पुनरावलोकन मार्गदर्शिका: महत्वपूर्ण क्लोरीन यौगिक

क्लोरीन के प्रमुख यौगिकों का परिचय

क्लोरीन (Cl), समूह 17 का एक हैलोजन है, जो अत्यधिक क्रियाशील होता है और कई यौगिक बनाता है। क्लोरीन की विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं (जैसे -1, +1, +3, +5, +7) के कारण इसके यौगिक विविध रासायनिक गुण प्रदर्शित करते हैं। यह मार्गदर्शिका तीन प्रमुख अकार्बनिक क्लोरीन यौगिकों पर केंद्रित है जिनकी उच्च विद्यालय की परीक्षाओं में अक्सर जाँच की जाती है।

हाइड्रोजन क्लोराइड (HCl)

• रासायनिक सूत्र: HCl
• सामान्य नाम: हाइड्रोजन क्लोराइड (गैसीय अवस्था), हाइड्रोक्लोरिक एसिड (जलीय विलयन)

प्रयोगशाला में तैयारी

हाइड्रोजन क्लोराइड गैस आमतौर पर सोडियम क्लोराइड के साथ सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड की प्रतिक्रिया द्वारा तैयार की जाती है।

• कम तापमान पर (~200 K): NaCl(s) + H₂SO₄(conc.) → NaHSO₄(s) + HCl(g)
• उच्च तापमान पर (~420 K): 2NaCl(s) + H₂SO₄(conc.) → Na₂SO₄(s) + 2HCl(g)

गैसीय HCl को सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड से गुजारकर सुखाया जाता है।

गुण

• भौतिक: रंगहीन, तीखी गंध वाली गैस; नम हवा में धुआँ देती है; पानी में अत्यधिक घुलनशील (हाइड्रोक्लोरिक एसिड बनाती है); ज्वलनशील नहीं।
• रासायनिक:
  • अम्लीय प्रकृति: पानी में घुलने पर एक प्रबल मोनोप्रोटिक एसिड बनाती है। HCl(g) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + Cl⁻(aq)
  • धातुओं के साथ अभिक्रिया: क्रियाशीलता श्रृंखला में हाइड्रोजन से ऊपर की धातुओं के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करती है। Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl₂(aq) + H₂(g)
  • धातु ऑक्साइड/हाइड्रॉक्साइड के साथ अभिक्रिया: लवण और पानी बनाती है। CuO(s) + 2HCl(aq) → CuCl₂(aq) + H₂O(l) NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)
  • कार्बोनेट/बाइकार्बोनेट के साथ अभिक्रिया: कार्बन डाइऑक्साइड गैस उत्पन्न करती है। Na₂CO₃(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)
  • अमोनिया के साथ अभिक्रिया (HCl के लिए परीक्षण): अमोनियम क्लोराइड के घने सफेद धुएं बनाती है। NH₃(g) + HCl(g) → NH₄Cl(s)
  • एक्वा रेजिया: 1 भाग सांद्र नाइट्रिक एसिड और 3 भाग सांद्र हाइड्रोक्लोरिक एसिड का मिश्रण, जो सोना और प्लेटिनम जैसी उत्कृष्ट धातुओं को घोलने में सक्षम है। HNO₃(conc.) + 3HCl(conc.) → NOCl(g) + 2H₂O(l) + 2[Cl] Au(s) + 3[Cl] + HNO₃(conc.) → AuCl₃(aq) + HNO₂ (सोने के घुलने के लिए सरलीकृत)

ब्लीचिंग पाउडर (कैल्शियम ऑक्सीक्लोराइड, CaOCl₂)

• रासायनिक सूत्र: CaOCl₂ (अक्सर इसके मिश्रित लवण प्रकृति को दर्शाने के लिए Ca(OCl)Cl के रूप में दर्शाया जाता है)
• सामान्य नाम: ब्लीचिंग पाउडर, क्लोराइड ऑफ लाइम

निर्माण प्रक्रिया

ब्लीचिंग पाउडर का निर्माण 313 K के आसपास शुष्क बुझे हुए चूने (कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड) पर क्लोरीन गैस प्रवाहित करके किया जाता है।

Ca(OH)₂(s) + Cl₂(g) → CaOCl₂(s) + H₂O(l)

