Klorin adalah Dalam kimia organik, PORPHYRIN tereduksi dan tidak tersubstitusi dengan dua nonfusi atom karbon jenuh (C-2, C-3) di salah satu cincin pirol.
Dalam kimia organik, klorin adalah sebuah cincin aromatik heterosiklik yang terdiri dari tiga pirola dan satu pirolina yang bergandengan melalui empat tautan metina. Tidak seperti porfirin, klorin tidak bersifat aromatik pada keseluruhan cincin walaupun memiliki komponen pirola yang aromatik
Sejarah Klorin
Batu garam (garam, atau natrium klorida) telah dikenal selama beberapa ribu tahun; itu adalah konstituen utama dari garam terlarut dalam air laut, dari yang diperoleh di Mesir kuno dengan penguapan. Pada zaman Romawi, tentara dibayar dengan garam (salarium, awal mula kata salary (gaji) dalam kata modern). Pada 1648 kimiawan Jerman Johann Rudolf Glauber memperoleh asam kuat, yang ia sebut spirit of salt, dengan memanaskan garam lembab dalam tungku arang dan mengkondensasikan asap dalam wadah penerima. Kemudian ia memperoleh produk yang sama dengan yang sekarang dikenal sebagai asam klorida, dengan memanaskan garam dengan asam sulfat.
Pada tahun 1774 ahli kimia Swedia Carl Wilhelm Scheelememperlakukan bubuk oksida hitam mangan dengan asam klorida dan memperoleh gas kehijauan-kekuningan, tetapi ia tidak menyadari itu sebagai elemen. Sifat sebenarnya dari gas klorin sebagai unsur diakui pada tahun 1810 oleh ahli kimia Inggris Humphry Davy, yang kemudian menamakannya klorin (dari chloros Yunani, yang berarti “hijau kekuningan”) dan memberikan penjelasan untuk tindakan pemutihan nya.
Kejadian dan Distribusi Klorin
Terlepas dari jumlah yang sangat kecil dari klorin bebas (Cl) dalam gas vulkanik, klorin biasanya ditemukan hanya dalam bentuk senyawa kimia. Klorin banyaknya 0.017 persen kerak bumi. Klorin alami adalah campuran dari dua isotop stabil: klorin-35 (75,53 persen) dan klorin-37 (24,47 persen). Senyawa yang paling umum dari klorin adalah natrium klorida, yang ditemukan di alam sebagai garam kristal batu, sering berubah warna oleh kotoran yang bercampur. Natrium klorida juga hadir dalam air laut, yang memiliki konsentrasi rata-rata sekitar 2 persen garam. Lautan tertentu, seperti Laut Kaspia, Laut Mati, dan Great Salt Lake of Utah, berisi hingga 33 persen garam terlarut. Sejumlah kecil natrium klorida hadir dalam darah dan dalam susu. Mineral yang mengandung klorin lainnya adalah silvit (kalium klorida [KCl]), bischofite (MgCl2 ∙ 6H2O), karnalit (KCl ∙ ∙ MgCl2 6H2O), dan kainit (KCl ∙ ∙ MgSO4 3H2O). Hal ini ditemukan dalam mineral evaporite seperti chlorapatite dan sodalite. Asam klorida bebas hadir dalam perut.
Deposito garam saat ini telah dibentuk oleh penguapan laut prasejarah, garam dengan kelarutan air paling rendah mengkristal terlebih dahulu, diikuti oleh larutan dengan kelarutan yang lebih besar. Karena kalium klorida lebih larut dalam air dibandingkan natrium klorida, deposito garam batu tertentu seperti Stassfurt, Ger. ditutupi oleh lapisan kalium klorida. Untuk mendapatkan akses ke natrium klorida, garam kalium yang digunakan sebagai pupuk, akan dihapus terlebih dahulu.
Sifat Fisik dan Kimia Klorin
Klorin pada suhu kamar dan tekanan atmosfer adalah gas kuning kehijauan. Klorin beratnya dua setengah kali lebih berat daripada udara. klorin menjadi cair pada -34 ° C (-29 ° F). klorin memiliki bau yang membuat tersedak, dan inhalasi menyebabkan sesak napas, penyempitan dada, sesak di tenggorokan, dansetelah beberapa paparan- edema(mengisi dengan cairan) mengisi paru-paru. Sedikitnya satu bagian per seribu di udara menyebabkan kematian dalam beberapa menit, tetapi kurang dari satu bagian per juta dapat ditoleransi. Klorin adalah gas kimia pertama yang digunakan dalam Perang Dunia I. gas ini mudah dicairkan dengan pendinginan atau oleh tekanan dari beberapa atmosfer pada suhu biasa.
Klorin memiliki elektronegativitas tinggi dan afinitas elektron tinggi, yang terakhir bahkan sedikit lebih tinggi daripada fluor. Afinitas klorin hidrogen begitu besar sehingga reaksi berlangsung dengan ledakan yang keras diikuti dengan cahaya, seperti dalam persamaan berikut (di mana hν ringan):
H2 +Cl2 —hv–> 2HCl.
