ไอออนคลอไรด์

ชื่อ
ชื่อตามระบบ IUPAC คลอไรด์[ 1 ]
ตัวระบุ
หมายเลข CAS	16887-00-6 วาย
โมเดล 3 มิติ ( JSmol )	ภาพแบบโต้ตอบ
การอ้างอิงของ Beilstein	3587171
ชอีบี	เชบี:17996
เคมีเอ็มบีแอล	เคมีเอ็มบีแอล19429 วาย
เคมสไปเดอร์	306 วาย
อ้างอิง Gmelin	14910
ไออูฟาร์/บีพีเอส	2339
เคกก์	C00698 วาย
PubChem CID	312
มหาวิทยาลัย	Q32ZN48698 วาย
อินชิ InChI=1S/ClH/h1H/p-1 วาย รหัส: VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M วาย
รอยยิ้ม [Cl-]
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	Cl −
มวลโมลาร์	35.45  กรัม·โมล−1
กรดคอนจูเกต	ไฮโดรเจนคลอไรด์
เทอร์โมเคมี
เอนโทรปีโมลาร์มาตรฐาน( S ⦵ 298 )	153.36 เจ·เค−1 ·โมล−1 [ 2 ]
เอนทาลปีมาตรฐานของการเกิด(Δ f H ⦵ 298 )	−167 kJ·mol −1 [ 2 ]
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง
แอนไอออนอื่นๆ	ฟลูออไรด์ โบรไมด์ ไอโอไดด์
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa) ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล

คำว่าคลอไรด์หมายถึงสารประกอบหรือโมเลกุลที่มีไอออนคลอรีน ( Cl− ⁾ซึ่งเป็นอะตอมคลอรีนที่มีประจุลบ หรืออะตอมคลอรีนที่ไม่มีประจุซึ่งเชื่อมต่อกับส่วนที่เหลือของโมเลกุลด้วยพันธะเดี่ยว ( −Cl ) การออกเสียงของคำว่า " คลอไรด์ "คือ/ ˈklɔːraɪd / ^{[ 3 ]}

เกลือคลอไรด์เช่นโซเดียมคลอไรด์มักละลายได้ในน้ำ^{[ 4 ]}เป็นอิเล็กโทรไลต์ ที่จำเป็น ซึ่งพบในของเหลวในร่างกายทั้งหมด ทำหน้าที่รักษาสมดุลกรด/เบส ส่งสัญญาณประสาทและควบคุมการไหลของของเหลวเข้าและออกจากเซลล์ ตัวอย่างอื่นๆ ของคลอไรด์ไอออนิก ได้แก่โพแทสเซียมคลอไรด์ ( KCl ) แคลเซียมคลอไรด์₍ CaCl2 )และแอมโมเนียมคลอไรด์( NH4Cl )ตัวอย่างของคลอไรด์โคเวเลนต์ ได้แก่เมทิลคลอไรด์ ( CH3Cl ) คาร์บอนเตตระคลอไรด์ ( CCl4 ₎ซั_ลฟูริลคลอไรด์₍ SO2Cl2 ) _และโมโนคลอรา_มีน ( NH2Cl )

ไอออนคลอไรด์ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 181  pm ) มีขนาดใหญ่กว่าอะตอมคลอรีน (เส้นผ่านศูนย์กลาง 99 pm) มาก อะตอมคลอรีนยึดเกาะกับเปลือกวาเลนซ์ได้อ่อนกว่าเพราะไอออนคลอไรด์มีอิเล็กตรอนมากกว่าหนึ่งตัว^{[ 5 ]}ไอออนนี้ไม่มีสีและเป็นไดอะแมกเนติก ในสารละลายในน้ำ ไอออนนี้ละลายได้ดีในกรณีส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม สำหรับเกลือคลอไรด์บางชนิด เช่นซิลเวอร์คลอไรด์ตะกั่ว(II) คลอไรด์และปรอท(I) คลอไรด์จะละลายในน้ำได้เพียงเล็กน้อย^{[ 6 ]}ในสารละลายในน้ำ คลอไรด์จะยึดเกาะกับปลายโปรติกของโมเลกุลน้ำ

