Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
Polecenie 1

W jakich dziedzinach znajduje swoje zastosowanie chlor i ile wynosi jego procentowe zużycie w poszczególnych kierunkach? Zapoznaj się z grafiką interaktywną, przedstawiającą podsumowanie użycia chloru, wyznaczone za pomocą wartości procentowych, a następnie przejdź do rozwiązania ćwiczeń (1 i 2).

W jakich dziedzinach znajduje swoje zastosowanie chlor i ile wynosi jego procentowe zużycie w poszczególnych kierunkach? Zapoznaj się z opisem  grafiki interaktywnej, przedstawiającej podsumowanie użycia chloru, wyznaczone za pomocą wartości procentowych, a następnie przejdź do rozwiązania ćwiczeń (1 i 2).

RYjkYKvwHKcUG1
Wykres kołowy. Lista elementów: PVC; Wartość: 30; Udział procentowy: 30%Rozpuszczalniki; Wartość: 24; Udział procentowy: 24%Przemysł celulozowo-papierniczy; Wartość: 5; Udział procentowy: 5%Związki organiczne; Wartość: 13; Udział procentowy: 13%Związki nieorganiczne; Wartość: 13; Udział procentowy: 13%Sanitacja wody; Wartość: 5; Udział procentowy: 5%inne; Wartość: 10; Udział procentowy: 10%
Grafika interaktywna pt. Zastosowanie chloru
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RQTxlyyo5JGJe1
Produkcja PVC Największe zastosowanie użycia chloru obejmuje produkcja poli(chlorku winylu), oznaczanego skrótem PVC. Charakteryzuje się on fragmentem wzoru strukturalnego:
Wzór strukturalny PVC. W nawiasie kwadratowym zapisano dwa atomy węgla połączone wiązaniem pojedynczym. Dodatkowo do tych atomów przyłączone są wiązania pojedyncze wychodzące poza nawias. do jednego atomu węgla C przyłączone są dwa atomy wodoru, a do drugiego jeden atom chloru, u góry, i atom wodoru, u dołu. Poza nawiasem znajduje się litera n. Fragment wzoru strukturalnego PVC, źródło: wikipedia.org, licencja: domena publiczna.
PVC jest stosowany w różnych gałęziach gospodarki do produkcji: rur;
Zdjęcie przedstawia zwinięty, niebieski wąż. Rury z PVC, źródło: pixabay.com, licencja: domena publiczna.
kabli elektrycznych; konstrukcji budowlanych; oznaczeń; odzieży; jednorazowych pojemników medycznych;
Zdjęcie przedstawia dwa pojemniki na mocz wypełnione płynem w kolorze słomkowym.. Pojemniki na mocz, źródło: pixabay.com, licencja: domena publiczna.
posadzki; powłok linii stalowych, np. w lotnictwie., Związki organiczne Inne główne polimery, wytwarzane przy użyciu chloru, to poliuretany.
Zdjęcie przedstawia trzy gąbki do mycia naczyń: niebieską, różową i zieloną. Gąbki poliuretanowe, źródło: wikipedia.org, autor: Eigenes Werk, licencja: CC BY-SA 3.0.
Chociaż chlor nie pojawia się w cząsteczce poliuretanu, to jest używany do wytwarzania produktów pośrednich, czyli izocyjanianów.

2-(chlorometylo)oksiran ma wiele zastosowań przemysłowych, z których najważniejsze to produkcja żywic epoksydowych.
Zdjęcie przedstawia cysternę kolejową w której znajduje się kwas chlorowodorowy. Cysterna kolejowa z 2-(chlorometylo)oksiranem, źródło: wikipedia.org, autor: Armin Kübelbeck, licencja: CC BY-SA 3.0.