Dengan arang, kombinasi klorin dan hidrogen berlangsung cepat (tapi tanpa ledakan) dalam gelap. Sebuah jet hidrogen akan terbakar dalam klor dengan nyala keperakan. Afinitasnya yang tinggi untuk hidrogen memungkinkan klorin bereaksi dengan banyak senyawa yang mengandung hidrogen. Klorin bereaksi dengan hidrokarbon, misalnya, mengganti atom klorin dengan atom hidrogen berturut-turut. Jika hidrokarbon tersebut tak jenuh, atom klorin akan mudah menambah ikatan menjadi dua atau tiga ikatan.
Molekul klorin terdiri dari dua atom (Cl2). Klorin bergabung dengan hampir semua unsur, kecuali untuk gas mulia ringan. Produk dari reaksi dengan klorin biasanya klorida dengan bilangan oksidasi yang tinggi, seperti besi triklorida (FeCl3), timah tetraklorida (SnCl4), atau antimon pentaklorida (SbCl5), tetapi perlu dicatat bahwa klorida dari bilangan oksidasi tertinggi unsur tertentu sering dalam keadaan oksidasi yang lebih rendah daripada fluoride dengan bilangan oksidasi tertinggi. Dengan demikian, vanadium membentuk pentafluoride, sedangkan pentaklorida tidak diketahui, dan sulfur membentuk heksafluorida tapi tidak ada heksakhlorida. Dengan belerang, bahkan membentuk tetraklorida tidak stabil.
Selain dari oksidasi -1 beberapa klorida, klorin yang memiliki oksidasi +1, +3, +5, dan +7, masing-masing, dalam ion berikut: hipoklorit (pidogrel), klorit (ClO-2), klorat (ClO-3), dan perklorat (ClO-4). Lima oksida-klorin monoksida (Cl2O), klorin dioksida (ClO2), klorin perklorat (Cl2O4), dikloro hexoxide (Cl2O6), dan dikloro heptoksida (Cl2O7) semua sangat reaktif dan tidak stabil, telah secara tidak langsung disintesis. Klorin dapat menjalani penambahan atau penggantian reaksi dengan senyawa organik.
Klorin menggantikan elemen lebih berat, halogen yang kurang elektronegatif, bromin dan iodin, dari senyawa yang digantikannya. Perpindahan bromida, misalnya, terjadi sesuai dengan persamaan berikut:
2Br- + Cl2 ⇌ Br2 + 2Cl-.
Selanjutnya, ia mengubah beberapa oksida menjadi klorida. Contohnya adalah konversi besi trioksida ke klorida yang sesuai:
2Fe2O3 + 6Cl2 ⇌ 4FeCl3 + 3O2.
Klorin cukup larut dalam air, menghasilkan air klorin, dan dari larutan ini, komposisi hidrat padat ideal, Cl2 ∙ 7.66H2O diperoleh. Hidrat ini ditandai dengan struktur yang lebih terbuka daripada es; sel satuan mengandung 46 molekul air dan 6 rongga cocok untuk molekul klorin. Ketika hidrat berdiri, disproporsionasi terjadi; yaitu, satu atom klorin dalam molekul teroksidasi, dan yang lainnya berkurang. Pada saat yang sama, solusinya menjadi asam, seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut:
0 +1 -1
Cl2 + H2O ⇌ HClO + HCl
di mana bilangan oksidasi ditulis di atas simbol atom. Air Klorin kehilangan efisiensi sebagai agen pengoksidasi pada waktu berdiri, karena asam hipoklorit secara bertahap terurai. Reaksi klorin dengan larutan alkali menghasilkan garam dari asam oksi.
Energi ionisasi pertama klorin tinggi. Meskipun ion dalam bilangan oksidasi positif tidak sangat stabil, bilangan oksidasi yang tinggi distabilkan dengan koordinasi, terutama dengan oksigen dan fluorin. Dalam senyawa ikatan didominasi kovalen, dan klorin mampu menunjukkan bilangan oksidasi +1, +3, +4, +5, +6, +7.
Deposito batu garam biasanya didapat ditambang; kadang-kadang air dipompa ke bawah, dan air garam yang mengandung sekitar 25 persen natrium klorida dibawa ke permukaan. Ketika air garam diuapkan, kotoran akan terpisah dan dapat dihilangkan. Dalam iklim hangat, garam diperoleh dengan menguapkan air laut dengan bantuan matahari.
Klorin diproduksi dalam skala besar oleh sejumlah metode yang berbeda:
1. Dengan mengelektrolisis larutan pekat natrium klorida dalam air. Hidrogen akan dihasilkan di katoda dan klorin pada anoda. Pada saat yang sama, natrium hidroksida diproduksi dalam elektrolit; oleh karena itu, proses ini sering disebut sebagai elektrolisis klorin-alkali.
