Термин хлорид относится к соединению или молекуле, которая содержит либо анион хлора ( Cl − ), который является отрицательно заряженным атомом хлора, либо незаряженный атом хлора, ковалентно связанный с остальной частью молекулы одинарной связью ( −Cl ). Многие неорганические хлориды являются солями . Многие органические соединения являются хлоридами. Произношение слова «хлорид» — / ˈ k l ɔːr aɪ d / . [3]
Хлоридные соли, такие как хлорид натрия, часто растворимы в воде. [4] Это важный электролит, находящийся во всех жидкостях организма, отвечающий за поддержание кислотно-щелочного баланса, передачу нервных импульсов и регулирование потока жидкости в клетки и из них. Другими примерами ионных хлоридов являются хлорид натрия NaCl, хлорид кальция CaCl 2 и хлорид аммония [NH 4 ]Cl .
Хлорид также является нейтральным атомом хлора, ковалентно связанным одинарной связью с остальной частью молекулы. Например, метилхлорид CH 3 Cl является органическим соединением с ковалентной связью C−Cl, в котором хлор не является анионом. Другими примерами ковалентных хлоридов являются тетрахлорметан CCl 4 , сульфурилхлорид SO 2 Cl 2 и монохлорамин NH 2 Cl .
Ион хлора (диаметр 167 пм ) намного больше атома хлора (диаметр 99 пм). Удержание атома хлора на валентной оболочке слабее, поскольку у аниона хлора на один электрон больше, чем у него. [5] Ион бесцветен и диамагнитен. В водном растворе он в большинстве случаев хорошо растворим; однако некоторые хлоридные соли, такие как хлорид серебра , хлорид свинца (II) и хлорид ртути (I) , лишь немного растворимы в воде. [6] В водном растворе хлорид связан протонным концом молекул воды.
Хлорид может быть окислен, но не восстановлен. Первое окисление, применяемое в хлорщелочном процессе, представляет собой преобразование в газообразный хлор. Хлор может быть далее окислен до других оксидов и оксианионов, включая гипохлорит (ClO − , активный ингредиент хлорного отбеливателя ), диоксид хлора (ClO 2 ), хлорат ( ClO−
3) и перхлорат ( ClO−
4).
С точки зрения кислотно-основных свойств хлорид является слабым основанием , на что указывает отрицательное значение p K a соляной кислоты. Хлорид может протонироваться сильными кислотами , такими как серная кислота:
Ионные хлоридные соли реагируют с другими солями, обмениваясь анионами. Присутствие галогенидных ионов, таких как хлорид, можно обнаружить с помощью нитрата серебра . Раствор, содержащий хлоридные ионы, даст белый осадок хлорида серебра : [7]
Концентрацию хлорида в пробе можно определить с помощью хлоридометра , который обнаруживает ионы серебра после того, как весь хлорид в пробе выпадет в осадок в результате этой реакции.
Хлорированные серебряные электроды обычно используются в электрофизиологии ex vivo . [8]
Хлор может принимать степени окисления −1, +1, +3, +5 или +7. Известно также несколько нейтральных оксидов хлора .
В природе хлорид встречается в основном в морской воде, концентрация ионов хлора в которой составляет 19400 мг/литр. [9] Меньшие количества, хотя и в более высоких концентрациях, встречаются в некоторых внутренних морях и в подземных соляных скважинах , таких как Большое Соленое озеро в Юте и Мертвое море в Палестине. [10] Большинство хлоридных солей растворимы в воде, поэтому хлоридсодержащие минералы обычно встречаются в изобилии только в сухом климате или глубоко под землей. Некоторые хлоридсодержащие минералы включают галит (хлорид натрия NaCl ), сильвин (хлорид калия KCl ), бишофит (MgCl2 ∙ 6H2O ) , карналлит (KCl∙MgCl2 ∙ 6H2O ) и каинит (KCl∙MgSO4 ∙ 3H2O ) . Он также встречается в эвапоритовых минералах, таких как хлорапатит и содалит .
Хлорид имеет важное физиологическое значение, [11] которое включает регуляцию осмотического давления , электролитного баланса и кислотно-щелочного гомеостаза. Хлорид присутствует во всех жидкостях организма , [12] и является наиболее распространенным внеклеточным анионом , который отвечает примерно за одну треть тонуса внеклеточной жидкости . [ 13] [14]
Хлорид является важным электролитом , играющим ключевую роль в поддержании гомеостаза клеток и передаче потенциалов действия в нейронах. [15] Он может проходить через хлоридные каналы (включая рецептор ГАМК А ) и транспортируется транспортерами KCC2 и NKCC2 .
