Теңіз суының басты анионы – хлорид ионы

Кіріспе

Теңіз суындағы негізгі анион

Хлор ионы – Cl− заряды бар анион (теріс зарядталған ион). Хлорид тұздары, мысалы, натрий хлориді суда жақсы ериді. Бұл – барлық дене сұйықтықтарында кездесетін маңызды электролит, ол қышқыл-негіздік тепе-теңдікті сақтауға, жүйкелік импульстарды таратуға және жасушаларға сұйықтықтың ағынын реттеуге жауапты. Иондық хлоридтердің басқа мысалдары – натрий хлориді NaCl, кальций хлориді CaCl2 және аммоний хлориді [NH4]Cl. Хлорид – бұл молекуланың қалған бөлігімен коваленттік байланыс арқылы байланысқан бейтарап хлор атомы. Мысалы, метилхлорид CH3Cl – ковалентті C-Cl байланысы бар органикалық қосылыс, онда хлор анион емес. Ковалентті хлоридтердің басқа мысалдары: көміртек тетрахлориді CCl4, сульфурил хлориді SO2Cl2 және монохлорамин NH2Cl.

Электрондық қасиеттері

Хлорид ионы (диаметрі 167 пм) хлор атомынан (диаметрі 99 пм) әлдеқайда үлкен. Хлор атомының сыртқы электрондық қабатына ұсталымы нашар, себебі хлорид анионында одан бір электрон артық. Ион түссіз және диамагниттік. Сулы ерітіндіде көп жағдайда жақсы ериді; бірақ күміс хлориді, қорғасын(II) хлориді және сынап(I) хлориді сияқты кейбір хлорид тұздары суда аз ғана ериді. Сулы ерітіндіде хлорид су молекулаларының протонды бөлігімен байланысады.

Табиғатта кездеседі

Табиғатта хлорид негізінен теңіз суында кездеседі, оның хлорид иондарының концентрациясы 19400 мг/литрді құрайды. Аз мөлшерде, бірақ жоғары концентрацияда, кейбір ішкі теңіздерде және жер астындағы тұзды сулы бұлақтарда кездеседі, мысалы, Юта штатындағы Ұлы тұзды көлде және Израильдегі Өлі теңізде. Хлорид тұздарының көпшілігі суда жақсы ериді, сондықтан хлоридті минералдар көбінесе құрғақ климатта немесе жер астының терең қабаттарында көптеп табылады. Хлоридті құрайтын минералдардың мысалдары: халит (натрий хлориді NaCl), сильвит (калий хлориді KCl), бишофит (MgCl2∙6H2O), карналлит (KCl∙MgCl2∙6H2O) және каинит (KCl∙MgSO4∙3H2O). Ол сондай-ақ хлорапатит және содалит сияқты булану минералдарында да кездеседі.

Биологиядағы рөлі

Хлоридтің маңызды физиологиялық қызметтері бар, оның ішінде осмостық қысымды реттеу, электролиттік тепе-теңдік және қышқыл-негіздік гомеостаз. Хлор барлық дене сұйықтықтарында кездеседі және жасушадан тыс сұйықтықтың тоникасының шамамен үштен бір бөлігін құрайтын ең көп таралған жасушадан тыс анион болып табылады. Хлорид – өте қажетті электролит, ол жасуша гомеостазын сақтауда және нейрондардағы әрекет потенциалын таратуда маңызды рөл атқарады. Ол хлорид каналдары арқылы (соның ішінде GABAA рецепторы арқылы) өтеді және KCC2 және NKCC2 транспортерлерімен тасымалданады. Хлорид көбінесе (бірақ әрқашан емес) жасушадан тыс концентрациясында жоғары болады, бұл оның теріс кері потенциалына (сүтқоректілер жасушасында 37°C-та шамамен −61 мВ) ие болуына себеп болады. Модельдік организмдерде хлоридтің ерекше концентрациясы: E. coli және қабыршақты ашытқыда 10–200 мМ (ортаға байланысты), сүтқоректілер жасушаларында 5–100 мМ және қан плазмасында 100 мМ. Қандағы хлорид концентрациясы сарысу хлориді деп аталады және осы концентрацияны бүйректер реттейді. Хлорид ионы кейбір белоктардың құрылымдық құрауы болып табылады, мысалы, ол амилаза ферментінде кездеседі. Осы функциялары үшін хлорид – қажетті диеталық минералдардың бірі (элемент атауы хлор ретінде тізімделген). Сарысу хлориді деңгейін бүйректер негізінен нефрон бойында орналасқан әртүрлі транспортерлер арқылы реттейді. Гломеруль арқылы сүзгіленген хлоридтің көп бөлігі проксималды және дисталды түтікшелер (көбінесе проксималды түтікше) арқылы белсенді және пассивті тасымалдау арқылы қайта сіңіріледі.

