पुनरावृत्ती मार्गदर्शक: महत्त्वाचे क्लोरीन संयुगे

क्लोरीनच्या प्रमुख संयुगांची ओळख

क्लोरीन (Cl), गट 17 मधील हॅलोजन असून, ते अत्यंत अभिक्रियाशील आहे आणि अनेक संयुगे तयार करते. क्लोरीनच्या विविध ऑक्सिडेशन अवस्थांमुळे (उदा. -1, +1, +3, +5, +7) त्याची संयुगे विविध रासायनिक गुणधर्म दर्शवतात. हे मार्गदर्शक उच्च माध्यमिक परीक्षांमध्ये वारंवार विचारल्या जाणाऱ्या तीन प्रमुख अजैविक क्लोरीन संयुगांवर लक्ष केंद्रित करते.

हायड्रोजन क्लोराईड (HCl)

• रासायनिक सूत्र: HCl
• सामान्य नाव: हायड्रोजन क्लोराईड (वायुस्थिती), हायड्रोक्लोरिक आम्ल (जलीय द्रावण)

प्रयोगशाळेतील तयारी (उत्पादन)

हायड्रोजन क्लोराईड वायू सामान्यतः सोडिअम क्लोराईडसोबत संहत सल्फ्युरिक आम्लाच्या अभिक्रियेने तयार केला जातो.

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

वायुस्वरूपातील HCl ला संहत सल्फ्युरिक आम्लातून प्रवाहित करून शुष्क केले जाते.

गुणधर्म

• भौतिक: रंगहीन, तीव्र गंध असलेला वायू; दमट हवेत धूर सोडतो; पाण्यात अत्यंत विद्राव्य (हायड्रोक्लोरिक आम्ल तयार करतो); ज्वलनशील नाही.
• रासायनिक:
  • आम्लीय स्वरूप: ते पाण्यात विरघळून तीव्र मोनोप्रोटिक आम्ल तयार करते. HCl(g) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + Cl⁻(aq)
  • धातूंबरोबर अभिक्रिया: अभिक्रियाशीलतेच्या श्रेणीत हायड्रोजनच्या वर असलेल्या धातूंशी अभिक्रिया करून हायड्रोजन वायू तयार करतो. Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl₂(aq) + H₂(g)
  • धातू ऑक्साईड/हायड्रॉक्साईडसोबत अभिक्रिया: मीठ आणि पाणी तयार करते. CuO(s) + 2HCl(aq) → CuCl₂(aq) + H₂O(l) NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)
  • कार्बोनेट/बायकार्बोनेटसोबत अभिक्रिया: कार्बन डायऑक्साईड वायू तयार करते. Na₂CO₃(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)
  • अमोनियासोबत अभिक्रिया (HCl साठी चाचणी): अमोनिअम क्लोराईडचे दाट पांढरे धूर तयार करते. NH₃(g) + HCl(g) → NH₄Cl(s)
  • ॲक्वा रीजिआ: 1 भाग संहत नायट्रिक आम्ल आणि 3 भाग संहत हायड्रोक्लोरिक आम्ल यांचे मिश्रण, जे सोने आणि प्लॅटिनमसारख्या मौल्यवान धातूंना विरघळवू शकते. HNO₃(conc.) + 3HCl(conc.) → NOCl(g) + 2H₂O(l) + 2[Cl] Au(s) + 3[Cl] + HNO₃(conc.) → AuCl₃(aq) + HNO₂ (सोने विरघळवण्यासाठी सोपे केलेले)

ब्लिचिंग पावडर (कॅल्शिअम ऑक्सिक्लोराईड, CaOCl₂)

• रासायनिक सूत्र: CaOCl₂ (त्याचे मिश्र क्षार स्वरूप दर्शवण्यासाठी अनेकदा Ca(OCl)Cl असे दर्शविले जाते)
• सामान्य नाव: ब्लिचिंग पावडर, क्लोराईड ऑफ लाईम

उत्पादन प्रक्रिया

ब्लिचिंग पावडर सुमारे 313 K तापमानावर शुष्क चुन्याच्या निवळीवरून (कॅल्शिअम हायड्रॉक्साईड) क्लोरीन वायू प्रवाहित करून तयार केले जाते.

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

गुणधर्म

• भौतिक: क्लोरीनचा तीव्र वास असलेली पिवळसर-पांढरी अनाकार पावडर. पाण्यात कमी विद्राव्य, अविद्राव्य अशुद्धींमुळे (उदा. Ca(OH)₂) दुधाळ निलंबन तयार करते.
• रासायनिक:
  • विरल आम्लांची क्रिया: विरल आम्लांसोबत अभिक्रिया करून क्लोरीन वायू बाहेर काढते, जो सक्रिय ब्लिचिंग घटक आहे. CaOCl₂(s) + H₂SO₄(dil.) → CaSO₄(s) + H₂O(l) + Cl₂(g) CaOCl₂(s) + 2HCl(dil.) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + Cl₂(g)
  • ब्लिचिंग क्रिया: क्लोरीन पाण्याची अभिक्रिया करून हायपोक्लोरस आम्ल (HOCl) आणि हायड्रोक्लोरिक आम्ल तयार करते. हायपोक्लोरस आम्ल अस्थिर असते आणि अपघटित होऊन नवजात ऑक्सिजन देते, जो ब्लिचिंग क्रियेसाठी (ऑक्सिडीकरण) जबाबदार असतो. Cl₂(g) + H₂O(l) ⇌ HCl(aq) + HOCl(aq) HOCl(aq) → HCl(aq) + [O] (नवजात ऑक्सिजन) रंगीत पदार्थ + [O] → रंगहीन पदार्थ
  • ऑक्सिडीकारक पदार्थ: क्लोरीन किंवा नवजात ऑक्सिजनच्या मुक्ततेमुळे ऑक्सिडीकारक पदार्थ म्हणून कार्य करते. 2FeSO₄(aq) + H₂SO₄(aq) + Cl₂(g) → Fe₂(SO₄)₃(aq) + 2HCl(aq) (ब्लिचिंग पावडर + आम्लापासून तयार झालेला Cl₂)
  • अपघटन: हवेच्या आणि कार्बन डायऑक्साईडच्या संपर्कात हळूहळू अपघटित होते: CaOCl₂(s) + CO₂(g) → CaCO₃(s) + Cl₂(g)
  • जंतुनाशक क्रिया: बाहेर पडलेला क्लोरीन एक शक्तिशाली जंतुनाशक आणि निर्जंतुकीकरण करणारा घटक म्हणून कार्य करतो.

