Cloro   17 Cl                                                                                                                                                                                                                                                                                   zolfo ← cloro → argon Aspetto Gas giallo verdastro Generalità Nome, simbolo, numero atomico cloro, Cl, 17 Serie alogeni Gruppo, periodo, blocco 17 (VIIA), 3, p Densità, durezza 3,214 kg/m³ a 273 K, Configurazione elettronica Proprietà atomiche Peso atomico 35,453 amu Raggio atomico (calc.) 100 pm Raggio covalente 99 pm Raggio di van der Waals 175 pm Configurazione elettronica [Ne]3s23p5 e− per livello energetico 2, 8, 7 Stati di ossidazione ±1,3,5,7 (acido forte) Struttura cristallina ortorombica Proprietà fisiche Stato della materia gas (non magnetico) Punto di fusione 171,6 K (−101,55 °C) Punto di ebollizione 239,11 K (−34,1 °C) Volume molare 17,39 · 10−6  m³/mol Entalpia di vaporizzazione 10,2 kJ/mol Calore di fusione 3,203 kJ/mol Tensione di vapore 1300 Pa Altre proprietà Numero CAS 7782-50-5 Elettronegatività 3,16 Calore specifico 480 J/(kg K) Conducibilità termica 0,0089 W/(m K) Energia di prima ionizzazione 1 251,2 kJ/mol Energia di seconda ionizzazione 2 298 kJ/mol Energia di terza ionizzazione 3 822 kJ/mol Energia di quarta ionizzazione 5 158,6 kJ/mol Energia di quinta ionizzazione 6 542 kJ/mol Energia di sesta ionizzazione 9 362 kJ/mol Energia di settima ionizzazione 11 018 kJ/mol Energia di ottava ionizzazione 33 604 kJ/mol Nona energia di ionizzazione 38 600 kJ/mol Decima energia di ionizzazione 43 961 kJ/mol Isotopi più stabili iso NA TD DM DE DP 35Cl 75,77% È stabile con 18 neutroni 36Cl sintetico 301 000 anni β− ε 0,709 1,142 36Ar 36S 37Cl 24,23% È stabile con 20 neutroni iso: isotopo NA: abbondanza in natura TD: tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento Questa voce è parte della serie Armi chimiche Agenti letali Aggressivi enzimatici ed ematologici Cloruro di cianogeno (CK) Acido cianidrico (AC) Gas vescicanti Etildicloroarsina (ED) Metildicloroarsina (MD) Fenildicloroarsina (PD) Lewisite (L) Iprite (HD, H, HT, HL, HQ) Azotiprite (HN1, HN2, HN3) Gas nervini Serie-G Tabun (GA), Sarin (GB) Soman (GD), Ciclosarin (GF) GV Serie-V EA-3148, VE, VG, VM, VR, VX Novichok Gas asfissianti Cloro Cloropicrina (PS) Fosgene (CG) Difosgene (DP) Agenti inibenti Agente 15 (BZ) DMHP EA-3167 Kolokol-1 Gas lacrimogeni Spray al peperoncino (OC) CS CN CR Il cloro (dal greco chloros, "verde pallido"), è l'elemento chimico della tavola periodica con numero atomico 17 e simbolo Cl. È un alogeno, situato nel gruppo 7 della tavola periodica. Il gas cloro è verde giallastro, due volte e mezzo più pesante dell'aria, ha un odore soffocante estremamente sgradevole ed è molto velenoso. In condizioni standard ed in un ampio intervallo di temperature e pressioni il gas cloro è costituito da una molecola biatomica Cl2 (numero CAS 7782-50-5). È un potente agente ossidante, sbiancante e disinfettante. Sotto forma di anione cloruro Cl- è un componente del comune sale da cucina (o cloruro di sodio) e di molti altri composti, è molto abbondante in natura e necessario a quasi tutte le forme di vita, compreso l'organismo umano (il sangue umano contiene infatti una discreta quantità di anione cloruro). Indice 1 Cenni storici 2 Disponibilità 3 Produzione industriale 3.1 Cella a mercurio 3.2 Cella a diaframma 3.3 Cella a membrana 4 Applicazioni 5 Isotopi 6 Stati di ossidazione 7 Composti 8 Precauzioni 9 Considerazioni ambientali 10 Note 11 Bibliografia 12 Voci correlate 13 Altri progetti 14 Collegamenti esterni modifica Cenni storici Il composto più comune del cloro, il cloruro di sodio è conosciuto dall'antichità, gli archeologi hanno scoperto che il sale veniva usato già prima