Clo là gì? Cl là kim loại hay phi kim? Tính chất của Clo

Chlorine là gì? Nó là một nguyên tố hóa học rất quan trọng với chương trình trình hóa học lớp 10. Để giúp các em có kiến thức bổ ích về nguyên tố Clo, bài viết này Admin sẽ tổng hợp toàn bộ thông tin về Chlorine (Cl). Kiến thức được chia sẻ sẽ bao gồm: Chlorine là gì? Tính chất hóa học, vật lý của Clo, cách điều chế và ứng dụng,....

Chlorine là một nguyên tố trong bảng tuần hoàn hóa học có ký hiệu hóa học là Cl và số nguyên tử là 17, có tên gọi tiếng Anh là Chlorine. Vì vậy mà nó thuộc nhóm 17 và chu kì 3 trong bảng tuần hoàn. Chlorine là một chất diệt khuẩn và khử trùng mạnh mẽ. Nó thường được sử dụng để tiêu diệt vi khuẩn, vi rút và các hợp chất hữu cơ trong môi trường nước. Chlorine được sử dụng rộng rãi trong ngành xử lý nước, bể bơi, và trong quá trình khử trùng trong ngành y tế.

Nguyên tố Chlorine trong bảng tuần hoàn hóa học

Các thông tin chi tiết về nguyên tố Chlorine (Cl):

Ký hiệu hóa học: Cl
Tên Latin: Chlorum
Số hiệu nguyên tử: 14
Nhóm: VIIA
Chu kỳ: 3
Thuộc nhóm nguyên tố: Halogen
Nguyên tử khối tương đối: 35,4527
Cấu hình electron: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵
Độ âm điện: 3,0
Số oxi hóa: -1, 1, 3, 4, 5, 6, 7
Trạng thái: Khí
Khối lượng riêng: 0,003214 g/cm³
Nhiệt độ sôi: - 34,6 ⁰C
Nhiệt độ nóng chảy: - 100,98 ⁰C
Điểm tới hạn: 143,75 ⁰C
Áp suất tới hạn: 7,991 MPa
Độ dẫn điện: 0,0089 W m^-1K^-1
Bán kính nguyên tử: 42 pm
Bán kính cộng hóa trị: 71 pm
Nhiệt dung riêng: 0,48 J K^-1g^-1
Thời gian khám phá: Năm 1774
Đồng vị bền: 2
Đồng vị không bền: 9
Năng lượng ion hóa bậc 1: 12,9676 eV
Năng lượng ion hóa bậc 2: 23,81 eV
Năng lượng ion hóa bậc 3: 39,611 eV

Cl trong bảng tuần hoàn hóa học nằm ở ô số 17. Đây là vị trí của nhóm các nguyên tố Halogen. Vì vậy tất cả các nguyên tố trong nhóm Halogen đều là nguyên tố phi kim. Do đó, Cl không phải là kim loại, Cl là nguyên tố phi kim.

Chlorine là một nguyên tố có những tính chất vật lý quan trọng không thể bỏ qua. Dưới đây là một số tính chất nổi bật của Chlorine:

Màu sắc và trạng thái: Chlorine tồn tại dưới dạng chất khí, có màu vàng lục đặc trưng và mang một mùi hắc.
Khối lượng: Chlorine có khối lượng gấp 2.5 lần so với không khí.
Tính tan: Chlorine có khả năng hòa tan trong nước. Ở nhiệt độ 20 độ C, một thể tích nước có thể hòa tan được khoảng 2.5 thể tích khí Chlorine.
Tính độc: Chlorine là một khí độc, có khả năng gây hại cho sức khỏe con người khi được hít thở vào hoặc tiếp xúc lâu dài.

Chlorine mang các tính chất hóa học đặc trưng của một phi kim. Nó tác dụng được hầu hết với các kim loại và đặc biệt tác dụng mạnh với Hydrogen. Chlorine có tính oxi hóa mạnh, khi tham gia phản ứng hóa học, nguyên tử Chlorine dễ dàng nhận thêm 1e để tạo ra ion chloride Cl^-. Ngoài ra nó còn có thể tác dụng với nước và dung dịch NaOH. Chi tiết như tính chất hóa học của Chlorine như sau:

Chlorine có những tính chất hóa học nào?

