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Chlor

Chlor ist ein chemisches Element mit dem Symbol Cl und der Ordnungszahl 17. Im Periodensystem der Elemente steht es in der 7. Hauptgruppe und gehört damit zusammen mit Fluor, Brom, Iod, Astat und Tenness zur 17. IUPAC-Gruppe, den Halogenen. Elementares Chlor liegt unter Normalbedingungen in Form des zweiatomigen Moleküls Cl2 gasförmig vor. Es ist eines der reaktivsten Elemente und reagiert mit fast allen anderen Elementen und vielen Verbindungen. Die hohe Reaktivität bedingt auch die Giftigkeit des elementaren Chlors. Der Name des Elementes leitet sich vom altgriechischenχλωρόςchlōrós, deutsch‚hellgrün‘ ab. Dieser Name wurde nach der typischen gelbgrünen Farbe des Chlorgases gewählt.

Eigenschaften
[Ne] 3s2 3p5
17Cl
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Chlor, Cl, 17
Elementkategorie Halogene
Gruppe, Periode, Block 17, 3, p
Aussehen gelblich-grün
CAS-Nummer

EG-Nummer 231-959-5
ECHA-InfoCard
Massenanteil an der Erdhülle 0,19 %
Atomar
Atommasse 35,45 (35,446–35,457) u
Atomradius (berechnet) 100 (79) pm
Kovalenter Radius 102 pm
Van-der-Waals-Radius 175 pm
Elektronenkonfiguration [Ne] 3s2 3p5
1. Ionisierungsenergie 12.967632(16) eV1251.19 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 23.81364(12) eV2297.67 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 39.80(11) eV3840 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie 53.24(12) eV5137 kJ/mol
5. Ionisierungsenergie 67.68(10) eV6530 kJ/mol
6. Ionisierungsenergie 96.94(4) eV9353 kJ/mol
7. Ionisierungsenergie 114.2013(6) eV11019 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand gasförmig (Cl2)
Kristallstruktur orthorhombisch
Dichte 3,215 kg · m−3 bei 273 K
Magnetismus diamagnetisch (Χm = −2,3 · 10−8)
Schmelzpunkt 171,6 K (−101,5 °C)
Siedepunkt 238,5 K (−34,6 °C)
Molares Volumen (fest) 17,39 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungswärme 20,4 kJ·mol−1
Schmelzwärme 3,2 kJ·mol−1
Dampfdruck 6,78 · 105 Pa bei 293 K
Schallgeschwindigkeit 206 m·s−1
Spezifische Wärmekapazität 480 J·kg−1·K−1
Wärmeleitfähigkeit 0,0089 W·m−1·K−1
Chemisch
Oxidationszustände ±1, 3, 4, 5, 6, 7
Normalpotential 1,36 V (Cl + e → Cl)
Elektronegativität 3,16 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP
35Cl
75,77 % Stabil
36Cl
in Spuren 301.000 a β 0,709 36Ar
ε 1,142 36S
37Cl
24,23 % Stabil
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
Spin-
Quanten-
zahl I
γ in
rad·T−1·s−1
Er (1H) fL bei
B = 4,7 T
in MHz
35Cl 3/2 0+2,624 · 107 4,72 · 10−3 019,63
37Cl 3/2 0+2,184 · 107 2,72 · 10−3 016,34
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert

Gefahr

H- und P-Sätze H:270​‐​280​‐​330​‐​315​‐​319​‐​335​‐​400
EUH:071
P:260​‐​220​‐​280​‐​244​‐​273​‐​304+340​‐​305+351+338332+313​‐​370+376​‐​302+352​‐​315​‐​405​‐​403
MAK
  • DFG: 1,5 mg·m−3
  • Schweiz: 0,5 ml·m−3 bzw. 1,5 mg·m−3
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

In der Natur kommt Chlor nicht elementar, sondern nur gebunden in verschiedenen Verbindungen vor. Die wichtigsten Verbindungen sind die Chloride, in denen Chlor in Form des Anions Cl auftritt. Das bekannteste Chlorid ist Natriumchlorid, häufig auch als Kochsalz oder kurz Salz bezeichnet. Chlorid ist ein häufiger Bestandteil des Meerwassers und besitzt wichtige biologische Funktionen, vor allem bei der Steuerung des Wasserhaushaltes im Körper.

Das fast ausschließlich durch Elektrolyse gewonnene Chlor wird großteils für die Synthese chlorhaltiger Verbindungen wie des Vinylchlorids, eines Ausgangsprodukts für die Produktion des Kunststoffes PVC, eingesetzt.

Inhaltsverzeichnis

Carl Wilhelm Scheele

Elementares Chlor wurde erstmals 1774 von Carl Wilhelm Scheele dargestellt. Er ließ dabei Salzsäure mit Braunstein reagieren. Dabei erkannte er nicht, dass es sich bei dem dabei entstehenden Produkt um ein bisher unentdecktes Element handelt. Stattdessen wurde von den meisten Chemikern wie Antoine Laurent de Lavoisier angenommen, dass der Stoff „mit Sauerstoff angereicherte Muriumsäure“ sei. Der Grund für diese Annahme lag darin, dass die Salzsäure für eine sauerstoffhaltige Säure eines hypothetischen Elementes, des Muriums, gehalten wurde. Durch den Kontakt mit dem Mangandioxid sollte diese dann weiteren Sauerstoff aufnehmen. Dies wurde scheinbar von Claude-Louis Berthollet bestätigt, der beobachtete, dass Chlorwasser bei Belichtung Sauerstoff abgibt, und es daher als „oxidierte Salzsäure“ bezeichnete.

Nachdem Versuche gescheitert waren, Sauerstoff, etwa durch Erhitzen mit Kohlenstoff, aus der Verbindung abzuspalten, erkannte Humphry Davy 1808, dass es sich bei der Substanz um ein neues Element und nicht um eine sauerstoffhaltige Verbindung handelte. Aufgrund seiner charakteristischen hellgrünen Farbe nannte er das neue Element „Chlor“, nach dem griechischenχλωρός chlōrós, deutsch‚hellgrün‘, ‚frisch‘. Unter dem Datum vom 21. Februar 1811 dokumentieren die Philosophical transactions of the Royal Society of London seine Erkenntnisse.

Zunächst wurde Chlor überwiegend nach einem von Walter Weldon entwickelten Verfahren aus Salzsäure und Mangandioxid gewonnen. Da dies nicht sehr effektiv war, wurde es 1866 durch das von Henry Deacon entwickelte Deacon-Verfahren ersetzt. Dabei diente billiger Luftsauerstoff als Oxidationsmittel und Kupfer(II)-chlorid als Katalysator. Chlor wurde zwar schon 1800 erstmals elektrolytisch hergestellt, jedoch spielte dies bis zur Entwicklung der nötigen Generatoren durch Werner von Siemens Ende des 19. Jahrhunderts keine große Rolle. Seitdem sind elektrochemische Herstellungsverfahren die weitaus wichtigsten Produktionsverfahren von Chlor.

Bleichmittel

Die historisch wichtigste Verwendung von Chlor liegt in der Anwendung als Bleichmittel. Dazu konnte es entweder elementar eingesetzt werden oder durch Reaktion mit Calciumhydroxid zu Chlorkalk weiterverarbeitet werden.

Chlor als Giftgas (Waffe)

Im Ersten Weltkrieg wurde Chlorgas erstmals als chemische Waffe verwendet. Der erste größere Einsatz erfolgte am 22. April 1915 in der Nähe der Stadt Ypern in Flandern durch eine deutsche Spezialeinheit unter Beratung des späteren Nobelpreisträgers Fritz Haber. Da es eine höhere Dichte als Luft aufweist, sammelte sich das Gas vor allem in den Schützengräben an, wo sich die gegnerischen Soldaten aufhielten. Die Folge waren viele Tote und zahlreiche teilweise lebenslang Geschädigte. Während die deutsche Methode, das Chlorgas aus Stahlflaschen auszublasen, nur dann anzuwenden war, wenn der Wind in die richtige Richtung wehte, wurden von der französischen Seite etwa zeitgleich (z. B. am 25. April 1915 im Raum Mametz-Montauban) Granaten verwendet, die zielgenau in die gegnerischen Stellungen geschossen werden konnten. Diese Granaten bestanden aus zwei Schichten, einer gelben (Pikrinsäure) und einer weißen, ein Gemisch von Kaliumchlorat und einer wachsartigen organischen Substanz. Bei der Verbrennung entwickelte sich Chlorgas – genauer Chlorpikrin – das nach dem Einatmen zu Husten, Schnupfen und Magenschmerzen führte. Unter militärischen Gesichtspunkten war das nicht besonders effizient. So kamen zum Beispiel bei dem Angriff vom 22. April 1915 trotz des Einsatzes von 150 Tonnen Chlorgas nach neueren Forschungen nur 1200 Franzosen ums Leben. Das heißt, unter optimalen Bedingungen, wenn der Gegner dicht gedrängt in tiefer gelegenen Schützengräben kauert, waren 125 Kilogramm Chlorgas nötig, um einen Soldaten zu töten. Daher wurde Chlor bald durch verletzungswirksamere Giftgase ersetzt, zum Beispiel Phosgen.

Neben durchaus häufigen Chlorgasunfällen in Schwimmbädern wird Chlor bis in die Gegenwart trotz seiner unbefriedigenden Verletzungswirksamkeit auch als chemischer Kampfstoff verwendet, vor allem weil es sich um eine weit verbreitete Industriechemikalie handelt, auf die im Prinzip jeder Bademeister Zugriff hat. Human Rights Watch sprach 2014 von „starken Hinweisen“, dass Regierungstruppen in Syrien Mitte Mai 2014 Chlorgas aus der Luft in „Fassbomben“ abgeworfen hätten. Die UNO-Kommission zur Untersuchung von Menschenrechtsverletzungen in Syrien berichtete, die Regierung habe im Jahr 2017 bis im April bereits fünf Mal Giftgas eingesetzt. Auch im Januar 2018 gab es angeblich bereits wieder mindestens fünf Vorfälle mit Chlorgas.

