Cloro
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| Cloro | ||||||||||||||||||||||||||||
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17 Cl | ||||||||||||||||||||||||||||
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| Apariencia | ||||||||||||||||||||||||||||
gas amarillo-verde pálido  | ||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades generales | ||||||||||||||||||||||||||||
| Nombre, símbolo, número | cloro, Cl, 17 | |||||||||||||||||||||||||||
| Pronunciación | / k l ɔər yo n / Klohr -een o / k l ɔər ɨ n / Klohr -ən | |||||||||||||||||||||||||||
| Categoría metálico | halógeno | |||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, período, bloque | 17 (halógenos) , 3, p | |||||||||||||||||||||||||||
| Peso atómico estándar | 35,45 (1) | |||||||||||||||||||||||||||
| Configuración electrónica | [ Ne ] 3s 2 3p 5 2, 8, 7  | |||||||||||||||||||||||||||
| Historia | ||||||||||||||||||||||||||||
| Descubrimiento | Carl Wilhelm Scheele (1774) | |||||||||||||||||||||||||||
| Primer aislamiento | Carl Wilhelm Scheele (1774) | |||||||||||||||||||||||||||
| Reconocido como un elemento de | Humphry Davy (1808) | |||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades físicas | ||||||||||||||||||||||||||||
| Fase | gas | |||||||||||||||||||||||||||
| Densidad | (0 ° C, 101,325 kPa) 3,2 g / L | |||||||||||||||||||||||||||
| Líquido densidad en pb | 1,5625 g · cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||
| Punto de fusion | 171,6 K , -101,5 ° C, -150.7 ° F | |||||||||||||||||||||||||||
| Punto de ebullicion | 239,11 K, -34.04 ° C, -29.27 ° F | |||||||||||||||||||||||||||
| Punto crítico | 416.9 K, 7.991 MPa | |||||||||||||||||||||||||||
| Calor de fusión | (Cl 2) 6.406 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| El calor de vaporización | (Cl 2) 20,41 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Capacidad calorífica molar | (Cl 2) 33.949 J · mol -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Presión del vapor | ||||||||||||||||||||||||||||
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| Propiedades atómicas | ||||||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidación | 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1 (Fuertemente ácida óxido) | |||||||||||||||||||||||||||
| Electronegatividad | 3,16 (escala de Pauling) | |||||||||||||||||||||||||||
| Energías de ionización ( más) | Primero: 1251,2 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Segundo: 2298 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||
| Tercero: 3822 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||
| Radio covalente | 102 ± 16:00 | |||||||||||||||||||||||||||
| Van der Waals radio | 175 pm | |||||||||||||||||||||||||||
| Miscelánea | ||||||||||||||||||||||||||||
| Estructura cristalina | ortorrómbica  | |||||||||||||||||||||||||||
| Ordenamiento magnético | diamagnético | |||||||||||||||||||||||||||
| La resistividad eléctrica | (20 ° C)> 10 Ω · m | |||||||||||||||||||||||||||
| Conductividad térmica | 8.9 × 10 -3 W · m -1 · K -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Velocidad del sonido | (Gas, 0 ° C) 206 m · s -1 | |||||||||||||||||||||||||||
| Número de registro del CAS | 7782-50-5 | |||||||||||||||||||||||||||
| La mayoría de los isótopos estables | ||||||||||||||||||||||||||||
| Artículo principal: Los isótopos de cloro | ||||||||||||||||||||||||||||
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El cloro es un elemento químico con el símbolo Cl y número atómico 17. El cloro es en el grupo halógeno (17) y es el segundo más ligero después de halógeno flúor . El elemento es un gas de color amarillo-verde bajo condiciones estándar, en donde forma moléculas diatómicas. Tiene el mayor afinidad electrónica y la tercera más alta electronegatividad de todos los elementos; Por esta razón, el cloro es un fuerte agente oxidante. El cloro libre es raro en la Tierra, y es generalmente el resultado de la oxidación directa o indirecta por el oxígeno.
El compuesto más común de cloro, cloruro de sodio , se conoce desde la antigüedad. Alrededor de 1630 gas cloro fue sythesized primero en una reacción química, pero no se reconoce como una sustancia fundamental importancia. Caracterización de gas de cloro fue hecha en 1774 por Carl Wilhelm Scheele, quien supuso que un óxido de un elemento nuevo. En 1809 los químicos sugirieron que el gas podría ser un elemento puro, y esto fue confirmado por Sir Humphry Davy en 1810, que la nombró de griego antiguo : khlôros χλωρóς "verde pálido".
Casi todo el cloro en la corteza de la Tierra se produce como cloruro en diversos compuestos iónicos, incluyendo sal de mesa. Es el segundo halógeno más abundante y 21 más abundante elemento químico en la corteza terrestre. Cloro elemental se produce comercialmente a partir salmuera por electrólisis. El alto potencial oxidante de cloro elemental llevó comercialmente al cloro libre de blanqueo y usos desinfectantes, así como sus muchos usos de un reactivo esencial en la industria química. El cloro se utiliza en la fabricación de una amplia gama de productos de consumo, alrededor de dos tercios de los productos químicos orgánicos, tales como cloruro de polivinilo, así como muchos intermedios para la producción de plásticos y otros productos finales que no contienen el elemento. Como desinfectante común, compuestos de cloro y cloro generadoras elementales se utilizan de forma más directa en piscinas para mantenerlos limpios y sanitario.
En forma de iones de cloro, el cloro es necesario para todas las especies conocidas de vida. Otros tipos de compuestos de cloro son raras en los organismos vivos, y los compuestos orgánicos clorados producidos artificialmente van desde inerte para tóxica. En el atmósfera superior, moléculas orgánicas que contienen cloro tales como clorofluorocarbonos han sido implicados en el agotamiento del ozono . Pequeñas cantidades de cloro elemental se generan por la oxidación de cloruro de hipoclorito en neutrófilos, como parte de la respuesta inmune contra las bacterias. El cloro elemental en altas concentraciones es extremadamente peligrosa y venenosa para todos los organismos vivos, y fue utilizado históricamente en la Primera Guerra Mundial como el primer agente de guerra química gaseosa.
Características
Características físicas de cloro y sus compuestos
En temperatura y presión estándar, se forman dos átomos de cloro del molécula diatómica Cl 2. Este es un gas de color amarillo-verde que tiene un olor fuerte distintivo, familiar a la mayoría de común lejía de uso doméstico. La unión entre los dos átomos es relativamente débil (sólo 242.580 ± 0.004 kJ / mol), lo que hace que la molécula de Cl 2 altamente reactivo. El punto de ebullición en atmósfera normal es de alrededor de -34 ° C, pero puede ser licuado a temperatura ambiente con presiones por encima de 740 kPa.
Aunque el cloro elemental es yelow-verde, ion cloruro, en común con otros iones haluro, no tiene color, ya sea en minerales o soluciones (ejemplo, sal de mesa). Del mismo modo, (de nuevo como con otros halógenos) átomos de cloro no imparten color a cloruros orgánicos cuando se sustituyen átomos de hidrógeno en compuestos orgánicos incoloros, tales como tetraclorometano . El punto de fusión y la densidad de estos compuestos se aumenta por sustitución de hidrógeno en lugar de cloro. Los compuestos de cloro con otros halógenos, sin embargo, así como muchos óxidos de cloro, están visiblemente de color.
Características químicas
Junto con flúor , bromo , yodo y astato , el cloro es un miembro de la halógeno serie que forma el grupo 17 (anteriormente VII, VIIA, VIIB o) de la tabla periódica. Forma compuestos clorados, con casi todos los elementos para dar compuestos que normalmente se llaman cloruros. El gas cloro reacciona con la mayoría de los compuestos orgánicos, y será incluso apoyar lentamente la combustión de hidrocarburos.
La hidrólisis del cloro libre o desproporción en el agua
A 25 ° C y presión atmosférica, una litro de agua disuelve 3,26 g o 1,125 l de cloro gaseoso. Las soluciones de cloro en el agua contienen cloro (Cl 2), ácido clorhídrico y ácido hipocloroso:
- Cl 2 + H 2 O
HCl + HClO
Esta conversión a la derecha se llama desproporción, porque el cloro ingrediente ambos aumentos y disminuciones en el estado de oxidación formal. La solubilidad de cloro en el agua se incrementa si el agua contiene disolvió hidróxido alcalino, y de esta manera, blanqueador de cloro se produce.
- Cl 2 + 2 OH - → ClO - + Cl - + H 2 O
El gas de cloro sólo existe en una solución neutra o ácida.
Química y compuestos
Existe cloro en todas las impares estados de oxidación -1-7, así como el estado elemental de cero y cuatro de dióxido de cloro (ver tabla a continuación, y también en las estructuras clorito). Progresando a través de los estados, el ácido clorhídrico puede ser oxidado usando dióxido de manganeso, o gas cloruro de hidrógeno oxidado catalíticamente por aire para formar gas de cloro elemental.
| Oxidación estado | Nombre | Fórmula | Compuestos característicos |
|---|---|---|---|
| -1 | cloruros | Cl - | cloruros iónicos, cloruros orgánicos, ácido clorhídrico |
| 0 | cloro | Cl 2 | cloro elemental |
| 1 | hipocloritos | ClO - | hipoclorito de sodio, hipoclorito de calcio |
| 3 | cloritas | ClO - 2 | clorito de sodio |
| 4 | cloro (IV) | ClO 2 | dióxido de cloro |
| 5 | chloryl, cloratos | ClO - 3 ClO + 2 | cloruro de potasio, ácido clórico, dichloryl trisulfato [ClO2] 2 [S 3 O 10]. |
| 6 | cloro (VI) | Cl 2 O 6 | hexóxido dicloro (gas). En desproporciona líquidos o sólidos para mezclar de 5 y 7 estados de oxidación, como el perclorato chloryl iónica [ClO 2] + [ClO 4] - |
| 7 | percloratos | ClO - 4 | ácido perclórico, sales de perclorato, tales como perclorato de magnesio, dicloro heptóxido |
Cloruros
El cloro se combina con casi todos los elementos para dar cloruros. Los compuestos con oxígeno , nitrógeno , xenón y criptón son conocidos, pero no se forman por reacción directa de los elementos. El cloruro es uno de los aniones más comunes en la naturaleza. El cloruro de hidrógeno y su solución acuosa, ácido clorhídrico , se producen en la escala de megatones anualmente tanto como productos intermedios valiosos pero a veces como contaminantes indeseables.
Óxidos de cloro
El cloro se forma una variedad de óxidos, como se ha visto anteriormente: dióxido de cloro (ClO 2), monóxido de dicloro (Cl 2 O), hexóxido dicloro (Cl 2 O 6), heptóxido dicloro (Cl 2 O 7). Los derivados aniónicos de estos mismos óxidos son también bien conocidos incluyendo clorato (ClO -
3), clorito (ClO -
2), hipoclorito (ClO -), y perclorato (ClO -
4). Los derivados de ácido de estos aniones son El ácido hipocloroso (HOCl), ácido clórico (HClO 3) y ácido perclórico (HClO4). El catión chloroxy chloryl (ClO 2 +) se conoce y tiene la misma estructura que clorito pero con una carga positiva y cloro en el estado de oxidación +5. El compuesto "trióxido de cloro" no se produce, sino más bien en forma de gas se encuentra como el dimérica hexóxido dicloro (Cl 2 O 6) con un estado de oxidación +6. Este compuesto se desproporciona en forma líquida o sólida a una mezcla de 5 y 7 estados de oxidación, que se producen como el iónico perclorato chloryl compuesto, [ClO 2] + [ClO 4] -.
En solución alcalina concentrada caliente desproporciona hipoclorito:
- 2 ClO - → Cl - + ClO -
2 - ClO - + ClO -
2 → Cl - + ClO -
3
El clorato de sodio y clorato de potasio se puede cristalizar a partir de soluciones formadas por las reacciones anteriores. Si sus cristales se calientan, se someten a una desproporción definitiva más allá:
- 4 ClO -
3 → Cl - + 3 ClO -
4
Esta misma progresión a partir de cloruro de perclorato se puede lograr por electrólisis. La progresión de la reacción en el ánodo es:
Reacción Electrodo
potencialCl - + 2 OH - → ClO - + H2O + 2 e - 0,89 voltios ClO - + 2 OH - → ClO -
2 + H 2 O + 2 e -0,67 voltios ClO -
2 + 2 OH - → ClO -
3 + H 2 O + 2 e -0,33 voltios ClO -
3 + 2 OH - → ClO -
4 + H2O + 2 e -0,35 voltios
Cada paso se acompaña en el cátodo por
- 2 H 2 O 2 + e - → 2 OH - + H 2 (-0,83 voltios)
Compuestos interhalogenados
Cloro oxida sales de bromuro y yoduro de bromo y yodo, respectivamente. Sin embargo, no puede oxidar sales de fluoruro a flúor. Se hace una variedad de compuestos interhalogenados, tales como los fluoruros de cloro, monofluoruro de cloro (CLF), trifluoruro de cloro (ClF 3), pentafluoruro de cloro (CLF 5). También se conocen cloruros de bromo y yodo.
Compuestos organoclorados
El cloro se utiliza ampliamente en química orgánica en sustitución y reacciones de adición. El cloro menudo imparte muchas propiedades deseadas a un compuesto orgánico , en parte debido a su electronegatividad.
Al igual que los otros haluros, cloro sufre reacciones de adición electrófila, la más notable es la cloración de alquenos y compuestos aromáticos con una Ácido de Lewis catalizador . Compuestos de cloro orgánicos tienden a ser menos reactivo en sustitución nucleofílica reacciones que los derivados de bromo o yodo correspondientes, pero tienden a ser más barato. Ellos pueden ser activados para la reacción mediante la sustitución con una grupo tosilato, o por el uso de una cantidad catalítica de yoduro de sodio.
Aparición
En el medio interestelar, el cloro se produce en las supernovas a través de la r-proceso.
En los meteoritos y en la Tierra, el cloro se encuentra principalmente como ion cloruro que se produce en minerales. En la corteza de la Tierra, el cloro está presente en concentraciones medias de alrededor de 126 partes por millón, principalmente en minerales como halita ( cloruro de sodio ), silvita ( cloruro de potasio), y carnalita (magnesio y potasio cloruro hexahidratado).
El cloruro es un componente de la sal que se deposita en la tierra o se disuelve en los océanos - aproximadamente 1,9% de la masa de agua de mar es iones cloruro. Incluso las concentraciones más altas de cloruro se encuentran en el Mar Muerto y en subterráneo depósitos de salmuera. La mayoría de las sales de cloruro son solubles en agua, por lo tanto, los minerales que contienen cloruro en general sólo se encuentran en abundancia en los climas secos o bajo tierra.
Durante 2000 se conocen los compuestos de cloro orgánicos de origen natural.
Isótopos
Cloro tiene una amplia gama de isótopos. Los dos estables isótopos son 35 Cl (75,77%) y 37 Cl (24,23%). Juntos dan una cloro peso atómico de 35,4527 g / mol. La valor medio entero para el peso del cloro causó cierta confusión en los primeros días de la química, cuando se había postulado que los átomos estaban compuestos por unidades incluso de hidrógeno (ver La ley de Proust), y la existencia de químicos isótopos era insospechada.
Las trazas de radioactivo 36 Cl existe en el entorno, en una relación de aproximadamente 7x10 -13-1 con isótopos estables. 36 Cl se produce en la atmósfera por espalación de 36 Ar por interacciones con rayos cósmicos protones . En el entorno del subsuelo, 36 Cl se genera principalmente como resultado de captura de neutrones por 35 Cl o captura muón por 40 Ca . 36 Cl decae a 36 S y 36 Ar , combinado con una vida media de 308.000 años. La vida media de este isótopo no reactivo hidrófilo hace adecuado para datación geológica en el rango de 60.000 a 1 millón de años. Además, grandes cantidades de Cl 36 fueron producidos por irradiación de agua de mar durante detonaciones atmosféricas de armas nucleares entre 1952 y 1958. El tiempo de residencia de 36 Cl en la atmósfera es de aproximadamente 1 semana. Por lo tanto, como un marcador de eventos de 1950 de agua en el suelo y aguas subterráneas, 36 Cl también es útil para las aguas que data de menos de 50 años antes del presente. 36 Cl ha visto su uso en otras áreas de las ciencias geológicas, incluyendo data de hielo y sedimentos.
Historia
El compuesto más común de cloro, cloruro de sodio, se conoce desde la antigüedad; los arqueólogos han encontrado evidencia de que la sal de roca se utilizó ya en 3000 aC y salmuera ya en 6000 antes de Cristo. Alrededor de 1630, el cloro fue reconocido como un gas por el químico belga y médico Jan Baptist van Helmont.
El cloro elemental primero fue preparado y estudiado en 1774 por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele, y, por lo tanto, se le atribuye por su descubrimiento. Lo llamó "aire ácido muriático desflogisticado" ya que es un gas (en ese entonces llamados "aires") y que venía de ácido clorhídrico (entonces conocido como "ácido muriático"). Sin embargo, él no estableció cloro como un elemento, por error pensando que era el óxido obtenido a partir del ácido clorhídrico (ver teoría del flogisto). Él nombró el nuevo elemento dentro de este óxido como muriaticum. Independientemente de lo que pensaba, Scheele hizo aislar cloro por reacción MnO 2 (como el mineral pirolusita) con HCl:
- 4 HCl + MnO2 → MnCl 2 + 2 H2O + Cl 2
Scheele observó varias de las propiedades de cloro: el efecto blanqueador en tornasol, el efecto letal sobre los insectos, el color verde amarillo, y el olor similar a agua regia.
En ese momento, la teoría química común era: cualquier ácido es un compuesto que contiene oxígeno (sigue sonando en los nombres alemanes y holandeses de oxígeno : sauerstoff o zuurstof, tanto que se traduce en Inglés como materia ácida), por lo que un número de químicos, incluyendo Claude Berthollet, sugirió que el aire ácido muriático desflogisticado de Scheele debe ser una combinación de oxígeno y el elemento aún por descubrir, muriaticum.
En 1809, Joseph Louis Gay-Lussac y Louis-Jacques Thénard trató de descomponer aire ácido muriático desflogisticado haciéndolo reaccionar con carbón vegetal para liberar el elemento de libre muriaticum (y dióxido de carbono). No tuvieron éxito y publicaron un informe en el que se considera la posibilidad de que desflogisticado aire ácido muriático es un elemento, pero no estaban convencidos.
En 1810, Sir Humphry Davy intentó el mismo experimento de nuevo, y concluyó que no es un elemento, y no un compuesto. Él llamó a este nuevo elemento como cloro, de la palabra griega χλωρος (Chloros), lo que significa amarillo-verde. El nombre de halógeno , que significa "productor de sal," fue utilizado originalmente para el cloro en 1811 por Johann Salomo Christoph Schweigger. Sin embargo, este término fue utilizado más adelante como un término genérico para describir todos los elementos de la familia de cloro (flúor, bromo, yodo), después de una sugerencia Jöns Jakob Berzelius en 1842. En 1823, Michael Faraday licuado de cloro, por primera vez, y ha demostrado que lo que entonces se conocía como "cloro sólido" tenía una estructura de hidrato de cloro (Cl 2 · H2O).
El gas de cloro fue usado por primera vez por el químico francés Claude Berthollet para blanquear textiles en 1785. blanqueadores modernos resultado de seguir trabajando por Berthollet, el primero que produjo hipoclorito de sodio en 1789 en su laboratorio en el muelle Javel en París , Francia, haciendo pasar gas cloro a través de una solución de carbonato de sodio. El líquido resultante, conocido como "Eau de Javel" (" Javel agua "), era una solución débil de hipoclorito de sodio. Sin embargo, este proceso no era muy eficiente, y se buscaron métodos alternativos de producción. Químico escocés e industrial Charles Tennant primero produce una solución de hipoclorito de calcio ("cal clorada"), a continuación, hipoclorito de calcio sólido (polvo blanqueador). Estos compuestos producen bajos niveles de cloro elemental, y podrían ser transportados de manera más eficiente que el hipoclorito de sodio, que se mantuvo como soluciones diluidas porque cuando se purifica para eliminar el agua, se convirtió en un oxidante potente y peligrosamente inestable. Cerca del final del siglo XIX, ES Smith patentó un método de producción de hipoclorito de sodio que implica la electrólisis de salmuera para producir hidróxido de sodio y cloro gaseoso, que luego se mezcla para formar hipoclorito de sodio. Esto se conoce como la proceso de cloro-álcali, introdujo por primera vez a escala industrial en 1892, y ahora la fuente de esencialmente toda la producción moderna elemental cloro e hidróxido de sodio (una reacción de electrólisis de baja temperatura relacionada, el Proceso Hooker, ahora es responsable de lejía y la producción de hipoclorito de sodio).
Soluciones de cloro elemental disueltos en agua químicamente básico (de sodio y hipoclorito de calcio) se utilizó por primera vez como agentes anti-putrefacción y desinfectantes en la década de 1820, en Francia, mucho antes de la creación de la teoría de los gérmenes. Este trabajo se debe principalmente a Antoine-Germain Labarraque, que adaptó blanqueador de Berthollet "agua de Javel" y demás preparaciones de cloro para el propósito (ver una historia más completa, véase más adelante). El cloro elemental ya ha cumplido una función continua en la antisepsia tópica (soluciones de irrigación de heridas y similares), así como el saneamiento público (sobre todo de la natación y el agua potable).
En 1826, cloruro de plata se utilizó para producir imágenes fotográficas por primera vez. Cloroformo fue usado por primera vez como un anestésico en 1847.
El cloruro de polivinilo (PVC) se inventó en 1912, inicialmente sin un propósito.
El gas de cloro fue introducido por primera vez como arma el 22 de abril de 1915, en Ypres por la Ejército alemán, y los resultados de esta arma fueron desastrosas porque máscaras de gas no se habían distribuido en masa y eran difíciles de conseguir en forma rápida.
Producción
En la industria, el cloro elemental se produce generalmente por la electrólisis de cloruro de sodio disuelto en agua. Este método, la proceso de cloro-álcali industrializados en 1892, ahora ofrece esencialmente todo el gas de cloro industrial. Junto con cloro, el método produce hidrógeno gas y de hidróxido de sodio (con hidróxido de sodio en realidad siendo el más importante de los tres productos industriales producidos por el proceso). Que avanza el proceso de acuerdo con la siguiente ecuación química:
- 2 NaCl + 2 H 2 O → Cl 2 + H 2 + 2 NaOH
La electrólisis de soluciones de cloruro de todo proceder de acuerdo con las siguientes ecuaciones:
- Cátodo: 2 H + (ac) + 2 e - → H 2 (g)
- Ánodo: 2 Cl - (ac) → Cl 2 (g) + 2 e -
Proceso general: 2 NaCl (o KCl) + 2 H 2 O → Cl 2 + H 2 + 2 NaOH (o KOH)
En la electrólisis celda de diafragma, una amianto (o polímero de fibra) de diafragma separa un cátodo y un ánodo, la prevención de la formación en el ánodo de la re-mezclar con el hidróxido de sodio y el hidrógeno formado en el cátodo de cloro. La solución de sal (salmuera) se alimenta continuamente al compartimiento anódico y fluye a través del diafragma al compartimiento de cátodo, donde el cáustico alcalino se produce y la salmuera se agota parcialmente. Métodos de diafragma producen diluir y ligeramente impuro alcalino pero no están cargados con el problema de la prevención de descarga de mercurio en el medio ambiente y son más eficientes energéticamente. Membrana de electrólisis celular empleo membrana permeable como una intercambiador de iones. De sodio saturado (o de potasio) solución de cloruro se pasa a través del compartimiento del ánodo, dejando a un menor la concentración. Este método es más eficiente que la celda de diafragma y produce muy pura de sodio (o de potasio) a una concentración de hidróxido de alrededor del 32%, pero requiere salmuera muy pura.
Métodos de laboratorio
Pequeñas cantidades de gas de cloro se pueden hacer en el laboratorio mediante la combinación de ácido clorhídrico y dióxido de manganeso. Alternativamente, un ácido fuerte tal como ácido sulfúrico o ácido clorhídrico reacciona con solución de hipoclorito de sodio para liberar gas cloro, pero reacciona con clorato de sodio para producir gas cloro y gas dióxido de cloro también. En el hogar, los accidentes ocurren cuando las soluciones de lejía de hipoclorito se combinan con ciertos drenaje-limpiadores ácidos.
Aplicaciones
La producción de productos industriales y de consumo
Aplicaciones principales de cloro son en la producción de una amplia gama de productos industriales y de consumo. Por ejemplo, se utiliza en la fabricación de plásticos, disolventes de limpieza en seco y desengrasado de metales, textiles, productos agroquímicos y farmacéuticos, insecticidas, colorantes, productos de limpieza para el hogar, etc.
Muchos productos industriales importantes se producen a través de intermediarios organoclorados. Los ejemplos incluyen policarbonatos, poliuretanos, siliconas, politetrafluoroetileno, carboximetil celulosa, y óxido de propileno. Al igual que los otros halógenos, cloro participa en reacciones de sustitución de radicales con compuestos orgánicos que contienen hidrógeno. Cuando se aplica a sustratos orgánicos, la reacción a menudo, pero no siempre es la no-regioselectiva, y, por lo tanto, puede resultar en una mezcla de productos isómeros. A menudo es difícil de controlar el grado de sustitución, así que múltiples sustituciones son comunes. Si los diferentes productos de reacción se separan fácilmente, por ejemplo, por destilación, la cloración de radicales libres sustitutiva (en algunos casos acompañados por deshidrocloración térmica concurrente) puede ser una ruta sintética útil. Ejemplos industriales de esto son la producción de cloruro de metilo, cloruro de metileno, cloroformo y tetracloruro de carbono a partir de metano, cloruro de alilo a partir de propileno, y tricloroetileno, y tetracloroetileno 1,2-dicloroetano.
Cuantitativamente, aproximadamente el 63% y el 18% de todo el cloro elemental producido se utiliza en la fabricación de compuestos de cloro orgánicos e inorgánicos, respectivamente ,. Alrededor de 15.000 compuestos de cloro se utilizan comercialmente. El 19% restante se utiliza para lejías y productos de desinfección. El más importante de los compuestos orgánicos en términos de volumen de producción son 1,2-dicloroetano y cloruro de vinilo, compuestos intermedios en la producción de PVC. Otros organoclorados particularmente importantes son cloruro de metilo, cloruro de metileno, cloroformo, cloruro de vinilideno, tricloroetileno, percloroetileno, cloruro de alilo, epiclorhidrina, clorobenceno, diclorobencenos, y triclorobencenos. Los compuestos inorgánicos principales incluyen HCl, Cl 2 O, HOCl, NaClO3, isocianuratos clorados, AlCl3, SiCl4, SnCl4, PCl3, PCl5, POCl3, NSCM 3, SBCL 3, SbCl5, BiCl 3, S 2 Cl 2, SCl 2, SOCI 2, 3 CIF, ICl, ICl 3, TiCl3, TiCl4, MoCl 5, FeCl3, ZnCl2, etc.
Limpieza pública, desinfección y antisepsia
La lucha contra la putrefacción
En Francia (como en todas partes) era necesario para procesar tripas de animales con el fin de hacer cuerdas para instrumentos musicales, La piel del goldbeater y otros productos. Esto se llevó a cabo en "fábricas gut" (boyauderies) como un negocio odiferous y poco saludable. En o alrededor de 1820, el Société d'pour l'industrie estímulo nationale ofreció un premio para el descubrimiento de un método, químico o mecánico, que se podría utilizar para separar la membrana peritoneal de intestinos de animales sin causar putrefacción. Fue ganado por Antoine-Germain Labarraque, un químico francés de 44 años ya su farmacéutico que había descubierto que las soluciones blanqueantes clorados de Berthollet (" Eau de Javel ") no sólo destruyó el olor de la putrefacción de la descomposición de los tejidos animales, sino que también retarda el proceso de descomposición en sí.
La investigación de Labarraque resultó en cloruros y hipocloritos de cal ( hipoclorito de calcio) y de sodio ( hipoclorito de sodio) que se emplea no sólo en los boyauderies sino también para la desinfección de rutina y desodorización de letrinas, alcantarillas, mercados, mataderos, teatros y morgues anatómicas. También fueron utilizados, con éxito, en los hospitales, lazaretos, las prisiones, las enfermerías (tanto en tierra como en el mar), magnaneries, establos, cobertizos de ganado, etc .; y para exhumaciones, embalsamamiento, durante los brotes de enfermedad epidémica, fiebre, Blackleg (enfermedad) en el ganado, etc.
Contra la infección y el contagio
Soluciones de cal y soda de clorados de Labarraque habían defendido en 1828 para prevenir la infección (llamada "infección contagiosa", y presume de ser transmitida por " miasmas ") y también para el tratamiento de putrefacción de las heridas existentes, incluyendo heridas sépticas. En este 1828 el trabajo, Labarraque recomienda que el médico respirar cloro, lavarse las manos con cal clorada, e incluso espolvorear cal clorada sobre la cama del paciente, en casos de "infección contagiosa." En 1828, era bien sabido que algunas infecciones eran contagiosas, a pesar de que el organismo del microbio no debía ser realizada o descubierto durante más de medio siglo.
Durante el París brote de cólera de 1832, se utilizaron grandes cantidades de llamada cloruro de cal para desinfectar la capital. Esto no era simplemente moderna de cloruro de calcio , pero contenía gas cloro disuelto en el agua de cal (diluir hidróxido de calcio) para formar hipoclorito de calcio (cal clorada). El descubrimiento de Labarraque ayudó a eliminar el terrible hedor de la descomposición de los hospitales y salas de disección, y, al hacerlo, desodoriza efectivamente el Barrio Latino de París. Estos "miasmas pútridas" fueron pensados por muchos como responsable de la propagación del "contagio" y "infección" - ambas palabras utilizadas antes de la teoría de los gérmenes de la infección. El uso de cloruro de cal se basa en la destrucción de olores y "materia pútrida." Una fuente ha afirmado que el cloruro de cal fue utilizada por el Dr. John Snow para desinfectar el agua de la cólera contaminado así alimentar la bomba de Broad Street en 1854 en Londres. Tres fuentes confiables que describen la famosa Broad Street epidemia de cólera bomba no mencionan Nieve realizar cualquier desinfección del agua de ese pozo. En lugar de ello, uno de referencia deja claro que se utilizó cloruro de cal para desinfectar el despojos y la suciedad en las calles que rodean la bomba-una práctica común en calle Ancha de mediados del siglo XIX Inglaterra.
Semmelweis y experimentos con la antisepsia
Tal vez la más famosa aplicación de cloro de Labarraque y soluciones de bases químicas fue en 1847, cuando Ignaz Semmelweis utiliza (primero) de cloro y agua (simplemente cloro disuelto en agua pura), soluciones de cal y luego más baratos clorados, para desodorizar las manos de los médicos austriacos, que Semmelweis notó todavía llevaban el hedor de la descomposición de las salas de disección a las salas de examen de pacientes . Semmelweis, aún mucho antes de que la teoría de los gérmenes de la enfermedad, había teorizado que "partículas cadavéricas" estaban transmitiendo alguna manera descomposición de cadáveres médicos frescos a los pacientes que viven, y él utiliza las "soluciones de Labarraque" conocidos como el único método conocido para eliminar el olor de la decadencia y la descomposición del tejido (que se encontró con que el jabón no lo hizo). Las soluciones han demostrado ser antisépticos germicidas mucho más eficaces que el jabón (Semmelweis también era consciente de su mayor eficacia, pero no la razón), y esto dio lugar a la (posterior) celebra éxito Semmelweis en la detención de la transmisión de fiebre puerperal ("fiebre puerperal") en las salas de maternidad de Hospital General de Viena en Austria en 1847.
Mucho más tarde, durante la Primera Guerra Mundial en 1916, una modificación estandarizada y diluida de la solución de Labarraque, que contiene hipoclorito (0,5%) y ácido bórico como un estabilizador de ácido, fue desarrollado por Henry Drysdale Dakin (quien dio el crédito completo al trabajo antes de Labarraque en esta zona). Llamado La solución de Dakin, el método de irrigación de la herida con soluciones cloradas permitió tratamiento antiséptico de una amplia variedad de heridas abiertas, mucho antes de la era de los antibióticos moderna. Una versión modificada de esta solución sigue siendo empleado en el riego de heridas en la era moderna, donde sigue siendo eficaz contra las bacterias resistentes a los antibióticos se multiplican (ver Farmacia del siglo).
Limpieza pública
Para 1918, la Departamento del Tesoro de Estados Unidos llamó a toda el agua potable a desinfectar con cloro. El cloro es actualmente un importante químico para la purificación del agua (como las plantas de tratamiento de agua), en desinfectantes, y en blanqueador. El cloro en el agua es más de tres veces tan eficaz como desinfectante contra Escherichia coli que una concentración equivalente de bromo , y es más de seis veces más eficaz que una concentración equivalente de yodo .
El cloro se utiliza por lo general (en la forma de ácido hipocloroso) para matar las bacterias y otros microbios en el agua potable suministros y piscinas públicas. En la mayoría de piscinas privadas, cloro sí mismo no se utiliza, sino hipoclorito de sodio, formado a partir de cloro y de hidróxido de sodio , o tabletas sólidas de isocianuratos clorados. El inconveniente de utilizar cloro en piscinas es que el cloro reacciona con el cabello de un ser humano y la piel porque el pelo y la piel están hechos de proteína. (La reacción con grupos amino de proteínas) Incluso pequeños suministros de agua están ahora cloración sistemáticamente.
A menudo es poco práctico para almacenar y utilizar gas de cloro tóxico para el tratamiento del agua, por lo que se utilizan métodos alternativos de adición de cloro. Éstos incluyen soluciones de hipoclorito, que liberan gradualmente de cloro en el agua, y compuestos similares de sodio dicloro-s-triazinetriona (dihidratado o anhidro), se refiere a veces como "dicloro", y tricloro-s-triazinotriona, se refiere a veces como "tricloro". Estos compuestos son estables, mientras sólida y pueden ser utilizados en, granular, o en forma de tableta en polvo. Cuando se añade en pequeñas cantidades a los sistemas de agua industriales agua de la piscina o, los átomos de cloro se hidrolizan del resto de la molécula de la formación de ácido hipocloroso (HOCl), que actúa como un biocida en general, matar los gérmenes, microorganismos, algas, y así sucesivamente.
Utilice como arma
Primera Guerra Mundial
El gas de cloro, también conocido como bertholite, era primero utilizado como un arma en la Primera Guerra Mundial por Alemania el 22 de abril de 1915 en el Segunda Batalla de Ypres. Según lo descrito por los soldados que tenía un olor distintivo de una mezcla entre pimienta y piña. También sabor metálico y picó la parte posterior de la garganta y el pecho. El cloro puede reaccionar con el agua en la mucosa de los pulmones para formar ácido clorhídrico , un irritante que puede ser letal. El daño causado por el gas cloro se puede prevenir mediante una máscara de gas, u otro método de filtración, que hace que la probabilidad global de muerte por gas cloro mucho más bajos que los de otras armas químicas. Fue iniciado por un científico alemán más adelante para ser un ganador del premio Nobel, Fritz Haber, del Instituto Kaiser Wilhelm en Berlín, en colaboración con el conglomerado químico alemán IG Farben, que desarrolló métodos para descargar el gas de cloro contra un enemigo atrincherado. Se alega que el papel de Haber en el uso de cloro como un arma mortal conducía su esposa, Clara Immerwahr, al suicidio. Después de su primer uso, cloro fue utilizado por ambos lados como un arma química, pero pronto fue sustituido por el más mortal fosgeno y gas mostaza.
Guerra de Irak
El gas de cloro también se ha utilizado por los insurgentes contra la población y de la coalición fuerzas locales en la guerra de Irak en forma de bombas de cloro. El 17 de marzo de 2007, por ejemplo, tres camiones llenos de cloro fueron detonadas en la provincia de Anbar, matando a dos personas y repugnante sobre 350. Otros ataques con bombas de cloro se tradujo en mayores cifras de muertos, con más de 30 muertos en dos ocasiones distintas. La mayoría de las muertes fueron causadas por la fuerza de las explosiones en lugar de los efectos del cloro, ya que el gas tóxico se dispersa y se diluye en la atmósfera por la explosión fácilmente. Las autoridades iraquíes han reforzado la seguridad de cloro elemental, que es esencial para el suministro de agua potable para la población.
El cloro agrietamiento inducido en materiales estructurales
El elemento es ampliamente utilizado para purificar el agua, debido a sus poderosas propiedades oxidantes, los suministros de agua potable y en especial el agua utilizada en piscinas. Varios colapsos catastróficos de techos para piscinas se han producido debido a la corrosión bajo tensión de las barras de acero inoxidable que se utilizan para suspenderlos. Algunos polímeros también son sensibles al ataque, incluyendo resina acetal y polibuteno. Ambos materiales fueron utilizados en los suministros domésticos de agua caliente y fría, y el agrietamiento por corrosión bajo tensiones causadas fallas generalizadas en los EE.UU. en los años 1980 y 1990. La imagen de la derecha muestra una junta de acetal en un sistema de abastecimiento de agua, la cual, cuando se fracturó, causó daño físico sustancial a las computadoras en los laboratorios por debajo de la oferta. Las grietas comenzaron a defectos de moldeo por inyección en la articulación y creció lentamente hasta que finalmente desencadenó. La superficie de fractura muestra sales de hierro y calcio que fueron depositados en la articulación de la fuga del suministro de agua antes de la falla.
Efectos sobre la salud del elemento y los peligros gratuita
| NFPA 704 |
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 0 3 0 OX |
El cloro es un gas tóxico que irrita el sistema respiratorio. Debido a que es más pesado que el aire, tiende a acumularse en la parte inferior de los espacios poco ventilados. El gas de cloro es un oxidante fuerte, que puede reaccionar con materiales inflamables.
El cloro es detectable con aparatos de medición en concentraciones tan bajas como 0,2 partes por millón (ppm), y por el olor a 3 ppm. La tos y vómitos pueden ocurrir en 30 ppm y pulmón daños a 60 ppm. Acerca de 1000 ppm puede ser fatal después de unas cuantas respiraciones profundas del gas. Respiración concentraciones más bajas puede agravar el sistema respiratorio, y la exposición al gas puede irritar los ojos. La toxicidad de cloro proviene de su poder oxidante. Cuando el cloro se inhala a concentraciones superiores a 30 ppm, comienza a reaccionar con el agua y las células, que cambian en ácido clorhídrico (HCl) y ácido hipocloroso (HClO).
Cuando se utiliza en los niveles especificados para la desinfección del agua, la reacción del cloro con el agua no es una gran preocupación para la salud humana. Otros materiales presentes en el agua pueden generar subproductos de la desinfección que se asocian con efectos negativos sobre la salud humana, aunque el riesgo para la salud es mucho más baja que el agua potable no desinfectada.
Compuestos organoclorados como polutants
Algunos compuestos organoclorados son contaminantes graves. Estos se producen ya sea como productos secundarios de procesos industriales o como productos finales que son persistentes en el medio ambiente, tales como ciertos plaguicidas clorados y clorofluorocarbonos. El cloro es añadido tanto a los pesticidas y productos farmacéuticos para hacer que las moléculas más resistentes a la degradación enzimática por bacterias, insectos y mamíferos, pero esta propiedad también tiene el efecto de prolongar el tiempo de permanencia de estos compuestos cuando entran al medio ambiente. En este sentido orgánicos clorados tienen cierta semejanza con los orgánicos fluorados.