คลอไรด์สามารถถูกออกซิไดซ์ได้ แต่ไม่สามารถถูกรีดิวซ์ได้ การออกซิเดชันครั้งแรก ซึ่งใช้ในกระบวนการคลอร์-อัลคาไล คือการเปลี่ยนไปเป็นก๊าซคลอรีน คลอรีนสามารถถูกออกซิไดซ์ต่อไปเป็นออกไซด์และออกซิแอนไอออนอื่นๆ ได้แก่ไฮโปคลอไรต์ (ClO⁻ ^ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญในสารฟอก ขาวคลอรีน ) คลอรีนไดออกไซด์ (ClO₂ ₎และคลอเรต ( ClO₃⁻)⁻ ₃) และเปอร์คลอเรต ( ClO )⁻ ₄)

ในแง่ของคุณสมบัติความเป็นกรด-เบส คลอไรด์เป็นเบสอ่อนดังที่แสดงโดยค่าpKa ที่_เป็น ลบ ของกรดไฮโดรคลอริก คลอไรด์สามารถถูกโปรตอนโดยกรดแก่เช่น กรดซัลฟิวริก:

_NaCl + _H₂SO₄ → NaHSO₄ ₊ HCl

เกลือคลอไรด์ไอออนิกทำปฏิกิริยากับเกลืออื่นๆ เพื่อแลกเปลี่ยนแอนไอออน การมีอยู่ของไอออนเฮไลด์เช่น คลอไรด์สามารถตรวจพบได้โดยใช้ซิลเวอร์ไนเตรต สารละลายที่มีไอออนคลอไรด์จะทำให้เกิด ตะกอน ซิลเวอร์คลอไรด์สี ขาว : ^{[ 7 ]}

Cl ⁻ + Ag ⁺ → AgCl

สามารถกำหนดความเข้มข้นของคลอไรด์ในตัวอย่างทดสอบได้โดยใช้เครื่องวัดคลอไรด์ซึ่งจะตรวจจับไอออนเงินเมื่อคลอไรด์ทั้งหมดในตัวอย่างทดสอบตกตะกอนผ่านปฏิกิริยานี้แล้ว

อิเล็กโทรดเงินคลอไรด์มักใช้ใน การตรวจ ทางสรีรวิทยาไฟฟ้าภายนอกร่างกาย^{[ 8 ]}

คลอรีนสามารถมีสถานะออกซิเดชัน ได้ −1, +1, +3, +5 หรือ +7 นอกจากนี้ยังพบ ออกไซด์ของคลอรีน ที่เป็นกลางอีกหลายชนิด

สถานะออกซิเดชันของคลอรีน	−1	+1	+3	+5	+7
ชื่อ	คลอไรด์	ไฮโปคลอไรต์	คลอไรต์	คลอเรต	เปอร์คลอเรต
สูตร	Cl −	ClO −	ClO− 2	ClO− 3	ClO− 4
โครงสร้าง

ในธรรมชาติ คลอไรด์พบได้เป็นหลักในน้ำทะเล ซึ่งมีความเข้มข้นของไอออนคลอไรด์ 19,400 มิลลิกรัมต่อลิตร^{[ 9 ]}ปริมาณที่น้อยกว่า แต่มีความเข้มข้นสูงกว่า พบได้ในทะเลสาบน้ำจืดบางแห่งและในบ่อน้ำเกลือ ใต้ดิน เช่นทะเลสาบเกรตซอลท์เลคในยูทาห์และทะเลเดดซีในอิสราเอล^{[ 10 ]} เกลือคลอไรด์ส่วนใหญ่ละลายได้ในน้ำ ดังนั้นแร่ธาตุที่มีคลอไรด์จึงมักพบได้มากในสภาพอากาศแห้งหรือใต้ดินลึก แร่ธาตุที่มีคลอไรด์บางชนิด ได้แก่ฮาไลต์ (โซเดียมคลอไรด์NaCl ), ซิลไวต์ (โพแทสเซียมคลอไรด์KCl ), บิสชอไฟต์ (MgCl ₂ ∙6H ₂ O), คาร์นัลไลต์ (KCl∙MgCl ₂ ∙6H ₂ O) และไคไนต์ (KCl∙MgSO ₄ ∙3H ₂ O) นอกจากนี้ยังพบได้ในแร่ระเหย เช่นคลอราพาไทต์ และโซดาไลต์

คลอไรด์มีความสำคัญทางสรีรวิทยาอย่างมาก^{[ 11 ]}ซึ่งรวมถึงการควบคุมแรงดันออสโม^ติกสมดุลของอิเล็กโทรไลต์ และภาวะสมดุลกรด-เบส คลอไรด์มีอยู่ในของเหลวในร่างกาย ทั้งหมด [ ^{12 ]} และเป็น แอนไอออนนอกเซลล์ที่พบมากที่สุดซึ่งคิดเป็นประมาณหนึ่งในสามของความเข้มข้นของของเหลวนอกเซลล์^{[ 13 ] [ 14 ]}