Chlor kommt auf der Erde auf Grund seiner hohen Reaktivität nur in extrem geringen Mengen elementar vor, z. B. in Vulkangasen oder in der Ozonschicht. Hier wird es aus Fluorchlorkohlenwasserstoffen abgespalten und trägt hauptsächlich zur Bildung des Ozonlochs bei. Sein Anion, das Chlorid, liegt insbesondere in salzartigen Verbindungen auf der Erde relativ häufig vor. In der kontinentalen Erdkruste ist es mit einem Gehalt von 145 ppm in der Häufigkeit hinter Elementen wie Zirconium, Kohlenstoff oder Schwefel an 19. Stelle.

Viele Chloride sind in Wasser gut löslich. Daher ist im Meerwasser der Ozeane eine hohe Konzentration an Chloridionen enthalten. Mit einem Gehalt von 19,4 g Cl/l sind diese nach Sauerstoff und Wasserstoff in Wassermolekülen am häufigsten im Meerwasser (zum Vergleich: 1,4 mg F, 68 mg Br, 0,06 mg I). Außerdem bildet Natriumchlorid mit 18,1 g Cl/l die Hälfte aller darin gelösten Salze. Hohe Gehalte an Chlorid haben viele abflusslose Seen, wie beispielsweise das Tote Meer, da bei diesen das von den Flüssen zugeführte Wasser verdunstet und das mitgeführte Salz zurückbleibt.

Die wichtigsten chlorhaltigen Minerale sind Halit (Hauptbestandteil: Natriumchlorid), häufig als Steinsalz bezeichnet, Sylvin (Kaliumchlorid), Carnallit (KMgCl3·6 H2O), Bischofit (MgCl2·6 H2O) und Kainit (KMgCl(SO4)·3 H2O). Es gibt große Lagerstätten, die beim Austrocknen von Meeresteilen entstanden sind. Da die geringer löslichen Natriumsalze zuerst ausfallen und sich bei fortschreitender Austrocknung die Kaliumsalze darüber ablagern, sind die Lager oft geschichtet. Größere Vorkommen an Halit befinden sich in Deutschland beispielsweise in Bad Friedrichshall und Bad Reichenhall, ein Vorkommen in Österreich liegt bei Hallein. Eine Übersicht über Chlorminerale liefert die Kategorie:Chlormineral.

Es ist eine Vielzahl natürlicher chlororganischer Verbindungen bekannt, im Februar 2002 zählte man 2200. Der größte Teil wird von Meereslebewesen, wie Seetang, Schwämmen, Manteltieren oder Korallen synthetisiert. Auf dem Land lebende Tiere und Pflanzen bilden in deutlich geringerem Umfang chlororganische Verbindungen. Auch bei Vulkanausbrüchen und der Verbrennung von Biomasse entstehen chlororganische Verbindungen.

Chlorradikale entstehen durch Zersetzung organischer Chlorverbindungen in der Stratosphäre. Viele dieser chlororganischen Verbindungen, vor allen die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) sind nicht oder nur in geringem Umfang natürlichen Ursprungs, sondern wurden vom Menschen freigesetzt. Chlorradikale können den Abbau von Ozon katalysieren und sind für das sogenannte Ozonloch, das vor allem im Bereich der Pole auftritt, verantwortlich.

Chlor ist eine der wichtigsten Grundchemikalien und zählt mit einer Menge von 58,9 Millionen Tonnen im Jahr 2006 zu den meistproduzierten Chemikalien. Technisch wird Chlor fast ausschließlich durch verschiedene elektrochemische Verfahren hergestellt, in kleinerem Maßstab kann es auch auf chemischem Weg gewonnen werden. Als Nebenprodukt fällt es bei der elektrochemischen Produktion von Natrium und Magnesium aus den entsprechenden Chloriden an.

Ausgangsstoff für die Chloralkalielektrolyse ist eine wässrige Natriumchloridlösung. Aus dieser werden in verschiedenen Verfahren, die sich im Aufbau der Elektrolysezelle unterscheiden, Natronlauge und als Zwangsnebenprodukte Chlor sowie Wasserstoff erzeugt.

2 N a C l + 2 H 2 O 2 N a O H + C l 2 + H 2 {\displaystyle \mathrm {2\,NaCl+2\,H_{2}O\rightarrow 2\,NaOH+Cl_{2}+H_{2}} }
Reaktionsgleichung für die Chloralkalielektrolyse

Wichtig bei allen Verfahren zur Chlorproduktion ist, dass die Anode, an der das Chlor entsteht, von der Kathode, an der Wasserstoff und Hydroxidionen gebildet werden, getrennt ist. Wären diese in einem Gefäß vereinigt, würde sich das explosive Chlor-Wasserstoff-Gemisch Chlorknallgas bilden, sowie eine Reaktion von Chlor mit den Hydroxidionen zu Hypochlorit stattfinden.

C l 2 + 2 O H O C l + C l + H 2 O {\displaystyle \mathrm {Cl_{2}+2\ OH^{-}\longrightarrow OCl^{-}+Cl^{-}+H_{2}O} }

Das derzeit am häufigsten verwendete Verfahren ist das Diaphragmaverfahren (2001: 49 % Marktanteil). Die Trennung der Elektrodenräume erfolgt dabei durch ein Diaphragma aus Asbest, durch das zwar Natriumionen, nicht jedoch Chlorid- und Hydroxidionen diffundieren können. Allerdings lässt sich mit diesem Verfahren nur eine niedrig konzentrierte und nicht reine Natronlauge, sowie mit Sauerstoff verunreinigtes Chlor erzeugen. Auch ist die Verwendung des krebserregenden Asbestes problematisch. Deswegen wird es für neue Produktionsanlagen vom Membranverfahren abgelöst (2001: 28 % Marktanteil). Dieses ist wegen der Verwendung einer Kunststoffmembran aus Nafion anstatt des Asbest-Diaphragmas vom Gesundheitsschutz her günstiger und bietet einige technische Vorteile. So ist durch die Membran eine bessere Trennung von Anoden- und Kathodenraum gegeben und ermöglicht damit die Produktion einer reineren und höher konzentrierten Natronlauge. Allerdings ist das Chlor wie beim Diaphragma-Verfahren durch Sauerstoff verunreinigt, der in einer Nebenreaktion an der Anode entsteht. Nachteile des Verfahrens sind die hohen Kosten für die Membranen und die nötigen hohen Reinheiten für die Ausgangssubstanzen.

Ein nur noch in geringem Maß eingesetztes Verfahren ist das Amalgamverfahren (2001: 18 % Marktanteil). Bei diesem werden Anoden- und Kathodenraum vollkommen getrennt. Dazu wird eine Quecksilber-Kathode eingesetzt, die auf Grund der hohen Überspannung ermöglicht, dass anstatt Wasserstoff zunächst Natrium gebildet wird, das als Natriumamalgam vorliegt. Das Amalgam wird in einer zweiten Zelle an Graphitkontakten mit Wasser umgesetzt. Dabei bilden sich Quecksilber, Natronlauge und Wasserstoff. Diese räumliche Trennung ermöglicht sehr reine Produkte. Der größte Nachteil ist die Verwendung des stark toxischen und umweltgefährlichen Quecksilbers, durch das aufwändige und teure Schutzmaßnahmen nötig werden.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, mit denen durch chemische Oxidation aus Chlorwasserstoff Chlor hergestellt werden kann (Weldon-Verfahren und Deacon-Verfahren). Diese spielen für die Chlorproduktion nur eine geringe Rolle. Ein weiteres Beispiel ist das KEL-Chlor-Verfahren, bei dem der Chlorwasserstoff mit Schwefelsäure und Nitrosylschwefelsäure umgesetzt wird und das 1975 von DuPont entwickelt wurde. Der entscheidende Reaktionsschritt hierbei ist die Oxidation von Chlorwasserstoff mit Stickstoffdioxid, das in mehreren Teilreaktionen aus der Nitrosylschwefelsäure freigesetzt wird. Nach Erprobung in einer Versuchsanlage wurde das Verfahren jedoch wegen geringer Wirtschaftlichkeit und Materialproblemen wieder eingestellt. Weitere Prozesse beruhen auf Kupfer(II)-chlorid- oder Chrom(III)-oxid-Katalysatoren.

Im Labormaßstab kann elementares Chlor unter anderem durch Ansäuern von Chlorkalk dargestellt werden, beispielsweise mit Schwefelsäure.

C a C l ( O C l ) + H 2 S O 4 C a S O 4 + H 2 O + C l 2 {\displaystyle \mathrm {CaCl(OCl)+H_{2}SO_{4}\longrightarrow CaSO_{4}+H_{2}O+Cl_{2}} }

Physikalische Eigenschaften

Chlormolekül
Ampulle mit Chlorgas; Druck etwa 600–800 hPa
flüssiges Chlor in Quarzampulle, zur Sicherheit eingegossen in Acrylglas; Druck etwa 6700 hPa
Festes Chlor bei −150 °C

Chlor ist bei Raumtemperatur ein gelbgrünes Gas, das mit einer Dichte von 3,214 g/l bei 0 °C etwa 2,5 mal so schwer wie Luft ist. Es kondensiert bei −34,6 °C zu einer gelben Flüssigkeit und erstarrt bei −101 °C. Da der kritische Punkt mit 143,9 °C, 77,1 bar und 0,67 g/cm³ relativ hoch ist, lässt sich Chlor leicht unter Druck verflüssigen. So ist es bei einem Druck von 6,7 bar bei 20 °C flüssig und lässt sich in Stahlflaschen oder Kesselwagen transportieren. Die Intensität der Farbe nimmt bei geringerer Temperatur ab, bei −195 °C ist Chlor fast farblos.

