氯气

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引言

氯气是一种绿黄色的气体，化学式为Cl₂。Cl–Cl通常被称为氯元素形式。它的结构由两个通过共价键连接的氯原子组成。观察到这两个原子都具有sp3杂化，这意味着它具有四面体结构。它具有特定的化学结构和分子式，将在下文描述。

什么是氯气？

氯气是一种令人窒息的绿黄色气体，具有难闻的气味。它在大约35°C时可以液化，并且在一定程度上可溶于水。这种气体以压缩液化气体的形式出售，具有物理和化学性质。[Ne]¹⁰3s²3p⁵是这种气体的电子构型，它也以氯离子的形式存在。

图1 - 甲烷和氯气

氯气含有两种稳定的同位素，³⁷Cl和³⁵Cl。其中，氯的稳定放射性同位素是³⁶Cl。氯最常见的化合物是氯化钠。氯化钠的化学式为NaCl，具有很高的反应活性。如果大量吸入，它对健康有害，会引起皮肤不适和眼睛刺激。它是一种强氧化剂，因此可能引起火灾。氯是人体中存在的电解质之一，它可以调节体液、酸碱度和相关的生理活动。

结构

图2 - 氯气结构

氯气的化学式为Cl₂，分子量为70 g/mol。氯的元素形式为Cl–Cl，这意味着它的结构由两个通过共价键连接的氯原子组成。这里，两个原子都具有sp³杂化，这意味着它们具有四面体结构。

性质

氯气具有物理和化学性质，这两种性质表现出不同的特征。它呈黄绿色，具有类似于家用漂白剂的气味。它可溶于水，并与水反应生成次氯酸和盐酸。它以压缩液化气体的形式出售，可以在大约35°C时液化。下表可以方便地描述其物理性质：

氯气化学式	$\mathrm{Cl_{2}}$
分子量	70.906 g/mol
密度	3.2 g/L
熔点	-101.5°C
沸点	-34.038°C

表1 - 氯气的物理性质

这种气体也具有化学性质，氯气的化学性质与元素氯相似。它具有氯原子的$\mathrm{[Ne]^{10}3s^{2}3p^{5}}$电子构型。它与有机化合物和氨反应生成有机氯化物或氯胺。这些氯胺属于具有消毒性能的氯化合物。它也作为废水中存在的还原剂。这个反应称为氯需求，其公式为：

$$\mathrm{H_{2}O\:+\:Cl_{2}\:\rightarrow\:HCl\:+\:HClO}$$.

用途

氯气具有消毒特性，因此它被用于水处理。它也被用作造纸工业中的漂白剂。这种气体是一种无机气体，在化学工业中以受控的量使用。关于这种气体存在争议，因为它已被用作化学武器。它具有非金属特性，这就是为什么这种分子非常活泼且电负性高的原因。它被称为卤素，最著名的化合物是氯化钠（NaCl）。漂白剂用于去除饮用水中的病毒和细菌。其他用途包括制药、染料、农业和汽车工业。

氯气毒性

图3 - 毒死蜱

氯气被称为有毒气体，因为它对人类和自然生命都有害。由于氯气，水生水体受到了破坏。人类可以检测到非常低浓度的氯气。1-3 ppm的氯气会导致喉咙、鼻子和眼睛刺激。5-15 ppm会导致中度粘膜刺激，而30 ppm会导致咳嗽、呼吸困难和胸痛。在30分钟内接触400 ppm的氯气也会致命。

结论

氯气被归类为肺部刺激剂或窒息剂。它会对人体健康造成各种有害影响，并对组织造成严重损害。它可溶于水，其化学式为Cl2。氯气呈黄绿色，具有刺激性气味。它属于卤素，很容易在自然界中找到。必须小心处理，因为它在低浓度下是有毒的。这种气体有害影响在于它在历史上被用作化学武器。

常见问题

1. 氯气是否非法？

它是一种有毒气体，但其毒性程度不足以有效地用作化学武器。氯气的使用并未被禁止，但将其用作武器是被禁止的。

2. 这种气体的主要用途是什么？

它主要用作化学武器，并有助于污水处理消毒。这种气体有助于控制气味，并有助于纸浆和造纸厂系统以及工业水冷却系统。它广泛用于市政污水处理和各种工业实践。

3. 氯气对人有什么影响？

氯气对健康有害，具有腐蚀性和刺激性。它会影响人类的呼吸道、皮肤和眼睛。据观察，接触氯气会导致喉咙、鼻子和眼睛灼伤。在30分钟内，430 ppm的氯气也会致命。