O cloro (do grego khlorós, esverdeado) é um elemento químico, símbolo Cl, número atômico 17. Está contido no grupo dos halogênios (grupo 17; anteriormente conhecido como VIIA) e é o segundo halógeno mais leve, após o flúor. Sob condições normais é um gás de coloração amarelo esverdeada, onde forma as moléculas diatômicas. Tem a maior afinidade eletrônica, e a terceira maior eletronegatividade de todos os elementos reativos. E por esta razão, o cloro é um forte agente oxidante. O cloro livre é raro na Terra, e, geralmente, é um resultado da oxidação direta ou indireta, por oxigênio.
O composto mais comum de cloro, cloreto de sódio (sal comum), é conhecida desde os tempos antigos. Por volta de 1630, o gás de cloro foi primeiramente sintetizado em uma reação química, mas descartada como uma substância fundamentalmente importante. Sua caracterização foi feita em 1774 por Carl Wilhelm Scheele, que supôs como sendo um óxido de um novo elemento. Em 1809, químicos sugeriram que o gás seria um elemento puro, e sua confirmação veio em 1810 por Sir Humphry Davy, que o nomeia em grego antigo: χλωρóς (khlôros) "verde pálido".
Quase todo o cloro na crosta da Terra ocorre como cloreto em vários compostos iônicos, incluindo o sal de mesa. É o segundo halogeno mais abundante e o 21º elemento químico mais abundante na crosta da Terra. Cloro elementar é comercialmente produzido a partir de salmoura por eletrólise. O elevado potencial oxidativo do cloro elementar levou-o comercialmente para usos em branqueamento e usos desinfectantes, bem como as suas várias utilizações na indústria química.
O cloro é usado no fabricação de uma vasta gama de produtos de consumo, cerca de 2/3 dos quais os produtos químicos orgânicos, tais como policloreto de vinila, bem como de vários intermediários para a produção de plásticos e outros produtos finais que não contêm o elemento. Como um desinfetante comum, cloro elementar e compostos geradores de cloro são usados mais diretamente em piscinas para mantê-los limpos.
Na forma de íons de cloro, o cloro é necessário para todas as espécies conhecidas de vida. Outros tipos de compostos de cloro são raros nos organismos vivos e materiais orgânicos clorados produzidos artificialmente variam desde inerte a substâncias tóxicas. Na atmosfera superior, moléculas orgânicas, tais como clorofluorocarbonetos (CFC) contendo cloro têm sido implicados na destruição do ozônio. Cloro elementar em altas concentrações é extremamente perigoso e venenoso para todos os organismos vivos, e foi usado na Primeira Guerra Mundial como o primeiro agente de guerra química gasoso.
História O composto mais comum do cloro, o cloreto de sódio, é conhecido desde a antiguidade tendo os arqueologistas encontrado evidências que o sal era usado já por volta de 6000 a.C.. Por volta de 1630, o cloro foi reconhecido como um gás pelo químico belga Jan Baptist van Helmont.
thumb|140px|Carl Wilhelm Scheele O cloro elementar foi primeiramente preparado e estudado pelo químico sueco Carl Wilhelm Scheele, e, portanto, ele é creditado pela descoberta. Ele o denominou "ar de ácido muriático deflogisticado" uma vez que era um gás (comumente chamado "ares") e vinha do ácido clorídrico (até então conhecido como "ácido muriático"). Entretanto, ele falhou em estabelecer o cloro como um elemento, incorretamente acreditando que ele era um óxido obtido do ácido clorídrico (ver teoria do flogisto). Ele nomeou o novo elemento dentro do óxido como muriaticum. Independente de suas conclusões, Scheele isolou o cloro pela reação com o MnO2 (contido no mineral pirolusita) com o HCl:
4 HCl + MnO2 → MnCl2 + 2 H2O + Cl2
Scheele observou várias das propriedades do cloro: o efeito do clareamento no teste de Litmus, o efeito mortífero em insetos, a cor verde amarelada e o odor similar a água régia.
Na época, a teoria geral da química era de que um ácido era um composto que continha oxigênio, portanto vários cientistas incluindo Claude Berthollet sugeriram que o "ar de ácido muriático deflogisticado" devia ser uma combinação do oxigênio com um elemento ainda não descoberto, o muriaticum.
