在多晶硅生产中,氯气是合成四氯化硅的原料。
氯是一种化学元素。化学符号 Cl,原子序数17。由于氯与氟、溴、碘具有相似的结构,
因而具有相似的化学性质,成为一族,称为卤族元素,简称卤素。“卤”在希腊文中是 “成盐”
的意思。
氯原子最外层有7个电子,因而在化学反应中容易结合1个电子,使最外层达到8个电子
的稳定状态。因此,氯气的化学性质很活泼,是一种活泼的非金属。氯气可以与钠等金属直接
化合,也能与铜等不活泼的金属起反应。氯气和氢气反应生成氯化氢。
在通常情况下,氯气为黄绿色有刺激性气味的气体,有毒,易液化,密度比空气大,能溶
于水,难溶于饱和食盐水。
氯气的其他特性见表55。
表55 氯气的特性
序 号 项 目 数 据
1 相对分子质量 70.905
2 熔点 -101.03℃
3 沸点(101.325kPa时) -34.03℃
4 液体密度(25℃时) 1.398g/cm3
5 气体密度(101.325kPa和21.1℃时) 2.936kg/m3
6 气体相对密度[101.325kPa和21.1℃时(空气=1)] 2.448
7 汽化热(沸点下) 286.16kJ/kg
8 熔化热(熔点下) 90.35kJ/kg
9 气体定压比热容(25℃时) 0.476kJ/(kg·K)
10 气体定容比热容(25℃时) 0.358kJ/(kg·K)
20℃时,1体积水可溶解2.15体积氯气,所得溶液称为氯水。将氯气通入0℃的水中,会
析出Cl2·6H2O和Cl2·8H2O固体。氯气对人的鼻、眼、喉、肺都有强烈的刺激和侵蚀。除
氮、氧之外,几乎所有的化学元素都能与氯直接化合。氢气能够在氯气中燃烧,生成氯化氢,
溶于水形成盐酸。在日光下,每升空气中氯达到30μm 时就会引起咳嗽,达到2.5mg时,人
在几分钟内就会死亡,因此在操作时必须戴防毒面具和设置通风设备。氯的化学性质活泼,是
很强的氧化剂。氯与金属发生反应,生成金属氯化物,许多金属氯化物是离子化合物。氯也能
与很多有机化合物发生取代反应和加成反应,例如,甲烷中的氢原子逐步被氯原子取代,可生
成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3 和CCl4。氯的氧化态有-1、+1、+3、+5、+7,氯化态为+4
和+6的化合物很少。氯能形成多种氧化物,如Cl2O、ClO2、Cl2O6、Cl2O7。氯的含氧酸有
次氯酸 (HClO)、亚氯酸 (HClO2)、氯酸 (HClO3)、高氯酸 (HClO4)。这些含氧酸及其盐
都是氧化剂。
)$%氯在地壳中的含量为0.031%,火山气体中含有微量游离状态的氯。无机氯化物很容易溶
于水,最后都被聚集到海洋中,每千克海水中含18.97g氯离子。有些氯化物聚集在内陆湖中,
日久后便形成盐湖,其中氯的含量比海水中高得多。井盐和岩盐沉积物中也含有大量氯化钠。
比较重要的含氯矿物有光卤石 (KCl·MgCl2·6H2O