Wśród zastosowań chlorometanów jest produkcja silikonów i poli(tetrafluoroetenu) PTFE.
Zdjęcie przedstawia kuchenkę gazową z trzema patelniami. Na jednej z nich kucharz ubrany w czarny fartuch i czarne rękawiczki smaży kawałek mięsa. Patelnia pokryta PTFE zapobiega przywieraniu potraw do dna, źródło: pixabay.com, licencja: domena publiczna., Związki nieorganiczne Chlor jest również używany do produkcji wielu związków nieorganicznych, zwłaszcza tlenku tytanu(IV) i chlorowodoru, z którego wytwarzany jest kwas chlorowodorowy i inne związki nieorganiczne.
Zdjęcie przedstawia cysternę samochodową w której znajduje się 2-(chlorometylo)oksiran. Cysterna do transportu drogowego kwasu chlorowodorowego. Widoczna jest pomarańczowa etykieta z numerem UN i numerem identyfikacyjnym zagrożenia, związanym z kwasem chlorowodorowym, źródło: wikipedia.org, licencja: domena publiczna., Rozpuszczalniki Zdjęcie przedstawia trzy fiolki z drewnianymi korkami. Do każdej z nich dodano kroplę barwnika w innym kolorze; od lewej: niebieskim, różowym, żółtym. Rozpuszczanie substancji, źródło: pixabay.com, licencja: domena publiczna.
Powszechnymi rozpuszczalnikami chlorowanymi są trichloroeten (1); tetrachloroeten (tetrachloroetylen, 2); dichlorometan (chlorek metylenu, 3); tetrachlorometan (4); trichlorometan (chloroform, 5); 1,1,1-trichloroetan (6);
Na ilustracji przedstawiono wzory strukturalne następujących rozpuszczalników. 1. trichloroeten dwa atomy węgla są połączone wiązaniem podwójnym, do jednego z nich przyłączony jest jeden atom wodoru i jeden atom chloru, a do drugiego dwa atomy chloru. 2. tetrachloroeten (tetrachloroetylen) dwa atomy węgla są połączone wiązaniem podwójnym, do każdego z nich dołączone są po dwa atomy chloru. 3. dichlorometan (chlorek metylenu) do atomu węgla przyłączone są dwa atomy chloru i dwa atomy wodoru. 4. tetrachlorometan do atomu węgla przyłączone są cztery atomy chloru. 5. trichlorometan (chloroform) do atomu węgla przyłączone są jeden atom chloru i trzy atomy wodoru. 6. 1,1,1-trichloroetan dwa atomy węgla są połączone wiązaniem pojedynczym. Jeden z nim jest podstawiony trzema atomami wodoru, a drugi trzema atomami chloru. Ilustracja przedstawia wzory strukturalne rozpuszczalników według powyższej kolejności, źródło: gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Rozpuszczalniki chlorowane są stosowane w pralniach chemicznych, w czyszczeniu metali, w odtłuszczaniu, w aerozolach samochodowych, w drukarniach, w przemyśle papierniczym i tekstylnym, przy usuwaniu farb, w przemyśle meblarskim oraz do produkcji tworzyw termoplastycznych.

Wykazano niekorzystny wpływ rozpuszczalników chlorowanych na zdrowie: mogą wpływać na ośrodkowy układ nerwowy, nerki i wątrobę; mogą wywoływać stany zapalne i podrażnienia skóry, oczu, górnych dróg oddechowych i błon śluzowych; nadmierna ekspozycja w słabo wentylowanym pomieszczeniu może prowadzić do depresji, bólu głowy, senności, utraty przytomności, a nawet śmierci; niektóre rozpuszczalniki chlorowane powodują raka u szczurów i myszy przy wysokim poziomie ekspozycji., Sanitacja wody Chlor jest zwykle używany (w postaci kwasu chlorowego(I)) do zabijania bakterii i innych drobnoustrojów w wodociągach i basenach publicznych.
Zdjęcie przedstawia niebieskie kanistry z chlorem do dezynfekowania basenów. Płynny chlor basenowy, źródło: wikipedia.org, autor: Maksym Kozlenko, licencja: CC BY-SA 4.0.
Gazowego chloru raczej nie stosuje się podczas chlorowania basenów prywatnych – w tym celu używa się chloranu(I) sodu, który powstaje z chloru i wodorotlenku sodu lub stałych tabletek chlorowanych izocyjanuranów.

Wadą stosowania chloru w basenach jest to, że reaguje on z białkami ludzkiego włosa i skóry.

Składowanie i użytkowanie trującego chloru do uzdatniania wody jest często kłopotliwe, z tego powodu wykorzystuje się inne metody dodawania chloru, do których należą: roztwory chloranu(I), które stopniowo uwalniają chlor do wody; aplikacja związków, takich jak np. dichloro-s-triazynotrion sodu (dwuwodny lub bezwodny) i trichloro-s-triazynetrion.
Ilustracja przedstawia wzór strukturalny dichloroizocyjanouranu sodu. Pierścień sześcioczłonowy tworzą kolejno atom węgla z grupą O N a połączony wiązaniem podwójnym z atomem azotu, wiązanie pojedyncze atom węgla grupy karbonylowej, dalej atom azotu połączony z atomem chloru i kolejnym atomem węgla z grupy karbonylowej z pierścienia, następnie atom azotu połączony z atomem chloru i pierwszym wspomnianym węglem z pierścienia. Wzór strukturalny dichloroizocyjanuranu sodu, źródło: wikipedia.org, licencja: domena publiczna.