उपयोग

• वस्त्रोद्योग आणि कागद उद्योगात कापूस, ताग आणि लाकडाच्या लगद्याला ब्लिच करण्यासाठी.
• अनेक रासायनिक उद्योगांमध्ये ऑक्सिडीकारक पदार्थ म्हणून.
• पिण्याच्या पाण्याची आणि जलतरण तलावांची स्वच्छता (निर्जंतुकीकरण) करण्यासाठी.
• जंतुनाशक म्हणून.

सोडिअम क्लोराईड (NaCl)

• रासायनिक सूत्र: NaCl
• सामान्य नाव: सामान्य मीठ, खाद्य मीठ, खडक मीठ

संक्षिप्त मार्गदर्शक

सोडिअम क्लोराईड हा क्लोरीन आणि त्याच्या संयुगांचा सर्वात मुबलक आणि मूलभूत स्रोत आहे.

• उपलब्धता: समुद्रामध्ये (सुमारे 2.7-2.9% वस्तुमानानुसार) आणि जगाच्या विविध भागांमध्ये खडक मिठाच्या (हॅलाईट) घन ठेवींच्या स्वरूपात मोठ्या प्रमाणात आढळते.
• उत्पादन:
  • समुद्रामधून: मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन करण्यासाठी उथळ सरोवरांमध्ये समुद्राच्या पाण्याची बाष्पीभवन प्रक्रिया केली जाते. अशा प्रकारे मिळवलेल्या कच्च्या मिठामध्ये CaSO₄, MgCl₂ आणि CaCl₂ सारख्या अशुद्धी असतात.
  • शुद्धीकरण: अशुद्ध सामान्य मीठ कमीत कमी पाण्यात विरघळवले जाते आणि नंतर संतृप्त द्रावणातून HCl वायू प्रवाहित केला जातो. समान आयन परिणामामुळे (Cl⁻), शुद्ध NaCl अवक्षेपित होते, तर अधिक विद्राव्य अशुद्धी द्रावणात राहतात.
• गुणधर्म: पांढरा स्फटिकमय घन पदार्थ, पाण्यात अत्यंत विद्राव्य, उदासीन pH.
• उपयोग:
  • मानवी आहाराचा एक महत्त्वाचा घटक.
  • अन्नपदार्थांसाठी संरक्षक म्हणून वापरले जाते (उदा. मांस, मासे).
  • अनेक रासायनिक पदार्थांच्या औद्योगिक उत्पादनासाठी महत्त्वाचा कच्चा माल, ज्यात हे समाविष्ट आहे:
    • सोडिअम हायड्रॉक्साईड (NaOH) ब्राइनच्या (संहत जलीय NaCl द्रावण) विद्युत अपघटनाद्वारे.
    • क्लोरीन वायू (Cl₂) ब्राइनच्या विद्युत अपघटनाद्वारे.
    • हायड्रोजन वायू (H₂) देखील ब्राइनच्या विद्युत अपघटनाद्वारे.
    • सोल्वे प्रक्रियेद्वारे सोडिअम कार्बोनेट (Na₂CO₃).
    • हायड्रोक्लोरिक आम्ल (HCl).
    • वितळलेल्या NaCl च्या विद्युत अपघटनाद्वारे सोडिअम धातू (Na).

तुलनात्मक गुणधर्म

संयुग	सूत्र	स्वरूप (आम्ल/आम्लारी/क्षार)	पाण्यातील विद्राव्यता	महत्वाचे उपयोग	मुख्य अभिक्रिया (अभिक्रिया)
हायड्रोजन क्लोराईड	HCl	तीव्र आम्ल	अत्यंत उच्च	धातूंचे पिक्लिंग, प्रयोगशाळा अभिकर्मक, क्लोराईड्सचे संश्लेषण	NH₃ सोबत पांढरे धूर तयार करते; H च्या वरच्या धातूंशी अभिक्रिया करते
ब्लिचिंग पावडर	CaOCl₂	मिश्र क्षार	मध्यम (अपघटन होते)	ब्लिचिंग घटक, निर्जंतुकीकरण, ऑक्सिडीकारक पदार्थ	विरल आम्लांसोबत Cl₂ सोडते; [O] द्वारे ब्लिचिंग क्रिया
सोडिअम क्लोराईड	NaCl	उदासीन क्षार	उच्च	अन्नपदार्थ मिश्रक, औद्योगिक कच्चा माल	NaOH, Cl₂, H₂ तयार करण्यासाठी विद्युत अपघटन