Clo là gì? Tính chất, cách điều chế, ứng dụng của Clo

Hẳn bạn đã từng sử dụng nước javen để tẩy trắng quần áo. Ít ai biết rằng, ẩn chứa trong dung dịch quen thuộc đó là một nguyên tố hóa học có sức mạnh đáng kinh ngạc - Clo. Vậy Clo là gì? Hãy cùng Văn Minh tìm hiểu thông qua bài viết này.

1. Clo là gì?

Quan sát bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, ta có thể dễ dàng nhận thấy clo, với ký hiệu Cl và số hiệu nguyên tử 17, nằm ở ô số 17. Clo thuộc nhóm halogen (nhóm VIIA), cùng nhóm với các nguyên tố flo (F), brom (Br), iot (I) và astatin (At).

Ở trạng thái tự nhiên, clo không tồn tại đơn lẻ mà kết hợp thành phân tử khí clo (Cl2) với màu vàng lục nhạt đặc trưng. Khí clo có mùi hắc rất khó chịu và độc hại, cần cẩn trọng khi tiếp xúc. Là một phi kim hoạt động mạnh, clo dễ dàng phản ứng với hầu hết các nguyên tố khác để tạo thành hợp chất.

Mặc dù có độc tính, clo lại là một nguyên tố thiết yếu cho sự sống. Trong tự nhiên, clo thường tồn tại dưới dạng ion clorua (Cl-), có nhiều trong nước biển, khoáng chất và ngay cả trong cơ thể sinh vật. Ion clorua đóng vai trò không thể thiếu trong việc duy trì cân bằng điện giải, hoạt động của hệ thần kinh và hệ tiêu hóa.

Clo

2. Tính chất của Clo

2.1 Tính chất vật lí

điều kiện thường, clo tồn tại dưới dạng khí có màu vàng lục nhạt, nặng hơn không khí khoảng 2,5 lần. Nếu hít phải khí clo với nồng độ cao, bạn sẽ cảm thấy mùi hắc khó chịu, gây kích ứng mạnh đường hô hấp. Khí clo tan vừa phải trong nước, tạo thành dung dịch axit clohydric yếu (HCl) và axit hipoclorơ (HClO) - hai hợp chất có tính oxy hóa mạnh thường được dùng làm chất tẩy trắng và khử trùng.

2.2 Tính chất hóa học

Là một phi kim rất hoạt động, clo thể hiện tính oxy hóa mạnh mẽ khi tham gia phản ứng với nhiều kim loại, phi kim và hợp chất khác.

Tác dụng với kim loại: Clo phản ứng mãnh liệt với hầu hết kim loại (trừ Au, Pt) tạo thành muối clorua tương ứng. Ví dụ: Khi đốt nóng, bột sắt cháy trong khí clo tạo thành khói màu nâu đỏ là sắt(III) clorua (FeCl3).

Tác dụng với hydro: Clo phản ứng mạnh với hydro, tỏa nhiều nhiệt, có thể gây nổ khi có tia lửa điện. Sản phẩm tạo thành là khí hydro clorua (HCl) - một axit mạnh.

Tác dụng với nước: Clo tan một phần trong nước, phản ứng thuận nghịch tạo thành dung dịch nước clo có tính oxy hóa mạnh do chứa HClO.

Tác dụng với dung dịch muối: Clo có thể đẩy các halogen yếu hơn (Br, I) ra khỏi muối của chúng. Ví dụ: Sục khí clo vào dung dịch natri bromua (NaBr) sẽ thấy dung dịch chuyển sang màu vàng nâu do sự tạo thành brom (Br2).

3. Cách điều chế Clo phòng thí nghiệm và công nghiệp

3.1. Trong phòng thí nghiệm

Trong môi trường phòng thí nghiệm, khi cần một lượng nhỏ khí clo, các nhà khoa học thường sử dụng phương pháp oxi hóa axit clohiđric (HCl) đậm đặc.