Reaksi kimia yang terjadi pada setiap elektroda dan proses sel keseluruhan diberikan dalam persamaan berikut:
Proses pada katoda (besi sebagai katoda): 2H2O + 2e- → 2OH- + H2
Proses pada anoda (grafit sebagai anoda): 2Cl- → Cl2 + 2e-
Proses sel: 2H2O + 2Cl- → 2OH- + H2 + Cl2
di mana simbol e- merupakan elektron tunggal. Dalam bejana reaksi, ion hidroksida dan klorin bebas tidak harus kontak dengan satu sama lain, karena klorin akan dikonsumsi sesuai dengan reaksi
Cl2 + 2OH- → (ClO)- +Cl- +H2O.
Untuk memisahkan gas klorin dan ion hidroksida, dinding berpori dimasukkan antara elektroda (proses diafragma), atau katoda besi diganti dengan katoda yang terdiri dari merkuri cair (proses katoda merkuri), yang menghindari produksi hidroksida ion pada elektroda. Sebaliknya, natrium bebas dibuang pada katoda, dan logam ini mudah larut dalam air raksa, membentuk amalgam, sebagai berikut:
2Na+ + 2e- ⇌ 2Na(amalgam).
Amalgam diperbolehkan untuk bereaksi dengan air di luar sel:
2Na(amalgam) + 2H2O → 2Na+ + 2OH- + H2.
Proses keseluruhan setara dengan proses sel yang diberikan di atas.
2. Dengan elektrolisis leburan natrium klorida, yang juga memproduksi sodium metalik; dan klorin lagi-lagi berkembang di anoda.
3. Dengan elektrolisis leburan magnesium klorida, di mana klorin terbentuk sebagai produk sampingan dalam pembuatan logam magnesium.
4. Dengan oksidasi hidrogen klorida, di mana gas hidrogen klorida dicampur dengan udara atau oksigen melewati batu apung yang kontak dengan tembaga klorida sebagai katalis, seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut:
4HCl + O2 –katalis –> 2H2o + 2Cl2.
Konstanta kesetimbangan untuk reaksi ini menurun seiring dengan peningkatan suhu; yaitu, reaksi berlangsung kurang ekstensif pada suhu yang lebih tinggi. Dalam prakteknya, bagaimanapun, suhu 400 ° C (750 ° F) diperlukan untuk mencapai tingkat konversi yang wajar.
5. Dalam sudut pandang sejarah adalah proses di mana campuran hampir semua klorida padat dan mangan dioksida (MnO2) menghasilkan klorin bila dipanaskan dengan asam sulfat pekat (H2SO4). Reaksi terjadi, sebagai berikut:
2NaCl + 3H2SO4 +MnO2 → MnSO4 + 2NaHSO4 + 2H2O + Cl2.
Dalam laboratorium klorin sering disiapkan untuk oksidasi asam klorida pekat dengan garam permanganat atau dikromat:
2MnO4- + 10Cl- +16H+ → 2Mn2+ + 5Cl2 + 8H2O
Cr2O72- 6Cl- 14H+ → 2Cr3+ 3Cl2 + 7H2O.
Sebagian besar klorin yang dihasilkan digunakan untuk proses kimia yang melibatkan pengenalan klorin ke dalam senyawa organik, menghasilkan karbon tetraklorida (digunakan sebagai pelarut, alat pemadam kebakaran, dan agen dry-cleaning), glikol (digunakan sebagai antibeku), dan senyawa organik lainnya untuk pembuatan plastik (polyvinyl chloride), pewarna, dan karet sintetis. Sulfur klorida, dibuat oleh aksi klorin pada karbon disulfida atau dengan menggabungkan sulfur dan klorin, digunakan dalam vulkanisasi karet dan sebagai zat pengklorinasi dalam sintesis organik. Sulfur dioksida digabungkan dengan klorin untuk menghasilkan sulfuryl dioksida. Klorin dan bentuk karbon monoksida karbonil klorida (CoCl2), atau fosgen, yang digunakan sebagai senjata kimia dalam Perang Dunia I dan digunakan terutama dalam penyusunan isosianat dan poliuretan dan dalam metalurgi untuk mengubah oksida tertentu menjadi klorida. Reaksi yang membentuk fosgen dan sulfuryl dioksida (SO2Cl2) adalah
CO + Cl2 ⇌ COCl2
SO2 +Cl2 ⇌ SO2Cl2.
Banyak klorin digunakan untuk mensterilkan air dan limbah, dan substansi yang digunakan baik secara langsung maupun tidak langsung sebagai agen pemutih untuk kertas atau tekstil dan sebagai “bubuk pemutih” (Ca [OCl] 2 ∙
CaCl2 ∙ Ca [OH] 2 ∙ 2H2O)
Klorin diterapkan dalam pembuatan asam klorida berkemurnian tinggi, ekstraksi titanium dengan pembentukan titanium tetraklorida (TiCl4), dan penghapusan timah dari tinplate tua. Aluminium klorida anhidrat (AlCl3) dibuat oleh reaksi klorin dengan memo aluminium atau dengan aluminium oksida dan karbon. Klorin juga digunakan untuk membuat tetraklorida silikon (SiCl4) dan metil klorida (CH3Cl), yang digunakan dalam sintesis bahan silikon. Klorin masuk langsung, atau tidak langsung sebagai perantara, menjadikannya penting dalam sintesis organik dalam dunia industri.
