Хлорид

Ион хлорид - это анион (отрицательно заряженный ион) Cl . Он образуется, когда элемент хлор (галоген ) получает электрон или когда соединение, такое как хлористый водород растворен в воде или других полярных растворителях. Хлоридные соли, такие как хлорид натрия, часто хорошо растворяются в воде. Это важный электролит, расположенный во всех жидкостях организма, отвечающий за поддержание кислотно-щелочного баланса, передачу нервных импульсов и регулирование поступления жидкости в клетки и из клеток. Реже слово хлорид может также составлять часть «общего» названия химических соединений, в которых один или несколько атомов хлора связаны ковалентно связанными. Например, метилхлорид со стандартным названием хлорметан (см. Книги ИЮПАК) представляет собой органическое соединение с ковалентной связью C-Cl, в котором хлор не является анионом.

Содержание

1 Электронные свойства
2 Реакции хлорида
3 Другие оксианионы
4 Встречаемость в природе
- 4.1 Роль в биологии
- 4.2 Коррозия
- 4.3 Экологические угрозы
5 Производство
6 Примеры и использование
- 6.1 Качество воды и обработка
- 6.2 Пища
7 См. Также
8 Ссылки

Электронные свойства

Ион хлора - это много больше, чем атом хлора, 167 и 99 пм соответственно. Ион бесцветен и диамагнитен. В водном растворе в большинстве случаев хорошо растворяется; однако некоторые хлоридные соли, такие как хлорид серебра, хлорид свинца (II) и хлорид ртути (I), плохо растворяются в воде. В водном растворе хлорид связан с протонным концом молекул воды.

Реакции хлорида

Хлорид может быть окислен, но не восстановлен. Первое окисление, используемое в хлорщелочном процессе, - это превращение в газообразный хлор. Хлор может быть дополнительно окислен до других оксидов и оксианионов, включая гипохлорит (ClO, активный ингредиент хлорного отбеливателя ), диоксид хлора (ClO 2), хлорат (ClO. 3) и перхлорат (ClO. 4).

Что касается кислотно-основных свойств, хлорид является a, на что указывает отрицательное значение pKa соляной кислоты. Хлорид может быть протонирован сильными кислотами, такими как серная кислота:

NaCl + H 2SO4→ NaHSO 4 + HCl

Реакция ионных хлоридных солей с другими солями до обменять анионы. Присутствие хлорида часто определяется по образованию нерастворимого хлорида серебра при обработке ионом серебра:

Cl + Ag → AgCl

Концентрация хлорида в анализе может быть определена с помощью хлоридометр, который обнаруживает ионы серебра, как только весь хлорид в анализе осаждается в результате этой реакции.

Хлоридированные серебряные электроды обычно используются в ex vivo электрофизиологии.

Другие оксианионы

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

Степень окисления хлора	−1	+1	+3	+5	+7
Название	хлорид	гипохлорит	хлорит	хлорат	перхлорат
Формула	Cl	ClO	ClO. 2	ClO. 3	ClO. 4
Структура

Встречается в природе

В природе хлориды обнаруживаются в основном в морской воде, которая содержит 1,94% хлоридов. Меньшие количества, хотя и в более высоких концентрациях, встречаются в некоторых внутренних морях и в подземных рассольных колодцах, таких как Большое Соленое озеро, Юта и Мертвое море, Израиль. 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 ), сильвит (хлорид калия KCl ), бишофит (MgCl 2 ∙ 6H 2 O), карналлит (KCl ∙ MgCl 2 ∙ 6H 2 O) и каинит (KCl ∙ MgSO4 ∙ 3H 2 O). Он также содержится в эвапоритовых минералах, таких как хлорапатит и содалит.

Роль в биологии

Хлорид имеет большое физиологическое значение, которое включает регулирование осмотического давления, электролитный баланс и кислотно-щелочной гомеостаз. Хлорид является наиболее распространенным внеклеточным анионом и составляет около одной трети тонуса внеклеточной жидкости.

