنی‌شکل است و در بین اکسیدهای کلر، کمترین واکنش‌پذیری را دارد به گونه‌ای که واکنش آن با مواد آلی در دمای اتاق، ایجاد شعله نمی‌کند.

اگر این ترکیب را در آب حل کنیم، به طور مجدد پرکلریک اسید تولید می‌کند یا با حل آن در محلول‌های قلیایی، یون کلرات به تولید می‌رسد. البته این ماده به شدت در اثر تجزیه حرارتی و شکست پیوندهای مرکزی $$Cl-O$$، رادیکال‌های $$ClO_3$$ و $$ClO_4$$ تولید می‌کند که این مواد نیز به سرعت به عناصر خود تجزیه می‌شوند.

اکسی اسیدها و اکسی آنیون‌های کلر

عنصر کلر، چهار نوع اکسی اسید تولید می‌کند:

• هیپوکلروس اسید $$(HOCl)$$
• کلروس اسید $$(HOClO)$$
• کلریک اسید $$(H O Cl O _ 2)$$
• پرکلریک اسید $$(H O Cl O _ 3)$$

یون‌های هیپوکلریت در اثر تسهیم نامتناسب، همچون واکنش زیر، کلرید و کلرات تولید می‌کنند:

$$\begin {equation} 3 \mathrm { C l O } ^ { - } \rightleftharpoons 2 \mathrm { C l } ^ { - } +\mathrm { C l O } _ { 3 } ^ { - } \end{equation}$$

با وجود این‌که مقدار ثابت تعادل در این واکنش، عدد بالایی است، اما چنین واکنشی در دماهای پایین‌تر از $$70$$ درجه سانتی‌گراد، سرعت بسیار پایینی دارد. همچنین، یون‌های کلرات نیز طبق واکنش زیر، یون کلرید و پرکلرات تولید می‌کنند که این واکنش نیز برخلاف مقدار زیاد ثابت تعادل، حتی در دمای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد نیز سرعت کمی دارد.

$$\begin {equation} 4 \mathrm { C l O } _ { 3 } ^ { - } \rightleftharpoons \mathrm { C l } ^ { - } + 3 \mathrm { C l O } _ { 4 } ^ { - } \end{equation}$$

سرعت واکنش اکسی‌آنیون‌های کلر با افزایش عدد اکسایش کلر، افزایش می‌یابد. هیپوکلروس اسید به شدت واکنش‌پذیر و تقریبا ناپایدار است. از نمک‌های آن به طور عمده در ضدعفونی‌کننده‌ها و گندزداها استفاده می‌شود. این ترکیبات، عوامل اکسنده بسیار قوی هستند که اتم اکسیژن را به بسیاری از ذرات معدنی منتقل می‌کنند. کلروس اسید، ناپایداری بیشتری دارد و نمی‌توان آن‌را بدون تجزیه، جداسازی یا تغلیظ کرد.

کلریک اسید، یک اسید قوی به شمار می‌آید که تقریبا در آب سرد و تا 30 درصد غلظت، پایدار است اما در صورت گرم شدن، کلر و دی‌اکسید کلر تولید می‌کند. تبخیر آن در فشار کاهش یافته، سبب افزایش غلظت آن تا 40 درصد می‌شود اما در ادامه به پرکلریک اسید، کلر، اکسیژن،‌ آب و دی‌اکسید کلر تجزیه خواهد شد. مهم‌ترین نمک این ترکیب، سدیم کلرات است. تجزیه کلرات به کلریت و اکسیژن، یک راه معمول برای تولید اکسیژن در شرایط آزمایشگاهی و مقیاس پایین به شمار می‌آید.

