Clo là gì? Đây là câu hỏi được nhiều người quan tâm. Chúng ta ít nhất đã biết được chất này ứng dụng trong đời sống. Tuy nhiên, có nhiều người vẫn chưa hiểu rõ đặc điểm và tính chất của chúng. Trong bài viết này, hãy cùng Vietchem tìm hiểu về khái niệm clo và những ứng dụng của chúng trong đời sống nhé.

1. Clo là gì?

Clo hay Chlorine là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Cl và thuộc chu kì 3 của bảng tuần hoàn. Clo có ái lực điện tử cao nhất và có độ âm điện đứng thứ 3 trong tất cả các nguyên tố. Ở điều kiện tiêu chuẩn, Clo tồn tại ở dạng khí (phân tử Cl2​). Tuy nhiên, nó có thể được hóa lỏng và hóa rắn dưới những điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định

Hình 1: Clo là một nguyên tố hóa học quan trọng

2. Tính chất vật lý của Clo

Clo có trạng thái khí, có màu vàng lục và mùi của clo vô cùng hắc trong điều kiện thường. Đây là một chất vô cùng độc hại.

Phân tử Clo (Cl2​) có khối lượng mol khoảng 71 g/mol, nặng hơn không khí gần 2.5 lần. Do đó, khí Clo có xu hướng tích tụ ở những khu vực trũng, thấp. Khí clo tan vừa phải trong nước tạo thành nước clo có màu vàng nhạt và tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.

Khí Clo là một khí có khả năng phản ứng ngay lập tức gần như với mọi nguyên tố. Ở 10 độ C một lít nước sẽ hòa tan được 3,10 lít clo và ở 30 độ C chỉ là 1,77 lít.

3. Tính chất hoá học của Clo

Clo Là một phi kim điển hình thuộc nhóm Halogen, Clo có độ âm điện lớn nên thể hiện tính oxi hóa rất mạnh. Trong các hợp chất, Clo thường có mức oxi hóa -1, trong hợp chất với F hoặc O các mức oxi hóa của Clo thường là +1, +3, +5 hay +7. Ngoài ra, trong một số trường hợp Clo có tính khử.

Khi Clo tác dụng với kim loại chúng sẽ tạo ra muối và tên muối này là halogenua. Đặc biệt, clo có thể tác dụng hầu hết với toàn bộ kim loại, ngoại trừ Au và Pt.

3.1. Clo tác dụng với nước

Phương trình phản ứng Clo tác dụng với nước sẽ tạo ra HCl và HClO, đây được gọi là phản ứng 2 chiều.                                

H2O + Cl2 => HCl + HClO.

Trong phản ứng clo với nước Clo là chất oxi hóa vừa là chất khử. Chi tiết như sau: Một nguyên tử Cl0 nhận electron để thành Cl−1 (trong HCl) suy ra Clo bị khử. Ngược lại một nguyên tử Cl0 nhường electron để thành Cl+1 (trong HClO) thành Clo bị oxi hóa.

HClO ⇌ OCl– + H+

Dung dịch thu được là hỗn hợp của Cl2​ hòa tan, axit clohydric (HCl) và axit hipoclorơ (HClO), được gọi chung là nước Clo.

3.2. Clo tác dụng với natri hidroxit

Clo tác dụng với dung dịch kiềm, khi tác dụng với NaOH loãng, nguội tạo ra javen. Cụ thể, ta có phản ứng:

Cl2 + 2NaOH -> NaCl + NaClO + H2O

Nước javen là hỗn hợp hai muối natri clorua (NaCl) và natri hypoclorit (NaClO).

3.3. Clo tác dụng với kim loại

Khi Clo tác dụng với kim loại chúng sẽ tạo ra muối và tên muối này là halogenua. Đặc biệt, clo có thể tác dụng hầu hết với toàn bộ kim loại, ngoại trừ Au và Pt.

2Fe +3Cl2 --> 2FeCl3

Hình 2: Các tính chất hóa học của Clo

4. Điều chế Clo

4.1. Phương pháp điều chế Clo trong phòng thí nghiệm

Đun nóng nhẹ dung dịch axit HCl đậm đặc với chất có khả năng oxy hóa mạnh như mangan dioxit (MnO2).

Phương trình phản ứng xảy ra như sau:

MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O

Nếu muốn thu được khí Clo tinh khiết, cần tiếp tục thực hiện các bước sau:

• Để loại bỏ hơi nước, dẫn khí Clo ẩm qua bình đựng dung dịch axit sunfuric đặc để làm khô khí Clo.
• Thu khí Clo bằng phương pháp đẩy không khí do khí Clo nặng hơn không khí.
• Sử dụng bông tẩm xút, tránh khí Clo bay ra bên ngoài vì Clo là khí độc

Ngoài MNO2 có thể dùng một số chất oxy hóa khác như kali pemanganat (KMnO4), Kali Clorat (KClO3), Clorua vôi (CaOCl2).c