Хлорид является важным электролитом, играющим ключевую роль в поддержании состояния клеток гомеостаз и передача потенциалов действия в нейронах. Он может протекать через хлоридные каналы (включая рецептор GABAA ) и переносится транспортерами KCC2 и NKCC2.

Хлорид обычно (хотя и не всегда) находится в более высокой внеклеточной концентрации, что приводит к отрицательному обратному потенциалу (около -61 мВ при 37 градусах Цельсия в клетке млекопитающего). Характерные концентрации хлорида в модельных организмах следующие: как в E. coli, так и в почкующихся дрожжах 10-200 мМ (зависит от среды), в клетках млекопитающих 5-100 мМ и в плазме крови 100 мМ.

Концентрация хлорида в крови называется хлоридом сыворотки, и эта концентрация регулируется почками. Хлорид-ион является структурным компонентом некоторых белков, например, он присутствует в ферменте амилаза. Для этих ролей хлорид является одним из основных диетических минералов (перечисленных по названию элемента хлор). Уровни хлорида в сыворотке в основном регулируются почками через множество транспортеров, которые присутствуют вдоль нефрона. Большая часть хлорида, который фильтруется клубочком, реабсорбируется проксимальными и дистальными канальцами (в основном проксимальными канальцами) за счет как активного, так и пассивного транспорта.

Коррозия

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

Наличие хлоридов, например в морской воде значительно ухудшает условия точечной коррозии большинства металлов (включая нержавеющие стали, алюминий и высоколегированные материалы). Вызванная хлоридом коррозия стали в бетоне приводит к локальному разрушению защитной оксидной формы в щелочном бетоне, в результате чего происходит последующее локальное коррозионное воздействие.

Угрозы окружающей среде

Повышенные концентрации хлоридов может вызвать ряд экологических последствий как в водной, так и в наземной среде. Он может способствовать подкислению водотоков, мобилизации радиоактивных почвенных металлов за счет ионного обмена, влиять на смертность и воспроизводство водных растений и животных, способствовать вторжению морских организмов в ранее пресноводную среду и мешать естественному перемешиванию озер. Также было показано, что соль (хлорид натрия) изменяет состав 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.

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. Процесс включает две параллельные реакции:

2 Cl → Cl. 2+ 2 e

2 H. 2O + 2 e → H 2 + 2 OH

Используемая основная мембранная ячейка в электролизе рассола. На аноде (A ) хлорид (Cl) окисляется до хлора. Ионоселективная мембрана (B ) позволяет противоиону Na свободно проходить сквозь нее, но предотвращает диффузию анионов, таких как гидроксид (ОН) и хлорид. На катоде (C ) вода восстанавливается до гидроксида и газообразного водорода.

Примеры и использования

Примером является поваренная соль, которая представляет собой хлорид натрия с химической формулой NaCl. В воде она диссоциирует на ионы Na и Cl. Соли, такие как хлорид кальция, хлорид магния, хлорид калия, находят различное применение - от лечения до образования цемента.

Хлорид кальция (CaCl) 2) представляет собой соль, которая продается в форме гранул для удаления сырости из помещений. Хлорид кальция также используется для содержания грунтовых дорог и укрепления дорожных оснований при новом строительстве. Кроме того, хлорид кальция широко используется в качестве антиобледенителя, так как он эффективен для снижения точки плавления при нанесении на лед.

Примеры ковалентно связанных соединений хлориды - это трихлорид фосфора, пентахлорид фосфора и тионилхлорид, все три из которых являются реактивными хлорирующими реагентами, которые использовались в лаборатория.

Качество воды и обработка

Основным применением хлоридов является опреснение, которое включает энергоемкое удаление хлоридных солей с получением питьевой воды. В нефтяной промышленности хлориды являются тщательно контролируемым компонентом системы бурового раствора . Повышение содержания хлоридов в системе бурового раствора может быть признаком бурения пласта с соленой водой под высоким давлением. Его увеличение также может указывать на низкое качество целевого песка.

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

Пища

Хлоридные соли, такие как хлорид натрия, используются для консервировать пищу и в качестве питательных веществ или приправ.

См. Также

Галогениды (соединения галогенов)
Реабсорбция хлорида почками

Ссылки