Em 1809, Joseph Louis Gay-Lussac e Louis Jacques Thénard tentaram decompor o ar de ácido muriático deflogisticado pela reação com carvão para a liberação do elemento muriaticum e dióxido de carbono. Eles não obtiveram sucesso e publicaram um relatório em que consideraram a hipótese do ar de ácido muriático deflogisticado era um novo elemento porém não foram convincentes.
O cloro (do grego χλωρος, que significa "amarelo esverdeado") foi descoberto em 1774 pelo sueco Carl Wilhelm Scheele, acreditando que se tratava de um composto contendo oxigênio. Obteve-o a partir da seguinte reacção:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + Cl2 + 2 H2O
Os processos anteriores às técnicas de eletrólise se baseavam nesta reação ou na reação direta de HCl com o ar ou oxigênio puro, produzindo água e cloro. Com estas técnicas começava a produção de cloro para alvejamento de roupas e papel, por volta do século XIX.
Em 1810 o químico britânico Sir Humphry Davy demonstrou que se tratava de um elemento químico, e lhe deu o nome de cloro devido à sua coloração amarelo-esverdeada. Alguns cloretos metálicos são empregados como catalisadores como, por exemplo, FeCl2, FeCl3 e AlCl3. Ácido hipocloroso (HClO), empregado na depuração de águas e alguns sais como agente alvejante. Ácido cloroso (HClO2). O sal de sódio correspondente (NaClO2), é usado para produzir dióxido de cloro (ClO2), usado como desinfetante. Ácido clórico (HClO3), O clorato de sódio (NaClO3), também pode ser usado para produzir dióxido de cloro, empregado para o branqueamento do papel, assim como para a obtenção de perclorato. Ácido perclórico (HClO4), é um ácido oxidante empregado na indústria de explosivos. O perclorato de sódio (NaClO4), é usado como oxidante e na indústria têxtil e papeleira. Compostos de cloro como os clorofluorocarbonetos (CFCs) contribuem para a destruição da camada de ozônio. Alguns compostos orgânicos de cloro são empregados como pesticida, como, por exemplo, o hexaclorobenzeno (BHC), o para-diclorodifeniltricloroetano (DDT), o toxafeno e outros. Muitos compostos organoclorados criam problemas ambientais devido a sua toxicidade como os pesticidas citados anteriormente, os difenilos policlorados (PCBs) e as dioxinas.
O cloro foi utilizado na Primeira Guerra Mundial, no dia 22 de abril de 1915, a primeira vez na história em que foi empregada uma arma química, quando a Alemanha utilizou gás cloro contra o Exército Francês na Segunda Batalha de Ypres.Grande Guerra Porta Gazeta do Povo22 de abril de 1915 - lemanha usa gás de cloro em ataque fulminante - Cinco mil soldados morrem em apenas dez minutos - Germânicos reagem à indignação internacional dizendo que franceses fazem o mesmo Revista Veja2ª Batalha de Ypres - I Guerra Mundial - 22-04-1915 Site Área MilitarArmas Químicas - Às 17h do dia 22 de abril de 1915, durante a I Guerra Mundial ... Site A Graça da QuímicaAgentes Químicos de Guerra Site do Exército BrasileiroPágina 155 do livro Segurança na Armazenagem, manuseio e transporte de produtos - volume 1
Ocorrência e obtenção thumb|direita|300px|Documento da Secretaria dos Negócios da Agricultura, Comércio e Obras Públicas do Brasil sobre invenção para aperfeiçoar o preparo de cloro (1892). O cloro é encontrado na natureza combinado com outros elementos, principalmente na forma de cloreto de sódio, NaCl , e também em outros minerais como a silvina, KCl, ou na carnallita, KMgCl3·6H2O. É o halogênio mais abundante na água do mar com uma concentração de aproximadamente ppm. Na crosta terrestre está presente em menor quantidade, uns 130 ppm. É praticamente impossível encontrá-lo sem estar combinado com outros elementos, devido a sua alta reatividade.
