XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Хлор как химический элемент и простое вещество

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Шахтарова Е.К. 1

---

1МБОУ СОШ с УИОП №62 им.А.Я.Опарина г.Кирова

Иванова С.Н. 1

---

1МБОУ СОШ с УИОП №62 им.А.Я.Опарина г.Кирова

Работа в формате PDF

157.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Проблема

Во время пандемии люди всё больше стали обращать внимание на дезинфекцию. Мы чаще стали пользоваться различными антисептическими средствами. Во многие из них в состав входит хлор. Что это такое и зачем он нужен?

Цель

Изучить антисептические свойства хлора и понять, какую роль он играет в составе дезинфицирующих средств.

Задачи

Определить, что такое дезинфекция, и зачем она нужна.

Узнать какие бывают виды антисептиков, и каков их состав.

Описать хлор как простое вещество и химический элемент

Изучить значение хлора в составе дезинфицирующих средств

Сделать вывод о использовании антисептических свойств хлора.

Актуальность

Как уже было сказано ранее в период пандемии люди все чаще стали обращать внимание на дезинфекцию рук и поверхностей вокруг себя. Мы до сих пор носим с собой антисептики и стараемся обрабатывать предметы. Зачем мы это делаем? Попросту говоря, люди стремятся «убить» вирус этими действиями. Но как это работает? Как дезинфицирующее средство предотвращает передачу болезнетворных микроорганизмов? Способов, как и видов таких средств множество, про все выяснить сразу не получится, поэтому я решила выбрать только один вид антисептиков. Чаще всего, при употреблении слова «дезинфекция» нам вспоминается такое вещество, как хлор. Конечно, в состав кожных антисептиков редко встретишь этот элемент, но для обработки поверхностей предметов, он подходит очень хорошо. Чем же обуславливаются его дезинфицирующие свойства. Об этом я и хочу рассказать в своем проекте.

Основная часть

Дезинфекция и дезинфектанты

В период пандемии вопрос о дезинфекции поднимается очень часто. Из разных источников мы слышим о том, что нужно как можно чаще мыть руки и обрабатывать их антисептическими средствами для борьбы с микроорганизмами. Что же это такое-дезинфекция?

Дезинфекция-один из методов обеззараживания, направленный на предотвращение инфицирования здорового организма микробами или их токсинами.

Существует несколько методов дезинфекции:

1)Механический метод-мытье полов, проветривание помещений и т.д.

2)Физический метод- воздействие на предметы высокой температурой или различными видами облучения

3)Биологический метод – основан на воздействии микроорганизмами

4)Химический метод- применение различных химикатов

Таким образом, дезинфицирующие средства (дезинфектанты)- химические соединения, способные обеззаразить обрабатываемый объект, предотвратив тем самым распространение в окружающей среде инфекционных микроорганизмов

Понятие антисептическое средство в чем-то схоже с понятием дезинфектантов, так как и то и другое применяется для предупреждения распространения инфекционных заболеваний. Некоторые из них похожи по химическому составу, а некоторые можно отнести и в ту, и в другую группу обеззараживающих средств. Но не стоит их путать. Какие же принципиальные отличия есть между ними?

Однако, несмотря на разницу этих понятий, антисептики часто относят к дезинфицирующим средствам, это допустимо потому, что в широком смысле обработка рук антисептическими средствами является профилактической дезинфекцией. Поэтому, для упрощения терминологии, сейчас часто говорят об обработке рук дезинфицирующими средствами, имея ввиду именно антисептическое воздействие.

Антисептики

Как уже было сказано, антисептик — средство, которое используют для очищение и дезинфицирования кожных покровов. Используются они для борьбы с патогенными бактериями, создавая неблагоприятные условия или уничтожая их.

Существуют различные формы антисептиков такие как:

1)Спреи

2)Гели

3)Пенка

Форма антисептика может быть различна и при выборе стоит ориентироваться на личные предпочтения и удобства в использовании. Гораздо более важной характеристикой антисептического средства является его состав.

Виды антисептиков по составу:

Средства на основе спирта (этиловый спирт, изопропиловый спирт и др.)

Средства на основе четвертичных аммониевых соединений

Средства на основе производных гуанидинов

Средства на основе активного кислорода (перекись водорода)

Средства, высвобождающие хлор (хлоргексидин)

Обычно в состав антисептиков входят также дополнительные компоненты, которые обеспечивают увлажнение и уход за кожей (глицерин, парфюмерные ароматизаторы, масла, комплексы добавок)

По всему, сказанному выше, можно понять, что видов антисептиков огромное множество, обо всем сразу рассказать не получится, поэтому я решила остановиться на одном типе таких средств- антисептиков, в состав которых входит хлор.

Также я решила выбрать этот элемент потому, что бороться за чистоту в больницах впервые начал венский врач Игнатий Земмельвейс (1818-1865 г.), моя руки в хлорной воде. Он пытался ввести антисептику в клинику, на что его коллеги отреагировали очень неудовлетворительно, осудив, осмеяв и выгнав его из клиники.

Какую же роль играет хлор в виде дезинфицирующего средства. Думаю, начать следует с самого вещества.

Хлор

Хлор(Cl) относят к группе элементов с наиболее ярко выраженными неметаллическими свойствами-галогенам. Эти элементы находятся в Ⅶ-A группе и к ним относят: фтор (F), Бром (Br), йод(I), астат(At) и уже ранее упомянутый хлор(Cl), который является самым распространенным в природе среди них.

Характеристика хлора:

Обозначение - Cl (Chlorum);

Период - III;

Группа - VIIa;

Атомная масса - 35,4527;

Атомный номер - 17;

Радиус атома = 99 пм;

Распределение электронов - 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵;

t плавления = 100,95°C;

t кипения = -34,55°C;

Электроотрицательность (по Полингу) = 3,16;

Степень окисления: +7, +6, +5, +4, +3, +1, 0, -1;

Плотность (н. у.) = 3,21 г/см³;

Молярный объем = 18,7 см³/моль.

Хлор в природе

Как и другие галогены из-за высокой окислительной активности хлор не встречается в природе в свободном состоянии, но его массовая доля в земной коре составляет- 0,2%- 11 место по распространенности среди других элементов. Существует он, например, в виде хлоридов- NaCl(поваренная соль), KCl, сильвинит KCl*NaCl, карналлит KCl*MgCl₂*H₂O и другие. Все это широко распространённые горные и минеральные породы. Основная же масса хлора содержится в соленой воде Мирового океана.

Хлор как химический элемент

Как уже было сказано в Периодической Таблице Химических Элементов хлор находится в 3 периоде, Ⅶ группе, главной подгруппе. Порядковый номер- 17. Относительная молекулярная масса- 35. Заряд ядра равен 17+, следовательно ядро содержит 17 протонов и 18 нейтронов.

Электронов всего-17 их распределение по энергетическим слоям таково:

значит, электронная конфигурация имеет такой вид: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

На внешнем электронном слое хлор содержит 7 электронов, что относит его к неметаллам. Максимальная степень окисления равна +7, а высший оксид- Cl₂O₇. Гидроксид, соответствующий ему, представляет собой кислоту HClO_4. Летучее водородное соединение- HCl.

Хлор как простое вещество

Хлор является веществом молекулярного строения. Молекула хлора состоит из 2х атомов- Cl₂.

Модель молекулы хлора:

Получение хлора

1.Промышленные способы

Электролиз водного раствора (хлор выделяется на аноде, водород-на катоде):

2NaCl+2H₂O=Cl₂+H₂+2NaOH

Расплав хлорида натрия (хлор-на аноде, натрий-на катоде)

2NaCl=Cl₂+2Na

2.Лабораторные способы- действие концентрированной соляной кислоты HCl на различные окислители при нагревании:

4HCl^-1+Mn⁺⁴O₂ = Mn⁺²Cl₂+Cl₂⁰↑+2H₂O

2KMn⁺⁷O₄+16HCl^-1 = 2KCl+2Mn⁺²Cl₂+5Cl₂⁰↑+8H₂O

KCl⁺⁵O₃+6HCl^-1 = KCl+3Cl₂⁰↑+3H₂O

Физические свойства хлора

При нормальных условиях хлор является ядовитым газом желто-зеленого цвета с резким, удушливым запахом. Он в 2,5 раза тяжелее воздуха. При комнатной температуре в одном объеме воды растворяется 2,5 объема хлора с образованием так называемой хлорной воды. Под давлением около 0,6 Мпа хлор при комнатной температуре превращается в жидкость.

