Cloro (elemento)

Na Galipedia, a wikipedia en galego.

Xofre - Cloro - Argon
F Cl Br I
	Táboa completa

Xeral

Nome, símbolo, número

Cloro, Cl, 17

Serie química

Halóxenos

Grupo, período, bloque

17, 3 , p

Densidade

3,214 kg/m³

Aparencia

amarelo verdoso

Propiedades atómicas

Peso atómico

35,453 uma

Radio medio^†

100 pm

Radio atómico calculado

79 pm

Radio covalente

99 pm

Radio de Van der Waals

175 pm

Configuración electrónica

[Ne]3s² 3p⁵

Estados de oxidación (Óxido)

±1, +3, +5, +7 (ácido forte)

Estrutura cristalina

Ortorrómbica

Propiedades físicas

Estado da materia

gas (non magnético)

Punto de fusión

171,6 K

Punto de ebulición

239,11 K

Entalpía de vaporización

10,2 kJ/mol

Entalpía de fusión

3,203 kJ/mol

Presión de vapor

1300 Pa

Velocidade do son

sen datos

Información diversa

Electronegatividade

3,16 (Pauling)

Calor específica

480 J/(kg*K)

Condutividade eléctrica

Sen datos

Condutividade térmica

0,0089 W/(m*K)

1º potencial de ionización

1251,2 kJ/mol

2º potencial de ionización

2298 kJ/mol

3º potencial de ionización

3822 kJ/mol

4º potencial de ionización

5158,6 kJ/mol

5º potencial de ionización

6542 kJ/mol

6º potencial de ionización

9362 kJ/mol

7º potencial de ionización

11018 kJ/mol

8º potencial de ionización

33604 kJ/mol

9º potencial de ionización

38600 kJ/mol

10º potencial de ionización

43961 kJ/mol

Isótopos máis estables

iso.	AN	Vida media	MD	ED MeV	PD
³⁵Cl	75,77%	Cl es estable con 18 neutróns
³⁶Cl	Sintético	301000 a	β^- ε	0,709 1,142	³⁶Ar ³⁶S
³⁷Cl	24,23%	Cl es estable con 20 neutróns

Valores no SI e condicións normais
(0 ºC e 1 atm), agás indicación en contra.
^†Calculado a partir de distintas lonxitudes
de enlace covalente, metálico ou iónico.

O cloro é un elemento químico de número atómico 17 situado no grupo dos halóxenos (grupo VII A) da táboa periódica dos elementos. O seu símbolo é Cl. En condicións normais e en estado puro é un gas amarelo-verdoso formado por moléculas diatómicas, Cl₂, unhas 2,5 veces máis pesado que o aire, de cheiro desagradable e velenoso. É un elemento abundante na natureza e trátase dun elemento químico esencial para moitas formas de vida.

[editar] Características principais

Na natureza non se atopa en estado puro xa que reacciona con rapidez con moitos elementos e compostos químicos, senón que se atopa formando parte de cloruros e cloratos, sobre todo en forma de cloruro de sodio, nas minas de sal e disolto e en suspensión na auga de mar. O cloruro de sodio é o sal común ou sal de mesa.

Emprégase para potabilizar a auga de consumo disolvéndoo na mesma; tamén ten outras aplicacións como oxidante, branqueante e desinfectante. O cloro gasoso é moi tóxico (neurotóxico) e usouse como gas de guerra na Primeira e Segunda Guerra Mundial.

Este halóxeno forma numerosos sales e obtense a partir de cloruros a través de procesos de oxidación, xeralmente mediante electrólise. Combínase facilmente coa maior parte dos elementos. É lixeiramente soluble en auga (uns 6,5 g de cloro por litro de auga a 25 º#n>), en parte formando ácido hipocloroso, HClO.

Na maioría dos numerosos compostos que forma, presenta estado de oxidación -1. Tamén pode presentar os estados de oxidación +1, +3, +5 e +7.

[editar] Aplicacións

O cloro emprégase principalmente na desinfección de augas, como branqueante na produción de papel e na preparación de distintos compostos clorados.

O proceso de desinfección de augas de consumo humano máis amplamente utilizado é a cloración. Emprégase ácido hipocloroso, HClO, que se produce disolvendo cloro en auga e regulando o pH.
Na produción de papel emprégase cloro no branqueo, aínda que tende a ser substituído por dióxido de cloro, ClO₂.
Unha gran parte do cloro emprégase na produción de cloruro de vinilo, composto orgánico que se emprega principalmente na síntese do poli(cloruro de vinilo), coñecido como PVC.
Úsase na síntese de numerosos compostos orgánicos e inorgánicos, por exemplo tetracloruro de carbono, CCl₄, ou cloroformo, CHCl₃, e distintos haloxenuros metálicos. Tamén se emprega como axente oxidante.
Preparación de cloruro de hidróxeno puro; pódese levar a cabo por síntese directa: H₂ + Cl₂ → 2HCl

[editar] Historia

O cloro (do grego χλωρος, que significa "amarelo verdoso") foi descuberto en 1774 polo sueco Carl Wilhelm Scheele, aínda que cría que se trataba dun composto que contiña osíxeno. Obtívoo a partir da seguinte reacción:

MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

En 1810 o químico inglés Humphry Davy demostra que se trata dun elemento químico e dálle o nome de cloro debido á súa cor.

