Il cloro è un elemento con numero atomico 17 nella tavola periodica e simbolo chimico Cl. È un gas giallo verdastro con un punto di ebollizione di -29°F (-34°C) a pressione atmosferica normale e un punto di congelamento di -151°F (-101.5°C). Il cloro naturale è costituito quasi interamente dai due isotopi stabili, cloro-35 e cloro-37, che gli conferiscono un peso atomico di 35.4527. Tra le altre importanti proprietà fisiche del cloro c’è il fatto che è più pesante dell’aria e se rilasciato nell’ambiente tende a raccogliersi in zone basse. Il cloro è un membro del gruppo 17 della tavola periodica, che contiene anche fluoro, bromo, iodio e astato, noti collettivamente come alogeni.
All’interno del gruppo degli alogeni, in ordine di peso atomico crescente, questo elemento si trova tra il fluoro e il bromo. Le proprietà chimiche del cloro assomigliano a quelle degli altri elementi alogeni. Ha sette elettroni nel suo guscio più esterno ed è molto elettronegativo; ha quindi una forte tendenza ad attirare elettroni da altri atomi, rendendolo un potente agente ossidante. L’elettronegatività diminuisce con l’aumentare del peso atomico all’interno del gruppo alogeno. Il cloro è quindi meno elettronegativo del fluoro, ma più del bromo: sostituirà il bromo dai suoi composti: 2NaBr + Cl2 -> 2NaCl + Br2.
Il cloro elementare esiste come molecole costituite da due atomi di cloro tenuti insieme da un singolo legame covalente. La maggior parte dei composti del cloro presenta l’elemento nel suo stato di ossidazione -1, dove accetta un elettrone da un altro atomo; tuttavia, quando combinato con gli elementi più elettronegativi ossigeno e fluoro ha uno stato di ossidazione positivo, che per gli ossidi può essere +1, +3, +4, +5 o +7. Ossigeno e cloro non si combinano direttamente, ma gli ossidi di cloro e i composti contenenti gli anioni ipoclorito (OCl-), clorito (ClO2-), clorato (ClO3-) e perclorato (ClO4-) possono essere prodotti per via indiretta. Il cloro forma facilmente legami ionici con i metalli, dove accetta un elettrone dal metallo, risultando in uno ione cloruro (Cl-) con uno stato di ossidazione di -1, ad esempio cloruro di sodio (NaCl) o sale comune.
Il gas idrogeno si combina facilmente con il cloro per formare acido cloridrico (HCl); la reazione è esplosiva in presenza di luce solare. È abbastanza solubile in acqua, dissolvendosi per produrre una miscela di acido cloridrico, acido ipocloroso e cloro disciolto. L’ammoniaca si combina con il cloro per formare i composti tossici monoclorammina e diclorammina, o il tricloruro di azoto esplosivo altamente sensibile agli urti, a seconda delle proporzioni relative. Per questo motivo i prodotti per la pulizia della casa contenenti cloro non devono mai essere miscelati con quelli contenenti ammoniaca. Il cloro reagisce prontamente con molti composti organici e i cloruri organici sono importanti nella produzione di materie plastiche come il cloruro di polivinile (PVC) e come solventi non infiammabili.
Sebbene sia un elemento comune nella crosta terrestre, presente in un certo numero di minerali, come l’halite (NaCl), le proprietà reattive del cloro sono tali che non si trova naturalmente allo stato non combinato. Il cloro è prodotto industrialmente principalmente dall’elettrolisi di cloruro di sodio acquoso. Questo produce anche ipoclorito di sodio (NaOCl) in soluzione, meglio conosciuto come candeggina domestica. L’elemento è anche un sottoprodotto della produzione di sodio metallico mediante l’elettrolisi del cloruro di sodio fuso. In laboratorio può essere prodotto in diversi modi, ad esempio mediante la reazione dell’ipoclorito di calcio con un acido.
Sotto forma di ione cloruro, il cloro è essenziale per la vita umana; tuttavia, il cloro elementare è tossico e corrosivo. Ha un odore sgradevole, soffocante e irrita le vie respiratorie se inalato. Ad alte concentrazioni provoca danni ai polmoni che possono essere fatali e il gas è stato utilizzato come arma chimica dall’esercito tedesco durante la prima guerra mondiale. Le proprietà ossidanti del cloro lo rendono un utile disinfettante e agente sbiancante. I composti che rilasciano piccole quantità di cloro vengono utilizzati per sterilizzare l’acqua potabile e le piscine e sono inclusi in vari prodotti per la pulizia.