Charakterystyka tych związków to stały stan skupienia, dzięki któremu mogą być wykorzystywane w formie proszku, granulatu lub tabletki. Związki chloru, po wprowadzeniu do wody basenowej, ulegają hydrolizie, prowadząc do generowania się kwasu chlorowego(I) (HOCl), który pełni rolę biobójczą: zabija zarazki, mikroorganizmy, glony itp., Przemysł celulozowo-papierniczy Bielenie masy celulozowo-drzewnej to obróbka chemiczna miazgi drzewnej w celu rozjaśnienia jej koloru i jej wybielenia, a głównym jej produktem jest papier.
Ilustracja przedstawia fragment wzoru strukturalnego celulozy. celuloza składa się z wielu pierścieni sześcioczłonowych połączonych szeregowo. Fragment wzoru strukturalnego celulozy, źródło: wikipedia.org, licencja: domena publiczna.

Bielenie mas chemicznych jest wykorzystywane w celu usunięcia pozostałej ligniny (delignifikacja). W latach 30. XX w. chloran(I) sodu, używany do wybielania mas chemicznych, zastąpiono chlorem. Jednak ze względu na niebezpieczeństwo związane z wydzielaniem związków chloroorganicznych do środowiska, rozpoczęto prace nad poszukiwaniem procesów bielenia bez używania chloru pierwiastkowego (ECF) oraz całkowicie bezchlorowego (TCF).

Na czym polega proces roztwarzania drewna za pomocą chloru?

W pierścieniach aromatycznych ligniny chlor podstawia atomy wodoru oraz utlenia grupy boczne do kwasów karboksylowych. Ponadto dzięki niemu powstaje wiązanie podwójne w łańcuchach bocznych ligniny. Przy pH = 7 chlor reaguje z celulozą, a formą jego występowania jest niezjonizowany kwas chlorowy(I). Chlorowanie powinno przebiegać przy pH < 1,5, przez co uniknie się znacznej degradacji celulozy.

Cl2+2 H2OH3O++Cl+HClO

Przy pH > 8 dominującym gatunkiem jest anion chloranowy(I) ClO, który jest również przydatny do usuwania ligniny. Chloran(I) sodu można zakupić lub wytworzyć in situ w reakcji chloru z wodorotlenkiem sodu.

2 NaOH+Cl2NaOCl+NaCl+H2O
Zastosowanie chloru
Źródło: GroMar Sp. z o.o., dostępny w internecie: Źródło: online: https://www.essentialchemicalindustry.org/chemicals/chlorine.html oraz https://ippc.mos.gov.pl/ippc/custom/48%20-%20rozdzial_3.pdf, licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 2

Czy chlor jest stosowany w medycynie? Zapoznaj się z grafiką interaktywną, która przybliża użycie chloru i jego pochodnych w farmaceutykach, a następnie wykonaj ćwiczenia.

Czy chlor jest stosowany w medycynie? Zapoznaj się z opisem  grafiki interaktywnej, która przybliża użycie chloru i jego pochodnych w farmaceutykach, a następnie wykonaj ćwiczenia.

R1ABATgXtZC9d1
Zdjęcie przedstawia stos blistrów z tabletkami różnych rozmiarów i barw. Małych i podłużnych białych, okrągłych różowych, podłużnych żółtych. 1. Leki wytwarzane przy zastosowaniu chloru na różnych etapach produkcji Szacuje się, że chemia chloru jest niezbędna do produkcji co najmniej 88% leków na receptę, sprzedawanych obecnie w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie.

Leki wytwarzane przy użyciu chemii chloru są stosowane w leczeniu wielu schorzeń i chorób, w tym:
  • wysokiego cholesterolu;
  • cukrzycy;
  • raka;
  • wrzodów żołądka;
  • anemii;
  • depresji;
  • astmy;
  • wysokiego ciśnienia krwi;
  • stanów zapalnych;
  • epilepsji., 2. Użycie chloru w syntezie farmaceutyków W ok. 25% farmaceutyków, chlor jest obecny w końcowym preparacie leku. W innych przypadkach chemia chloru odgrywa pomocniczą rolę w syntezie produktu medycznego.

    Przykładowo – roztwór kwasu solnego może być użyty do kontrolowania pH podczas procesu produkcyjnego lub rozpuszczalniki chlorowane mogą być użyte jako środki oddzielające lub oczyszczające.