2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2

KClO3 + 6HCl → KCl + 3H2O + 3Cl2

CaOCl2 + 2HCl → Cl2 + CaCl2 + H2O

4.2. Điều chế khí Clo trong công nghiệp

Các nhà sản xuất tiến hành điện phân muối Natri Clorua bằng điện phân nóng chảy theo phương trình phản ứng:

2NaCl → 2Na + Cl2

Hoặc điện phân có màng ngăn dung dịch muối halogenua (natri clorua)

2NaCl + 2H2O → H2 + 2NaOH + Cl2

5. Clo dùng để làm gì?

Clo có nhiều ứng dụng trong sinh hoạt và sản xuất như:

• Clo được biết đến chủ yếu trong điều chế nhựa PVC cũng như các chất dẻo hay cao su
• Clo có tác dụng khử trùng chủ yếu dùng khí Clo là phổ biến nhất.  Khi dùng trong xử lý nước, dưới môi trường áp suất cao và làm lạnh, Clo được chuyển hóa ở dạng lỏng
• Người ta sử dụng khí Clo ở dạng axit hipoclorơ HClO để khử trùng trong hồ bơi, hệ thống cấp nước, xử lý nước thải.
• Clo được dùng trong quá trình sản xuất giấy, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, sơn… và nhiều đồ vật sử dụng hàng ngày khác.
• Ngoài ra, nó là nguyên liệu để sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ.

Hình 3: Clo có nhiều ứng dụng trong sản xuất và sinh hoạt

6. Clo có độc không?

Bên cạnh những ứng dụng của Clo thì nó được biết đến như một chất độc. Sau đây là những tác hại của clo:

• Clo rất có hại cho sức khỏe con người. Clo bất luận ở dạng khí hay lỏng cũng có thể là nguyên nhân gây tổn thương vĩnh viễn, đặc biệt hơn là có thể gây tử vong. Clo tiềm ẩn của sự xuất hiện bệnh về cổ họng, mũi và đường hô hấp (đường thực quản gần phổi). Hậu quả nghiêm trọng trong giai đoạn ngắn
• Ở nồng độ 250 ppm, việc hít thở trong 30 phút có thể gây tử vong cho người lớn.
• Sự kích thích cao xuất hiện khí, khi hít vào có thể làm bỏng da và mắt.
• Tiếp xúc lâu dài với nồng độ Clo thấp có thể dẫn đến các bệnh mãn tính về đường hô hấp (như viêm phế quản), ăn mòn men răng và làm tăng nguy cơ mắc bệnh lao.
• Theo nghiên cứu, phụ nữ mang thai sử dụng nước chứa clo có nguy cơ gây sảy thai, dị tật.

Hình 4: Nếu không sử dụng đúng cách, Clo có thể gây hại

7. Cách xử lý clo dư thừa trong nước hiệu quả

Sử dụng than hoạt tính: Than hoạt tính có khả năng hấp thụ Clo bằng cách tương tác với bề mặt của nó. Các hợp chất cacbon trong than có thể tương tác với Clo và các hợp chất Clo để loại bỏ chúng khỏi nước. Loại than hoạt tính (GAC) thường được sử dụng trong các hệ thống lọc nước lớn để loại bỏ Clo.

Sử dụng tia cực tím: Ánh sáng cực tím có thể được sử dụng để giảm lượng Clo tự do và Chloramine bằng cách phân hủy chúng thành acid hydrochloric.

Sử dụng hóa chất: Sulfite, bisulfites, metabisulfites có thể được sử dụng để phản ứng với Clo và loại bỏ nó khỏi nước.

Oxy hóa nước: Cho nước tiếp xúc với không khí trong môi trường thoáng khí để giúp Clo bay hơi và thoát khỏi nước.

Sử dụng máy lọc công nghệ RO: Máy lọc nước thẩm thấu ngược (RO) có khả năng loại bỏ lên đến 99% Clo trong nước. Tuy nhiên, máy lọc này cũng có thể loại bỏ các khoáng chất tự nhiên, gây ra sự thiếu hụt dinh dưỡng khi sử dụng nước đã được lọc

8. Một số câu hỏi thường gặp

(1) Clo hóa trị mấy?

Trong hầu hết hợp chất với kim loại và hydro (như NaCl,HCl), Clo có hóa trị I. Tuy nhiên, trong các hợp chất với nguyên tố có độ âm điện lớn hơn như Oxi, nó có thể có các hóa trị khác như III, V, VII (tương ứng với các số oxi hóa +3, +5, +7).

(2) Clo nguyên tử khối là bao nhiêu?

Clo có nguyên tử khối là 35,453 u

(3) Clo là phi kim hay kim loại

Cl (Clo) trong bảng tuần hoàn hóa học nằm ở ô số 17. Đây là vị trí của nhóm các nguyên tố Halogen. Vì vậy tất cả các nguyên tố trong nhóm Halogen đều là nguyên tố phi kim

Như vậy là bạn vừa tìm hiểu xong khái niệm Clo là gì. Đây là một trong những chất được ứng dụng nhiều nhất trong sinh hoạt và sản xuất. Tuy nhiên, bạn cần tìm hiểu rõ những đặc tính của Clo để sử dụng phù hợp và tránh bị tổn hại khi dùng không đúng cách.