O gas cloro empregouse na Primeira Guerra Mundial, sendo o primeiro caso de uso de armas químicas.

[editar] Abundancia e obtención

O cloro atópase na natureza combinado con outros elementos, principalmente en forma de cloruro de sodio, NaCl, e tamén outros minerais como a silvina, KCl, ou a carnalita, KMgCl₃·6H₂O. É o halóxeno máis abundante na auga mariña cunha concentración duns 18000 ppm. Na codia terrestre está presente en menor cantidade, uns 130 ppm. É practicamente imposible atopalo sen combinar con outros elementos, debido á súa alta reactividade.

O cloro obtense principalmente (máis do 95% da produción) mediante a electrólise de cloruro de sodio, NaCl, en disolución acuosa, denominado proceso do cloro-álcali. Empréganse tres métodos: electrólise con cela de amalgama de mercurio, electrólise con cela de diafragma e electrólise con cela de membrana.

[editar] Electrólise con cela de amalgama de mercurio

Foi o primeiro método empregado para producir cloro a escala industrial.

Prodúcense perdas de mercurio no proceso xerando problemas ambientais. Nas dúas últimas décadas do século XX melloráronse os procesos, aínda que se seguen perdendo uns 1,3 gramos de mercurio por tonelada de cloro producida. Por estes problemas ambientais este proceso foise substituíndo polo que utiliza unha cela de membrana e actualmente supón menos do 20% da produción mundial de cloro.

Emprégase un cátodo de mercurio e un ánodo de titanio recuberto de platino ou óxido de platino. O cátodo está depositado no fondo da cela de electrólise e o ánodo sobre este, a poucas distancia.

A cela aliméntase con cloruro de sodio e, coa diferenza de potencial adecuada, prodúcese a electrólise:

2Cl^- - 2e^- → Cl₂

Hg + 2Na⁺ + 2e^- → NaHg

A continuación procédese á descomposición da amalgama formada para recuperar o mercurio. A base sobre a que está a amalgama está lixeiramente inclinada e desta forma vai saíndo da cela de electrólise e pasa a unha torre onde se engade auga ao contraxeito, producíndose as reaccións:

H₂O + 1e^- → 1/2H₂ + OH^-

NaHg - 1e^- → Na⁺ + Hg

Desta forma o mercurio se reutiliza.

Con este método conséguese unha sosa (NaOH) moi concentrada e un cloro moi puro, así a todo consome máis enerxía ca outros métodos e existe o problema de contaminación por mercurio.

[editar] Electrólise con cela de diafragma

Este método emprégase principalmente en Canadá e Estados Unidos.

Emprégase un cátodo perforado de aceiro ou ferro e un ánodo de titanio recuberto de platino ou óxido de platino. Ao cátodo adhíreselle un diafragma poroso de fibras de asbesto e mesturado con outras fibras (por exemplo con politetrafluoroetileno). Este diafragma separa o ánodo do cátodo evitando a recombinación dos gases xerados nestes.

Aliméntase o sistema continuamente con salmoira que circula dende o ánodo ata o cátodo. As reaccións que se producen son as seguintes:

2Cl^- - 2e^- → Cl₂ (no ánodo)

H₂ + 2e^- → H₂ (no cátodo)

Na disolución queda unha mestura de NaOH e NaCl. O NaCl se reutiliza e o NaOH ten interese comercial.

Este método ten a vantaxe de consumir menos enerxía có que emprega amalgama de mercurio, pero o inconveniente de que o NaOH obtido é de menor pureza, polo que xeralmente se concentra. Tamén existe un risco asociado ao uso de asbestos.

[editar] Electrólise con cela de membrana

Este método é o que se adoita implantar nas novas plantas de produción de cloro. Supón aproximadamente o 30% da produción mundial de cloro.

É similar ao método que emprega cela de diafragma: substitúese o diafragma por unha membrana sintética selectiva que deixa pasar ións Na⁺, pero non ións OH^- ou Cl^-.

O NaOH que se obtén é máis puro e máis concentrado có obtido co método de cela de diafragma, e do mesmo xeito ca ese método consómese menos enerxía ca nas de amalgama mercurio, aínda que a concentración de NaOH segue sendo inferior e é necesario concentralo. Por outra banda, o cloro obtido polo método de amalgama de mercurio é algo máis puro.