del 3000 a.C. L'acido cloridrico era già conosciuto nell'800 d.C. dall'alchimista Jābir ibn Hayyān, mentre nel 1400 l'acqua regia, una mistura di acido cloridrico e acido nitrico era usata per sciogliere l'oro. Il cloro fu scoperto nel 1774 da Carl Wilhelm Scheele, che erroneamente però lo ritenne un composto dell'ossigeno. Fu battezzato cloro come elemento chimico nel 1810 da Humphry Davy, che lo riconobbe finalmente come tale. modifica Disponibilità In natura il cloro si trova soltanto combinato sotto forma di ione cloruro. I cloruri costituiscono la gran parte di tutti i sali sciolti nei mari e negli oceani della Terra; in effetti, l'1,9% della massa di tutti gli oceani è dovuta agli ioni cloruro. Concentrazioni ancora più alte di cloruro si trovano nel Mar Morto e in depositi sotterranei. La gran parte dei cloruri è solubile in acqua, perciò i cloruri allo stato solido si trovano soltanto nelle regioni più aride o in giacimenti sotterranei profondi. Minerali comuni di cloro sono la halite (cloruro di sodio), silvite (cloruro di potassio) e la carnallite (cloruro esaidrato di potassio e magnesio). Industrialmente, il cloro elementare è prodotto solitamente per elettrolisi di cloruro di sodio sciolto in acqua. Insieme al cloro, il processo genera anche idrogeno e idrossido di sodio, secondo l'equazione chimica 2 NaCl + 2 H2O → Cl2 + H2 + 2 NaOH modifica Produzione industriale Per approfondire, vedi la voce Processo cloro-soda. Il cloro viene prodotto per elettrolisi di soluzioni di cloruro di sodio,[1] dette anche salamoie. A livello industriale l'elettrolisi viene condotta principalmente secondo tre processi. modifica Cella a mercurio Si tratta del primo metodo usato per la produzione industriale. La cella elettrolitica consiste di un anodo di titanio ed un catodo di mercurio. All'anodo si sviluppa cloro gassoso; al catodo il sodio forma un amalgama con il mercurio: l'amalgama viene poi trattato con acqua per rigenerare il mercurio e convertire il sodio metallico in idrossido di sodio e idrogeno gassoso. Tale metodologia è oggi considerata altamente inquinante a causa del mercurio che tende a disperdersi nell'ambiente, pertanto tutti gli impianti che la utilizzano in Italia sono stati messi fuori servizio o sono in via di dismissione e/o riconversione verso la tecnologia a membrana. modifica Cella a diaframma Un setto di amianto è posto sul catodo, costituito da una griglia di ferro. In questo modo, il cloro che viene a formarsi viene tenuto separato dal resto della salamoia, che si arricchisce di idrossido di sodio. È un processo più conveniente del precedente, anche se l'idrossido di sodio che si ottiene è diluito. Inoltre ha un elevato contenuto residuo di cloruro di sodio, che costringe ad un costoso trattamento per la separazione via evaporativa. È considerata una tecnologia obsoleta, anche a causa della cessazione dell'impiego dell'amianto, che peraltro viene sostituito da altri materiali fibrosi. modifica Cella a membrana La cella elettrolitica è divisa in due sezioni da una membrana semipermeabile agli ioni cloruro; nella sezione dell'anodo si trova la salamoia, in quella del catodo acqua distillata. L'efficienza energetica è simile a quella delle celle a diaframma, col vantaggio di ottenere idrossido di sodio di elevata purezza. Questa tecnologia è oggi considerata lo stato dell'arte e non presenta problemi di inquinamento. Tra i leader mondiali nella costruzione di celle a membrana vi è l'italiana De Nora S.p.A. In Italia un impianto funzionante con questa tecnologia è lo stabilimento Syndial di Assemini (Cagliari). modifica Applicazioni Il cloro è un importante agente chimico utilizzato nella depurazione dell'acqua, nei disinfettanti, come sbiancante; è stato fra le prime armi chimiche impiegate su vasta scala, in forma gassosa. Si usa