    Często duże, złożone cząsteczki leku są syntetyzowane z mniejszych „pośrednich” fragmentów molekularnych. Chlor, chociaż nieobecny w produkcie końcowym, może być używany jako środek ułatwiający podczas tych „chemicznych projektów budowlanych”., 3. Postać chloru w lekach Chlor występujący w farmaceutykach może występować w postaci chlorku (Cl-) lub chlorowodorku (HCl). Alternatywnie chlor może być związany ze strukturą farmaceutyczną w sposób, który ma bezpośredni wpływ na jego działanie terapeutyczne.

    Chociaż jego ilość wykorzystywana w produkcji farmaceutycznej jest bardzo mała, istnieją znaczne korzyści zdrowotne i ekonomiczne płynące z jego współwystępowania., 4. Znane leki otrzymywane przy użyciu chemii chloru Niektóre z bardziej znanych leków, wytwarzanych przy użyciu chloru, obejmują:
  • acetaminofen, szeroko stosowany lek przeciwbólowy;
    Zdjęcie przedstawia biały krystaliczny proszek rozsypany na białym podłożu.Krystaliczny paracetamol, źródło: wikipedia.org, autor: Rillke, licencja: CC BY-SA 3.0.
  • XANAX®, jeden z najczęściej przepisywanych leków przeciwlękowych;
  • wankomycyna, jedyny antybiotyk, na który reaguje 40% zakażeń gronkowcem i jedyny skuteczny w leczeniu zakażeń szpitalnych tym wirusem;
  • LORABID® i CECLOR® – dwa najskuteczniejsze antybiotyki w leczeniu ciężkich infekcji ucha środkowego, które rozwijają się każdego roku u milionów amerykańskich dzieci;
  • BENADRYL®, CHLOR-TRIMETON® i inne dobrze znane leki, zmniejszające przekrwienie i przeciwhistaminowe;
  • prawie jedna trzecia leków w przypadku ośrodkowego układu nerwowego, a 98% dotycząca układu pokarmowego jest wytwarzana przy użyciu chloru.
  • Grafika interaktywna pt. Związki chloru w lekach
    Źródło: korzystano z wiadomości dostępnych pod adresem: https://chlorine.americanchemistry.com/Chlorine/Pharmaceuticals/ oraz https://go.drugbank.com/, domena publiczna.
    Ćwiczenie 1
    RSvN1602FxFcb1
    W ilu procentach farmaceutyków, chlor jest obecny w końcowym etapie syntezy? Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. 25%
    R10EOFENlUVPg
    Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

    Narysuj fragment wzoru strukturalnego wybranego polimeru.

    R3cGNm7E7upMa
    Ćwiczenie 1
    Możliwe odpowiedzi: 1. W poli(chlorku winylu)., 2. W poliuretanach., 3. W teflonie., 4. W żywicach epoksydowych.
    RxLSFzqim0D6X
    Ćwiczenie 2
    Przyporządkuj wzór chemiczny do odpowiedniej nazwy. trichloroetylen Możliwe odpowiedzi: 1. CH3-CCl3, 2. Cl2C=CCl2,, 3. CHCl3, 4. (Cl)(H)C=CCl2,, 5. CCl4, 6. CH2Cl2, tetrachloroeten Możliwe odpowiedzi: 1. CH3-CCl3, 2. Cl2C=CCl2,, 3. CHCl3, 4. (Cl)(H)C=CCl2,, 5. CCl4, 6. CH2Cl2, chlorek metylenu Możliwe odpowiedzi: 1. CH3-CCl3, 2. Cl2C=CCl2,, 3. CHCl3, 4. (Cl)(H)C=CCl2,, 5. CCl4, 6. CH2Cl2, tetrachlorometan Możliwe odpowiedzi: 1. CH3-CCl3, 2. Cl2C=CCl2,, 3. CHCl3, 4. (Cl)(H)C=CCl2,, 5. CCl4, 6. CH2Cl2, chloroform Możliwe odpowiedzi: 1. CH3-CCl3, 2. Cl2C=CCl2,, 3. CHCl3, 4. (Cl)(H)C=CCl2,, 5. CCl4, 6. CH2Cl2, 1,1,1-trichloroetan Możliwe odpowiedzi: 1. CH3-CCl3, 2. Cl2C=CCl2,, 3. CHCl3, 4. (Cl)(H)C=CCl2,, 5. CCl4, 6. CH2Cl2,
    R1JiQHEQ627no
    Ćwiczenie 3
    Wybierz z pośród listy schorzenia/ choroby, podczas których stosuje się leki wytwarzane przy użyciu chemii chloru. Możliwe odpowiedzi: 1. wysoki cholesterol, 2. cukrzyca, 3. rak, 4. wrzody żołądka, 5. anemia, 6. depresja, 7. astma, 8. wysokie ciśnienie krwi, 9. epilepsja, 10. problemy sercowe