stringtranslate.com

Хлористый

Термин «хлорид» относится либо к иону хлорида ( Cl- ), который представляет собой отрицательно заряженный атом хлора, либо к незаряженному атому хлора, ковалентно связанному с остальной частью молекулы одинарной связью ( -Cl ). Многие неорганические хлориды представляют собой соли . Многие органические соединения являются хлоридами. Произношение слова «хлорид» такое: / ˈ k l ɔːr aɪ d / . [3]

Хлорид-ион представляет собой анион (отрицательно заряженный ион) с зарядом Cl − . Хлоридные соли, такие как хлорид натрия , часто растворимы в воде. [4] Это важный электролит , расположенный во всех жидкостях организма, отвечающий за поддержание кислотно-щелочного баланса, передачу нервных импульсов и регулирование потока жидкости в клетках и из них. Другими примерами ионных хлоридов являются хлорид кальция CaCl 2 и хлорид аммония NH 4 Cl .

Хлорид также представляет собой нейтральный атом хлора, ковалентно связанный одинарной связью с остальной частью молекулы. Например, метилхлорид CH 3 Cl представляет собой органическое соединение с ковалентной связью C-Cl, в котором хлор не является анионом. Другими примерами ковалентных хлоридов являются четыреххлористый углерод CCl 4 , сульфурилхлорид SO 2 Cl 2 и монохлорамин NH 2 Cl .

Электронные свойства

Ион хлорида (диаметр 167  мкм ) намного больше атома хлора (диаметр 99 мкм). Атом хлора удерживает валентную оболочку слабее, поскольку у хлорид-аниона на один электрон больше, чем у него. [5] Ион бесцветен и диамагнитен. В водном растворе в большинстве случаев хорошо растворим; однако некоторые хлоридные соли, такие как хлорид серебра , хлорид свинца (II) и хлорид ртути (I) , лишь незначительно растворимы в воде. [6] В водном растворе хлорид связан протонным концом молекул воды.

Реакции хлорида

Хлорид может окисляться, но не восстанавливаться. Первое окисление, используемое в хлор-щелочном процессе, представляет собой преобразование в газообразный хлор. Хлор может дополнительно окисляться до других оксидов и оксианионов, включая гипохлорит (ClO - , активный ингредиент хлорного отбеливателя ), диоксид хлора (ClO 2 ), хлорат ( ClO−
3) и перхлорат ( ClO−
4).

По своим кислотно-основным свойствам хлорид является слабым основанием , о чем свидетельствует отрицательное значение р Ка соляной кислоты . Хлорид может протонироваться сильными кислотами , например серной кислотой:

NaCl + H 2 SO 4 → NaHSO 4 + HCl

Реакция ионных хлоридных солей с другими солями с обменом анионов. Присутствие галогенид-ионов, таких как хлорид, можно обнаружить с помощью нитрата серебра . Раствор, содержащий ионы хлорида, образует белый осадок хлорида серебра : [7]

Cl − + Ag + → AgCl

Концентрацию хлорида в анализе можно определить с помощью хлоридометра , который обнаруживает ионы серебра после того, как весь хлорид в анализе выпадет в осадок в результате этой реакции.

Хлорированные серебряные электроды обычно используются в электрофизиологии ex vivo . [8]

Другие оксианионы

Хлор может принимать степени окисления -1, +1, +3, +5 или +7. Известны также несколько нейтральных оксидов хлора .

Встречаемость в природе

В природе хлорид встречается преимущественно в морской воде, концентрация ионов хлорида которой составляет 19400 мг/л. [9] Меньшие количества, хотя и в более высоких концентрациях, встречаются в некоторых внутренних морях и подземных соляных колодцах , таких как Большое Соленое озеро в штате Юта и Мертвое море в Израиле . [10] Большинство хлоридных солей растворимы в воде, поэтому хлоридсодержащие минералы обычно встречаются в изобилии только в сухом климате или глубоко под землей. К некоторым хлоридсодержащим минералам относятся галит (хлорид натрия NaCl ), сильвин (хлорид калия KCl ), бишофит (MgCl 2 ∙6H 2 O), карналлит (KCl∙MgCl 2 ∙6H 2 O) и каинит (KCl∙MgSO 4 ∙). 3Н 2 О). Он также встречается в эвапоритовых минералах, таких как хлорапатит и содалит .

Роль в биологии

Хлорид имеет важное физиологическое значение, которое включает регуляцию осмотического давления , электролитного баланса и кислотно-щелочного гомеостаза. Хлорид присутствует во всех жидкостях организма [11] и является наиболее распространенным внеклеточным анионом , на долю которого приходится около трети тонуса внеклеточной жидкости . [12] [13]

Хлорид является важным электролитом , играющим ключевую роль в поддержании клеточного гомеостаза и передаче потенциалов действия в нейронах. [14] Он может проходить через хлоридные каналы (включая рецептор ГАМК А ) и транспортироваться транспортерами KCC2 и NKCC2 .