inoltre nella fabbricazione di molti oggetti di uso quotidiano, come carta, antisettici, tinture, alimenti, insetticidi, vernici, prodotti petroliferi, plastica, medicinali, tessuti, solventi. Si usa come battericida (acido ipocloroso HClO, ipoclorito di sodio NaClO, clorito di sodio NaClO2) nell'acqua potabile e nelle piscine. Anche piccoli depositi d'acqua potabile sono abitualmente trattati con questa sostanza. La chimica organica sfrutta estesamente questo elemento come ossidante e per sostituire atomi di idrogeno nelle molecole, come nella produzione della gomma sintetica; il cloro infatti conferisce spesso molte proprietà utili ai composti organici con cui viene combinato. Altri usi sono la produzione di clorati, cloroformio, tetracloruro di carbonio e nell'estrazione del bromo. Il cloro è stato il primo elemento chimico ad essere stato impiegato in forma organica nei rilevatori di neutrini solari. Sotto forma di composti come tetracloruro di carbonio, tricloroetilene, soluzione acquosa satura di cloruro di gallio) è usato per lo studio dei "neutrini elettronici solari". Si è visto infatti che l'atomo di cloro, colpito da un neutrino si trasforma in argon (gas) ed emette un elettrone. Questo elettrone viene rilevato dai fotomoltiplicatori e la sua energia, direzione, ecc. studiate per trarne informazioni. È possibile che la quantità di argon presente nell'atmosfera (nella quale è presente come "gas raro", ovvero a bassa concentrazione) sia venuta a formarsi in ere preistoriche per azione del bombardamento neutrinico solare del cloro presente nelle acque degli oceani o emesso dalle eruzioni vulcaniche. Non esiste ancora prova che gli altri gas nobili possano derivare per bombardamento neutrinico degli alogeni che li precedono nella tavola periodica (il neon dal fluoro; il kripton dal bromo ed infine lo xenon dallo iodio). Impiego del cloro per la depurazione delle acque. modifica Isotopi La massa atomica del cloro è 35,4527. I due principali isotopi stabili del cloro, 35Cl (75,77%) e 37Cl (24,23%), si trovano rispettivamente nella proporzione 3:1 e conferiscono al cloro un apparente peso atomico di 35,5. Il cloro ha 12 isotopi con numeri di massa che variano da 32 a 40. È presente un isotopo radioattivo, il 36Cl. Nuclide Abbondanza Massa Spin Emivita Decadimento 32Cl - 31,9857 1 298 ms ε 33Cl - 32,9775 3/2 2,51 s ε 34Cl - 33,9738 0 1,53 s ε 35Cl 75,77 34,9689 3/2 - - 36Cl - 35,9683 2 301 000 anni β− 37Cl 24,23 36,9659 3/2 - - 38Cl - 37,9680 2 37,2 min β− 39Cl - 38,9680 3/2 55,6 min β− 40Cl - 39,9704 2 1,38 min β− 41Cl - 40,9707 n. m. 34s β− 42Cl - 41,9732 n. m. 6,8 s β− 43Cl - 42,9742 n. m. 3,3 s β− Sono solo tre gli isotopi del cloro che si trovano in natura: gli stabili 35Cl (75,77%) e 37Cl (24,23%) ed il radioattivo 36Cl, che rappresenta circa il 7×10−15% del cloro totale. Nell'atmosfera, 36Cl viene prodotto per reazione tra 36Ar ed i raggi cosmici; a livello del suolo il 36Cl è invece prodotto per cattura neutronica dal 35Cl o per cattura muonica dal 40Ca. 36Cl decade in 36S e 36Ar con una emivita di circa 308.000 anni. Una così lunga emivita rende questo isotopo utile per la datazione geologica di reperti di età compresa tra i 60 000 anni ed il milione di anni. Grandi quantità di 36Cl si sono inoltre formate per irraggiamento della acque marine durante le esplosioni nucleari condotte in atmosfera negli anni tra il 1952 ed il 1958. Il 36Cl permane nell'atmosfera per circa una settimana, quindi il tenore di 36Cl nei suoli e nelle acque è utile per datare reperti recenti - fino a 50 anni. 36Cl trova uso anche in altre applicazioni, quali la datazione di ghiacci e sedimenti. modifica Stati di ossidazione Il cloro può assumere gli stati di ossidazione −1, +1, +3, +5, o +7 corrispondenti agli anioni Cl− (cloruro), ClO− (ipoclorito), ClO2− (clorito), ClO3− (clorato), o