پرکلرات‌ها و پرکلریک اسید،‌ از جمله پایدارترین ترکیبات کلر به شمار می‌آیند. به یاد داشته باشید که ترکیبات شامل کلر، زمانی که در آن‌ها اتم کلر در پایین‌ترین $$(-1)$$ یا بالاترین $$(+7)$$ عدد اکسایش خود باشند، بیشترین پایداری را دارند. پرکلریک اسید و پرکلرات‌ها عوامل اکسنده‌ای هستند که واکنش‌های شدیدی به هنگام گرم شدن دارند. پرکلریک اسید آنیدروس (بی‌آب)، مایعی بی‌رنگ است که حمل آن باید با احتیاط صورت بگیرد و در تماس با بیشتر ترکیبات آلی، دچار انفجار می‌شود.

ترکیبات آلی کلری

همانند سایر پیوندهای کربن و هالوژن، پیوند $$C-Cl$$ نوعی گروه عاملی است که بخشی از شیمی آلی را تشکیل می‌دهد. آلکان‌ها را به کمک رادیکال‌های آزاد و نور ماورا بنفش، کلرزنی می‌کنند. البته بیشتر ترکیبات آلی-کلری بوسیله هیدروژن کلرید، $$PCl_5$$ یا $$SOCl_2$$ به تولید می‌رسند. $$SOCl_2$$ در فرآیندهای آزمایشگاهی بسیار سودمند است چراکه تمامی فرآورده‌های جانبی به صورت گاز هستند و نیازی به تقطیر آن‌ها نیست.

فیلم آموزش شناسایی ترکیبات آلی – جامع و کاربردی در فرادرس

کلیک کنید

تولید کلر

به علت واکنش‌پذیری زیاد کلر، این عنصر را نمی‌توان به تنهایی در طبیعت یافت کرد اما در شکل نمک‌های کلرید، به وفور در دسترس است. مقادیر کم از کلر را در آزمایشگاه از طریق ترکیب هیدروکلریک اسید با $$MnO_2$$ تولید می‌کنند. در صنعت، این عنصر به طور معمول از طریق الکترولیز سدیم کلرید محلول در آب به تولید می‌رسد. این روش که در سال 1892 توسعه پیدا کرد، بخش عمده تولید صنعتی این ماده را شامل می‌شود. علاوه بر این،‌ با بکارگیری چنین روشی، مواد سودمند دیگری همچون گاز هیدروژن و سدیم هیدروکسید نیز به تولید می‌رسند. واکنش کلی در این فرآیند به صورت زیر است:

$$\begin {equation} 2 \mathrm {Na C l } + 2 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } \rightarrow \mathrm { Cl } _ { 2 } + \mathrm { H } _ { 2 } + 2 \mathrm { N a O H } \end{equation}$$

الکترولیز محلول‌های کلریدی نیز در کاتد و آند به صورت زیر خواهد بود:

کاتد: $$\begin {equation} 2 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } + 2 \mathrm { e } ^ { - } \rightarrow \mathrm { H } _ { 2 } + 2 \mathrm { O H } \end{equation}$$

آند: $$\begin {equation} 2 \mathrm { C l } ^ { - } \rightarrow \mathrm { C l } _ { 2 } + 2 \mathrm { e } ^ { - } \end{equation}$$

در سلول الکترولیز، یک دیافراگم از جنس آزبست، کاتد و آند را از یکدیگر جدا می‌کند و مانع تشکیل مجدد کلر در آند از طریق اختلاط با سدیم هیدروکسید می‌شود. به طور پیوسته، آب شور به بخش آند وارد می‌شود و از طریق دیافراگم به بخش کاتد می‌رسد. در روشی دیگر، از یک سلول غشایی الکترولیز بهره می‌گیرند که این غشای تراوا در نقش یک تبادلگر یونی عمل می‌کند. سدیم کلرید یا پتاسیم کلرید اشباع از بخش آند عبور و با گذر از آند، غلظت آن کاهش پیدا می‌کند. در این روش،‌ سدیم هیدروکسید با درصد خلوص بالا تشکیل می‌شود اما از نقاط ضعف آن، نیاز به آب شور با خلوص بسیار بالا است.

