Chlor ist ein verbreitetes Element auf der Erde, kommt jedoch in reinem Zustand nicht in der Natur vor, da es sehr reaktiv ist und dazu neigt, Verbindungen mit anderen Elementen zu bilden. Bei Raumtemperatur und Normaldruck ist es ein gelbgrünes Gas, das schwerer als Luft ist. Obwohl einige seiner Verbindungen in seiner elementaren Form für viele Lebensformen – einschließlich des Menschen – essentiell sind, ist das Gas sehr giftig. Chlor wird industriell zur Herstellung von Kunststoffen, Insektiziden und Pharmazeutika verwendet; um Wasser zum Trinken und in Schwimmbädern zu desinfizieren; und als Bleichmittel in der Papierindustrie.
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Element Nummer 17 im Periodensystem, Chlor, gehört zu einer Gruppe von Elementen, die ähnliche chemische Eigenschaften aufweisen, die als Halogene bekannt sind, wobei die anderen Mitglieder Fluor, Brom, Jod und Astat sind. Das Gas löst sich in Wasser auf und bildet eine Mischung aus Hypochlor- und Salzsäure sowie freiem Chlor. Es ist ein starkes Oxidationsmittel, was bedeutet, dass es dazu neigt, Elektronen von anderen Elementen aufzunehmen, um Verbindungen zu bilden. Es verbindet sich auf diese Weise leicht mit Wasserstoff und mit Metallen zu Chloriden sowie leicht mit vielen organischen Verbindungen.
Produktion
Dieses Element wird industriell hauptsächlich durch Elektrolyse von Kochsalzlösungen (Natriumchlorid) hergestellt. Der Prozess spaltet das Salz in seine Elemente, wobei sich das Natrium mit Wasser zu Natriumhydroxid verbindet und das Chlor als Gas entsteht. Es gibt eine Reihe einfacher Möglichkeiten, das Element im Labor herzustellen, beispielsweise durch Einwirkung von Säuren auf Natrium- oder Calciumhypochlorit oder durch Mischen von Salzsäure und Kaliumpermanganat.
Verwendung
Die oxidierenden Eigenschaften dieses Elements machen es sehr effektiv bei der Abtötung von schädlichen Mikroorganismen. Über 25,000 Menschen weltweit sterben täglich an den Folgen von durch Wasser übertragenen Krankheiten wie Cholera und Typhus. Die Chlorierung von Wasser ist eine der am weitesten verbreiteten Schutzmaßnahmen für die Trinkwasserversorgung. Chlor kann als Gas oder in Form von Hypochloritverbindungen, die fest oder in Wasser gelöst sein können, dem Wasser zugesetzt werden. Hypochlorite geben geringe Mengen des Elements an das Wasser ab.
Sehr geringe Chlorkonzentrationen reichen aus, um die meisten krankheitserregenden Organismen abzutöten. Obwohl es normalerweise in Kläranlagen zugesetzt wird, dürfen sehr geringe Mengen im Wasser verbleiben, falls es auf dem Weg in die Haushalte kontaminiert wird. Es wurden einige Bedenken hinsichtlich der möglichen gesundheitlichen Auswirkungen dieses Elements und seiner Nebenprodukte im Trinkwasser geäußert, aber es gibt keine schlüssigen Beweise dafür, dass es schädlich ist. Konsens ist, dass die Vorteile der Wasserchlorierung die Risiken bei weitem überwiegen. Im Jahr 1991 wurde ein großer Cholera-Ausbruch in Lateinamerika von internationalen Gesundheitsbehörden für eine Entscheidung der peruanischen Regierung verantwortlich gemacht, die Chlorierung einiger Wasservorräte als Reaktion auf Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit einzustellen.
Chlor im Leitungswasser kann für Fische und einige Zimmerpflanzen schädlich sein, kann jedoch entfernt werden, indem das Wasser einige Minuten lang gekocht oder ein Filter an den Wasserhahn angeschlossen wird. Eine andere Methode ist die Zugabe von Entchlorungstabletten. Dadurch wird das Wasser ungenießbar, eignet sich aber zum Befüllen von Aquarien.
Das Element wird auch zur Desinfektion von Schwimmbädern verwendet. Da das Wasser nicht zum Trinken bestimmt ist, können größere Mengen verwendet werden und der Geruch kann deutlich wahrnehmbar sein.
Chlor wird auch auf folgende Weise verwendet:
In Pharmazeutika, einschließlich wichtiger Antibiotika und Anti-Malaria-Medikamente;
Insektizide herzustellen, wie Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT);
Als Bestandteil einiger Kunststoffe wie Polyvinylchlorid (PVC);
Zum Bleichen von Papier in Zellstofffabriken;
In Haushaltsbleich- und Desinfektionsmitteln.
Umweltfragen
Viele Chlorverbindungen wurden mit Schäden an Ökosystemen, Wildtieren und der Umwelt in Verbindung gebracht. Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) – früher als Kältemittel und Treibmittel verwendet – setzen beim Erreichen der oberen Atmosphäre Chlorgas frei. Dadurch wird Ozon zersetzt und die Ozonschicht geschädigt, die das Leben auf der Erde vor übermäßiger UV-Strahlung schützt. Als Ergebnis wurde die Verwendung dieser Verbindungen schrittweise eingestellt.
Bedenken hinsichtlich der Anreicherung von DDT in der Nahrungskette und insbesondere seiner Auswirkungen auf Greifvögel haben zu einem vollständigen Verbot in den USA und zu einem weltweiten Verbot der landwirtschaftlichen Nutzung geführt. In einigen Gebieten wird es jedoch immer noch zur Bekämpfung von Malaria-übertragenden Mücken eingesetzt.
Chlor und daraus abgeleitete Verbindungen können über das Abwasser von Zellstofffabriken und aus Haushalten mit gechlortem Wasser oder in denen Bleichmittel verwendet wurden, in Flüsse und Seen gelangen. Wenn es in ausreichenden Mengen vorhanden ist, kann es für Wasserorganismen schädlich sein, entweder direkt oder durch Anreicherung seiner Verbindungen in der Nahrungskette. In den USA hat die Regierung gesetzliche Sicherheitsgrenzen von 4 Milligramm Chlor pro Liter Trinkwasser und 10 Milligramm pro Liter See- und Bachwasser festgelegt.
Gesundheits- und Sicherheitsfragen
Chlorgas kann je nach Expositionshöhe und -dauer die Gesundheit beeinträchtigen. Es ist ätzend und reizend auf Augen, Haut und Atemwege. Exposition gegenüber niedrigen Konzentrationen kann Halsschmerzen, Augen- und Hautreizungen sowie Husten verursachen. Bei höheren Konzentrationen kann das Gas zu einer Verengung der Bronchien, einem Brennen der Augen und einer Blaufärbung der Haut führen. Es kann auch eine Ansammlung von Flüssigkeit in der Lunge und Schmerzen in der Brust verursachen.
Die Exposition gegenüber hohen Konzentrationen des Gases kann schnell tödlich sein – es wurde im Ersten Weltkrieg als chemische Waffe eingesetzt –, ist aber in alltäglichen Situationen unwahrscheinlich. Haushaltsbleiche kann jedoch bei falscher Handhabung gefährlich sein. Es kann bei Kontakt mit Säuren große Mengen des Gases freisetzen und verbindet sich mit ammoniakhaltigen Produkten zu giftigen Chloraminen.