Wie die anderen Halogene liegt auch Chlor als zweiatomiges Molekül vor. Der Abstand zwischen den Chloratomen beträgt 199 pm. Chlor hat mit 242 kJ/mol die höchste Dissoziationsenthalpie aller Halogene. Ein weiterer Hinweis darauf ist die Temperatur, bei der 1 % aller Halogenmoleküle dissoziiert sind und die bei Chlor 975 °C, bei Brom 775 °C und Iod 575 °C beträgt. Auch Fluor hat mit 765 °C eine niedrigere Temperatur. Dass Chlor und nicht wie zu erwarten Fluor das Halogen mit der höchsten Dissoziationsenthalpie ist, liegt an der besonders kurzen Bindung des Fluors, bei der es zu Abstoßungen zwischen den freien Elektronenpaaren und damit zur Schwächung der Bindung kommt. Zwischen den weiter entfernten Chloratomen kommt es dagegen nicht zu einem solchen Effekt und daher trotz größerer Entfernung der Atome zu einer stärkeren Bindung.

Chlor kristallisiert im orthorhombischen Kristallsystem mit den Gitterkonstanten a = 624 pm, b = 448 pm und c = 826 pm. Dabei sind die Chlor-Moleküle ebenso wie diejenigen von Iod und Brom in Schichten angeordnet. Jedes Atom eines Cl2-Moleküls ist dabei in einem Abstand von 334 pm schwach mit jeweils zwei weiteren Atomen anderer Moleküle assoziiert. Zwischen den Schichten sind die Abstände dagegen größer mit einem minimalen Abstand von 369 pm. Dieser Schichtaufbau bedingt die plättchenförmige Gestalt und die leichte Spaltbarkeit von Chlorkristallen.

Die Löslichkeit ist in verschiedenen Lösungsmitteln unterschiedlich ausgeprägt. In Wasser ist es unter teilweiser Dissoziation mäßig löslich, in einem Liter Wasser lassen sich etwa 2,3 Liter Chlor lösen. Die entstandene Lösung wird als Chlorwasser bezeichnet. Dagegen löst es sich gut in flüssigen chlorhaltigen Verbindungen, etwa Dischwefeldichlorid, Siliciumtetrachlorid und organischen Chlorverbindungen wie Chloroform. Auch in einigen organischen Lösungsmitteln wie Benzol, Essigsäure und Dimethylformamid lösen sich größere Mengen Chlor.

Chemische Eigenschaften

Chlor zählt neben Fluor zu den reaktivsten Elementen und reagiert mit fast allen Elementen. Keine direkte Reaktion findet lediglich mit Sauerstoff, Stickstoff und den Edelgasen statt. Viele Metalle, wie Mangan, Zink oder die Edelmetalle Gold, Silber und Platin reagieren allerdings erst bei erhöhten Temperaturen mit Chlor. Eine wichtige Rolle spielt mitunter die Anwesenheit von Wasser, so reagieren Kupfer und Eisen mit vollkommen trockenem Chlor erst bei Temperaturen oberhalb 200 °C, mit feuchtem Chlor dagegen schon bei deutlich niedrigeren Temperaturen.

Besonders stark ist die Neigung von Chlor zur Reaktion mit Wasserstoff. Nach einer nötigen Initiierung durch Spaltung eines ersten Chlormoleküls, die beispielsweise durch kurzwelliges blaues Licht ausgelöst werden kann, reagieren die Elemente in einer explosionsartig verlaufenden Kettenreaktion, der sogenannten Chlorknallgasreaktion. Durch die starke Neigung, Chlorwasserstoff zu bilden, reagiert Chlor auch mit anderen Wasserstoff enthaltenden Verbindungen wie Ammoniak, Ethin, Schwefelwasserstoff oder Wasser.

Chlor reagiert mit Alkanen über den Reaktionsmechanismus der radikalischen Substitution. Dabei bilden sich zunächst durch Hitze oder Bestrahlung einzelne Chlorradikale, die unter Bildung von Chlorwasserstoff die C-H-Bindung eines Alkans brechen können. Anschließend erfolgt eine Reaktion des entstandenen Radikals mit weiterem Chlor und eine weitere Kettenreaktion. Auf Grund der hohen Reaktivität ist Chlor bei der Reaktion mit Alkanen nur schwach regioselektiv, es kommt auch zu Mehrfachchlorierungen. Bei aromatischen Kohlenwasserstoffen ist ein radikalischer Reaktionsweg nicht möglich, eine Chlorierung erfolgt hier über die elektrophile aromatische Substitution unter Katalyse einer Lewis-Säure wie etwa Aluminiumchlorid.

Charakteristisches 35Cl/37Cl-Isotopenmuster

Insgesamt sind 23 Isotope und zwei weitere Kernisomere zwischen 28Cl und 51Cl bekannt. Von diesen sind zwei, die Isotope 35Cl und 37Cl stabil. Natürliches Chlor besteht zu 75,77 % aus 35Cl und zu 24,23 % aus 37Cl. Dieses typische Verhältnis ist stets in Massenspektren organischer und anorganischer Substanzen zu beobachten.

36Cl

Mit einer Halbwertszeit von 301.300 Jahren ist 36Cl das langlebigste der sonst innerhalb von Minuten oder noch kürzeren Zeiten zerfallenden instabilen Isotope, weshalb es zum Markieren verwendet wird.

36Cl entsteht in geringen Mengen durch Spallationsreaktionen von 40Ar und 36Ar mit kosmischer Strahlung in der Atmosphäre. Auch auf der Erdoberfläche kann 36Cl durch Neutronenadsorption, Reaktionen mit Myonen oder Spallation entstehen. Das Verhältnis von 36Cl zu 37Cl beträgt etwa 700 · 10−15:1. Durch die lange Halbwertszeit und konstante Atmosphärenkonzentration lässt sich die Konzentration an 36Cl zur Altersbestimmung für Grundwasser von bis zu einer Million Jahre nutzen.

Die Konzentration an 36Cl war zwischen 1954 und 1963 durch im Meer stattfindende Kernwaffentests, bei denen im Meerwasser enthaltenes 35Cl Neutronenstrahlung absorbiert und zu 36Cl reagiert, erhöht. Seit einem Vertrag zum Verbot dieser Art Tests nahm die Konzentration in der Atmosphäre zwar stetig ab und erreichte ab etwa 1980 das natürliche Verhältnis, jedoch können im Meerwasser nach wie vor erhöhte Konzentrationen des Isotops gefunden werden. Die 36Cl-Methode wird auch zu paläontologischen und vorgeschichtlichen Datierungen herangezogen.

38Cl und 37Cl

38Cl ist ein kurzlebiges Isotop mit einer Halbwertszeit von 37 Minuten und kann zum Beispiel durch Neutronenadsorption aus in Meerwasser enthaltenem 37Cl entstehen.

Chlor wird vor allem zur Herstellung anderer Chemikalien verwendet. Mit 33 % im Jahr 1997 ist dabei Vinylchlorid, die Ausgangssubstanz für die Herstellung des Kunststoffs Polyvinylchlorid, das wichtigste Produkt. Auch andere einfache chlororganische Verbindungen werden durch Reaktion von Chlor und entsprechenden Kohlenwasserstoffen, zum Beispiel mittels Photochlorierung, hergestellt. Diese dienen vor allem als Zwischenprodukt, etwa für die Herstellung von Kunststoffen, Arzneistoffen oder Pestiziden. So wurden 1995 85 % aller Arzneistoffe unter Verwendung von Chlor hergestellt. Häufig wird das Chlor im Verlauf eines Herstellungsprozesses wieder abgespalten, um chlorfreie Endprodukte zu erhalten. Beispiele dafür sind die Herstellung von Glycerin über Allylchlorid und Epichlorhydrin oder das Chlorhydrinverfahren zur Herstellung von Propylenoxid.

Anorganische Chlorverbindungen werden häufig über die Reaktion mit Chlor hergestellt. Technisch wichtig sind dabei beispielsweise die Synthese von Chlorwasserstoff in hoher Reinheit durch Reaktion von Chlor und Wasserstoff oder die Synthese von Titantetrachlorid. Dieses wird entweder über den Kroll-Prozess zu elementarem Titan weiterverarbeitet oder dient als Zwischenprodukt bei der Reinigung des Weißpigmentes Titan(IV)-oxid. Weitere wichtige Chloride, die durch Reaktion des Elements mit Chlor dargestellt werden, sind Aluminiumtrichlorid und Siliciumtetrachlorid.

Wird Chlor in Wasser geleitet, disproportioniert es langsam unter Bildung von Hypochloriger Säure und Salzsäure. Erstere wirkt stark oxidierend und wirkt so bleichend und desinfizierend. Die bleichende Wirkung des Chlors wurde vor allem für die Produktion von weißem Papier ausgenutzt. Das Chlor ist in der Lage, die aromatischen Ringe des Lignins zu ersetzen oder zu oxidieren. Dadurch sind mögliche Chromophore zerstört und das Papier erscheint heller. Da jedoch bei der Chlorbleiche teilweise krebserzeugende chlororganische Verbindungen wie Polychlorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane oder Chlorphenole entstehen, wurde die Chlorbleiche häufig durch ungefährlichere Methoden wie der Bleiche mit Natriumdithionit ersetzt.

Die desinfizierende Wirkung des bei der Reaktion von Chlor und Wasser entstandenem Hypochlorits wird bei der Wasseraufbereitung in der sogenannten Chlorung ausgenutzt. Neben Trinkwasser wird vor allem Schwimmbadwasser auf diese Weise von Bakterien befreit. Da bei der Reaktion mit anderen Bestandteilen des Wassers auch unerwünschte und teilweise giftige oder krebserregende Stoffe, etwa Trihalogenmethane, entstehen können, wird Chlor für die Desinfektion von Trinkwasser zunehmend durch Chlordioxid oder Ozon ersetzt.