ClO4− (perclorato). numero di ossidazione −1 +1 +3 +5 +7 anione cloruro ipoclorito clorito clorato perclorato formula Cl− ClO− ClO2− ClO3− ClO4− struttura modifica Composti I composti utilizzati del cloro sono tantissimi: le famiglie più note sono i cloruri, gli ipocloriti, i clorati, i perclorati in campo inorganico, le cloramine e tutti gli alogenuri organici in campo organico. Anidride ipoclorosa (Cl2O) Anidride clorosa (Cl2O3) Anidride clorica (Cl2O5) Anidride perclorica (Cl2O7) Acido ipocloroso (HClO) (valenza 1) Acido cloroso (HClO2) (valenza 3); Acido clorico (HClO3) (valenza 5); Acido perclorico (HClO4) (valenza 7); Acido cloridrico (HCl); Cloruro di sodio (NaCl); Cloruro di potassio (KCl); Cloruro di calcio (CaCl2); Cloruro di argento (AgCl); Cloruro ferroso (FeCl2); Cloruro ferrico (FeCl3); Cloruro di ammonio (NH4Cl) Clorato di potassio (KClO3) Clorato di sodio (NaClO3) Ipoclorito di sodio (NaClO) Perclorato di bario (Ba(ClO4)2 Perclorato di magnesio (Mg(ClO4)2) Perclorato di potassio (KClO4) Perclorato di sodio (NaClO4) modifica Precauzioni Per approfondire, vedi la voce clorofluorocarburi. Simboli di rischio chimico   frasi R: R 23-36/37/38-50 frasi S: S 1/2-9-45-61[2] Le sostanze chimiche vanno manipolate con cautela Avvertenze Il cloro irrita il sistema respiratorio, soprattutto in bambini e anziani. Allo stato gassoso irrita le mucose, e allo stato liquido provoca ustioni cutanee. L'odore di cloro viene avvertito a concentrazioni di 3.5 ppm, ma la concentrazione letale è di circa 1000 ppm o più (il cloro fu per questo impiegato nella prima guerra mondiale come arma chimica). L'esposizione a questo gas non dovrebbe quindi superare concentrazioni di 0.5 ppm (TLV-TWA, tempo medio di 8 ore per 40 ore settimanali). L'esposizione acuta ad alte (ma non letali) concentrazioni di cloro può dare luogo a edema polmonare, una condizione molto dolorosa. Una esposizione cronica a bassi livelli di cloro indebolisce i polmoni, rendendoli vulnerabili ad altre malattie. In ambiente domestico, il cloro si sviluppa quando l'ipoclorito di sodio (o candeggina) viene miscelata con l'acido muriatico. Per contatto tra candeggina ed urina (urea), ammoniaca o altri prodotti sbiancanti possono svilupparsi vapori tossici contenenti gas cloro o tricloruro di azoto. modifica Considerazioni ambientali Le principale fonti di cloro nell'atmosfera (WMO Global Ozone Research and Monitoring Project - Report No. 44, Ginevra, 1998). Questa sezione è ancora vuota. Aiutaci a scriverla! modifica Note ^ Rolla, op. cit., p. 297 ^ http://ecb.jrc.ec.europa.eu/esis/?LANG=fr&GENRE=CASNO&ENTREE=7782-50-5 modifica Bibliografia Francesco Borgese, Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico, Roma, CISU, 1993. ISBN 88-7975-077-1 R. Barbucci, A. Sabatini, P. Dapporto, Tavola periodica e proprietà degli elementi, Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998. ISBN 88-1020-000-0 Luigi Rolla, Chimica e mineralogia. Per le Scuole superiori, 29a ed., Dante Alighieri, 1987. Los Alamos National Laboratory - Cloro modifica Voci correlate Processo cloro-soda modifica Altri progetti Commons Wikizionario Wikimedia Commons contiene file multimediali su Cloro Wikizionario contiene la voce di dizionario «cloro» modifica Collegamenti esterni WebElements.com - Cloro EnvironmentalChemistry.com - Cloro Preparazione del cloro Sito sul cloro in italiano Giorgio Nebbia, Il cloro v · d · m Tavola periodica degli elementi H                                                             He Li Be   B C N O F Ne Na Mg   Al Si P S Cl Ar K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo Uue Ubn Unbibidi Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto Ute Uqn Superattinidi Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Portale Agricoltura Portale Chimica