در روشی دیگر، از هیدروژن کلرید بازیافتی استفاده می‌کنند تا طبق واکنش زیر،‌ فرآورده کلر تولید شود:

$$\begin {equation} 4 \mathrm { H C l } + \mathrm { O } _ { 2 } \rightarrow 2 \mathrm { C l } _ { 2 } + 2 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } \end{equation}$$

واکنش بالا که به «فرآیند دیکن» (Deacon Process) معروف است، نیاز به کاتالیزور دارد. در گذشته، استفاده از مس به عنوان کاتالیزور رواج داشت اما به مرور، کاتالیزورهای بر پایه کروم و روتنیم مورد استفاده قرار گرفتند. کلر تولید شده در کپسول‌هایی با وزن 450 گرم تا 70 کیلوگرم ذخیره می‌شود. البته وزن‌های تجاری بیشتری نیز در دسترس هستند.

کاربردهای کلر

به طور کلی، در حدود 63 درصد کلر تولیدی، صرف تولید ترکیبات آلی می‌شود و 18 درصد به تولید ترکیبات معدنی کلر اختصاص دارد. 19 درصد باقی‌مانده نیز به تولید سفیدکننده‌ها و گندزداها اختصاص پیدا می‌کند.

فیلم آموزش آزمایشگاه شیمی عمومی – به زبان ساده در فرادرس

کلیک کنید

ترکیبات مهم آلی که از این طریق به تولید می‌رسند عبارتند از 1و2-دی‌کلرو اتان و وینیل کلرید که در ساخت PVC کاربرد دارند. ترکیبات غیر آلی مهم نیز در زیر آورده شده‌اند:

• $$H Cl$$
• $$Cl _ 2 O$$
• $$H O Cl$$
• $$Na Cl O _ 3$$
• $$AlCl_3$$
• و...

تصفیه آب

استفاده از کلر به حفظ سلامت آب در استخرها و همچنین  تصفیه آب آشامیدنی کمک می‌کند چراکه موجب حذف عوامل بیماری‌زا می‌شود. البته استفاده از آن باید با احتیاط صورت بگیرد زیرا کلر ماده‌ای بسیار سمی است.

ضدعفونی لوازم خانگی

از کلر برای ساخت سفیدکننده‌ها کمک می‌گیرند و مواد تولیدی در سفید کردن البسه و ضدعفونی کردن سطوح آشپزخانه بکار می‌روند. سفید‌کننده‌های رقیق به طور موثری در از بین بردن جرم‌ها و ویروس‌های موجود در لوازم آشپزخانه کاربرد دارند که از آن‌جمله می‌توان به ویروس فصلی آنفولانزا اشاره کرد.

صنایع غذایی

از این ماده در محافظت از محصولات کشاورزی در مقابل آفت‌ها استفاده می‌کنند چراکه موجب حذف عوامل بیماری‌زا همچون باکتری ای‌کولای می‌شود.

پزشکی

از کلر در ساخت برخی داروها همچون کاهنده کلسترول، داروهای آرتروز و ضد آلرژی استفاده می‌کنند. همچنین، در ساخت لنزهای چشم و عینک‌های ایمنی نیز از این ماده بهره می‌گیرند.

انرژی خورشیدی و بادی

برای تولید چیپ پنل‌های خورشیدی از سیلیکون استفاده می‌کنند اما در تولید و تبدیل سیلکیون به پودر، کلر، ماده‌ای اساسی به شمار می‌آید. همچنین در تولید پره توربین‌های بادی، از رزین‌هایی با پایه کلر کمک می‌گیرند.

صنایع دفاعی و نظامی

جدا از بحث تولید سلاح‌های شیمیایی، این ماده در ساخت جلیقه‌های ضد گلوله، عینک‌های دید در شب و همچنین در تولید ابزارآلات صنایع موشکی کاربرد دارد.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده‌ است،‌ آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

• مجموعه آموزش‌های دروس شیمی
• مجموعه آموزش نرم‌افزارهای مهندسی شیمی
• آموزش محلول‌سازی در آزمایشگاه
• تیتانیوم و کاربردهای آن — از صفر تا صد
• آلیاژ چیست؟ — به زبان ساده

^^