کلر

کلر به انگلیسی عنصری شیمیایی با عدد اتمی و از گروه هالوژنها بوده و در گروه 17 جدول اتمی جای دارد. این عنصر به شکل نمکهای کلرید در طبیعت و بدن انسان وجود دارد. کلر در دما و فشار عادی گازی زرد رنگ و متمایل به سبز ودارای بوی سوزش آور و تحریک کننده و از نظر شیمیایی نیز بسیار فعال بوده و در طبیعت بصورت ترکیب با عناصر دیگر یافت می‌شود بعنوان مثال کلرید سدیم به مقدار زیادی در طبیعت وجود داشته و بعنوان منبع اصلی کلر به شمار می‌رود. گاز کلر 5/1 تا 2 برابر سنگین‌تر از هوا بوده و بنابراین به آرامی در هوا نفوذ کرده و در مناطق پست تجمع پیدا می‎کند. کلر بعنوان بخشی از نمکهای طعام و ترکیبات دیگر به مقدار زیادی در طبیعت و لزوماً در بدن بیشتر جانداران وجود دارد.

ترکیبات معدنی کلر دارای خواص غیر فلزی بوده و ظرفیت کلر بوسیله 7 الکترونی که در لایه خارجی آن قرار دارد تعیین می شود . کلر با به دست آوردن الکترون، یون کلرید منفی تشکیل داده و الکترون های لایه آخر خود را تکمیل کرده و با به اشتراک گذاشتن 1 تا 7 الکترون از لایه آخر با عناصر دیگر، حالتهای مختلف اکسیداسیون کلر به وجود می‌آید. هیپوکلریت‌ها (1+)، کلرات‌ها (5+) و پرکلرات‌ها (7+) مثال‎هایی از اکسیدهای کلر هستند.

کلریدها، کلریت‎ها، کلرات‎ها، پرکلرات‎ها و کلرامین‎ها از جمله ترکیبات کلر هستند. نوع خالص این عنصر شیمیایی به شکل گازی دو اتمی و سبز رنگ می‌باشد. نام کلر برگرفته از کلمه Chloros به معنی سبز متمایل به زرد است که اشاره به رنگ این گاز دارد. این عنصر، جزئی از گروه هالوژنهای نمک‌ساز می‌باشد

کلر دارای 9 ایزوتوپ با عدد جرمی بین 32 و 40 می‌باشد که تنها سه عدد از این ایزوتوپها بصورت طبیعی یافت می‌شوند.کلر پایدار 35، کلر37، کلر رادیواکتیو 36. دو ایزوتوپ پایدار اصلی برای کلر با جرم 35 و 37 وجود دارد که به نسبتهای به ترتیب 3:1 یافت شده و وزن اتمی 35,5 را دراتمهای کلر ایجاد می‌کنند.

کاربردها

کلر عنصر شیمیایی مهمی در تصفیه آب، میکروب کش، آفت کش، مواد گندزدا در سفیدکننده و نیز در گازخردل به‌شمار می‌رود. همچنین کلر در ساخت طیف وسیعی از اقلام روزمره کاربرد دارد.

برای از بین بردن باکتری و سایرمیکروب ها موجود در ذخائر آب آشامیدنی بکار می‌رود. امروزه حتی به ذخائر کوچک آب همواره کلر افزوده می‌گردد. در تولید محصولات کاغذی، مواد ضد عفونی‌کننده، رنگدانه ها، مواد غذائی، حشره کشها، رنگها، فراورده‌های نفتی، پلاستیک، دارو، منسوجات، حلالها و محصولات مصرفی بسیار زیاد دیگری کاربرد دارد.

در ترکیبات آلی درصورتیکه کلر جایگزین هیدروژن شود «لاستیک مصنوعی» اغلب باعث ایجاد خصوصیات مورد نیاز در این ترکیبات می‌گردد لذا در ترکیب آلی از این عنصر به عنوان عامل اکسیدکننده و جانشین، به‌طور گسترده استفاده می‌گردد.

سایر موارد کاربرد کلر در تولید هیدروکلریک اسید، کلراتها، کلروفرم، تتراکلرید کربن و در استخراج برم می‌باشد.

