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 .
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.
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:
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]
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]
Хлор может принимать степени окисления -1, +1, +3, +5 или +7. Известны также несколько нейтральных оксидов хлора .
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 .
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]
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]
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]
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:
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 .
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]
Хлоридные соли, такие как хлорид натрия, используются для консервирования продуктов питания , а также в качестве питательных веществ или приправ .