Auf Grund der Umweltschädlichkeit und Giftigkeit von Chlor und vieler chlorhaltiger Verbindungen wird gefordert und teilweise versucht, diese zu vermeiden und durch chlorfreie Verbindungen und Prozesse zu ersetzen. Auch das Recycling von chlorhaltigen Abfallstoffen ist eine Alternative, da so keine neuen derartigen Produkte hergestellt werden müssen. Das Verbrennen von chlororganischen Verbindungen, bei dem leicht giftige Verbrennungsprodukte entstehen können, kann so vermieden werden. Allerdings sprechen häufig höhere Preise und schlechtere Eigenschaften von Ersatzstoffen gegen den Einsatz von chlorfreien Produkten und Prozessen, und es wird weiterhin Chlor in großen Mengen in der Industrie eingesetzt.

Elementares Chlor wirkt oxidierend und kann mit pflanzlichem und tierischem Gewebe reagieren. Es ist dementsprechend toxisch und hat keine biologische Bedeutung. Ebenfalls stark oxidierend wirkend und damit ohne biologische Funktionen sind Chlorverbindungen in hohen Oxidationsstufen wie etwa Chloroxide und Chlorsauerstoffsäuren.

Von biologischer Bedeutung ist das Element in Form des Chlorid-Anions. Chlorid ist essentiell und eines der häufigeren Bestandteile des Körpers. So enthält ein durchschnittlicher menschlicher Körper von etwa 70 kg 95 g Chlorid. Der größte Teil des Chlorids befindet sich als Gegenion zu Natrium gelöst im Extrazellularraum, so besitzt Blutplasma eine Chloridkonzentration von 100–107 mmol/l. Chlorid beeinflusst maßgeblich den osmotischen Druck und damit den Wasserhaushalt des Körpers. Weiterhin dient Chlorid zum Ladungsausgleich bei Austausch von Ionen in Zellen hinein und aus diesen heraus. Dies spielt beispielsweise beim Transport von Kohlenstoffdioxid als Hydrogencarbonat eine Rolle. Für diesen Ausgleich und die Wiederherstellung des Ruhemembranpotentials dienen Chloridkanäle, durch die Chlorid-Ionen die Zellmembranen passieren können.

Eine besonders hohe Chloridkonzentration enthält der Magensaft, da dort neben den Chloridionen überwiegend Oxonium-Ionen vorliegen, ist die Magensäure eine Salzsäure mit einer Konzentration von etwa 0,1 mol/l.

Aufgenommen wird das Chlorid überwiegend als Natriumchlorid im Speisesalz. Die empfohlene tägliche Menge für die Aufnahme von Chlorid liegt bei 3,2 g für Erwachsene und 0,5 g für Säuglinge.

Nachweisreaktion für Chlor durch Einleiten in NaI-Lösung sowie NaBr-Lösung jeweils mit Hexan

Chlor besitzt eine typische grün-gelbe Farbe und ebenso einen charakteristischen Geruch, diese lassen jedoch keine genauere Bestimmung zu. Für den Nachweis von Chlor wird meist die oxidierende Wirkung ausgenutzt. So kann Chlor Iodide und Bromide zu den Elementen oxidieren, wodurch sich eine bromidhaltige Lösung braun beziehungsweise eine iodidhaltige Lösung violett färbt. Damit diese Farbe besser zu sehen ist, wird das Brom oder Iod mit Hexan extrahiert. Auch Reaktionen mit anderen Stoffen, etwa die Entfärbung von Methylorange kann als Nachweis für Chlor genutzt werden. Diese sind jedoch nicht spezifisch, da auch andere Oxidationsmittel in der Lage sind, in gleicher Weise zu reagieren.

Einen für Chlor spezifischen Nachweis, der etwa in Prüfröhrchen für Gase angewendet wird, liefert die Reaktion mit Tolidin. Dabei bildet sich ein gelber Farbstoff, der durch kolorimetrische Verfahren nachweisbar ist.

Chloride können in wässrigen Lösungen über die Reaktion mit Silberionen und die Bildung des schwerlöslichen Silberchlorids nachgewiesen werden. Dieses liegt als weißer Niederschlag vor und unterscheidet sich damit von den ebenfalls schwerlöslichen Silberbromid und Silberiodid, die eine gelbe Farbe besitzen. Über die Argentometrie lassen sich dadurch auch quantitative Messungen von Chloridgehalten durchführen.

Chlor wirkt als Gas vorwiegend auf die Atemwege. Bei der Inhalation reagiert es mit der Feuchtigkeit der Schleimhäute unter Bildung von hypochloriger Säure und Chlorwasserstoffsäure. Dadurch kommt es zu einer starken Reizung der Schleimhäute, bei längerer Einwirkung auch zu Bluthusten und Atemnot, sowie Erstickungserscheinungen. Bei höheren Konzentrationen kommt es zur Bildung von Lungenödemen und starken Lungenschäden. Ein Gehalt von 0,5–1 % Chlor in der Atemluft wirkt tödlich durch Atemstillstand. Die letalen Dosen über eine Stunde (LC50) liegen bei 293 ppm für Ratten und 137 ppm für Mäuse. Flüssiges Chlor wirkt stark ätzend auf die Haut. Bei chronischer Einwirkung von Chlor kann es zu chronischer Bronchitis, bei höheren Konzentrationen auch zu Herz- und Kreislaufschäden, sowie Magenbeschwerden kommen.

Chlor ist nicht brennbar (Chlordioxid entsteht auf anderem Weg), kann jedoch mit vielen Stoffen stark reagieren. So besteht beim Kontakt von Chlor mit Wasserstoff, Kohlenwasserstoffen, Ammoniak, Aminen, Diethylether und einigen anderen Stoffen Explosionsgefahr.

Eine spanische Studie kam zu dem Ergebnis, dass die durch die Chlorung des Wassers und die Reaktion mit organischen Verunreinigungen (Urin, Schweiß, Hautschuppen) entstehenden Desinfektionsnebenprodukte das Risiko für Blasenkrebs erhöhen. Dieses Risiko lässt sich durch angemessene hygienische Verhaltensweisen der Badegäste (vor dem Betreten des Beckens duschen, nicht ins Becken urinieren) deutlich verringern.

Chlor bildet Verbindungen in verschiedenen Oxidationsstufen von −1 bis +7. Die stabilste und häufigste Oxidationsstufe ist dabei −1, die höheren werden nur in Verbindungen mit den elektronegativeren Elementen Sauerstoff und Fluor gebildet. Dabei sind die ungeraden Oxidationsstufen +1, +3, +5 und +7 stabiler als die geraden. Einen Überblick über die Chlorverbindungen bietet die Kategorie:Chlorverbindung

Chlorwasserstoff und Chloride

Anorganische Verbindungen, in denen das Chlor in der Oxidationsstufe −1 und damit als Anion vorliegt, werden Chloride genannt. Diese leiten sich von der gasförmigen Wasserstoffverbindung Chlorwasserstoff (HCl) ab. Diese ist eine starke Säure und gibt in wässrigen Lösungen leicht das Proton ab. Diese wässrige Lösung wird als Salzsäure bezeichnet. Salzsäure ist eine der technisch wichtigsten Säuren und wird in großen Mengen verwendet. Chloride sind in der Regel gut wasserlöslich, Ausnahmen sind Silberchlorid, Quecksilber(I)-chlorid und Blei(II)-chlorid.

Besonders bekannt sind die Chloride der Alkalimetalle, vor allem das Natriumchlorid. Dieses ist der Hauptbestandteil des Speisesalzes und damit wichtiger Bestandteil der Ernährung. Gleichzeitig ist das in großen Mengen als Halit vorkommende Natriumchlorid Ausgangsverbindung für die Gewinnung der meisten anderen Chlorverbindungen. Auch Kaliumchlorid wird in großen Mengen, vor allem als Dünger und zur Gewinnung anderer Kaliumverbindungen, verwendet.

Chloroxide

Es ist eine größere Anzahl Verbindungen von Chlor und Sauerstoff bekannt. Diese sind nach den allgemeinen Formeln ClOx (x = 1–4) und Cl2Ox (x = 1–7) aufgebaut. Chloroxide sind sehr reaktiv und zerfallen explosionsartig in die Elemente. Von technischer Bedeutung sind nur zwei der Chloroxide, Dichloroxid (Cl2O) und Chlordioxid (ClO2). Letztes ist unter Normalbedingungen gasförmig und eine der wenigen radikalisch aufgebauten Verbindungen. Beim Verfestigen dimerisiert es und ändert dabei die Magnetisierung von Para- zu Diamagnetismus.

Chlorsauerstoffsäuren

Neben den Chloroxiden bilden Chlor und Sauerstoff – analog zu den Halogenen Brom und Iod – auch mehrere Säuren, bei denen ein Chloratom von einem bis vier Sauerstoffatomen umgeben sind. Diese zu den Halogensauerstoffsäuren zählenden Verbindungen sind die Hypochlorige Säure, die Chlorige Säure, die Chlorsäure und die Perchlorsäure. Die einzige dieser Säuren, die als Reinstoff stabil ist, ist die Perchlorsäure, die anderen sind nur in wässriger Lösung oder in Form ihrer Salze bekannt. Der pKs-Wert dieser Säuren sinkt mit der zunehmenden Anzahl an Sauerstoffatomen im Molekül. Während die Hypochlorige Säure eine nur schwache Säure ist, zählt Perchlorsäure zu den Supersäuren, den stärksten bekannten Säuren.

Interhalogenverbindungen

Chlor bildet vorwiegend mit Fluor, zum Teil auch mit den anderen Halogenen eine Reihe von Interhalogenverbindungen. Chlorfluoride wie Chlorfluorid und Chlortrifluorid wirken stark oxidierend und fluorierend. Während Chlor in den Fluor-Chlor-Verbindungen als elektropositiveres Element in Oxidationsstufen bis +5 im Chlorpentafluorid vorliegt, ist es in Verbindungen mit Brom und Iod der elektronegativere Bestandteil. Mit diesen Elementen sind nur drei Verbindungen, Bromchlorid, Iodchlorid und Iodtrichlorid bekannt.

