الكلورات

الكلورات هو الاسم الشائع لأيون ClO⁻³⁻ ، الذي تكون ذرة الكلور فيه في حالة الأكسدة +5 . ويمكن أن يشير المصطلح أيضًا إلى المركبات الكيميائية التي تحتوي على هذا الأنيون، حيث تُعرف الكلورات بأنها أملاح حمض الكلوريك . ويمكن تسمية الأنيونات الأكسجينية الأخرى للكلور بـ "كلورات" متبوعة برقم روماني بين قوسين يدل على حالة أكسدة الكلور: على سبيل المثال، أيون ClO⁻⁴⁻ ، المعروف باسم بيركلورات ، يمكن تسميته أيضًا كلورات (VII).

كما تنبأت به نظرية تنافر أزواج الإلكترونات في غلاف التكافؤ ، فإن أنيونات الكلورات لها هياكل هرمية ثلاثية .

الكلورات عوامل مؤكسدة قوية ، لذا يجب إبعادها عن المواد العضوية أو المواد سريعة التأكسد. فمزيج أملاح الكلورات مع أي مادة قابلة للاشتعال تقريبًا (كالسكر، ونشارة الخشب ، والفحم، والمذيبات العضوية ، والمعادن، وغيرها) يؤدي إلى اشتعال سريع . لهذا السبب، كانت الكلورات تُستخدم على نطاق واسع في الألعاب النارية ، إلا أن استخدامها تراجع بسبب عدم استقرارها. أما الآن، فتُستخدم البيركلورات الأكثر استقرارًا في معظم تطبيقات الألعاب النارية التي كانت تعتمد على الكلورات .

البنية والترابط

لا يمكن تمثيل أيون الكلورات بشكل مُرضٍ ببنية لويس واحدة فقط ، لأن جميع روابط Cl–O لها نفس الطول (1.49  أنغستروم في كلورات البوتاسيوم [ 1 ] )، وذرة الكلور فائقة التكافؤ . بدلاً من ذلك، يُنظر إليه غالبًا على أنه هجين من بنى رنين متعددة .

بنى الرنين لأيون الكلورات

تحضير

معمل

يمكن تحضير كلورات المعادن عن طريق إضافة الكلور إلى هيدروكسيدات المعادن الساخنة مثل هيدروكسيد البوتاسيوم :

3 Cl 2 + 6 KOH → 5 KCl + KClO 3 + 3 H 2 O

في هذا التفاعل، يخضع الكلور لتفاعل عدم تناسب ، يشمل الاختزال والأكسدة. يُكوّن الكلور، ذو عدد الأكسدة 0، أي أيون الكلوريد (Cl⁻ ؛ عدد الأكسدة -1) وأيون الكلورات ( ClO⁻ ؛ عدد الأكسدة +5 ). أما تفاعل هيدروكسيدات المعادن المائية الباردة مع الكلور فينتج عنه أيون الكلوريد وأيون الهيبوكلوريت (عدد الأكسدة +1).

صناعي

تبدأ عملية تصنيع كلورات الصوديوم على نطاق صناعي من محلول مائي لكلوريد الصوديوم (محلول ملحي) بدلاً من غاز الكلور. إذا سمحت معدات التحليل الكهربائي بخلط الكلور وهيدروكسيد الصوديوم ، فسيحدث تفاعل عدم التناسب المذكور أعلاه. يتم تسخين المواد المتفاعلة إلى درجة حرارة تتراوح بين 50 و70  درجة مئوية باستخدام الطاقة الكهربائية المستخدمة في التحليل الكهربائي .

ظاهرة طبيعية

كشفت دراسة أجريت عام 2010 عن وجود رواسب كلورات طبيعية حول العالم، بتركيزات عالية نسبيًا في المناطق القاحلة وشديدة الجفاف. [ 2 ] كما تم قياس الكلورات في عينات مياه الأمطار، حيث كانت كميتها مماثلة لكمية البيركلورات . ويُشتبه في أن الكلورات والبيركلورات قد تشتركان في آلية تكوين طبيعية مشتركة، وقد تكونان جزءًا من دورة الكيمياء الحيوية للكلور. من وجهة نظر ميكروبية، يمكن أن يفسر وجود الكلورات الطبيعية أيضًا وجود مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة القادرة على اختزال الكلورات إلى كلوريد. علاوة على ذلك، قد يكون تطور اختزال الكلورات ظاهرة قديمة، حيث أن جميع البكتيريا المختزلة للبيركلورات التي تم وصفها حتى الآن تستخدم الكلورات كمستقبل نهائي للإلكترونات. [ 3 ] تجدر الإشارة بوضوح إلى أنه لا توجد حاليًا معادن غنية بالكلورات. هذا يعني أن أيون الكلورات موجود فقط كبديل في أنواع المعادن المعروفة، أو - في نهاية المطاف - موجود في المحاليل التي تملأ المسام. [ 4 ]

في عام 2011، كشفت دراسة أجراها معهد جورجيا للتكنولوجيا عن وجود كلورات المغنيسيوم على كوكب المريخ. [ 5 ]

المركبات (الأملاح)

من أمثلة الكلورات:

أنيونات الأكسجين الأخرى

إذا تبع كلمة "كلورات" رقم روماني بين قوسين، فهذا يشير إلى أن الأوكسي أنيون يحتوي على الكلور في حالة الأكسدة المشار إليها، وهي:

الاسم الشائعاسم السهمحالة الأكسدةصيغة
هيبوكلوريتالكلورات (I)+1ClO
الكلوريتكلورات (III)+3ClO 2
الكلوراتالكلورات (V)+5ClO 3
بيركلوراتالكلورات (VII)+7ClO 4

باستخدام هذا الاصطلاح، تعني كلمة "كلورات" أي أنيون أكسجيني للكلور. عادةً، تشير كلمة "كلورات" فقط إلى الكلور في حالة الأكسدة +5.

سمية

تعتبر الكلورات سامة نسبياً، على الرغم من أنها تشكل كلوريدات غير ضارة بشكل عام عند اختزالها.

مراجع

  1. ج. دانييلسن؛ أ. هازيل؛ ف. ك. لارسن (1981). "بنية كلورات البوتاسيوم عند 77 و298 كلفن". أكتا كريستالوغرافيكا ب . 37 (4): 913-915 . doi : 10.1107/S0567740881004573 .
  2. راو، ب.؛ هاتزينجر، ب.ب.؛ بوهلكه، ج.ك.؛ ستورتشيو، ن.س.؛ أندراسكي، ب.ج.؛ إيكاردت، ف.د.؛ جاكسون، و. (2010). "الكلورات الطبيعية في البيئة: تطبيق طريقة جديدة للتحليل الطيفي الكتلي باستخدام تقنية التأين بالرش الإلكتروني/مطياف الكتلة الترادفي مع معيار داخلي Cl18O3− " . مجلة العلوم والتكنولوجيا البيئية ، 44 (22): 8429-8434 . رمز Bibcode : 2010EnST...44.8429R . doi : 10.1021/es1024228 . PMID : 20968289 . 
  3. كوتس، جيه دي؛ أشنباخ، إل إيه (2004). "اختزال البيركلورات الميكروبي: استقلاب مدفوع بقوة الصاروخ". مجلة نيتشر ريفيوز مايكروبيولوجي . 2 (يوليو): 569-580 . doi : 10.1038/nrmicro926 . PMID 15197392. S2CID 21600794 .  
  4. "الصفحة الرئيسية" . mindat.org .
  5. ^ "De l'EAU Liquid répérée sur les pentes martiennes" . لو تيمبس . 28 سبتمبر 2015.