คลอไรด์เป็นอิเล็กโทรไลต์ ที่จำเป็น ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการรักษาสภาวะสมดุล ของเซลล์ และส่งผ่านศักยภาพการกระทำในเซลล์ประสาท^{[ 15 ]}มันสามารถไหลผ่านช่องคลอไรด์ (รวมถึง ตัวรับ GABA _A ) และถูกขนส่งโดยตัวขนส่ง KCC2และNKCC2

โดยปกติ (แต่ไม่เสมอไป) คลอไรด์จะมีความเข้มข้นภายนอกเซลล์สูงกว่า ทำให้มีศักยภาพย้อนกลับ เป็นลบ (ประมาณ −61 mV ที่ 37 °C ในเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม) ^{[ 16 ]}ความเข้มข้นของคลอไรด์ที่เป็นลักษณะเฉพาะในสิ่งมีชีวิตจำลองมีดังนี้: ในE. coliและยีสต์ที่กำลังแตกหน่ออยู่ที่ 10–200  mM (ขึ้นอยู่กับตัวกลาง) ในเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอยู่ที่ 5–100 mM และในพลาสมาในเลือดอยู่ที่ 100 mM ^{[ 17 ]}

คลอไรด์ยังจำเป็นสำหรับการผลิตกรดไฮโดรคลอริกในกระเพาะอาหาร ด้วย ^{[ 18 ]}

ความเข้มข้นของคลอไรด์ในเลือดเรียกว่าซีรั่มคลอไรด์และความเข้มข้นนี้ถูกควบคุมโดยไต ไอออนคลอไรด์เป็นส่วนประกอบโครงสร้างของโปรตีนบางชนิด ตัวอย่างเช่น พบได้ใน เอนไซม์ อะไมเลสด้วยบทบาทเหล่านี้ คลอไรด์จึงเป็นหนึ่งในแร่ธาตุที่จำเป็นต่อร่างกาย (ระบุตามชื่อธาตุคลอรีน ) ระดับ ซีรั่มคลอไรด์ส่วนใหญ่ถูกควบคุมโดยไตผ่านตัวขนส่งหลายชนิดที่มีอยู่ตามเนฟรอน [ ^{19 ] คลอ}ไรด์ส่วนใหญ่ซึ่งถูกกรองโดยโกลเมอรูลัสจะถูกดูดซึมกลับโดยท่อไตทั้งส่วนต้นและส่วนปลาย (ส่วนใหญ่โดยท่อไตส่วนต้น) โดยทั้งการขนส่งแบบแอคทีฟและแบบพาสซีฟ^{[ 20 ]}

การมีอยู่ของคลอไรด์ เช่น ในน้ำทะเล ทำให้สภาวะการกัดกร่อนแบบเป็นหลุมของโลหะส่วนใหญ่ (รวมถึงเหล็กกล้าไร้สนิม อะลูมิเนียม และวัสดุผสมสูง) แย่ลงอย่างมาก การกัดกร่อนของเหล็กในคอนกรีตที่เกิดจากคลอไรด์นำไปสู่การแตกตัวของออกไซด์ป้องกันในคอนกรีตอัลคาไลน์ในบริเวณนั้น ส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนเฉพาะที่ตามมา^{[ 21 ]}

ความเข้มข้นของคลอไรด์ที่เพิ่มขึ้นสามารถก่อให้เกิดผลกระทบทางนิเวศวิทยาหลายประการทั้งในสภาพแวดล้อมทางน้ำและทางบก อาจทำให้ลำธารมีสภาพเป็นกรดมากขึ้น เคลื่อนย้ายโลหะกัมมันตรังสีในดินโดยการแลกเปลี่ยนไอออน ส่งผลต่อการตายและการสืบพันธุ์ของพืชและสัตว์น้ำ ส่งเสริมการรุกรานของสิ่งมีชีวิตในน้ำเค็มเข้าสู่สภาพแวดล้อมที่เคยเป็นน้ำจืด และรบกวนการผสมผสานตามธรรมชาติของทะเลสาบ โซเดียมคลอไรด์แสดงให้เห็นว่าสามารถเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของจุลินทรีย์ที่ความเข้มข้นค่อนข้างต่ำ ขัดขวาง กระบวนการ ดีไนตริฟิเคชันซึ่งเป็นกระบวนการทางจุลินทรีย์ที่จำเป็นต่อ การกำจัด ไนเตรตและการอนุรักษ์คุณภาพน้ำ และยับยั้งการไนตริฟิเคชันและการหายใจของสารอินทรีย์^{[ 22 ]}