Organische Chlorverbindungen

Eine Vielzahl von organischen Chlorverbindungen (auch Organochlorverbindungen) wird synthetisch hergestellt. Wichtig sind in der Gruppe der Halogenkohlenwasserstoffe die Chloralkane, die Chloralkene sowie die Chloraromaten. Eingesetzt werden sie unter anderem als Lösungsmittel, Kältemittel, Hydrauliköle, Pflanzenschutzmittel oder Arzneistoffe.

Zu den Organochlorverbindungen gehören auch einige stark giftige, persistente und bioakkumulative Substanzen, wie etwa die polychlorierten Dibenzodioxine und Dibenzofurane. Die ersten zwölf in das der Schadstoffkontrolle dienenden Stockholmer Übereinkommen aufgenommenen Verbindungen beziehungsweise Stoffgruppen, das sogenannte Dreckige Dutzend, sind ausnahmslos organische Chlorverbindungen.

Außerdem gibt es in der Biosphäre eine Vielzahl von natürlichen organischen Chlorverbindungen, die von Organismen, wie z. B. Bodenbakterien, Schimmelpilze, Seetang und Flechten, synthetisiert werden können. Zu den Verbindungen gehören biogene Halogenkohlenwasserstoffe, wie Methylchlorid, das zu 70 % aus marinen Organismen stammt, und chlorierte Aromate, aber auch chlorhaltige Aminosäuren, wie L-2-Amino-4-chlor-4-pentensäure, die in bestimmten Blätterpilzen vorkommt. Auffällig hoch ist auch der Anteil von chlorierten Huminstoffen in bestimmten Mooren.

Die Synthese dieser Verbindungen erfolgt über Haloperoxidasen in Gegenwart von Wasserstoffperoxid, über Direktchlorierung mit enzymatisch freigesetztem Chlor oder Hypochlorit, über Chlorradikale oder durch nucleophile Ringöffnung von Epoxiden mit Chloridionen. Da Chloridionen in der Natur häufig vorkommen, sind diese ausschließlich der Chlorlieferant für die biogenen organischen Chlorverbindungen. Der Anteil dieser Verbindungen in der Umwelt im Vergleich zu dem industriell verursachten Anteil von organischen Chlorverbindungen ist nicht unerheblich.

Chlorhydrate

Wie von Faraday 1811 erstmals näher untersucht, bildet Chlorgas bei Abkühlung in Gegenwart von Wasser auskristallisierende „Chlorhydrate“, über deren Aufbau und Zusammensetzung lange Zeit Unklarheit herrschte. Nach einstweilen letztem Stand der Untersuchungen handelt es sich dabei um eine Verbindung der Summenformel Cl2·7H2O.