Химические свойства хлора

Ⅰ. Взаимодействие хлора с простыми веществами

Хлор реагирует практически со всеми металлами с образованием солей (реакции ОВР)

2Na+Cl₂=2NaCl

При нагревании и освещении хлор будет реагировать с водородом с образованием соляной кислоты

H₂+Cl₂=2HCl

Хлор будет реагировать с неметаллами, у которых электроотрицательность меньше, чем у него

2P+5Cl₂=2PCl₅

Ⅱ. Взаимодействие хлора со сложными веществами

Реакция хлора с водой с образованием соляной и хлорноватистой кислоты

Cl₂+H₂O= HCl + HClO

Хлор способен вытеснять бром и йод из их соединений с водородом и металлами

Cl₂+2HBr=Br₂+2HCl

Cl₂+2NaI=I₂+2NaCl.

Хлор растворяется в щелочах, причем продукты реакции зависят от условий её протекания

Cl₂ + 2КОН =KCl + KClO + Н₂O (если используется холодный раствор щелочи)

3Cl₂ + 6КОН = 5KCl + KClO₃ + 3Н₂O (если используется горячий раствор щелочи)

Применение хлора

Отбеливание ткани и бумаги

Обеззараживание воды

Производство пластмасс

Производство каучука, хлорной извести, ядохимикатов и т.д.

Синтез хлороводорода в производстве соляной кислоты

В составе дезинфицирующих средств

На последнем пункте я остановлюсь и затрону эту тему поподробнее, какое же значение имеет хлор в составе дезинфицирующих средств?

Хлор в составе дезинфицирующих средств

Из всех типов и видов дезинфицирующих и антисептических средств можно выделить 2: на основе спирта, и на основе хлоргексидина и других соединений хлора. И те и другие отлично справляются с задачей уничтожения вирусов и бактерий. Против новой коронавирусной инфекции эффективными считаются оба вида. Про спиртовые антисептики мы слышим отовсюду, их действие против инфекции не подвергаются сомнениям, про дезинфектанты на основе хлора же мы слышим гораздо реже, однако существуют исследования, проведённые K. Kály-Kullai и M. Wittmann, которые доказывают эффективность и этих средств.

Далее я приведу плюсы и минусы дезинфектантов на основе хлора:

Из содержания таблицы становится понятно, что дезинфектанты на основе хлора лучше применять для обработки поверхностей. В составе антисептиков они могут быть, но в небольшой концентрации, иначе обработка рук ими может привести к раздражению или даже ожогу кожи. Однако в состав дезинфицирующих средств, не применяющихся для обработки поверхности кожи хлорсодержащие соединения входят довольно часто. Что же объясняет их противомикробный эффект?

Как мы уже выяснили ранее, хлор относят к сильным окислителям, в этом то и заключается ответ на вопрос. Когда хлорное дезинфицирующее вещество в любом виде смешивают с водой, окисляющее действие активного хлора позволяет разрушать естественные защитные барьеры бактерий, вирусов, грибков и спор. Хлорсодержащие дезинфектанты при взаимодействии с водой образуют хлорноватую кислоту с отщепляющимся атомарным кислородом. Именно он обеспечивает токсическое воздействие на микроорганизмы.

Вывод: Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод, что хлор имеет большое значение в дезинфекции. Обычно в состав антисептиков он входит в небольшой концентрации, именно поэтому, он одновременно выполняет свои антисептические свойства и не вредит нашему организму. Для дезинфекции же поверхностей он подходит идеально. Из-за сильных окислительных свойств он отлично удаляет вредные микроорганизмы. В следствие этого хлорсодержащие соединения и считают хорошими признаками эффективных дезинфектантов.

Сравнительный анализ содержания хлора в разных антисептиках

Я решила узнать и сравнить содержание хлора в разных антисептиках и других дезинфицирующих средствах. Для этого я провела наблюдение, сопоставив составы этих средств.