Тотығу

Хлоридтердің болуы, мысалы теңіз суында, көптеген металдардың (соның ішінде тот баспайтын болат, алюминий және жоғары қорытпалы материалдар) шұғыл коррозияға түсу жағдайын нашарлатады. Хлордың әсерінен болаттың бетонды коррозияға ұшуы сілтілі бетонның қорғаушы оксид қабатының жергілікті бұзылуына алып келеді, соның салдарынан локальдік коррозиялық әсер пайда болады.

Қоршаған ортаға қауіп төндіретін факторлар

Хлоридтің жоғары концентрациясы су және құрлық орталарында көптеген экологиялық салдарларға алып келуі мүмкін. Ол өзендердің қышқылдануына себеп болуы, ион алмасу арқылы радиоактивті топырақ металдарын белсендіруі, су өсімдіктері мен жануарларының өлу және көбею деңгейіне әсер етуі, тұзды су организмдерінің бұрынғыдағы тұщы су ортасына енуіне жағдай жасауы және көлдердің табиғи араласуына бөгет қоюы мүмкін. Натрий хлоридінің тіпті төмен концентрацияда да микроб түрлерінің құрамын өзгертетіні дәлелденген. Бұған қоса, ол нитраттарды жою және су сапасын сақтау үшін маңызды микробтық процестердің бірі – денитрификация процесін бәсеңдетіп, органикалық заттардың нитрификациясы мен тыныс алуын тежеуі мүмкін.

Мысалдар және қолдану

Мысал ретінде ас тұзын келтіруге болады, ол химиялық формуласы NaCl болатын натрий хлориді. Суда ол Na+ және Cl− иондарына ыдырайды. Кальций хлориді, магний хлориді, калий хлориді сияқты тұздар медициналық емдеулерден цемент жасауға дейін алуан түрлі қолданыстарға ие. Фосфор трихлориді, фосфор пентахлориді және тионил хлориді – ковалентті байланысқан хлоридтердің мысалдары. Бұл үшеуі де зертханада қолданылған реактивті хлорлау реагенттері болып табылады.

Су сапасы мен өңдеу

Хлоридті қолданудың маңызды салаларының бірі – тұзды суды тұщыту, яғни ішуге жарамды су алу үшін хлорид тұздарын көп энергия жұмсап шығару. Мұнай өнеркәсібінде хлоридтер – бұрғылау ерітіндісінің қадағаланатын негізгі құрауыштары. Бұрғылау ерітіндісіндегі хлоридтердің артуы жоғары қысымды тұзды сулы қабатқа бұрғылаудың белгісі болуы мүмкін. Сондай-ақ, бұл мақсатты құмның нашар сапалы екенін де көрсетеді. Хлорид – өзен және жер асты суларының фекальдық ластануын анықтауға пайдалы және сенімді химиялық индикатор, себебі хлорид химиялық жағынан бейтарап ерігіш зат және канализация мен ішу суында кең таралған. Әлемдегі көптеген су шаруашылығы компаниялары өзендер мен ішу суы көздерінің ластану деңгейін бақылау үшін хлоридті пайдаланады.

Тағам

Хлорлы тұздар, мысалы, натрий хлориді, азық-түлік сақтауға және қоректік заттар немесе дәмдеуіш ретінде пайдаланылады.