క్లోరిన్ (Cl) - ధర్మాలు, చర్యలు & ప్రాముఖ్యత

పరిచయం

క్లోరిన్ (Cl) ఆవర్తన పట్టికలోని గ్రూప్ 17 (హాలోజన్‌లు)కి చెందిన అత్యంత చర్యాశీలత గల అలోహ మూలకం. ఇది వివిధ పారిశ్రామిక ప్రక్రియలలో మరియు జీవ వ్యవస్థలలో కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది. ఆకుపచ్చ-పసుపు రంగు వాయువు (Cl₂)గా, దాని బలమైన ఆక్సీకరణ ధర్మాలు నీటి శుద్ధి, పారిశుద్ధ్యం మరియు అనేక సేంద్రియ మరియు అకర్బన సమ్మేళనాల సంశ్లేషణలో దీనిని అనివార్య కారకంగా చేస్తాయి. దీని విస్తృత అనువర్తనాలు ఆధునిక రసాయన శాస్త్రం మరియు దైనందిన జీవితంలో దీని ప్రాముఖ్యతను నొక్కి చెబుతాయి.

CBSE/JEE త్వరిత పునశ్చరణ గమనికలు

• పరమాణు సంఖ్య (Z): 17
• పరమాణు ద్రవ్యరాశి: 35.45 u
• ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం: [Ne] 3s² 3p⁵
• పీరియడ్: 3
• గ్రూప్: 17 (హాలోజన్‌లు)
• బ్లాక్: p-బ్లాక్
• సంయోజకత: సాధారణంగా -1; ఆక్సో ఆమ్లాలు మరియు ఆక్సైడ్‌లలో +1, +3, +5, +7లను ప్రదర్శిస్తుంది.
• ఎలక్ట్రోనెగటివిటీ (పాలింగ్): 3.16 (అధికం)
• భౌతిక స్థితి (గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద): ఆకుపచ్చ-పసుపు రంగు వాయువు (Cl₂)
• స్వభావం: అత్యంత చర్యాశీలత గల అలోహం, బలమైన ఆక్సీకరణ కారకం.
• ఐసోటోప్‌లు: రెండు ప్రధాన స్థిరమైన ఐసోటోప్‌లు, ³⁵Cl (75%) మరియు ³⁷Cl (25%).

ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం & బంధ స్వభావం

క్లోరిన్ ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం [Ne] 3s² 3p⁵. ఏడు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లతో, ఇది స్థిరమైన అష్టకాన్ని పొందడానికి త్వరగా ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను స్వీకరించి, క్లోరైడ్ అయాన్‌ను (Cl⁻) ఏర్పరుస్తుంది.

ఆక్సీకరణ స్థితులు

క్లోరిన్ వివిధ ఆక్సీకరణ స్థితులను ప్రదర్శిస్తుంది:

• -1: చాలా సాధారణమైనది, లోహ క్లోరైడ్‌లలో (ఉదా., NaCl, HCl).
• +1: హైపోక్లోరస్ ఆమ్లం (HOCl) మరియు హైపోక్లోరైట్‌లలో (ఉదా., NaOCl), మరియు క్లోరిన్ మోనాక్సైడ్ (Cl₂O)లో.
• +3: క్లోరస్ ఆమ్లం (HClO₂) మరియు క్లోరైట్‌లలో (ఉదా., NaClO₂), మరియు క్లోరిన్ ట్రైఫ్లోరైడ్ (ClF₃)లో.
• +5: క్లోరిక్ ఆమ్లం (HClO₃) మరియు క్లోరేట్‌లలో (ఉదా., NaClO₃)లో.
• +7: పర్క్లోరిక్ ఆమ్లం (HClO₄) మరియు పర్క్లోరేట్‌లలో (ఉదా., NaClO₄), మరియు డైక్లోరిన్ హెప్టాక్సైడ్ (Cl₂O₇)లో.

బంధ రకాలు

1. అయానిక బంధం: అధిక ఎలక్ట్రోపాజిటివ్ లోహాలతో (ఉదా., NaCl).
2. సమయోజనీయ బంధం:
   • ద్విపరమాణుక అణువు (Cl₂): మరొక క్లోరిన్ పరమాణువుతో ఒకే సమయోజనీయ బంధాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.
   • అలోహాలతో: సమయోజనీయ సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది (ఉదా., HCl, CCl₄, PCl₅).
   • అంతర హాలోజన్ సమ్మేళనాలు: ClF, ClF₃, ClF₅ వంటి సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది, ఇక్కడ క్లోరిన్ ధన ఆక్సీకరణ స్థితులతో కేంద్రక పరమాణువుగా ఉంటుంది.

ముఖ్యమైన రసాయన చర్యలు

1. క్లోరిన్ వాయువు (Cl₂) తయారీ

• డీకన్ ప్రక్రియ:

  4HCl(g) + O₂(g) --(CuCl₂, 723 K)--> 2Cl₂(g) + 2H₂O(g)
  

• విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియ (బ్రైన్ విద్యుద్విశ్లేషణ కోసం కాస్ట్నర్-కెల్నర్ సెల్):

  2NaCl(aq) + 2H₂O(l) --(electrolysis)--> 2NaOH(aq) + Cl₂(g) + H₂(g)
  

• HCl మరియు ఆక్సీకరణ కారకాల నుండి:

  MnO₂(s) + 4HCl(aq) → MnCl₂(aq) + Cl₂(g) + 2H₂O(l)
  2KMnO₄(s) + 16HCl(aq) → 2KCl(aq) + 2MnCl₂(aq) + 5Cl₂(g) + 8H₂O(l)
  

2. లోహాలతో చర్యలు

క్లోరిన్ లోహాలతో చర్య జరిపి వాటి సంబంధిత క్లోరైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది.