Họ cho các chất oxi hóa mạnh như mangan đioxit (MnO2) hoặc kali pemanganat (KMnO4) tác dụng với HCl đặc. Phản ứng diễn ra theo phương trình hóa học sau:

Với MnO2:

MnO2 + 4HCl(đặc) → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O

Với KMnO4:

2KMnO4 + 16HCl(đặc) → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O

Khí clo (Cl2) sinh ra từ phản ứng được thu bằng phương pháp đẩy không khí, dựa vào tính chất clo nặng hơn không khí.

3.2. Trong công nghiệp

Để đáp ứng nhu cầu sử dụng clo khổng lồ trong sản xuất và đời sống, các nhà máy áp dụng phương pháp điện phân dung dịch muối ăn (NaCl) bão hòa có màng ngăn.

Trong bể điện phân, dòng điện chạy qua dung dịch muối, khiến các ion di chuyển về hai điện cực và xảy ra phản ứng oxi hóa - khử:

• Tại cực dương: 2Cl- → Cl2↑ + 2e (quá trình oxi hóa)

• Tại cực âm: 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH- (quá trình khử)

Kết quả là khí clo (Cl2) được tạo thành ở cực dương, khí hiđro (H2) thoát ra ở cực âm. Dung dịch trong buồng catot sau điện phân chính là dung dịch xút (NaOH).

4. Ứng dụng của Clo

Với những đặc tính hóa học nổi bật, đặc biệt là khả năng oxy hóa mạnh, clo đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của đời sống và sản xuất.

Xử lý nước sạch:

Đây là ứng dụng phổ biến và thiết thực nhất của clo. Khả năng diệt khuẩn mạnh mẽ của clo được sử dụng để tiêu diệt vi khuẩn, vi rút và các mầm bệnh khác trong nước, đảm bảo nguồn nước sinh hoạt an toàn cho con người. Clo thường được thêm vào nước dưới dạng hợp chất như khí clo (Cl2), canxi hypoclorit [Ca(ClO)2], natri hypoclorit (NaClO - thành phần chính của nước Javen).

Sản xuất hóa chất:

Clo là nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp hóa chất, được sử dụng để sản xuất nhiều sản phẩm như:

• Polyvinyl clorua (PVC): một loại nhựa phổ biến được dùng để sản xuất ống nước, vỏ bọc dây điện, sàn nhà,...

• Methyl clorua (CH3Cl): dùng làm chất làm lạnh, dung môi.

• Cloroform (CHCl3): từng được sử dụng làm thuốc gây mê.

Ngành giấy và bột giấy:

Clo được sử dụng để tẩy trắng bột giấy trong ngành công nghiệp sản xuất giấy, giúp giấy có độ trắng sáng. Tuy nhiên, việc sử dụng clo trong ngành giấy cũng gây ra nhiều tranh cãi về tác động tiêu cực đến môi trường do tạo ra các hợp chất hữu cơ clo độc hại.

Ứng dụng của clo

Như vậy, qua bài viết này, chúng ta đã cùng nhau khám phá đặc điểm của clo - một nguyên tố hóa học vừa quen thuộc vừa ẩn chứa nhiều điều thú vị. Hy vọng những thông tin mà Văn Minh vừa chia sẻ sẽ có ích với bạn.

CÔNG TY TNHH VĂN MINH

Trụ sở chính: Số 55 Phùng Hưng - Hoàn Kiếm - Hà Nội

Liên hệ: (+84) 243 9271027 - 9271028 - 9272364

Fax: 043. 8284434

Email: [email protected]

Website: https://vanminh.com.vn/

Văn Minh chân thành cảm ơn và rất hân hạnh được phục vụ Quý Khách.

MỜI QUÝ KHÁCH XEM THÊM CÁC SẢN PHẨM KHÁC CỦA CHÚNG TÔI TẠI ĐÂY: