Chlor, chemická značka Cl, latinsky chlorum (, chlóros – „zelený“) je toxický, světle zelený plyn, druhý člen řady halogenů.
Základní fyzikálně-chemické vlastnosti Chlor je velmi reaktivní plyn, který se ochotně slučuje s většinou prvků periodické soustavy. Byl objeven roku 1774 Carlem Wilhelmem Scheelem, ale dnešní pojmenování mu dal až roku 1810 anglický chemik sir Humphry Davy.
Výskyt v přírodě vlevo|náhled|krystalický NaCl Na Zemi je chlor přítomen pouze ve formě sloučenin, většina z nich je rozpuštěna v mořské vodě a ve vodě některých vnitrozemských jezer (Mrtvé moře, Velké solné jezero a další). Z minerálů je nejznámější chlorid sodný (NaCl) neboli kuchyňská sůl. Velká ložiska chloridu sodného se nacházejí např. v Polsku a USA a geologicky vznikla jako pozůstatek po odpaření slaných vnitrozemských jezer. Viz také minerál halit.
V zemské kůře je chlor 20. nejrozšířenějším prvkem a je přítomen v koncentraci 200–1900 ppm (mg/kg). V mořské vodě tvoří chloridové ionty nejvíce zastoupený anion, jejich koncentrace se pohybuje kolem 19 g/l. Přesto je na Zemi zhruba 10krát méně chloru, než by odpovídalo jiným planetám, což mohlo napomoci rozšíření života.http://www.national-geographic.cz/detail/zivot-na-zemi-umoznilo-i-zasadni-odsoleni-pred-miliardami-let-42608/ – Život na Zemi umožnilo i zásadní odsolení před miliardami let
Zastoupení ve vesmíru odpovídá vyššímu atomovému číslu chloru. Předpokládá se, že na 1 atom chloru připadá přes 17 milionů atomů vodíku.
Chlor je mikrobiogenním prvkem rostlin. Přijímají ho z půdy z vodného roztoku. V rostlině je velmi pohyblivý. Pomáhá kompenzovat kladný náboj draslíku, spolu s vápníkem stabilizuje komplex rozkládající vodu v primární fázi fotosyntézy a spolu s draslíkem se podílí na otvírání a zavírání průduchů.
Výroba a využití
náhled|vlevo|upright=1.3|Schéma membránového elektrolyzéru Průmyslově vyráběný plynný chlor vzniká jako vedlejší produkt výroby hydroxidu sodného nebo draselného elektrolýzou vodného roztoku chloridu sodného nebo draselného – solanky (dalším vedlejším produktem je vodík). Starší amalgámový způsob výroby používal jako katodu kovovou kapalnou rtuť, což mohlo vést ke kontaminaci výrobních závodů i okolního životního prostředí (např. Spolana Neratovice,Spolana Neratovice Spolchemie Ústí nad LabemSpolchemie). Modernějšími a v současnosti používanými způsoby přípravy chloru jsou membránová nebo diafragmová elektrolýza. Při diafragmové elektrolýze je katodový a anodový prostor oddělen polopropustnou membránou, která má za úkol zabránit vedlejším reakcím, vzhledem k nízké účinnosti je však tento způsob historií (malá čistota vznikajícího hydroxidu). Dnes se k této přípravě užívá způsobu membránového, fungujícího na podobném principu jako diafragmové provedení, avšak s vyšší účinností, pro diafragmový i membránový způsob jsou společné užívané elektrody, tedy anoda (rozměrově stálá) z titanu pokrytého tenkou vrstvou oxidu titaničitého a katoda ze železa či niklu. Tlakové kovové lahve s plynným chlorem jsou označeny žlutým pruhem.
Při práci s plynným chlorem je nezbytné zachovávat přísná bezpečnostní opatření, protože je velmi silně toxický a z průmyslových provozů je známa řada havárií se smrtelnými následky. Plynný chlor je znám jako první prakticky použitá chemická bojová látka již z 1. světové války v roce 1915. Elementární chlor se prakticky používá k dezinfekci pitné vody, protože i v malých koncentracích hubí bakterie a jeho nadbytek lze z vody snadno odstranit pouhým probubláním vzduchem. Další uplatnění nachází chlor v papírenském a textilním průmyslu, kde se používá k bělení surovin.
Anorganické sloučeniny Ve sloučeninách se chlor vyskytuje v mocenství Cl−I, ClI, ClIII, ClIV, ClV a ClVII.
V každém mocenství, ve kterém se chlor vyskytuje, vytváří i příslušnou kyselinu. jedinou bezkyslíkatou kyselinou je kyselina chlorovodíková (HCl) s chlorem záporně jednomocným Cl−I kyselina chlorná HClO odpovídá valenci ClI a patří mezi velmi slabé kyseliny v mocenství ClIII je známa kyselina chloritá HClO2 v mocenství ClIV je znám oxid chloričitý ClO2 používaný k bělení celulózy v papírenském průmyslu a také v údajně léčivém přípravku MMS kyselina chlorečná HClO3 odpovídá valenci ClV velmi silná kyselina chloristá HClO4 přísluší sedmimocnému chloru ClVII
Všechny uvedené kyseliny vytvářejí soli s elektropozitivními prvky a především v případě kyseliny chlorné, chlorité a chlorečné mají tyto soli mnohem větší praktický význam než příslušné kyseliny.
Kyselina chlorovodíková, chloridy náhled|upright|Kapalný chlor Chlorovodík HCl je bezbarvý plyn o bodu varu 53 °C, po rozpuštění ve vodě reaguje silně kysele a je označován jako kyselina chlorovodíková. Vyrábí se působením kyseliny sírové na chlorid sodný nebo častěji přímou reakcí plynného vodíku a chloru. Značné množství chlorovodíku vzniká jako odpadní produkt při chloraci uhlovodíků. Komerčně se dodává v roztocích o koncentraci kolem 35 %.
Směs kyseliny chlorovodíkové a dusičné v poměru (3:1) se nazývá lučavka královská. Tato směs rozpouští i velmi odolné drahé kovy jako zlato nebo platinu. K tomuto jevu dochází kombinací velmi silných oxidačních vlastností kyseliny dusičné a komplexotvorných vlastností chloridového iontu, který vytváří stabilní komplexní ionty [AuCl4]− a [PtCl6]2−. Chlorid sodný NaCl je nezbytnou složkou potravy, je obsažen v krvi i krevní plazmě. Jeho příjem v potravě je však třeba udržovat v rozumných mezích, protože jeho přebytek působí nepříznivě na kardiovaskulární systém a zvyšuje riziko infarktu myokardu. Chlorid sodný a chlorid vápenatý CaCl2 se v zimním období rozprašují na vozovky, aby z nich odstranily námrazu. Využívá se přitom faktu, že roztoky těchto látek mrznou až při teplotě pod −20 °C a při kontaktu ledu s uvedenými chloridy led taje a vznikají nasycené chloridové roztoky. Problémem zůstává korozivní působení těchto roztoků na kovové součásti automobilů i zatížení půdy v okolí komunikací vysokými koncentracemi solí. Většina chloridů je výborně rozpustná ve vodě. Výjimku tvoří chlorid stříbrný AgCl a chlorid rtuťný neboli kalomel Hg2Cl2. Nerozpustnosti AgCl ve vodě je možno využít k oddělení stříbra z roztoků dalších kovů, přičemž kovové stříbro lze z filtrátu AgCl poměrně jednoduše získat pyrometalurgicky. Vysoce čistý chlorid stříbrný je důležitou složkou fotografických materiálů (filmy, fotopapíry). Kalomel se přes svoji toxicitu používá v analytické chemii jako redukční činidlo při vážkovém stanovení platinových kovů.
Kyselina chlorná, chlornany Kyselina chlorná HClO je poměrně slabá kyselina a chemicky značně nestálá sloučenina. Větší význam mají její soli chlornany.
Chlornan sodný NaClO je sloučenina s oxidačními a především dezinfekčními účinky. Připravuje se disproporcionací plynného chloru v roztoku hydroxidu sodného: Cl2 + 2 NaOH → NaCl + NaClO + H2O
Vyrobený chlornan sodný je nejčastěji distribuován a dále používán přímo jako roztok.
Kyselina chlorečná a chloristá, chlorečnany a chloristany Kyselina chlorečná HClO3 je nestálá kapalina se silně oxidačními účinky.
Ze solí jsou nejznámější chlorečnan sodný a draselný, základní složky „Travexu“, přípravku pro hubení plevelů a trávy. Kromě toho se tyto chlorečnany vyznačují velmi silnými oxidačními vlastnostmi a ve směsi s organickými látkami (cukr) velmi snadno a silně explodují. Řada především mladších amatérských pyrotechniků byla při experimentech s těmito směsmi vážně zraněna. Kyselina chloristá HClO4 je jednou z nejsilnějších kyselin. Vyrábí se obvykle elektrochemickou oxidací chlorečnanů a komerčně se distribuuje jako vodný roztok o koncentraci přibližně 70%, který je prakticky neomezeně stálý. Ve zředěných roztocích se kyselina chloristá chová pouze jako velmi silná kyselina. V koncentrovaném stavu a za horka je ovšem mimořádně silným oxidačním prostředkem, využívaným např. k rozkladům stálých organických polymerů (polystyren, PVC). Doporučuje se však, aby uvedené reakce prováděl pouze zkušený analytický chemik, protože při nich hrozí nebezpečí exploze. Zároveň je známo, že organické látky (např. dřevěné součásti laboratorních digestoří) mohou po dlouhodobém styku s parami kyseliny chloristé nebo oxidu chloristého samovolně explodovat. Velká většina solí kyseliny chloristé, chloristanů jsou sloučeniny velmi dobře rozpustné ve vodě. Výjimku tvoří chloristan draselný KClO4, rubidný RbClO4, cesný CsClO4 a amonný NH4ClO4. V analytické chemii slouží tento jev k důkazu nebo separaci uvedených kationtů. Chloristan draselný a amonný jsou složkou různých pyrotechnických směsí. Chloristan amonný je základem pevného paliva raketových motorů, využívá jej např. i americký raketoplán Space Shuttle.
Organické sloučeniny chloru Organické sloučeniny chloru jsou v přírodě výjimečné a naprostá většina organických molekul obsahujících atom chloru, s nimiž se lze setkat, vznikla chemickou syntézou. K nejpoužívanějším patří chloroform, tetrachlormethan, PVC, DDT, freony atd.
Výroba chlorovaných uhlovodíků v průběhu 20. století dosahovala milionů tun nejrůznějších sloučenin a dodnes představuje řada těchto produktů velkou ekologickou zátěž pro naši planetu. Řada sloučenin byla v době svého objevu pokládána za prakticky neškodné a teprve po mnohaletém masovém používání se ukázalo, že jejich dlouhodobé působení v přírodě může mít katastrofální následky. Jedním z příkladů je vliv chlorofluorovaných uhlovodíků freonů na ozonovou vrstvu.
Chlorovaná organická rozpouštědla Nejjednoduššími významnými chlorovanými uhlovodíky jsou trichlormetan neboli chloroform CHCl3 a tetrachlormetan, nazývaný tetrachlor CCl4. Obě sloučeniny jsou těžké kapaliny s relativně nízkým bodem varu (CHCl3 62 °C a CCl4 77 °C). Obě jsou nehořlavé a při vdechování nejsou toxické. Chloroform má navíc narkotizační účinky a byl v omezeném množství používán i v medicíně pro uspávání pacientů při operacích.
Obě kapaliny se prakticky nemísí s vodou, ale jsou výbornými rozpouštědly nepolárních organických sloučenin a tuků. Ještě před několika lety prakticky všechny čistírny oděvů praly zboží svých zákazníků ve směsi těchto kapalin. Organické znečištění bylo velmi efektivně odstraněno a díky nízkému bodu varu čisticí směsi byly její zbytky z oděvů snadno odstraněny zahřátím. Řada barev na kovy i dřevo měla za rozpouštědlo pigmentů a ochranných látek právě chloroform či tetrachlor. Díky nehořlavosti tetrachlormetanu sloužila tato sloučenina jako náplň některých hasicích přístrojů. Obě látky se dodnes v omezeném měřítku používají pro extrakci tuků z biologického materiálu i pro separace organických sloučenin ze směsí extrakcí typu kapalina-kapalina. Podrobné dlouhodobé klinické studie však bohužel ukázaly, že trvalý dlouhodobý styk organizmu s těmito rozpouštědly značně zvyšuje riziko vzniku rakovinného bujení a obě sloučeniny se dostaly do seznamu karcinogenních látek. Na základě této skutečnosti je v současné době velmi silně omezena jak produkce, tak praktické využití těchto organických rozpouštědel.
PCB náhled|strukturní vzorec polychlorovaného bifenylu vpravo|náhled|strukturní vzorec bifenylu Podobný osud má i skupina organických chlorovaných aromatických uhlovodíků nazvaná polychlorované bifenyly neboli PCB. Existuje celkem 208 kongenerů, které se liší počtem atomů chloru a jejich vzájemnou polohou na bifenylovém skeletu. Jsou to výševroucí nehořlavé a chemicky jsou mimořádně stálé kapaliny. Jsou výbornými rozpouštědly nepolárních organických sloučenin a tuků.
Hlavní uplatnění nalezly PCB jako náplně transformátorů, kondenzátorů a dalších elektrických zařízení. Dále byly užívány jako hydraulické kapaliny, součásti tiskových barev, nátěrových hmot, tmelů a dalších výrobků.