O cloro é obtido principalmente (mais de 95% da produção) a partir da eletrólise do cloreto de sódio, NaCl, em solução aquosa, denominado processo de cloro-álcali. São usados três métodos:
Eletrólise com célula de amálgama de mercúrio; Eletrólise com célula de diafragma; Eletrólise com célula de membrana. Eletrólise com célula de amálgama de mercúrio Foi o primeiro método utilizado para produzir cloro em escala industrial.
Neste processo ocorrem perdas de mercúrio gerando problemas ambientais. Nas duas últimas décadas do Século XX o processo foi melhorado, embora ainda ocorra a perda de 1,3 gramas de mercúrio por tonelada de cloro produzida. Devido aos problemas ambientais este processo está sendo substituído pela eletrólise de célula de membrana que, atualmente, é responsável pelo suprimento de menos de 20% da produção mundial de cloro.
É empregado um cátodo de mercúrio e um ânodo de titânio recoberto de platina ou óxido de platina. O cátodo está depositado no fundo de uma célula de eletrólise e o ânodo sobre este, a pouca distância. A célula é preenchida com cloreto de sódio e, com uma diferença de potencial adequada, se processa a eletrólise:
2Cl– → Cl2(g) + 2e– Hg + 2Na+ + 2e– → NaHg
A seguir se procede a decomposição da amálgama formada para recuperar o mercúrio. A base sobre a qual está a amálgama é ligeiramente inclinada para escorrer a amálgama passando para uma torre onde , em presença da água, ocorrem as seguintes reações de oxidação e redução:
H2O + 1e– → 1/2H2 + OH–
NaHg – 1e– → Na+ + Hg Desta forma o mercúrio é reutilizado. Como subproduto forma-se soda cáustica (NaOH) pela combinação da hidroxila (OH–) e Na+ formado nos dois eletrodos: Na+ + OH– → NaOH+
Deste modo se consegue a soda cáustica (NaOH) muito concentrada e um cloro muito puro, porém consome-se mais energia do que em outros processos e existe o problema da contaminação com o mercúrio.
Eletrólise com célula de diafragma Este método é utilizado principalmente no Canadá e Estados Unidos.
Utiliza-se um cátodo perfurado de aço ou ferro e um ânodo de titânio recoberto de platina ou óxido de platina. Ao cátodo se adere um diafragma poroso de fibras de asbesto misturado com outras fibras como por exemplo, o politetrafluoroetileno. Este diafragma separa o ânodo do cátodo evitando a recombinação dos gases formados.
O sistema é alimentado continuamente com salmoura que circula desde o ânodo até o cátodo. As reações que ocorrem são: 2Cl- → Cl2 + 2e- (no ânodo) 2H+ + 2e- → H2(g) (no cátodo)
Na dissolução permanece uma mistura de NaOH e NaCl. O NaCl é reutilizado e o NaOH é de interesse comercial.
Este método apresenta a vantagem de consumir menos energia que o utilizado na amálgama de mercúrio, porém, o inconveniente é que o NaOH produzido é menos puro. Existe também o risco associado ao uso do asbesto.
Eletrólise com célula de membrana Este método é o que se pretende implantar para a produção de cloro. Estima-se uma produção mundial de aproximadamente 30% deste elemento. Este método é similar ao método que se emprega na célula de diafragma. O diafragma é substituído por uma membrana sintética seletiva que deixa passar íons Na+, porém não permite a passagem de íons OH- e Cl-.
O NaOH obtido é mais puro e mais concentrado que o obtido pelo método da célula de diafragma e, como este, consome menos energia que o método da amálgama de mercúrio, mesmo que a concentração de NaOH obtida seja menor, sendo necessário concentrá-lo. Por outro lado, o cloro obtido pelo método da amálgama de mercúrio é mais puro.
Propriedades Na natureza não é encontrado em estado puro, já que reage com rapidez com muitos elementos e compostos químicos, sendo encontrado formando parte de cloretos e cloratos, sobretudo na forma de cloreto de sódio nas minas de sal gema e dissolvido na água do mar.
O cloro é empregado para potabilizar a água de consumo dissolvendo-o nela. Também é usado como oxidante, branqueador e desinfetante. É gasoso e muito tóxico (neurotóxico), foi usado como gás de guerra na Primeira e na Segunda Guerra Mundial.