stringtranslate.com

Хлористый

Термин хлорид относится к соединению или молекуле, которая содержит либо ион 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]

Ион хлора — это анион (отрицательно заряженный ион) с зарядом Cl − . 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 .

Электронные свойства

Ион хлора (диаметр 167  пм ) намного больше атома хлора (диаметр 99 пм). Удерживание 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.

Реакции хлорида

Хлорид может быть окислен, но не восстановлен. Первое окисление, используемое 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:

NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl

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]

Cl − + Ag + → AgCl

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]

Другие оксианионы

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

Встречаемость в природе

В природе хлорид встречается в основном в морской воде, которая имеет концентрацию хлорид-ионов 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 .

Роль в биологии

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 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]

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 . [18] Большая часть хлорида, который фильтруется клубочком , реабсорбируется как проксимальными, так и дистальными канальцами (в основном проксимальным канальцем) как активным, так и пассивным транспортом. [19]

Коррозия

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

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, так что происходит последующее локальное коррозионное воздействие. [20]

Экологические угрозы

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. [21]

Производство

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:

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

Примеры и использование

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 форме 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. [22]

Примерами ковалентно связанных хлоридов являются трихлорид фосфора , пентахлорид фосфора и тионилхлорид , все три из которых являются реакционноспособными хлорирующими реагентами , которые использовались в лаборатории .

Качество воды и обработка

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. [23]

Еда

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

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Хлорид-ион - PubChem Public Chemical Database". Проект PubChem . США: Национальный центр биотехнологической информации.
  2. ^ ab Zumdahl, Steven S. (2009). Химические принципы 6-е изд . Houghton Mifflin Company. стр. A21. ISBN 978-0-618-94690-7.
  3. ^ Уэллс, Джон С. (2008), Словарь произношения Longman (3-е изд.), Longman, стр. 143, ISBN 9781405881180
  4. ^ ab Грин, Джон и Садру Дамджи. "Глава 3". Химия . Камбервелл, Виктория: IBID, 2001. Печать.
  5. ^ "Размер атомов". chemed.chem.purdue.edu . Получено 2022-03-03 .
  6. ^ Цумдаль, Стивен (2013). Химические принципы (7-е изд.). Cengage Learning. стр. 109. ISBN 978-1-285-13370-6.
  7. ^ "Тестирование на галогенид-ионы - Группа 0 и тестирование ионов - GCSE Химия (отдельная наука) Пересмотр - WJEC". BBC Bitesize . Получено 2022-03-03 .
  8. ^ Моллеман, Арелес (2003). «Патч-зажим: Вводное руководство по электрофизиологии патч-зажима». Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-48685-5 . 
  9. ^ "Хлорид и соленость" (PDF) . colombia.edu . 8 сентября 2011 г. . Получено 8 января 2023 г. .
  10. ^ Гринвуд, NN (1984). Химия элементов (1-е изд.). Оксфорд [Оксфордшир]: Pergamon Press. ISBN 9780750628327.
  11. ^ Раут, Сатиш (2024). «Хлорид-ионы в здоровье и болезни». Bioscience Reports . 44 (5). BSR20240029. doi :10.1042/BSR20240029. PMC 11065649. PMID  38573803 . 
  12. ^ Дин, Норман; Зифф, Моррис; Смит, Хомер В. (1952). «Распределение общего содержания хлорида в организме человека». Журнал клинических исследований . 31 (2). стр. 201, таблица 1. doi : 10.1172/JCI102592. PMC 436401. PMID  14907900. 
  13. ^ Беренд, Кенрик; ван Хюльстейн, 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.
  14. ^ Рейн, Джошуа Л.; Кока, Стивен Г. (1 марта 2019 г.). ««Я не получаю никакого уважения»: роль хлорида при остром повреждении почек». Американский журнал физиологии. Физиология почек . 316 (3): F587–F605. doi : 10.1152/ajprenal.00130.2018. ISSN  1931-857X. PMC 6459301. PMID 30539650  . 
  15. ^ Jentsch, Thomas J.; Stein, Valentin; Weinreich, Frank; Zdebik, Anselm A. (2002-04-01). «Молекулярная структура и физиологическая функция хлоридных каналов». Physiological Reviews . 82 (2): 503–568. doi :10.1152/physrev.00029.2001. ISSN  0031-9333. PMID  11917096.
  16. ^ "Равновесные потенциалы". www.d.umn.edu .
  17. ^ Майло, Рон; Филипс, Роб. «Биология клетки в цифрах: каковы концентрации различных ионов в клетках?». book.bionumbers.org . Получено 24 марта 2017 г.
  18. ^ Нагами, Гленн Т. (1 июля 2016 г.). «Гиперхлоремия – почему и как». Nefrología (английское издание) . 36 (4): 347–353. doi : 10.1016/j.nefro.2016.04.001 . ISSN  2013-2514. PMID  27267918.
  19. ^ Шриманкер, Иша; Бхаттараи, Сандип (2020). «Электролиты». StatPearls . StatPearls Publishing. PMID  31082167.
  20. ^ Криадо, М. (январь 2015 г.). "13. Коррозионное поведение армированной стали, залитой в раствор, активированный щелочью". Справочник по цементам, растворам и бетонам, активированным щелочью . Woodhead Publishing. стр. 333–372. doi :10.1533/9781782422884.3.333. ISBN 978-1-78242-276-1.
  21. ^ Каушал, СС (19 марта 2009 г.). «Хлорид». Энциклопедия внутренних вод . Academic Press. стр. 23–29. ISBN 978-0-12-370626-3.
  22. ^ "Обычные соли". hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Университет штата Джорджия.
  23. ^ "Хлориды". www.gopetsamerica.com . Архивировано из оригинала 18 августа 2016 . Получено 14 апреля 2018 .