อุตสาหกรรม คลอร์-อัลคาไลเป็นผู้บริโภคพลังงานรายใหญ่ของโลก กระบวนการนี้เปลี่ยนสารละลายโซเดียมคลอไรด์เข้มข้นให้เป็นคลอรีนและโซเดียมไฮดรอกไซด์ ซึ่งใช้ในการผลิตวัสดุและสารเคมีอื่นๆ อีกมากมาย กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาคู่ขนานสองปฏิกิริยา:

2 Cl ⁻ → Cl₂+ 2  e ⁻

2  ชั่วโมง₂O + 2 e ⁻ → H ₂ + 2 OH ⁻

ตัวอย่างเช่น เกลือแกง ซึ่งเป็นโซเดียมคลอไรด์ที่มีสูตรทางเคมี NaCl เมื่ออยู่ในน้ำจะแตกตัวเป็นไอออน Na ⁺และ Cl− ^{เกลือ}เช่นแคลเซียมคลอไรด์แมกนีเซียมคลอไรด์โพแทสเซียมคลอไรด์มีการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่การรักษาทางการแพทย์ไปจนถึงการผลิตซีเมนต์^{[ 4 ]}

แคลเซียมคลอไรด์ (CaCl2 ₎เป็นเกลือที่วางจำหน่ายใน รูปแบบ เม็ดสำหรับกำจัดความชื้นจากห้องและการดูแลสนามหญ้า นอกจากนี้ แคลเซียมคลอไรด์ยังใช้สำหรับบำรุงรักษาถนนที่ไม่ได้ลาดยางและเสริมความแข็งแรงของฐานถนนสำหรับการก่อสร้างใหม่ ยิ่งไปกว่านั้น แคลเซียมคลอไรด์ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะสารละลาย น้ำแข็ง เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการลดจุดหลอมเหลวเมื่อใช้กับน้ำแข็ง^{[ 23 ]}

ตัวอย่างของ คลอไรด์ ที่ยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโควาเลนต์ได้แก่ฟอสฟอรัสไตรคลอไรด์ฟอสฟอรัสเพนตาคลอไรด์และไทโอนิลคลอไรด์ซึ่งทั้งสามชนิดนี้เป็นสารทำ ปฏิกิริยาคลอริเนต ที่ มีประสิทธิภาพสูง

การประยุกต์ใช้คลอไรด์ที่สำคัญอย่างหนึ่งคือการแยกเกลือออกจากน้ำ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการกำจัดเกลือคลอไรด์ด้วยพลังงานสูงเพื่อให้ได้น้ำดื่มในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมคลอไรด์เป็นส่วนประกอบที่ได้รับการตรวจสอบอย่างใกล้ชิดในระบบโคลนเจาะการเพิ่มขึ้นของคลอไรด์ในระบบโคลนเจาะอาจบ่งชี้ถึงการเจาะลงไปในชั้นหินน้ำเค็มที่มีแรงดันสูง การเพิ่มขึ้นของคลอไรด์ยังอาจบ่งชี้ถึงคุณภาพที่ไม่ดีของทรายเป้าหมายอีกด้วย

คลอไรด์ยังเป็นตัวบ่งชี้ทางเคมีที่มีประโยชน์และเชื่อถือได้สำหรับการปนเปื้อนอุจจาระในแม่น้ำและน้ำบาดาล เนื่องจากคลอไรด์เป็นสารละลายที่ไม่ทำปฏิกิริยาและพบได้ทั่วไปในน้ำเสียและน้ำดื่ม บริษัทควบคุมคุณภาพน้ำหลายแห่งทั่วโลกใช้คลอไรด์เพื่อตรวจสอบระดับการปนเปื้อนของแม่น้ำและแหล่งน้ำดื่ม^{[ 24 ]}

เกลือคลอไรด์ เช่นโซเดียมคลอไรด์ใช้ในการถนอมอาหารและเป็นสารอาหารหรือเครื่องปรุงรส

• ฮาไลด์
• การดูดซึมคลอไรด์กลับคืนที่ไต