गुण

• भौतिक: क्लोरीन की तेज गंध वाला पीला-सफेद अनाकार पाउडर। पानी में कम घुलनशील, अघुलनशील अशुद्धियों (जैसे Ca(OH)₂) के कारण दूधिया निलंबन बनाता है।
• रासायनिक:
  • तनु अम्लों की क्रिया: तनु अम्लों के साथ अभिक्रिया करके क्लोरीन गैस मुक्त करता है, जो सक्रिय विरंजन कारक है। CaOCl₂(s) + H₂SO₄(dil.) → CaSO₄(s) + H₂O(l) + Cl₂(g) CaOCl₂(s) + 2HCl(dil.) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + Cl₂(g)
  • विरंजन क्रिया: क्लोरीन पानी के साथ अभिक्रिया करके हाइपोक्लोरस एसिड (HOCl) और हाइड्रोक्लोरिक एसिड बनाता है। हाइपोक्लोरस एसिड अस्थिर होता है और नवजात ऑक्सीजन देने के लिए विघटित हो जाता है, जो विरंजन क्रिया (ऑक्सीकरण) के लिए जिम्मेदार है। Cl₂(g) + H₂O(l) ⇌ HCl(aq) + HOCl(aq) HOCl(aq) → HCl(aq) + [O] (नवजात ऑक्सीजन) रंगीन पदार्थ + [O] → रंगहीन पदार्थ
  • ऑक्सीकारक पदार्थ: क्लोरीन या नवजात ऑक्सीजन के निकलने के कारण ऑक्सीकारक पदार्थ के रूप में कार्य करता है। 2FeSO₄(aq) + H₂SO₄(aq) + Cl₂(g) → Fe₂(SO₄)₃(aq) + 2HCl(aq) (ब्लीचिंग पाउडर + एसिड से उत्पन्न Cl₂)
  • अपघटन: हवा और कार्बन डाइऑक्साइड के संपर्क में धीरे-धीरे विघटित होता है: CaOCl₂(s) + CO₂(g) → CaCO₃(s) + Cl₂(g)
  • जीवाणुनाशक क्रिया: मुक्त हुई क्लोरीन एक शक्तिशाली जीवाणुनाशक और कीटाणुनाशक के रूप में कार्य करती है।

उपयोग

• वस्त्र और कागज उद्योगों में कपास, लिनन और लकड़ी के गूदे के विरंजन के लिए।
• कई रासायनिक उद्योगों में एक ऑक्सीकारक पदार्थ के रूप में।
• पीने के पानी और स्विमिंग पूल को कीटाणुरहित करने के लिए।
• एक जीवाणुनाशक के रूप में।

सोडियम क्लोराइड (NaCl)

• रासायनिक सूत्र: NaCl
• सामान्य नाम: साधारण नमक, खाने का नमक, सेंधा नमक

संक्षिप्त मार्गदर्शिका

सोडियम क्लोराइड क्लोरीन और इसके यौगिकों का सबसे प्रचुर और मौलिक स्रोत है।

• उपस्थिति: समुद्र के पानी में प्रचुर मात्रा में (द्रव्यमान के अनुसार लगभग 2.7-2.9%) और दुनिया के विभिन्न हिस्सों में रॉक सॉल्ट (हैलाइट) के ठोस निक्षेपों के रूप में पाया जाता है।
• तैयारी:
  • समुद्र के पानी से: बड़े पैमाने पर उत्पादन में उथले लैगून में समुद्र के पानी का वाष्पीकरण शामिल है। प्राप्त कच्चे नमक में CaSO₄, MgCl₂, और CaCl₂ जैसी अशुद्धियाँ होती हैं।
  • शुद्धिकरण: अशुद्ध साधारण नमक को न्यूनतम पानी में घोला जाता है, और फिर संतृप्त विलयन से HCl गैस गुजारी जाती है। सम-आयन प्रभाव (Cl⁻) के कारण, शुद्ध NaCl अवक्षेपित हो जाता है, जबकि अधिक घुलनशील अशुद्धियाँ विलयन में बनी रहती हैं।
• गुण: सफेद क्रिस्टलीय ठोस, पानी में अत्यधिक घुलनशील, उदासीन pH।
• उपयोग:
  • मानव आहार का एक अनिवार्य घटक।
  • भोजन (जैसे मांस, मछली) के परिरक्षक के रूप में उपयोग किया जाता है।
  • असंख्य रसायनों के औद्योगिक उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण कच्चा माल, जिनमें शामिल हैं:
    • ब्राइन (सांद्र जलीय NaCl विलयन) के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH)।
    • ब्राइन के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा क्लोरीन गैस (Cl₂)।
    • ब्राइन के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन गैस (H₂)।
    • सोल्वे प्रक्रिया के माध्यम से सोडियम कार्बोनेट (Na₂CO₃)।
    • हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl)।
    • पिघले हुए NaCl के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा सोडियम धातु (Na)।

तुलनात्मक गुण

यौगिक	सूत्र	प्रकृति (अम्ल/क्षार/लवण)	पानी में घुलनशीलता	महत्वपूर्ण उपयोग	प्रमुख अभिक्रियाएँ
हाइड्रोजन क्लोराइड	HCl	प्रबल अम्ल	बहुत अधिक	धातुओं का अचार बनाना, प्रयोगशाला अभिकर्मक, क्लोराइड का संश्लेषण	NH₃ के साथ सफेद धुआँ बनाता है; H से ऊपर की धातुओं के साथ अभिक्रिया करता है
ब्लीचिंग पाउडर	CaOCl₂	मिश्रित लवण	मध्यम (अपघटित होता है)	विरंजक, कीटाणुनाशक, ऑक्सीकारक पदार्थ	तनु अम्लों के साथ Cl₂ छोड़ता है; [O] द्वारा विरंजन क्रिया
सोडियम क्लोराइड	NaCl	उदासीन लवण	उच्च	खाद्य योज्य, औद्योगिक कच्चा माल	NaOH, Cl₂, H₂ बनाने के लिए इलेक्ट्रोलिसिस