Для сравнения я взяла 5 средств, в каждом из которых в составе есть хлор

Дезинфектант «Клорилли»

Таблетированный препарат дезинфектант «Жавель Солид»

Кожный антисептик «Хлоргексидина Биглюконат»

Кожный антисептик «911»

Кожный антисептик «Лижен-БИО»

В итоге у меня получились такие результаты:

Вывод: Исходя из данных таблицы можно сделать вывод, что хлор обычно не входит в состав дезинфектантов в чистом виде, процентное соотношение активного хлора в общем растворе очень мало. В составе антисептиков он обычно представлен раствором хлоргексидина, часто с добавлением других компонентов. Из-за сильных окислительных свойств процентная доля этих соединений достаточно мала.

Заключение

В ходе своего проекта я узнала, что такое дезинфицирующие средства и антисептики, а также чем они отличаются. Я обобщила свои знания о хлоре как о простом веществе и химическом элементе и нашла новые сведения о нем по поводу его дезинфицирующих свойств. Также я узнала какую роль он играет в составе антисептиков и, сравнив несколько средств, сделала вывод о том, что во многих из них он имеет большое значение.

Можно сделать вывод, что хлор идеально подходит для дезинфекции поверхностей. Он обладает сильными окислительными свойствами, в следствие чего отлично удаляет вредные микроорганизмы. В состав таких веществ он входит довольно часто, и имеет там большую процентную долю. В состав антисептиков же он входит реже и с более маленькими концентрациями. Это делается для того, чтобы не навредить коже, но все же выполнить свою роль.

В заключение хочется сказать, что обработка рук и поверхностей- важное дело в личной гигиене каждого человека. К выбору средств для этого нужно подходить серьезно и обращать внимание только на качественные дезинфектанты. Из моего проекта становится понятно, что средства на основе хлора отлично выполняют свою роль, но с ними следует обращаться осторожно, так как хлор является очень едким и в больших концентрациях может навредить организму. Поэтому важно обращать внимание не только на состав, но и на процентные соотношения тех или иных веществ в этих средствах.

Список использованных источников и литературы

1.[Электронный ресурс]-режим доступа: Дезинфекция: виды и типы дезинфицирующих средств (xn----7sbfkcc2c3a.xn--p1ai)-дата обращения: 13.11.2021

2.[Электронный ресурс]-режим доступа: Антибактериальные средства: дезинфицирующие средства и антисептики (tvgmu.ru) -дата обращения: 13.11.2021

3. [Электронный ресурс]-режим доступа: Антисептики: для чего нужны, виды антисептиков, как применять | Paramedic-дата обращения: 13.11.2021

4. [Электронный ресурс]-режим доступа: 3.11.1. Антисептики и дезинфицирующие средства (rlsnet.ru) -дата обращения: 13.11.2021

5. [Электронный ресурс]-режим доступа: Антисептики и дезинфицирующие средства: описание фармакологической группы в Энциклопедии РЛС. (rlsnet.ru) -дата обращения: 13.11.2021

6. [Электронный ресурс]-режим доступа: Какой антисептик лучше выбрать | Виды антисептиков для рук (499) 704-24-02 (shnurok.ru) -дата обращения: 19.11.2021

7. [Электронный ресурс]-режим доступа: Хлор (Cl) и его соединения, получение и применение хлора (prosto-o-slognom.ru) -дата обращения: 19.11.2021

8. [Электронный ресурс]-режим доступа: Хлор в химии - классификация, получение, свойства, формулы и определения с примерами (evkova.org) -дата обращения: 19.11.2021

9. [Электронный ресурс]-режим доступа: Дезинфицирующие средства на основе хлора (siladez.ru) -дата обращения: 19.11.2021

10. [Электронный ресурс]-режим доступа: Средства дезинфекции (дезинфектанты) (chistotaiblesk.ru)- дата обращения: 05.12.2021

11. [Электронный ресурс]-режим доступа: Дезр.ру: справочник дезсредств - реестр дезинфицирующих средств (dezr.ru)- дата обращения: 05.12.2021

12. [Электронный ресурс]-режим доступа: ТОП-11 Лучших Антисептиков для Рук – Рейтинг 2020 Года (vyborexperta.ru)-дата обращения: 05.12.2021

13. Химия 9 класс: учеб. Для общеобразоват. Организаций / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г.Фельдман. – 6-е изд. – М.: Просвещение, 2019. – 208 с.: - ISBN 978-5-09-071609-3