روش تولید کلر چیست؟

نکته بسیار مهم برای پاسخ دادن به این سوال که روش تولید کلر چیست این است که این عنصر شیمیایی را می توان به صورت ترکیب با سایر عناصر در نمک طعام و ترکیبات با کلسیم مشاهده نمود. به همین دلیل، برای تولید انواع کلر لازم است با فرآیند الکترولیز محلول آب نمک، عمل جدا سازی کلر از سدیم را انجام داد. در حالت کلی به سه روش می توان الکترولیز را برای تولید کلر انجام داد که عبارتند از:

الکترولیز سلول جیوه که بیشتر برای تولید کلر در محیط های صنعتی با مقدار زیاد کاربرد دارد.

الکترولیز سلول دیافراگم که نسبت به الکترولیز لول جیوه نیاز به انرژی کمتری دارد.

الکترولیز غشایی که از ممبران پلیمری استفاده می کند و از جدیدترین روش ها برای تولید کلر به شمار می رود.

تاریخچه:

شرکت کلر پارس در تاریخ ۴ مهرماه ۱۳۶۶ و پس از انتقال شرکت به تبریز در تاریخ ۵ بهمن ۱۳۷۹ با سرمایه‌گذاری مشترک سازمان تامین اجتماعی و وزارت نیرو جهت جلوگیری از واردات کلر و تامین نیاز داخلی تشکیل گردید و در پی خصوصی‌سازی شرکت‌های دولتی سهام وزارت نیرو به شرکت سرمایه گذاری دارویی تامین و مواد اولیه دارویی تامین انتقال یافت.شرکت در تاریخ ۳۱ تیر ماه ۱۳۹۷ در اداره ثبت شرکتها و موسسات غیر تجاری شهرستان تبریز به ثبت رسید.شرکت در تاریخ ۲۶ مرداد ۱۳۹۷ سازمان بورس و اوراق بهادار از شرکت سهامی خاص به شرکت سهامی عام تغییر یافت.

کاربرد کلر چیست؟

همان طور که در بخش کلر چیست اشاره کردیم، این عنصر شیمیایی خاصیت سفید کنندگی و ضدعفونی بسیار بالایی دارد و با مواد آلی دیگر براحتی واکنش انجام می دهد. به همین دلیل کاربرد کلر بسیار گسترده بوده و در مصارف خانگی و صنعتی استفاده می گردد. مهم ترین کاربردهای کلر عبارتند از:

تصفیه آب آشامیدنی

گند زدایی فاضلاب صنعتی و بهداشتی

ضدعفونی آب استخرهای خانگی و عمومی با پکیج

استفاده از ترکیبات کلر برای تولید مواد سفید کننده

استفاده از کلر در صنعت نساجی، رنگرزی

تولید مواد ضد عفونی کننده

گند زدایی و ضد عفونی فرآیندهای تولید مواد غذایی

استفاده از کلر در تولید پلاستیک و فراورده های نفتی

مورد استفاده در صنعت استخراج برم و تولید کلرات ها و کلر فرم ها

ترکیبات عنصر کلر

آب ژاول یا هیپوکلریت سدیم

آب ژاول با نام علمی هیپوکلریت سدیم شناخته می شود. کلر مایع از اصلی ترین ترکیبات این ماده است. این ترکیب مصارف خانگی و صنعتی مختلفی دارد. داشتن خواص ضدعفونی و سفید کنندگی بسیار بالا از ویژگی این ترکیب است. این ترکیب می تواند در صنعت نساجی و رنگرزی و تولید کاغذ نیز استفاده شود. بهتر است pH آب برای بهبود واکنش

.

هیپوکلریت کلسیم

از انواع عنصر کلر می توان به هیپوکلریت کلسیم اشاره کرد. این ترکیب به شکل پودر یا قرص برای تصفیه آب استخر می تواند به کار رد. واکنش پذیری این ماده بالا بوده و نباید در کنار سایر مواد شیمیایی نگهداری شود.