Хлорид обычно (хотя и не всегда) находится в более высокой внеклеточной концентрации, что приводит к его отрицательному обратному потенциалу (около −61 мВ при 37 °C в клетке млекопитающего). [16] Характерные концентрации хлорида в модельных организмах: как в E. coli , так и в почкующихся дрожжах составляют 10–200 мМ (в зависимости от среды), в клетках млекопитающих 5–100 мМ и в плазме крови 100 мМ. [17]
Хлорид также необходим для выработки соляной кислоты в желудке. [18]
Концентрация хлорида в крови называется сывороточным хлоридом , и эта концентрация регулируется почками . Ион хлорида является структурным компонентом некоторых белков; например, он присутствует в ферменте амилазе . Для этих ролей хлорид является одним из основных диетических минералов (перечисленных по его элементному названию хлор ). Уровни сывороточного хлорида в основном регулируются почками с помощью различных транспортеров, которые присутствуют вдоль нефрона . [19] Большая часть хлорида, который фильтруется клубочком , реабсорбируется как проксимальными, так и дистальными канальцами (в основном проксимальным канальцем) как активным, так и пассивным транспортом. [20]
Присутствие хлоридов, например, в морской воде, значительно ухудшает условия для точечной коррозии большинства металлов (включая нержавеющие стали, алюминий и высоколегированные материалы). Коррозия стали в бетоне, вызванная хлоридами, приводит к локальному разрушению защитной оксидной формы в щелочном бетоне, в результате чего происходит последующее локальное коррозионное воздействие. [21]
Повышенные концентрации хлорида могут вызывать ряд экологических эффектов как в водной, так и в наземной среде. Он может способствовать подкислению рек, мобилизовать радиоактивные металлы почвы путем ионного обмена, влиять на смертность и воспроизводство водных растений и животных, способствовать вторжению соленых организмов в ранее пресноводную среду и мешать естественному перемешиванию озер. Было также показано, что хлорид натрия изменяет состав микробных видов при относительно низких концентрациях. Он также может препятствовать процессу денитрификации, микробному процессу, необходимому для удаления нитратов и сохранения качества воды, и подавлять нитрификацию и дыхание органического вещества. [22]
Хлор -щелочная промышленность является крупным потребителем мирового энергетического бюджета. Этот процесс преобразует концентрированные растворы хлорида натрия в хлор и гидроксид натрия, которые используются для производства многих других материалов и химикатов. Процесс включает две параллельные реакции:
Примером может служить поваренная соль, которая представляет собой хлорид натрия с химической формулой NaCl. В воде она распадается на ионы Na + и Cl − . Такие соли, как хлорид кальция , хлорид магния , хлорид калия , имеют разнообразное применение, начиная от медицинских процедур и заканчивая образованием цемента. [4]
Хлорид кальция (CaCl 2 ) — это соль, которая продается в виде гранул для удаления сырости из помещений. Хлорид кальция также используется для поддержания грунтовых дорог и укрепления оснований дорог для нового строительства. Кроме того, хлорид кальция широко используется в качестве антиобледенителя , поскольку он эффективен для снижения температуры плавления при нанесении на лед. [23]
Примерами ковалентно связанных хлоридов являются трихлорид фосфора , пентахлорид фосфора и тионилхлорид , все три из которых являются реакционноспособными хлорирующими реагентами , которые использовались в лаборатории .
Основным применением хлорида является опреснение , которое включает энергоемкое удаление хлоридных солей для получения питьевой воды . В нефтяной промышленности хлориды являются тщательно контролируемым компонентом системы бурового раствора . Увеличение хлоридов в системе бурового раствора может быть признаком бурения в формации соленой воды высокого давления. Его увеличение также может указывать на низкое качество целевого песка. [ необходима цитата ]
Хлорид также является полезным и надежным химическим индикатором фекального загрязнения рек и грунтовых вод, поскольку хлорид является нереактивным растворенным веществом и повсеместно встречается в сточных водах и питьевой воде. Многие компании по регулированию водных ресурсов по всему миру используют хлорид для проверки уровня загрязнения рек и источников питьевой воды. [24]
Хлоридные соли, такие как хлорид натрия, используются для консервирования продуктов питания , а также в качестве питательных веществ и приправ .