Wiktionary: Chlor – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
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Chlor
chlor, chemisches, element, symbol, ordnungszahl, sprache, beobachten, bearbeiten, chemisches, element, symbol, ordnungszahl, periodensystem, elemente, steht, hauptgruppe, gehört, damit, zusammen, fluor, brom, astat, tenness, iupac, gruppe, halogenen, elementa. Chlor chemisches Element mit dem Symbol Cl und der Ordnungszahl 17 Sprache Beobachten Bearbeiten Chlor ist ein chemisches Element mit dem Symbol Cl und der Ordnungszahl 17 Im Periodensystem der Elemente steht es in der 7 Hauptgruppe und gehort damit zusammen mit Fluor Brom Iod Astat und Tenness zur 17 IUPAC Gruppe den Halogenen Elementares Chlor liegt unter Normalbedingungen in Form des zweiatomigen Molekuls Cl2 gasformig vor Es ist eines der reaktivsten Elemente und reagiert mit fast allen anderen Elementen und vielen Verbindungen Die hohe Reaktivitat bedingt auch die Giftigkeit des elementaren Chlors Der Name des Elementes leitet sich vom altgriechischen xlwros chlōros deutsch hellgrun ab Dieser Name wurde nach der typischen gelbgrunen Farbe des Chlorgases gewahlt Eigenschaften Ne 3s2 3p5 17 Cl PeriodensystemAllgemeinName Symbol Ordnungszahl Chlor Cl 17Elementkategorie HalogeneGruppe Periode Block 17 3 pAussehen gelblich grunCAS Nummer 7782 50 5EG Nummer 231 959 5ECHA InfoCard 100 029 053Massenanteil an der Erdhulle 0 19 1 Atomar 2 Atommasse 35 45 35 446 35 457 3 4 uAtomradius berechnet 100 79 pmKovalenter Radius 102 pmVan der Waals Radius 175 pmElektronenkonfiguration Ne 3s2 3p51 Ionisierungsenergie 12 967 632 16 eV 5 1 251 19 kJ mol 6 2 Ionisierungsenergie 23 81364 12 eV 5 2 297 67 kJ mol 6 3 Ionisierungsenergie 39 80 11 eV 5 3 840 kJ mol 6 4 Ionisierungsenergie 53 24 12 eV 5 5 137 kJ mol 6 5 Ionisierungsenergie 67 68 10 eV 5 6 530 kJ mol 6 6 Ionisierungsenergie 96 94 4 eV 5 9 353 kJ mol 6 7 Ionisierungsenergie 114 2013 6 eV 5 11 019 kJ mol 6 Physikalisch 2 Aggregatzustand gasformig Cl2 Kristallstruktur orthorhombischDichte 3 215 kg m 3 7 bei 273 KMagnetismus diamagnetisch Xm 2 3 10 8 8 Schmelzpunkt 171 6 K 101 5 C Siedepunkt 238 5 K 9 34 6 C Molares Volumen fest 17 39 10 6 m3 mol 1Verdampfungswarme 20 4 kJ mol 1 9 Schmelzwarme 3 2 kJ mol 1Dampfdruck 6 78 105 7 Pa bei 293 KSchallgeschwindigkeit 206 m s 1Spezifische Warmekapazitat 480 J kg 1 K 1Warmeleitfahigkeit 0 0089 W m 1 K 1Chemisch 2 Oxidationszustande 1 3 4 5 6 7Normalpotential 1 36 V Cl e Cl Elektronegativitat 3 16 Pauling Skala IsotopeIsotop NH t1 2 ZA ZE MeV ZP35Cl 75 77 Stabil36Cl in Spuren 301 000 a b 0 709 36Are 1 142 36S37Cl 24 23 StabilWeitere Isotope siehe Liste der IsotopeNMR Eigenschaften Spin Quanten zahl I g in rad T 1 s 1 Er 1H fL bei B 4 7 T in MHz35Cl 3 2 0 2 624 107 4 72 10 3 0 19 6337Cl 3 2 0 2 184 107 2 72 10 3 0 16 34SicherheitshinweiseGHS Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung EG Nr 1272 2008 CLP 10 ggf erweitert 7 GefahrH und P Satze H 270 280 330 315 319 335 400EUH 071P 260 220 280 244 273 304 340 305 351 338 332 313 370 376 302 352 315 405 403 7 MAK DFG 1 5 mg m 3 7 Schweiz 0 5 ml m 3 bzw 1 5 mg m 3 11 Soweit moglich und gebrauchlich werden SI Einheiten verwendet Wenn nicht anders vermerkt gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen In der Natur kommt Chlor nicht elementar sondern nur gebunden in verschiedenen Verbindungen vor Die wichtigsten Verbindungen sind die Chloride in denen Chlor in Form des Anions Cl auftritt Das bekannteste Chlorid ist Natriumchlorid haufig auch als Kochsalz oder kurz Salz bezeichnet Chlorid ist ein haufiger Bestandteil des Meerwassers und besitzt wichtige biologische Funktionen vor allem bei der Steuerung des Wasserhaushaltes im Korper Das fast ausschliesslich durch Elektrolyse gewonnene Chlor wird grossteils fur die Synthese chlorhaltiger Verbindungen wie des Vinylchlorids eines Ausgangsprodukts fur die Produktion des Kunststoffes PVC eingesetzt Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 1 1 Bleichmittel 1 2 Chlor als Giftgas Waffe 2 Vorkommen 3 Gewinnung und Darstellung 4 Eigenschaften 4 1 Physikalische Eigenschaften 4 2 Chemische Eigenschaften 5 Isotope 5 1 36Cl 5 2 38Cl und 37Cl 6 Verwendung 7 Biologische Bedeutung 8 Nachweis 9 Sicherheitshinweise 10 Verbindungen 10 1 Chlorwasserstoff und Chloride 10 2 Chloroxide 10 3 Chlorsauerstoffsauren 10 4 Interhalogenverbindungen 10 5 Organische Chlorverbindungen 10 6 Chlorhydrate 11 Literatur 12 Weblinks 13 EinzelnachweiseGeschichte Carl Wilhelm Scheele Elementares Chlor wurde erstmals 1774 von Carl Wilhelm Scheele dargestellt Er liess dabei Salzsaure mit Braunstein reagieren Dabei erkannte er nicht dass es sich bei dem dabei entstehenden Produkt um ein bisher unentdecktes Element handelt Stattdessen wurde von den meisten Chemikern wie Antoine Laurent de Lavoisier angenommen dass der Stoff mit Sauerstoff angereicherte Muriumsaure sei Der Grund fur diese Annahme lag darin dass die Salzsaure fur eine sauerstoffhaltige Saure eines hypothetischen Elementes des Muriums gehalten wurde Durch den Kontakt mit dem Mangandioxid sollte diese dann weiteren Sauerstoff aufnehmen 12 Dies wurde scheinbar von Claude Louis Berthollet bestatigt der beobachtete dass Chlorwasser bei Belichtung Sauerstoff abgibt und es daher als oxidierte Salzsaure bezeichnete 13 Nachdem Versuche gescheitert waren Sauerstoff etwa durch Erhitzen mit Kohlenstoff aus der Verbindung abzuspalten erkannte Humphry Davy 1808 14 dass es sich bei der Substanz um ein neues Element und nicht um eine sauerstoffhaltige Verbindung handelte Aufgrund seiner charakteristischen hellgrunen Farbe nannte er das neue Element Chlor nach dem griechischen xlwros chlōros deutsch hellgrun frisch 15 Unter dem Datum vom 21 Februar 1811 dokumentieren die Philosophical transactions of the Royal Society of London seine Erkenntnisse 16 Zunachst wurde Chlor uberwiegend nach einem von Walter Weldon entwickelten Verfahren aus Salzsaure und Mangandioxid gewonnen Da dies nicht sehr effektiv war wurde es 1866 durch das von Henry Deacon entwickelte Deacon Verfahren ersetzt Dabei diente billiger Luftsauerstoff als Oxidationsmittel und Kupfer II chlorid als Katalysator Chlor wurde zwar schon 1800 erstmals elektrolytisch hergestellt jedoch spielte dies bis zur Entwicklung der notigen Generatoren durch Werner von Siemens Ende des 19 Jahrhunderts keine grosse Rolle Seitdem sind elektrochemische Herstellungsverfahren die weitaus wichtigsten Produktionsverfahren von Chlor 14 Bleichmittel Die historisch wichtigste Verwendung von Chlor liegt in der Anwendung als Bleichmittel Dazu konnte es entweder elementar eingesetzt werden oder durch Reaktion mit Calciumhydroxid zu Chlorkalk weiterverarbeitet werden 12 Chlor als Giftgas Waffe Im Ersten Weltkrieg wurde Chlorgas erstmals als chemische Waffe verwendet Der erste grossere Einsatz erfolgte am 22 April 1915 in der Nahe der Stadt Ypern in Flandern durch eine deutsche Spezialeinheit unter Beratung des spateren Nobelpreistragers Fritz Haber Da es eine hohere Dichte als Luft aufweist sammelte sich das Gas vor allem in den Schutzengraben an wo sich die gegnerischen Soldaten aufhielten Die Folge waren viele Tote und zahlreiche teilweise lebenslang Geschadigte 17 Wahrend die deutsche Methode das Chlorgas aus Stahlflaschen auszublasen nur dann anzuwenden war wenn der Wind in die richtige Richtung wehte wurden von der franzosischen Seite etwa zeitgleich z B am 25 April 1915 im Raum Mametz Montauban Granaten verwendet die zielgenau in die gegnerischen Stellungen geschossen werden konnten Diese Granaten bestanden aus zwei Schichten einer gelben Pikrinsaure und einer weissen ein Gemisch von Kaliumchlorat und einer wachsartigen organischen Substanz Bei der Verbrennung entwickelte sich Chlorgas genauer Chlorpikrin das nach dem Einatmen zu Husten Schnupfen und Magenschmerzen fuhrte 18 Unter militarischen Gesichtspunkten war das nicht besonders effizient So kamen zum Beispiel bei dem Angriff vom 22 April 1915 trotz des Einsatzes von 150 Tonnen Chlorgas nach neueren Forschungen nur 1200 Franzosen ums Leben 19 Das heisst unter optimalen Bedingungen wenn der Gegner dicht gedrangt in tiefer gelegenen Schutzengraben kauert waren 125 Kilogramm Chlorgas notig um einen Soldaten zu toten Daher wurde Chlor bald durch verletzungswirksamere Giftgase ersetzt zum Beispiel Phosgen 20 21 Neben durchaus haufigen Chlorgasunfallen in Schwimmbadern 22 23 24 wird Chlor bis in die Gegenwart trotz seiner unbefriedigenden Verletzungswirksamkeit auch als chemischer Kampfstoff verwendet vor allem weil es sich um eine weit verbreitete Industriechemikalie handelt auf die im Prinzip jeder Bademeister Zugriff hat Human Rights Watch sprach 2014 von starken Hinweisen dass Regierungstruppen in Syrien Mitte Mai 2014 Chlorgas aus der Luft in Fassbomben abgeworfen hatten 25 26 27 Die UNO Kommission zur Untersuchung von Menschenrechtsverletzungen in Syrien berichtete die Regierung habe im Jahr 2017 bis im April bereits funf Mal Giftgas eingesetzt 28 Auch im Januar 2018 gab es angeblich bereits wieder mindestens funf Vorfalle mit Chlorgas 29 Vorkommen Halit Chlor kommt auf der Erde auf Grund seiner hohen Reaktivitat nur in extrem geringen Mengen elementar vor z B in Vulkangasen oder in der Ozonschicht Hier wird es aus Fluorchlorkohlenwasserstoffen abgespalten und tragt hauptsachlich zur Bildung des Ozonlochs bei 30 Sein Anion das Chlorid liegt insbesondere in salzartigen Verbindungen auf der Erde relativ haufig vor In der kontinentalen Erdkruste ist es mit einem Gehalt von 145 ppm 31 in der Haufigkeit hinter Elementen wie Zirconium Kohlenstoff oder Schwefel an 19 Stelle Viele Chloride sind in Wasser gut loslich Daher ist im Meerwasser der Ozeane eine hohe Konzentration an Chloridionen enthalten Mit einem Gehalt von 19 4 g Cl l 31 sind diese nach Sauerstoff und Wasserstoff in Wassermolekulen am haufigsten im Meerwasser zum Vergleich 1 4 mg F 68 mg Br 0 06 mg I Ausserdem bildet Natriumchlorid mit 18 1 g Cl l die Halfte aller darin gelosten Salze 13 Hohe Gehalte an Chlorid haben viele abflusslose Seen wie beispielsweise das Tote Meer da bei diesen das von den Flussen zugefuhrte Wasser verdunstet und das mitgefuhrte Salz