اسید هیپوکلرو

گاز کلر یا اسید هیپوکلرو یا کلر آزاد اصلی ترین نوع کلر است. این ترکیب در فرآیند تصفیه و ضدعفونی آب استخر و تصفیه خانه ها استفاده می شود. برخلاف سایر انواع کلر، این نوع ترکیب به افزایش خاصیت اسیدی محیط منجر می شود.

دی اکسید کلر

از دیگر ترکیبات این ماده شیمیایی دی اکسید کلر است. این ماده برای تصفیه و گند زدایی آب استخر ها، به شکل قرص یا ژل تولید می گردد.

ترکیبات آلی کلردار

همانند سایر پیوند های کربن و هالوژن، پیوند C-Cl نوعی گروه عاملی است. این پیوند بخشی از شیمی آلی را تعریف می کند. به کمک رادیکال‌های آزاد و نور ماورا بنفش می توان آلکان ها را کلرزنی نمود. بیشتر ترکیبات آلی کلردار بوسیله هیدروژن کلرید، PCl۵ و SOCl ایجاد می شوند.

مزایا و معایب استفاده از کلر

مهم ترین مزیت استفاده از انواع کلر در مصارف خانگی و صنعتی می توان به قدرت بسیار بالای آنها در از بین بردن جلبک، میکروب، پاتوژن ها و سایر آلاینده های موجود در آب اشاره نمود. علاوه براین، کلر دارای خاصیت اکسید کنندگی بسیار بالایی می باشد و به همین دلیل می توان از آن در تولید فراورده های نفتی و پلاستیکی استفاده نمود. علیرغم تمام مزایای ذکر شده، این عنصر شیمیایی چند عیب عمده دارد  و به همین دلیل روش های حذف کلر از آب اضافی معرفی شده اند. برخی از معایب کلر که عبارتند از:

کلر به شدت سمی بوده و استشمام آن در محیط های بسته منجر به خفگی می گردد.

تماس ترکیبات مختلف کلر با پوست منجر به سوزش می گردد.

به دلیل واکنش پذیری بالا، در تماس با سایر مواد شیمیایی احتمال انفجار وجود دارد

استفاده از کلر در ضدعفونی آب منجر به تولید ترکیبات جانبی و مضر می گردد

اسید سولفوریک چیست؟

یکی از مهم ترین و پرکاربردترین مواد شیمیایی موجود در جهان، اسید سولفوریک می باشد که نخستین بار از تقطیر زاج سبز و مس (II) سولفات توسط جابرابن حیان کشف شد. اسید سولفوریک یک اسید معدنی و بسیار قوی است که با نام های مختلف جوهر گوگرد، اسید باتری، سولفات هیدروژن، اسید سولفین، روغن ویتریول و سولفوریک اسید شناخته شده است و دارای فرمول مولکولی (H2SO4) می باشد.

این ماده به صورت طبیعی در گازهای خارج شده از آتشفشان وجود دارد. ساختار سولفوریک اسید شامل یک اتم گوگرد، چهار اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن می باشد.

تاریخچه کشف اسید سولفوریک

اسید های معدنی از دوران باستان شناخته شده هستند، اسید سولفوریک از حدود قرن سیزدهم مورد استفاده کیمیاگران قرار گرفته است. این اسید ماده ای شیمیایی بود که از مدت ها قبل از اینکه کاملاً کشف شود، شناخته شده و مورد استفاده قرار می گرفت. با این وجود در قرن هفدهم، با سوزاندن مخلوطی از گوگرد و نمک پتاسیم یا نیترات پتاسیم، اسید سولفوریک در مقیاس صنعتی تولید می شد که نتیجه آن فرمول آشنای H۲SO است. این اسید یکی از اسیدهای معدنی قوی در کنار اسید کلردریک و نیتریک است.

اسید سولفوریک اکنون از دی اکسید گوگرد در یک فرآیند کاتالیزوری که برای اولین بار در دهه ۱۸۳۰ ابداع شد، ساخته می شود اما نتیجه همان است،یک اسید قوی که بسیار خورنده است و در صورت مخلوط شدن با آب مقدار قابل توجهی گرما تولید می کند. به همین دلیل است که همیشه این اسید باید به آب اضافه شود زیرا برعکس این عمل باعث پاشیده شدن اسید می شود که اسیب زیادی در پی دارد.