[editar] Compostos

Algúns cloruros metálicos empréganse como catalizadores. Por exemplo, FeCl₂, FeCl₃, AlCl₃.
Ácido hipocloroso, HClO. Emprégase na depuración de augas e algún dos seus sales como axente branqueante.
Ácido cloroso,HClO₂. O sal de sodio correspondente, NaClO₂, emprégase para producir dióxido de cloro, ClO₂, o cal úsase como desinfectante.
Ácido clórico (HClO₃). O clorato de sodio, NaClO₃, tamén se pode empregar para producir dióxido de cloro, empregado no branqueo de papel, así como para obter perclorato.
Ácido perclórico (HClO₄). É un ácido oxidante e emprégase na industria de explosivos. O perclorato de sodio, NaClO₄, emprégase como oxidante e na industria téxtil e papeleira.
Compostos de cloro como os clorofluorocarburos (CFCs) contribúen á destrución da capa de ozono.
Algúns compostos orgánicos de cloro empréganse como pesticidas. Por exemplo, o hexaclorobenceno (HCB), o para-diclorodifeniltricloroetano (DDT), o toxafeno, etcétera.
Moitos compostos organoclorados presentan problemas ambientais debido ao seu toxicidade, por exemplo os pesticidas anteriores, os bifenilos policlorados (PCBs), ou as dioxinas.

[editar] Isótopos

Na natureza atópanse dúas isótopos estables de cloro. Un de masa 35 uma, e o outro de 37 uma, cunhas proporcións relativas de 3:1 respectivamente, o que dá un peso atómico para o cloro de 35,5 uma.

O cloro ten 9 isótopos con masas dende 32 uma ata 40 uma. Só tres destes se atopan na natureza: o ₃₅Cl, estable e cunha abundancia do 75,77%, o ₃₇Cl, tamén estable e cunha abundancia do 24,23%, e o isótopo radioactivo ₃₆Cl. A relación de ₃₆Cl co Cl estable no ambiente é de aproximadamente 700 x 10-15:1.

O ₃₆Cl prodúcese na atmosfera a partir do ₃₆Ar por interaccións con protóns de raios cósmicos. No subsolo xérase ₃₆Cl principalmente mediante procesos de captura de neutróns do ₃₅Cl, ou por captura de muóns do ₄₀Ca. O ₃₆Cl decae a ₃₆S e a ₃₆Ar, cunha vida media combinada de 308000 anos.

A vida media deste isótopo hidrofílico e non reactivo faino útil para a datación xeolóxica no rango de 60000 a 1 millón de anos. Ademais, producíronse grandes cantidades de ₃₆Cl pola irradiación de auga de mar durante as detonacións atmosféricas de armas nucleares entre 1952 e 1958. O tempo de residencia do ₃₆Cl na atmosfera é de aproximadamente 1 semana. Así pois, é un marcador para as augas superficiais e subterráneas dos anos 1950, e tamén é útil para a datación de augas que teñan menos de 50 anos. O ₃₆Cl empregouse noutras áreas das ciencias xeolóxicas, incluíndo a datación de xeo e sedimentos.

Núclido	Abundancia	Masa	Espín	Vida media	Decaemento
³²Cl	-	31,9857	1	298 ms	?
³³Cl	-	32,9775	3/2	2,51 s	?
³⁴Cl	-	33,9738	0	1,53 s	?
³⁵Cl	75,77	34,9689	3/2	-	-
³⁶Cl	-	35,9683	2	301000 a	?^-
³⁷Cl	24,23	36,9659	3/2	-	-
³⁸Cl	-	37,9680	2	37,2 m	?^-
³⁹Cl	-	38,9680	3/2	55,6 m	?^-
⁴⁰Cl	-	39,9704	2	1,38 m	?^-
⁴¹Cl	-	40,9707	n.m.	34 s	?^-
⁴²Cl	-	41,9732	n.m.	6,8 s	?^-
⁴³Cl	-	42,9742	n.m.	3,3 s	?^-

[editar] Precaucións

O cloro provoca irritación no sistema respiratorio, especialmente en nenos e persoas maiores. En estado gas irrita as mucosas e en estado líquido queima a pel. Pódese detectar no aire polo seu cheiro a partir de 3,5 ppm, sendo mortal a partir duns 1000 ppm. Usouse como arma química na Primeira Guerra Mundial.

Unha exposición aguda a altas (pero non letais) concentracións de cloro pode provocar edema pulmonar, ou líquido nos pulmóns. Unha exposición crónica a concentracións de baixo nivel debilita os pulmóns aumentando a susceptibilidade a outras enfermidades pulmonares.

En moitos países fixouse como límite de exposición no traballo para este gas en 0,5 ppm (media de 8 horas diarias, 40 horas á semana).

Pódense producir fumes tóxicos cando se mestura hipoclorito de sodio con urea, amoníaco ou algún outro produto de limpeza. Estes fumes consisten nunha mestura de cloro e cloruro de nitróxeno; polo tanto, estas combinacións deberían evitarse.