Clo tác dụng với kim loại

Nguyên tố Chlorine tác dụng được với hầu hết các kim loại, quá trình phản ứng sinh ra muối chloride. Chẳng hạn như, khi cho Chlorine tác dụng với kim loại sắt, phản ứng tạo ra iron (III) chloride. Hay khi Chlorine tác dụng với kim loại đồng sẽ tạo ra copper (II) chloride.

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Mg + Cl₂ → MgCl₂

Chlorine tác dụng với Hidro

Chlorine (Cl) dễ dàng phản ứng với Hydrogen để tạo thành khí hydrochloric. Khí hydrochloric được sinh ra lại tan nhiều trong nước và tạo thành một dung dịch acid là hydrochloric acid (HCl).

H₂ + Cl₂ → 2HCl

Lưu ý, nếu tỷ lệ số mol tham gia phản ứng của Hydrogen và Chlorine là 1:1, khi đó phản ứng sẽ tạo thành một hỗn hợp nổ. Chlorine cũng không phản trực tiếp với oxygen.

Clo tác dụng với nước

Khi dẫn khí Chlorine vào cốc đựng nước, nước sẽ dần chuyển sang màu vàng lục, có mùi hắc. Khi các bạn nhúng quỳ tím vào nước có Chlorine thì quỳ tím chuyển sang màu đỏ và nhanh chóng mất màu ngay sau đó. Vì vậy, phản ứng hóa học của Chlorine với nước xảy ra theo 2 chiều. Hiểu đơn giản thì nó chính là phản ứng thuận nghịch.

H₂O + Cl₂ ↔ HCl + HClO

Clo tác dụng với dung dịch NaOH

Khi dẫn khí Chlorine vào ống nghiệm chứa NaOH, sau đó lấy dung dịch vừa tạo thành nhỏ vào quỳ tím sẽ thấy hiện tượng quỳ tím mất màu, dung dịch cũng mất màu. Vì vậy mà Chlorine có phản ứng với dung dịch NaOH.

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO

Clo tác dụng với muối

Khi cho Chlorine tác dụng với muối, nó sẽ khử hỗn hợp muối ban đầu thành muối chloride.

2NaBr + Cl₂ → 2NaCl + Br₂

Trong tự nhiên, Chlorine tồn tại dưới dạng các hợp chất. Vì vậy, muốn thu được Chlorine nguyên chất, người ta sử dụng cách điều chế từ các hợp chất. Cách điều chế Chlorine trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp khá đơn giản. Cụ thể như sau:

Cách điều chế Clo trong phòng thí nghiệm

Cách điều chế Chlorine trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, một phương pháp điều chế Chlorine là thông qua quá trình điện phân dung dịch hydrochloric acid (HCl) đậm đặc. Quá trình này thường được thực hiện bằng cách đun nóng nhẹ dung dịch HCl đậm đặc chứa chất oxi hóa mạnh như mangan (IV) oxide (MnO₂) hoặc KMnO₄. Khí Chlorine được sản xuất từ quá trình này và sau đó được làm khô bằng sulfuric acid đặc và thu vào bình bằng cách đẩy không khí.

MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

2KMnO₄ + 16HCl → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂ + 6H₂O

Cách điều chế Clo trong công nghiệp

Cách điều chế Chlorine trong công nghiệp

Trong công nghiệp, Chlorine thường được điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch muối sodium chloride (NaCl) bão hòa qua một màng ngăn xốp. Trong quá trình này, quá trình điện phân tạo ra khí Chlorine tại cực dương và khí hydrogen tại cực âm, trong khi dung dịch NaOH được tạo ra như sản phẩm phụ.

2NaCl + 2H₂O → H₂ + 2NaOH + Cl₂

Chlorine có nhiều ứng dụng quan trọng và rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau. Dưới đây là một số ứng dụng chính của clo:

Các ứng dụng nổi bật hiện nay của Chlorine

Xử lý nước: Chlorine được sử dụng rộng rãi trong việc xử lý nước để khử trùng và làm sạch. Nó có khả năng tiêu diệt vi khuẩn, vi rút và các tác nhân gây bệnh khác trong nước cung cấp và nước hồ bơi.
Ngành công nghiệp hóa chất: Chlorine được sử dụng làm chất oxi hóa, tẩy trắng và khử trùng trong sản xuất chất tẩy rửa, chất tẩy, hóa chất xử lý nước, và các sản phẩm khác trong ngành công nghiệp hóa chất.
Xử lý chất thải: Chlorine được sử dụng trong các quá trình xử lý chất thải để khử trùng và giảm sự ô nhiễm vi sinh. Nó giúp loại bỏ vi khuẩn và vi rút từ chất thải và nước thải.
Y tế: Chlorine được sử dụng trong lĩnh vực y tế để khử trùng các bề mặt, dụng cụ y tế và trong quá trình xử lý nước y tế. Nó cũng được sử dụng trong các sản phẩm khử trùng và chất khử mùi.
Công nghiệp thực phẩm: Chlorine được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm để khử trùng và làm sạch bề mặt, thiết bị và nước trong quá trình sản xuất và chế biến thực phẩm.
Công nghiệp giấy: Chlorine được sử dụng để tẩy trắng sợi giấy trong quá trình sản xuất giấy, giúp tạo ra giấy trắng và sạch.
Khử trùng hồ bơi: Chlorine được sử dụng để duy trì mức Chlorine hoạt động an toàn trong nước hồ bơi, để tiêu diệt vi khuẩn và đảm bảo nước hồ bơi luôn trong điều kiện sạch và an toàn cho người sử dụng.

Chlorine là một chất khí độc. Khi hít thở Chlorine trong không khí hoặc tiếp xúc với nó trong thời gian dài, có thể gây ra các tác động độc hại cho sức khỏe con người. Những tác động của Chlorine lên sức khỏe phụ thuộc vào liều lượng, thời gian tiếp xúc và đường tiếp xúc. Các tác động có thể bao gồm:

Chlorine có độc không?

Tác động hô hấp: Hít thở Chlorine có thể gây viêm phổi, khó thở, ho, viêm mũi và cảm giác đau nóng trong vùng họng.
Tác động da và mắt: Tiếp xúc trực tiếp của Chlorine với da và mắt có thể gây chảy nước mắt, đỏ và sưng mắt, kích ứng da, và trong trường hợp nghiêm trọng, có thể gây bỏng.
Tác động tiêu hóa: Nếu nuốt phải Chlorine, có thể gây ra chảy máu nội tạng, viêm thực quản, nôn mửa, đau bụng và tiêu chảy.
Tác động hệ thần kinh: Tiếp xúc với Chlorine trong môi trường có nồng độ cao có thể gây ra các triệu chứng như chóng mặt, buồn nôn, mất ý thức và thậm chí gây tử vong.

Việc sử dụng Chlorine trong các ứng dụng cần tuân thủ các quy định và hướng dẫn an toàn để giảm nguy cơ tiếp xúc và đảm bảo an toàn cho con người.

Nước là một yếu tố quan trọng trong cuộc sống, nhưng đôi khi nước chứa lượng Chlorine dư thừa từ quá trình xử lý tẩy trùng. Để giảm tác động của Chlorine dư thừa đối với sức khỏe, có một số phương pháp khác nhau:

Cách xử lý Chlorine dư thường trong nước hiệu quả

Sử dụng than hoạt tính: Than hoạt tính hấp thụ Chlorine bằng cách tác động bề mặt. Carbon trong than tương tác với Chlorine và các hợp chất Chlorine để loại bỏ chúng. Loại than hạt (GAC) thường được sử dụng trong bộ lọc nước lớn để loại bỏ Chlorine.
Sử dụng tia cực tím: Ánh sáng cực tím có thể được sử dụng để giảm Chlorine tự do và Chloramines bằng cách phân hủy chúng thành acid hydrochloric.
Sử dụng hóa chất: Sulfite, bisulfites, metabisulfites có thể được sử dụng để phản ứng với Chlorine và loại bỏ nó khỏi nước.
Phơi nước: Cho nước tiếp xúc với không khí trong môi trường thoáng khí để Chlorine bay hơi.
Sử dụng máy lọc công nghệ RO: Máy lọc nước RO (thẩm thấu ngược) có khả năng loại bỏ tới 99% Chlorine trong nước. Tuy nhiên, máy lọc này cũng có thể loại bỏ các khoáng chất tự nhiên, dẫn đến sự thiếu hụt dinh dưỡng khi sử dụng nước lọc.

Như vậy, bài viết trên Admin đã cung cấp đầy đủ các kiến thức về nguyên tố Clo. Với thông tin trong bài, các em đã hiểu “Clo(Chlorine) là gì?”, nắm được tính chất vật lý, hóa học, cách điều chế, ứng dụng của nó và nhiều thông tin bổ ích khác. Để học hóa tốt hơn, các em hãy tận dụng bảng tuần hoàn hóa học Online của FQA nhé!