مشخصات شیمیایی اسید سولفوریک

اسید سولفوریک 98 درصد خورنده است و بخش عمده ای از باران اسیدی را تشکیل می دهد. قطرات آب به هنگام بارش با آلاینده های معلق در هوا، واکنش می دهند و تولید اسید می کنند. در واقع قطرات آب با فلزات واکنش می دهد و هر چه دما بالاتر رود میزان این واکنش بیشتر خواهد شد اما تاثیری روی جیوه و سرب ندارد. سولفوریک در لیست مواد خطرناک قرار گرفته است.

سولفوریک اسید مایعی با نقطه جوش بالا، در حدود 10 درجه سانتی گراد می باشد، همچنین ویسکوز است و گرانروی زیای دارد. جرم مولی آن 98.07 گرم بر مول و چگالی آن 1.83 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد. این ماده دارای مولکول‌ هایی با گشتاور قطبی است که می ‌توانند با یکدیگر پیوند هیدروژنی برقرار کنند، همین شرایط مولکولی سبب می‌ شوند که سولفوریک اسید به خوبی در آب حل شود، بنابراین می تواند محلول های اسیدی بسیار مختلفی تولید کند. سولفوریک اسید یک مایع بسیار قطبی است و دارای یک قطر دی الکتریک در حدود 100 می باشد.

این ماده از هدایت الکتریکی بالایی برخوردار است، به گونه ای که در اثر تفکیک از طریق پروتون سازی توسط خود طی فرآیندی به نام اتوپروتولیز ایجاد می شود. اسید سولفوریک رایج ترین ماده شیمیایی برای کاهش pH در تصفیه آب است، اگرچه در بعضی مواقع از دی اکسید کربن نیز به خصوص در رابطه با آهک برای افزایش قلیاییت استفاده می شود.

اسید سولفوریک با اجسامی که در آن ها فلز وجود دارد و به صورت کلی با فلزات سریعا واکنش می دهد و مثل تمامی عناصر شیمیایی هرچه دما بیشتر باشد میزان و سرعت واکنش نیز افزایش پیدا می کند. واکنش شیمیایی اسید سولفوریک با اجسام فلزی دارای یک استثناء می باشد، چون که این اسید بسیار قوی بر روی فلزات جیوه و سرب هیچ اثری ندارد.

کاربردهای اسید سولفوریک چیست؟

این ماده با داشتن ویژگی های شیمیایی و فیزیکی فراوان در صنایع گوناگون قابل استفاده است. از عمده ترین مصارف آن که حدود ۶۰ درصدآن را تشکیل می دهد، تولید کودهای شیمیایی است. در ادامه شما را با کاربردهای این ماده پر مصف در صنایع گوناگون آشنا می کنیم.

کود سولفوریک اسید

از این ماده برای تولید کود آمونیوم سولفات استفاده می شود که موجب جبران گوگرد در خاک می شود. در زمان استفاده، این نوع کود با آهک های در خاک واکنش می دهد و موجب تولید سولفات کلسیم آبدار می شود، که به آن گچ کشاورزی می گویند

کاربرد اسید سولفوریک در شوینده

sulfuric acid دارای توانایی بالای هیدرولیز قوی است و قادر است که چربی ها و لیپیدها را به راحتی حل کند. از این رو از آن به عنوان حلال چربی ها و لیپیدها در شوینده ها استفاده می کنند.

پالایش نفت با سولفوریک اسید

در زمان پالایش نفت دو نوع تصفیه شیمیایی و تصفیه با هیدروژن صورت می گیرد که پالایش با این ماده از نوع تصفیه شیمیایی می باشد .