zuruckbleibt Die wichtigsten chlorhaltigen Minerale sind Halit Hauptbestandteil Natriumchlorid haufig als Steinsalz bezeichnet Sylvin Kaliumchlorid Carnallit KMgCl3 6 H2O Bischofit MgCl2 6 H2O und Kainit KMgCl SO4 3 H2O Es gibt grosse Lagerstatten die beim Austrocknen von Meeresteilen entstanden sind Da die geringer loslichen Natriumsalze zuerst ausfallen und sich bei fortschreitender Austrocknung die Kaliumsalze daruber ablagern sind die Lager oft geschichtet Grossere Vorkommen an Halit befinden sich in Deutschland beispielsweise in Bad Friedrichshall und Bad Reichenhall ein Vorkommen in Osterreich liegt bei Hallein Eine Ubersicht uber Chlorminerale liefert die Kategorie Chlormineral Es ist eine Vielzahl naturlicher chlororganischer Verbindungen bekannt im Februar 2002 zahlte man 2200 32 Der grosste Teil wird von Meereslebewesen wie Seetang Schwammen Manteltieren oder Korallen synthetisiert Auf dem Land lebende Tiere und Pflanzen bilden in deutlich geringerem Umfang chlororganische Verbindungen Auch bei Vulkanausbruchen und der Verbrennung von Biomasse entstehen chlororganische Verbindungen 32 Chlorradikale entstehen durch Zersetzung organischer Chlorverbindungen in der Stratosphare Viele dieser chlororganischen Verbindungen vor allen die Fluorchlorkohlenwasserstoffe FCKW sind nicht oder nur in geringem Umfang naturlichen Ursprungs sondern wurden vom Menschen freigesetzt Chlorradikale konnen den Abbau von Ozon katalysieren und sind fur das sogenannte Ozonloch das vor allem im Bereich der Pole auftritt verantwortlich 33 Gewinnung und DarstellungChlor ist eine der wichtigsten Grundchemikalien und zahlt mit einer Menge von 58 9 Millionen Tonnen im Jahr 2006 34 zu den meistproduzierten Chemikalien Technisch wird Chlor fast ausschliesslich durch verschiedene elektrochemische Verfahren hergestellt 35 in kleinerem Massstab kann es auch auf chemischem Weg gewonnen werden Als Nebenprodukt fallt es bei der elektrochemischen Produktion von Natrium und Magnesium aus den entsprechenden Chloriden an Ausgangsstoff fur die Chloralkalielektrolyse ist eine wassrige Natriumchloridlosung Aus dieser werden in verschiedenen Verfahren die sich im Aufbau der Elektrolysezelle unterscheiden Natronlauge und als Zwangsnebenprodukte Chlor sowie Wasserstoff erzeugt 2 N a C l 2 H 2 O 2 N a O H C l 2 H 2 displaystyle mathrm 2 NaCl 2 H 2 O rightarrow 2 NaOH Cl 2 H 2 Reaktionsgleichung fur die Chloralkalielektrolyse Wichtig bei allen Verfahren zur Chlorproduktion ist dass die Anode an der das Chlor entsteht von der Kathode an der Wasserstoff und Hydroxidionen gebildet werden getrennt ist Waren diese in einem Gefass vereinigt wurde sich das explosive Chlor Wasserstoff Gemisch Chlorknallgas bilden sowie eine Reaktion von Chlor mit den Hydroxidionen zu Hypochlorit stattfinden C l 2 2 O H O C l C l H 2 O displaystyle mathrm Cl 2 2 OH longrightarrow OCl Cl H 2 O Das derzeit am haufigsten verwendete Verfahren ist das Diaphragmaverfahren 2001 49 Marktanteil 14 Die Trennung der Elektrodenraume erfolgt dabei durch ein Diaphragma aus Asbest durch das zwar Natriumionen nicht jedoch Chlorid und Hydroxidionen diffundieren konnen Allerdings lasst sich mit diesem Verfahren nur eine niedrig konzentrierte und nicht reine Natronlauge sowie mit Sauerstoff verunreinigtes Chlor erzeugen Auch ist die Verwendung des krebserregenden Asbestes problematisch Deswegen wird es fur neue Produktionsanlagen vom Membranverfahren abgelost 2001 28 Marktanteil 14 Dieses ist wegen der Verwendung einer Kunststoffmembran aus Nafion anstatt des Asbest Diaphragmas vom Gesundheitsschutz her gunstiger und bietet einige technische Vorteile So ist durch die Membran eine bessere Trennung von Anoden und Kathodenraum gegeben und ermoglicht damit die Produktion einer reineren und hoher konzentrierten Natronlauge Allerdings ist das Chlor wie beim Diaphragma Verfahren durch Sauerstoff verunreinigt der in einer Nebenreaktion an der Anode entsteht Nachteile des Verfahrens sind die hohen Kosten fur die Membranen und die notigen hohen Reinheiten fur die Ausgangssubstanzen Ein nur noch in geringem Mass eingesetztes Verfahren ist das Amalgamverfahren 2001 18 Marktanteil 14 Bei diesem werden Anoden und Kathodenraum vollkommen getrennt Dazu wird eine Quecksilber Kathode eingesetzt die auf Grund der hohen Uberspannung ermoglicht dass anstatt Wasserstoff zunachst Natrium gebildet wird das als Natriumamalgam vorliegt Das Amalgam wird in einer zweiten Zelle an Graphitkontakten mit Wasser umgesetzt Dabei bilden sich Quecksilber Natronlauge und Wasserstoff Diese raumliche Trennung ermoglicht sehr reine Produkte Der grosste Nachteil ist die Verwendung des stark toxischen und umweltgefahrlichen Quecksilbers durch das aufwandige und teure Schutzmassnahmen notig werden Es sind verschiedene Verfahren bekannt mit denen durch chemische Oxidation aus Chlorwasserstoff Chlor hergestellt werden kann Weldon Verfahren und Deacon Verfahren Diese spielen fur die Chlorproduktion nur eine geringe Rolle Ein weiteres Beispiel ist das KEL Chlor Verfahren bei dem der Chlorwasserstoff mit Schwefelsaure und Nitrosylschwefelsaure umgesetzt wird und das 1975 von DuPont entwickelt wurde Der entscheidende Reaktionsschritt hierbei ist die Oxidation von Chlorwasserstoff mit Stickstoffdioxid das in mehreren Teilreaktionen aus der Nitrosylschwefelsaure freigesetzt wird Nach Erprobung in einer Versuchsanlage wurde das Verfahren jedoch wegen geringer Wirtschaftlichkeit und Materialproblemen wieder eingestellt Weitere Prozesse beruhen auf Kupfer II chlorid oder Chrom III oxid Katalysatoren 14 Im Labormassstab kann elementares Chlor unter anderem durch Ansauern von Chlorkalk dargestellt werden beispielsweise mit Schwefelsaure 36 C a C l O C l H 2 S O 4 C a S O 4 H 2 O C l 2 displaystyle mathrm CaCl OCl H 2 SO 4 longrightarrow CaSO 4 H 2 O Cl 2 EigenschaftenPhysikalische Eigenschaften Chlormolekul Ampulle mit Chlorgas Druck etwa 600 800 hPa flussiges Chlor in Quarzampulle zur Sicherheit eingegossen in Acrylglas Druck etwa 6700 hPa Festes Chlor bei 150 C Chlor ist bei Raumtemperatur ein gelbgrunes Gas das mit einer Dichte von 3 214 g l bei 0 C etwa 2 5 mal so schwer wie Luft ist Es kondensiert bei 34 6 C zu einer gelben Flussigkeit und erstarrt bei 101 C 37 Da der kritische Punkt mit 143 9 C 77 1 bar und 0 67 g cm relativ hoch ist lasst sich Chlor leicht unter Druck verflussigen So ist es bei einem Druck von 6 7 bar bei 20 C flussig und lasst sich in Stahlflaschen oder Kesselwagen transportieren 37 Die Intensitat der Farbe nimmt bei geringerer Temperatur ab bei 195 C ist Chlor fast farblos 38 Wie die anderen Halogene liegt auch Chlor als zweiatomiges Molekul vor Der Abstand zwischen den Chloratomen betragt 199 pm Chlor hat mit 242 kJ mol die hochste Dissoziationsenthalpie aller Halogene 39 Ein weiterer Hinweis darauf ist die Temperatur bei der 1 aller Halogenmolekule dissoziiert sind und die bei Chlor 975 C bei Brom 775 C und Iod 575 C betragt Auch Fluor hat mit 765 C eine niedrigere Temperatur 40 Dass Chlor und nicht wie zu erwarten Fluor das Halogen mit der hochsten Dissoziationsenthalpie ist liegt an der besonders kurzen Bindung des Fluors bei der es zu Abstossungen zwischen den freien Elektronenpaaren und damit zur Schwachung der Bindung kommt Zwischen den weiter entfernten Chloratomen kommt es dagegen nicht zu einem solchen Effekt und daher trotz grosserer Entfernung der Atome zu einer starkeren Bindung Chlor kristallisiert im orthorhombischen Kristallsystem mit den Gitterkonstanten a 624 pm b 448 pm und c 826 pm 41 Dabei sind die Chlor Molekule ebenso wie diejenigen von Iod und Brom in Schichten angeordnet Jedes Atom eines Cl2 Molekuls ist dabei in einem Abstand von 334 pm schwach mit jeweils zwei weiteren Atomen anderer Molekule assoziiert Zwischen den Schichten sind die Abstande dagegen grosser mit einem minimalen Abstand von 369 pm 42 Dieser Schichtaufbau bedingt die plattchenformige Gestalt und die leichte Spaltbarkeit von Chlorkristallen 43 Die Loslichkeit ist in verschiedenen Losungsmitteln unterschiedlich ausgepragt In Wasser ist es unter teilweiser Dissoziation massig loslich in einem Liter Wasser lassen sich etwa 2 3 Liter Chlor losen 30 Die entstandene Losung wird als Chlorwasser bezeichnet Dagegen lost es sich gut in flussigen chlorhaltigen Verbindungen etwa Dischwefeldichlorid Siliciumtetrachlorid und organischen Chlorverbindungen wie Chloroform Auch in einigen organischen Losungsmitteln wie Benzol Essigsaure und Dimethylformamid losen sich grossere Mengen Chlor 14 Chemische Eigenschaften Chlor zahlt neben Fluor zu den reaktivsten Elementen und reagiert mit fast allen Elementen Keine direkte Reaktion findet lediglich mit Sauerstoff Stickstoff und den Edelgasen statt Viele Metalle wie Mangan Zink oder die Edelmetalle Gold Silber und Platin reagieren allerdings erst bei erhohten Temperaturen mit Chlor Eine wichtige Rolle spielt mitunter die Anwesenheit von Wasser so reagieren Kupfer und Eisen mit vollkommen trockenem Chlor erst bei Temperaturen oberhalb 200 C mit feuchtem Chlor dagegen schon bei deutlich niedrigeren Temperaturen Besonders stark ist die Neigung von Chlor zur Reaktion mit Wasserstoff Nach einer notigen Initiierung durch Spaltung eines ersten Chlormolekuls die beispielsweise durch kurzwelliges blaues Licht ausgelost werden kann reagieren die Elemente in einer explosionsartig verlaufenden Kettenreaktion der sogenannten Chlorknallgasreaktion Durch die starke Neigung Chlorwasserstoff zu bilden reagiert Chlor auch mit anderen Wasserstoff enthaltenden Verbindungen wie Ammoniak Ethin Schwefelwasserstoff oder Wasser Chlor reagiert mit Alkanen uber den Reaktionsmechanismus der radikalischen Substitution Dabei bilden sich zunachst durch Hitze oder Bestrahlung einzelne Chlorradikale die unter Bildung von Chlorwasserstoff die C H Bindung eines Alkans brechen konnen Anschliessend erfolgt eine Reaktion des entstandenen Radikals mit weiterem Chlor und eine weitere Kettenreaktion Auf Grund der hohen Reaktivitat ist Chlor bei der Reaktion mit Alkanen nur schwach regioselektiv es kommt auch zu Mehrfachchlorierungen 44 Bei aromatischen Kohlenwasserstoffen ist ein radikalischer Reaktionsweg nicht moglich eine Chlorierung erfolgt