Хлорид обычно (хотя и не всегда) имеет более высокую внеклеточную концентрацию, что приводит к отрицательному реверсивному потенциалу (около -61 мВ при 37 ° C в клетке млекопитающих). [15] Характерные концентрации хлоридов в модельных организмах составляют: как в E. coli , так и в почкующихся дрожжах – 10–200  мМ (в зависимости от среды), в клетках млекопитающих – 5–100 мМ и в плазме крови – 100 мМ. [16]

Концентрация хлоридов в крови называется хлоридом сыворотки , и эта концентрация регулируется почками . Ион хлорида является структурным компонентом некоторых белков; например, он присутствует в ферменте амилазе . Для этих целей хлорид является одним из важнейших пищевых минералов (указан по названию элемента «хлор» ). Уровни хлоридов в сыворотке в основном регулируются почками посредством различных транспортеров, расположенных вдоль нефронов . [17] Большая часть хлорида, который фильтруется клубочками , реабсорбируется как проксимальными, так и дистальными канальцами (в основном проксимальными канальцами) посредством как активного, так и пассивного транспорта. [18]

Коррозия

Структура хлорида натрия, показывающая тенденцию хлорид-ионов (зеленые сферы) связываться с несколькими катионами.

Присутствие хлоридов, например, в морской воде, значительно ухудшает условия питтинговой коррозии большинства металлов (в том числе нержавеющих сталей, алюминия и высоколегированных материалов). Хлоридная коррозия стали в бетоне приводит к локальному разрушению защитной оксидной формы в щелочном бетоне, в результате чего происходит последующее локальное коррозионное воздействие. [19]

Экологические угрозы

Повышенные концентрации хлоридов могут вызвать ряд экологических последствий как в водной, так и в наземной среде. Это может способствовать подкислению рек, мобилизации радиоактивных металлов почвы посредством ионного обмена, влиять на смертность и размножение водных растений и животных, способствовать проникновению морских организмов в ранее пресноводную среду и препятствовать естественному перемешиванию озер. Также было показано, что хлорид натрия изменяет состав видов микробов при относительно низких концентрациях. Он также может препятствовать процессу денитрификации, микробному процессу, необходимому для удаления нитратов и сохранения качества воды, а также препятствовать нитрификации и дыханию органических веществ. [20]

Производство

Хлор -щелочная промышленность является основным потребителем мирового энергетического бюджета. Этот процесс превращает хлорид натрия в хлор и гидроксид натрия, которые используются для производства многих других материалов и химикатов. Этот процесс включает две параллельные реакции:

2 Cl − → Cl
2+ 2  е −
2  часа
2О + 2 е − → Ч 2 + 2 ОН −
Базовая мембранная ячейка, используемая при электролизе рассола. На аноде ( А ) хлорид (Cl- ) окисляется до хлора. Ионоселективная мембрана ( B ) позволяет противоиону Na + свободно проходить через нее, но предотвращает диффузию анионов, таких как гидроксид (OH - ) и хлорид. На катоде ( С ) вода восстанавливается до гидроксида и газообразного водорода.

Примеры и использование

Примером может служить поваренная соль, представляющая собой хлорид натрия с химической формулой NaCl. В воде он диссоциирует на ионы Na + и Cl− . Соли, такие как хлорид кальция , хлорид магния , хлорид калия, имеют разнообразное применение: от медицинского лечения до образования цемента. [4]

Хлорид кальция (CaCl 2 ) — это соль, которая продается в форме гранул и предназначена для удаления сырости из помещений. Хлорид кальция также используется для содержания грунтовых дорог и укрепления дорожных оснований для нового строительства. Кроме того, хлорид кальция широко используется в качестве антиобледенителя , поскольку он эффективно снижает температуру плавления при нанесении на лед. [21]

Примерами хлоридов с ковалентной связью являются трихлорид фосфора , пентахлорид фосфора и тионилхлорид , все три из которых являются реактивными хлорирующими реагентами , которые использовались в лаборатории .

Качество и обработка воды

Основным применением хлоридов является опреснение , которое предполагает энергоемкое удаление хлоридных солей с получением питьевой воды . В нефтяной промышленности хлориды являются тщательно контролируемым компонентом системы бурового раствора . Увеличение содержания хлоридов в системе бурового раствора может указывать на бурение пласта с соленой водой под высоким давлением. Ее увеличение также может свидетельствовать о плохом качестве целевого песка. [ нужна цитата ]

Хлорид также является полезным и надежным химическим индикатором фекального загрязнения рек и грунтовых вод, поскольку хлорид является нереактивным растворенным веществом и повсеместно присутствует в сточных водах и питьевой воде. Многие компании, регулирующие воду, по всему миру используют хлорид для проверки уровня загрязнения рек и источников питьевой воды. [22]

Еда

Хлоридные соли, такие как хлорид натрия, используются для консервирования продуктов питания , а также в качестве питательных веществ или приправ .