تصفیه آب با اسید سولفوریک

این ماده مانند سیلیس در تصفیه آب نیز موثر است. آب های ورودی به دستگاه شیرین کن RO دارای PH خنثی و یا به میزانی اسیدی است؛ به دلیل این که موجب افزایش حلالیت یون های فلزی در سطح ممبرین ها و در نهایت کاهش میزان   می شود

اسید سولفوریک یک ماده شیمیایی اولیه بسیار مهم است و در واقع، تولید اسید سولفوریک یک کشور، شاخص خوبی برای قدرت صنعتی آن است  تولید جهانی در سال ۲۰۰۴ حدود ۱۸۰ میلیون تن بود، با توزیع جغرافیایی زیر: آسیا ۳۵٪، آمریکای شمالی (از جمله مکزیک) ۲۴٪، آفریقا ۱۱٪، اروپای غربی ۱۰٪، اروپای شرقی و روسیه ۱۰٪، استرالیا و اقیانوسیه ۷٪، آمریکای جنوبی 7٪ بیشتر این مقدار (یعنی حدود ۶۰٪) برای تولید کود ها، به ویژه سوپرفسفات‌ها، فسفات آمونیوم و سولفات‌های آمونیوم مصرف می‌شود. حدود ۲۰٪ از اسیدسولفوریک تولید شده در جهان درصنایع شیمیایی برای تولید مواد شوینده، رزین‌های مصنوعی، مواد رنگی، دارویی، کاتالیزورهای نفتی، حشره کش‌ها و ضدیخ و همچنین در فرایندهای مختلفی مانند اسیدی سازی چاه‌های نفت، کاهش آلومینیوم، ساخت کاغذ روغنی، و تصفیه آب استفاده می‌شود. حدود ۶٪ از موارد استفاده مربوط به رنگدانه ها است و شامل رنگ، مینا، جوهر چاپ، پارچه و کاغذ روکش شده‌است و بقیه در بسیاری از کاربردها مانند تولید مواد منفجره، سلفون، منسوجات استات و ویسکوز، روان‌کننده‌ها، فلزات غیر-آهنی، و باتری‌ها. اندازه بازار جهانی اسید سولفوریک در سال ۲۰۱۶ برابر ۱۰٫۱۰ میلیارد دلار ارزیابی شده‌است

روش های تولید اسید سولفوریک

فرآیند تولید اسید سولفوریک دارای چهار مرحله است:

الف) استخراج گوگرد

ب) تبدیل گوگرد به دی اکسید گوگرد

ج) تبدیل دی اکسید گوگرد به تری اکسید گوگرد

د) تبدیل تری اکسید گوگرد به اسید سولفوریک

خطرات این اسید کدامند ؟ 

تماس با چشم: درد، سوختن و آسیب شدید که موجب کورشدن دائمی می گردد.

تماس با پوست: باعث سوختگی و تورم شدید می شود، می تواند سوختگی درجه سوم در پوست بوجود آورد.

استنشاق: التهاب سیستم تنفسی، در غلظت های بالا باعث آسیب های جدی و حتی مرگ می شود.

بلعیدن: موجب التهاب و سوختگی شدید در دهان گلو و سیستم گوراشی می گردد.

در شکل زیر اقدامات لازم در هنگام تماس ناگهانی را می توانید مشاهده نمایید : 

اقدامات اولیه

پوست و چشم: محل را را با آب روان حداقل به مدت 20 دقیقه باید شستشو داد، تا تمام نشدن این دوره نباید مصدوم را تکان داد. چشم آلوده را باید با آب روان حداقل به مدت 20 دقیقه شستشو داد، در این مدت چشم فرد باید باز نگه داشته شود، سریعا باید مراقبت های پزشکی را خبر کنید، تا تمام نشدن این دوره نباید مصدوم را تکان داد.

استنشاق و بلع: مصدوم را به هوای تازه ببرید، فقط در صورت توقف تنفس به مصدوم تنفس مصنوعی بدهید، از تنفس دهان به دهان خودداری و از ماسک اکسیژن استفاده شود، سریعا باید مراقبت های پزشکی را خبر کنید. در صورت بلع، مصدوم را به هیج وجه مجبور به استفراغ نکنید، در صورت امکان نیم لیتر آب به مصدوم بدهید، در صورت استفراغ خود به خودی سر مصدوم را به جلو برده و پس از تمام شدن، دهان و سایر نقاط آلوده را با آب بشویید، سریعا به مراکز درمانی خبر دهید.