Le chlore est un élément de numéro atomique 17 dans le tableau périodique et de symbole chimique Cl. C’est un gaz jaune verdâtre avec un point d’ébullition de -29°F (-34°C) à la pression atmosphérique normale et un point de congélation de -151°F (-101.5°C). Le chlore naturel se compose presque entièrement des deux isotopes stables, le chlore-35 et le chlore-37, qui lui donnent un poids atomique de 35.4527. Parmi les autres propriétés physiques importantes du chlore, il y a le fait qu’il est plus lourd que l’air et s’il est rejeté dans l’environnement, il a tendance à s’accumuler dans les zones basses. Le chlore fait partie du groupe 17 du tableau périodique, qui contient également du fluor, du brome, de l’iode et de l’astate, collectivement appelés halogènes.
Au sein du groupe halogène, par ordre de poids atomique croissant, cet élément se situe entre le fluor et le brome. Les propriétés chimiques du chlore ressemblent à celles des autres éléments halogènes. Il a sept électrons dans sa couche la plus externe et est très électronégatif ; il a donc une forte tendance à attirer les électrons des autres atomes, ce qui en fait un puissant agent oxydant. L’électronégativité diminue avec l’augmentation du poids atomique au sein du groupe halogène. Le chlore est donc moins électronégatif que le fluor, mais plus que le brome — il déplacera le brome de ses composés : 2NaBr + Cl2 -> 2NaCl + Br2.
Le chlore élémentaire existe sous forme de molécules constituées de deux atomes de chlore maintenus ensemble par une seule liaison covalente. La plupart des composés chlorés présentent l’élément dans son état d’oxydation -1, où il accepte un électron d’un autre atome ; cependant, lorsqu’il est combiné avec les éléments les plus électronégatifs, l’oxygène et le fluor, il a un état d’oxydation positif, qui pour les oxydes peut être +1, +3, +4, +5 ou +7. L’oxygène et le chlore ne se combinent pas directement, mais les oxydes de chlore et les composés contenant les anions hypochlorite (OCl-), chlorite (ClO2-), chlorate (ClO3-) et perchlorate (ClO4-) peuvent être fabriqués par des moyens indirects. Le chlore forme facilement des liaisons ioniques avec les métaux, où il accepte un électron du métal, ce qui donne un ion chlorure (Cl-) avec un état d’oxydation de -1, par exemple le chlorure de sodium (NaCl) ou le sel commun.
L’hydrogène gazeux se combine facilement avec le chlore pour former du chlorure d’hydrogène (HCl); la réaction est explosive en présence de soleil. Il est assez soluble dans l’eau, se dissolvant pour produire un mélange d’acide chlorhydrique, d’acide hypochloreux et de chlore dissous. L’ammoniac se combine avec le chlore pour former les composés toxiques monochloramine et dichloramine, ou le trichlorure d’azote explosif très sensible aux chocs, selon les proportions relatives. Pour cette raison, les produits d’entretien ménager contenant du chlore ne doivent jamais être mélangés avec ceux contenant de l’ammoniac. Le chlore réagit facilement avec de nombreux composés organiques et les chlorures organiques sont importants dans la production de plastiques tels que le polychlorure de vinyle (PVC) et comme solvants ininflammables.
Bien qu’il s’agisse d’un élément commun de la croûte terrestre, présent dans un certain nombre de minéraux, tels que l’halite (NaCl), les propriétés réactives du chlore sont telles qu’il ne se trouve pas naturellement à l’état non combiné. Le chlore est produit industriellement principalement par électrolyse de chlorure de sodium aqueux. Cela produit également de l’hypochlorite de sodium (NaOCl) en solution, mieux connu sous le nom d’eau de Javel domestique. L’élément est également un sous-produit de la fabrication du sodium métallique par électrolyse du chlorure de sodium fondu. En laboratoire, il peut être produit de plusieurs manières, par exemple par réaction d’hypochlorite de calcium avec un acide.
Sous forme d’ion chlorure, le chlore est essentiel à la vie humaine ; cependant, le chlore élémentaire est toxique et corrosif. Il a une odeur désagréable et étouffante et irrite les voies respiratoires en cas d’inhalation. À des concentrations élevées, il provoque des lésions pulmonaires pouvant être mortelles et le gaz a été utilisé comme arme chimique par l’armée allemande pendant la Première Guerre mondiale. Les propriétés oxydantes du chlore en font un agent désinfectant et blanchissant utile. Des composés qui libèrent de petites quantités de chlore sont utilisés pour stériliser l’eau potable et les piscines, et sont inclus dans divers produits de nettoyage.