• సోడియంతో:

  2Na(s) + Cl₂(g) → 2NaCl(s)
  

• ఐరన్‌తో:

  2Fe(s) + 3Cl₂(g) → 2FeCl₃(s) (నిర్జల ఫెర్రిక్ క్లోరైడ్)
  

3. అలోహాలతో చర్యలు

• హైడ్రోజన్‌తో:

  H₂(g) + Cl₂(g) --(విసరిన సూర్యకాంతి)--> 2HCl(g)
  

• ఫాస్ఫరస్‌తో:

  P₄(s) + 6Cl₂(g) → 4PCl₃(l) (పరిమిత Cl₂)
  P₄(s) + 10Cl₂(g) → 4PCl₅(s) (అదనపు Cl₂)
  

• సల్ఫర్‌తో:

  S₈(s) + 4Cl₂(g) → 4S₂Cl₂(l)
  

4. సమ్మేళనాలతో చర్యలు

• నీటితో (జల విశ్లేషణ):

  Cl₂(g) + H₂O(l) ⇌ HCl(aq) + HOCl(aq) (హైపోక్లోరస్ ఆమ్లం)
  

  ఈ చర్య క్లోరిన్ యొక్క విరంజన మరియు క్రిమిసంహారక చర్యకు (HOCl కారణంగా) కారణం.
• చల్లని, విలీన NaOHతో:

  Cl₂(g) + 2NaOH(aq) → NaCl(aq) + NaOCl(aq) + H₂O(l) (సోడియం హైపోక్లోరైట్ - విరంజన కారకం)
  

• వేడి, గాఢ NaOHతో:

  3Cl₂(g) + 6NaOH(aq) → 5NaCl(aq) + NaClO₃(aq) + 3H₂O(l) (సోడియం క్లోరేట్)
  

• అరటి సున్నంతో (కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్):

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

• హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్‌తో:

  H₂S(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g) + S(s)
  

• మీథేన్‌తో ప్రతిక్షేపణ చర్య (కాంతి రసాయన):

  CH₄(g) + Cl₂(g) --(hv)--> CH₃Cl(g) + HCl(g)
  

  తదుపరి ప్రతిక్షేపణ జరిగి CH₂Cl₂, CHCl₃, మరియు CCl₄ ఏర్పడవచ్చు.
• ఈథీన్‌తో సంకలన చర్య:

  C₂H₄(g) + Cl₂(g) → C₂H₄Cl₂(l) (1,2-డైక్లోరో ఈథేన్)
  

పారిశ్రామిక మరియు జీవ ప్రాముఖ్యత

పారిశ్రామిక ప్రాముఖ్యత

• నీటి శుద్ధి: క్లోరిన్ మరియు దాని సమ్మేళనాలు (ఉదా., బ్లీచింగ్ పౌడర్, సోడియం హైపోక్లోరైట్) త్రాగునీరు మరియు ఈత కొలనుల కోసం క్రిమిసంహారకాలుగా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి, ఎందుకంటే అవి బ్యాక్టీరియా మరియు వైరస్‌లను చంపగలవు.
• విరంజన కారకం: కాగితం మరియు వస్త్ర పరిశ్రమలలో గుజ్జు మరియు వస్త్రాలను విరంజనం చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.
• సేంద్రియ సమ్మేళనాల తయారీ: పాలిమర్‌లు (ఉదా., PVC - పాలివినైల్ క్లోరైడ్), శీతలీకరణ కారకాలు, ద్రావకాలు (ఉదా., CCl₄, క్లోరోఫామ్), పురుగుమందులు (ఉదా., DDT, అయినప్పటికీ చాలా వరకు నిలిపివేయబడింది), మరియు ఔషధాల సంశ్లేషణలో ఇది చాలా అవసరం.
• హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం (HCl) ఉత్పత్తి: ఒక ప్రధాన పారిశ్రామిక ఆమ్లం.
• లోహాల సంగ్రహణ: బంగారం మరియు ప్లాటినం సంగ్రహణలో ఉపయోగిస్తారు.
• బ్లీచింగ్ పౌడర్ (CaOCl₂) సంశ్లేషణ: ఒక ఘన విరంజన మరియు క్రిమిసంహారక కారకం.

జీవ ప్రాముఖ్యత

• ఎలక్ట్రోలైట్ సమతుల్యత: క్లోరైడ్ అయాన్‌లు (Cl⁻) మానవ శరీరంలోని కణ బాహ్య ద్రవంలో అత్యధికంగా ఉండే అయాన్‌లు, ఆస్మాటిక్ పీడనం మరియు ఆమ్ల-క్షార సమతుల్యతను నిర్వహించడంలో కీలక పాత్ర పోషిస్తాయి.
• జీర్ణ ఆమ్లం: క్లోరైడ్ అయాన్‌లు కడుపులో హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం (HCl) ఉత్పత్తికి అవసరం, ఇది జీర్ణక్రియ మరియు జీర్ణ ఎంజైమ్‌లను సక్రియం చేయడానికి చాలా ముఖ్యమైనది.
• నాడీ ప్రచోదనం ప్రసారం: కణ త్వచాలలోని క్లోరైడ్ ఛానెల్‌లు నాడీ ప్రచోదనం ప్రసారం మరియు కండరాల సంకోచాన్ని నియంత్రించడంలో పాల్గొంటాయి.
• విషపూరితం: వాయు క్లోరిన్ (Cl₂) అత్యంత విషపూరితమైనది మరియు శ్వాసకోశ కణజాలాలకు తినివేయునది, ఇది బలమైన పల్మనరీ ఇరిటెంట్‌గా పనిచేస్తుంది.