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Хлорид-ион - Публичная химическая база данных PubChem» . Проект ПабХим . США: Национальный центр биотехнологической информации.
  2. ^ Аб Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Хоутон Миффлин. п. А21. ISBN 978-0-618-94690-7.
  3. ^ Уэллс, Джон К. (2008), Словарь произношения Лонгмана (3-е изд.), Лонгман, стр. 143, ISBN 9781405881180
  4. ^ Аб Грин, Джон и Садру Дамджи. "Глава 3." Химия . Камбервелл, Вика: IBID, 2001. Печать.
  5. ^ «Размер атомов». chemed.chem.purdue.edu . Проверено 3 марта 2022 г.
  6. ^ Зумдал, Стивен (2013). Химические принципы (7-е изд.). Cengage Обучение. п. 109. ИСБН 978-1-285-13370-6.
  7. ^ «Тестирование галогенид-ионов - Группа 0 и тестирование ионов - GCSE Chemistry (Single Science) Revision - WJEC» . BBC Bitesize . Проверено 3 марта 2022 г.
  8. ^ Моллеман, Арелес (2003). «Зажим пластыря: вводное руководство по электрофизиологии зажима пластыря». Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-48685-5 . 
  9. ^ «Хлорид и соленость» (PDF) . Колумбия.edu . 8 сентября 2011 года . Проверено 8 января 2023 г.
  10. ^ Гринвуд, Нью-Йорк (1984). Химия элементов (1-е изд.). Оксфорд [Оксфордшир]: Pergamon Press. ISBN 9780750628327.
  11. ^ Дин, Норман; Зифф, Моррис; Смит, Гомер В. (1952). «Распределение общего содержания хлоридов в организме человека». Журнал клинических исследований . 31 (2). п. 201, таблица 1. doi :10.1172/JCI102592. ПМК 436401 . ПМИД  14907900. 
  12. ^ Беренд, Кенрик; ван Хюлстейн, Леонард Хендрик; Ганс, Райк О.Б. (апрель 2012 г.). «Хлорид: королева электролитов?». Европейский журнал внутренней медицины . 23 (3): 203–211. дои : 10.1016/j.ejim.2011.11.013. ПМИД  22385875.
  13. ^ Рейн, Джошуа Л.; Кока, Стивен Г. (1 марта 2019 г.). «Я не получаю никакого уважения»: роль хлорида при остром повреждении почек». Американский журнал физиологии. Почечная физиология . 316 (3): Ф587–Ф605. дои : 10.1152/ajprenal.00130.2018. ISSN  1931-857X. ПМК 6459301 . ПМИД  30539650. 
  14. ^ Йентч, Томас Дж.; Штейн, Валентин; Вайнрайх, Франк; Здебик, Ансельм А. (1 апреля 2002 г.). «Молекулярная структура и физиологическая функция хлоридных каналов». Физиологические обзоры . 82 (2): 503–568. doi : 10.1152/physrev.00029.2001. ISSN  0031-9333. ПМИД  11917096.
  15. ^ «Равновесные потенциалы». www.d.umn.edu .
  16. ^ Майло, Рон; Филипс, Роб. «Клеточная биология в цифрах: какова концентрация различных ионов в клетках?». book.bionumbers.org . Проверено 24 марта 2017 г.
  17. ↑ Нагами, Гленн Т. (1 июля 2016 г.). «Гиперхлоремия – Почему и как». Нефрология (английское издание) . 36 (4): 347–353. дои : 10.1016/j.nefro.2016.04.001 . ISSN  2013-2514. ПМИД  27267918.
  18. ^ Шриманкер, Иша; Бхаттараи, Сандип (2020). «Электролиты». СтатПерлс . Издательство StatPearls. ПМИД  31082167.
  19. ^ Криадо, М. (январь 2015 г.). «13. Коррозионное поведение армированной стали, залитой в раствор, активируемый щелочью». Справочник по активированным щелочью цементам, растворам и бетонам . Издательство Вудхед. стр. 333–372. дои : 10.1533/9781782422884.3.333. ISBN 978-1-78242-276-1.
  20. ^ Каушал, СС (19 марта 2009 г.). "Хлористый". Энциклопедия внутренних вод . Академическая пресса. стр. 23–29. ISBN 978-0-12-370626-3.
  21. ^ «Обычные соли». гиперфизика.phy-astr.gsu.edu . Государственный университет Джорджии.
  22. ^ «Хлориды». www.gopetsamerica.com . Архивировано из оригинала 18 августа 2016 года . Проверено 14 апреля 2018 г.