hier uber die elektrophile aromatische Substitution unter Katalyse einer Lewis Saure wie etwa Aluminiumchlorid 45 Isotope Charakteristisches 35Cl 37Cl Isotopenmuster Insgesamt sind 23 Isotope und zwei weitere Kernisomere zwischen 28Cl und 51Cl bekannt 46 Von diesen sind zwei die Isotope 35Cl und 37Cl stabil Naturliches Chlor besteht zu 75 77 aus 35Cl und zu 24 23 aus 37Cl Dieses typische Verhaltnis ist stets in Massenspektren organischer und anorganischer Substanzen zu beobachten 36Cl Mit einer Halbwertszeit von 301 300 Jahren ist 36Cl 46 das langlebigste der sonst innerhalb von Minuten oder noch kurzeren Zeiten zerfallenden instabilen Isotope weshalb es zum Markieren verwendet wird 36Cl entsteht in geringen Mengen durch Spallationsreaktionen von 40Ar und 36Ar mit kosmischer Strahlung in der Atmosphare Auch auf der Erdoberflache kann 36Cl durch Neutronenadsorption Reaktionen mit Myonen oder Spallation entstehen Das Verhaltnis von 36Cl zu 37Cl betragt etwa 700 10 15 1 Durch die lange Halbwertszeit und konstante Atmospharenkonzentration lasst sich die Konzentration an 36Cl zur Altersbestimmung fur Grundwasser von bis zu einer Million Jahre nutzen 47 Die Konzentration an 36Cl war zwischen 1954 und 1963 durch im Meer stattfindende Kernwaffentests bei denen im Meerwasser enthaltenes 35Cl Neutronenstrahlung absorbiert und zu 36Cl reagiert erhoht Seit einem Vertrag zum Verbot dieser Art Tests nahm die Konzentration in der Atmosphare zwar stetig ab und erreichte ab etwa 1980 das naturliche Verhaltnis jedoch konnen im Meerwasser nach wie vor erhohte Konzentrationen des Isotops gefunden werden 47 Die 36Cl Methode wird auch zu palaontologischen und vorgeschichtlichen Datierungen herangezogen 48 38Cl und 37Cl 38Cl ist ein kurzlebiges Isotop mit einer Halbwertszeit von 37 Minuten und kann zum Beispiel durch Neutronenadsorption aus in Meerwasser enthaltenem 37Cl entstehen 49 Verwendung Vinylchlorid Chlor wird vor allem zur Herstellung anderer Chemikalien verwendet Mit 33 im Jahr 1997 ist dabei Vinylchlorid die Ausgangssubstanz fur die Herstellung des Kunststoffs Polyvinylchlorid das wichtigste Produkt 14 Auch andere einfache chlororganische Verbindungen werden durch Reaktion von Chlor und entsprechenden Kohlenwasserstoffen zum Beispiel mittels Photochlorierung hergestellt Diese dienen vor allem als Zwischenprodukt etwa fur die Herstellung von Kunststoffen Arzneistoffen oder Pestiziden So wurden 1995 85 aller Arzneistoffe unter Verwendung von Chlor hergestellt 14 Haufig wird das Chlor im Verlauf eines Herstellungsprozesses wieder abgespalten um chlorfreie Endprodukte zu erhalten Beispiele dafur sind die Herstellung von Glycerin uber Allylchlorid und Epichlorhydrin 50 oder das Chlorhydrinverfahren zur Herstellung von Propylenoxid 51 Anorganische Chlorverbindungen werden haufig uber die Reaktion mit Chlor hergestellt Technisch wichtig sind dabei beispielsweise die Synthese von Chlorwasserstoff in hoher Reinheit durch Reaktion von Chlor und Wasserstoff oder die Synthese von Titantetrachlorid Dieses wird entweder uber den Kroll Prozess zu elementarem Titan weiterverarbeitet oder dient als Zwischenprodukt bei der Reinigung des Weisspigmentes Titan IV oxid Weitere wichtige Chloride die durch Reaktion des Elements mit Chlor dargestellt werden sind Aluminiumtrichlorid und Siliciumtetrachlorid Wird Chlor in Wasser geleitet disproportioniert es langsam unter Bildung von Hypochloriger Saure und Salzsaure Erstere wirkt stark oxidierend und wirkt so bleichend und desinfizierend Die bleichende Wirkung des Chlors wurde vor allem fur die Produktion von weissem Papier ausgenutzt Das Chlor ist in der Lage die aromatischen Ringe des Lignins zu ersetzen oder zu oxidieren Dadurch sind mogliche Chromophore zerstort und das Papier erscheint heller Da jedoch bei der Chlorbleiche teilweise krebserzeugende chlororganische Verbindungen wie Polychlorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane oder Chlorphenole entstehen wurde die Chlorbleiche haufig durch ungefahrlichere Methoden wie der Bleiche mit Natriumdithionit ersetzt 52 Die desinfizierende Wirkung des bei der Reaktion von Chlor und Wasser entstandenem Hypochlorits wird bei der Wasseraufbereitung in der sogenannten Chlorung ausgenutzt Neben Trinkwasser wird vor allem Schwimmbadwasser auf diese Weise von Bakterien befreit Da bei der Reaktion mit anderen Bestandteilen des Wassers auch unerwunschte und teilweise giftige oder krebserregende Stoffe etwa Trihalogenmethane entstehen konnen wird Chlor fur die Desinfektion von Trinkwasser zunehmend durch Chlordioxid oder Ozon ersetzt 53 Auf Grund der Umweltschadlichkeit und Giftigkeit von Chlor und vieler chlorhaltiger Verbindungen wird gefordert und teilweise versucht diese zu vermeiden und durch chlorfreie Verbindungen und Prozesse zu ersetzen Auch das Recycling von chlorhaltigen Abfallstoffen ist eine Alternative da so keine neuen derartigen Produkte hergestellt werden mussen Das Verbrennen von chlororganischen Verbindungen bei dem leicht giftige Verbrennungsprodukte entstehen konnen kann so vermieden werden Allerdings sprechen haufig hohere Preise und schlechtere Eigenschaften von Ersatzstoffen gegen den Einsatz von chlorfreien Produkten und Prozessen und es wird weiterhin Chlor in grossen Mengen in der Industrie eingesetzt 54 Biologische BedeutungElementares Chlor wirkt oxidierend und kann mit pflanzlichem und tierischem Gewebe reagieren Es ist dementsprechend toxisch und hat keine biologische Bedeutung Ebenfalls stark oxidierend wirkend und damit ohne biologische Funktionen sind Chlorverbindungen in hohen Oxidationsstufen wie etwa Chloroxide und Chlorsauerstoffsauren Von biologischer Bedeutung ist das Element in Form des Chlorid Anions Chlorid ist essentiell und eines der haufigeren Bestandteile des Korpers So enthalt ein durchschnittlicher menschlicher Korper von etwa 70 kg 95 g Chlorid 55 Der grosste Teil des Chlorids befindet sich als Gegenion zu Natrium gelost im Extrazellularraum so besitzt Blutplasma eine Chloridkonzentration von 100 107 mmol l 56 Chlorid beeinflusst massgeblich den osmotischen Druck und damit den Wasserhaushalt des Korpers Weiterhin dient Chlorid zum Ladungsausgleich bei Austausch von Ionen in Zellen hinein und aus diesen heraus Dies spielt beispielsweise beim Transport von Kohlenstoffdioxid als Hydrogencarbonat eine Rolle 56 Fur diesen Ausgleich und die Wiederherstellung des Ruhemembranpotentials dienen Chloridkanale durch die Chlorid Ionen die Zellmembranen passieren konnen 57 Eine besonders hohe Chloridkonzentration enthalt der Magensaft da dort neben den Chloridionen uberwiegend Oxonium Ionen vorliegen ist die Magensaure eine Salzsaure mit einer Konzentration von etwa 0 1 mol l 56 Aufgenommen wird das Chlorid uberwiegend als Natriumchlorid im Speisesalz Die empfohlene tagliche Menge fur die Aufnahme von Chlorid liegt bei 3 2 g fur Erwachsene und 0 5 g fur Sauglinge 58 Nachweis Nachweisreaktion fur Chlor durch Einleiten in NaI Losung sowie NaBr Losung jeweils mit Hexan Chlor besitzt eine typische grun gelbe Farbe und ebenso einen charakteristischen Geruch diese lassen jedoch keine genauere Bestimmung zu Fur den Nachweis von Chlor wird meist die oxidierende Wirkung ausgenutzt So kann Chlor Iodide und Bromide zu den Elementen oxidieren wodurch sich eine bromidhaltige Losung braun beziehungsweise eine iodidhaltige Losung violett farbt Damit diese Farbe besser zu sehen ist wird das Brom oder Iod mit Hexan extrahiert Auch Reaktionen mit anderen Stoffen etwa die Entfarbung von Methylorange kann als Nachweis fur Chlor genutzt werden Diese sind jedoch nicht spezifisch da auch andere Oxidationsmittel in der Lage sind in gleicher Weise zu reagieren 59 Einen fur Chlor spezifischen Nachweis der etwa in Prufrohrchen fur Gase angewendet wird liefert die Reaktion mit Tolidin 60 Dabei bildet sich ein gelber Farbstoff der durch kolorimetrische Verfahren nachweisbar ist 59 Chloride konnen in wassrigen Losungen uber die Reaktion mit Silberionen und die Bildung des schwerloslichen Silberchlorids nachgewiesen werden Dieses liegt als weisser Niederschlag vor und unterscheidet sich damit von den ebenfalls schwerloslichen Silberbromid und Silberiodid die eine gelbe Farbe besitzen Uber die Argentometrie lassen sich dadurch auch quantitative Messungen von Chloridgehalten durchfuhren 61 SicherheitshinweiseChlor wirkt als Gas vorwiegend auf die Atemwege Bei der Inhalation reagiert es mit der Feuchtigkeit der Schleimhaute unter Bildung von hypochloriger Saure und Chlorwasserstoffsaure Dadurch kommt es zu einer starken Reizung der Schleimhaute bei langerer Einwirkung auch zu Bluthusten und Atemnot sowie Erstickungserscheinungen Bei hoheren Konzentrationen kommt es zur Bildung von Lungenodemen und starken Lungenschaden Ein Gehalt von 0 5 1 Chlor in der Atemluft wirkt todlich durch Atemstillstand 30 Die letalen Dosen uber eine Stunde LC50 liegen bei 293 ppm fur Ratten und 137 ppm fur Mause 30 Flussiges Chlor wirkt stark atzend auf die Haut Bei chronischer Einwirkung von Chlor kann es zu chronischer Bronchitis bei hoheren Konzentrationen auch zu Herz und Kreislaufschaden sowie Magenbeschwerden kommen 7 Chlor ist nicht brennbar Chlordioxid entsteht auf anderem Weg kann jedoch mit vielen Stoffen stark reagieren So besteht beim Kontakt von Chlor mit Wasserstoff Kohlenwasserstoffen Ammoniak Aminen Diethylether und einigen anderen Stoffen Explosionsgefahr 7 Eine spanische Studie kam zu dem Ergebnis dass die durch die Chlorung des Wassers und die Reaktion mit organischen Verunreinigungen Urin Schweiss Hautschuppen entstehenden Desinfektionsnebenprodukte das Risiko fur Blasenkrebs erhohen Dieses Risiko lasst sich durch angemessene hygienische Verhaltensweisen der Badegaste vor dem Betreten des Beckens duschen nicht ins Becken urinieren deutlich verringern 62 VerbindungenChlor bildet Verbindungen in verschiedenen Oxidationsstufen von 1 bis 7 Die stabilste und haufigste Oxidationsstufe ist dabei 1 die hoheren werden nur in Verbindungen mit den elektronegativeren Elementen Sauerstoff und Fluor gebildet Dabei sind die ungeraden Oxidationsstufen 1 3 5 und 7 stabiler als die geraden Einen Uberblick uber die Chlorverbindungen bietet die Kategorie Chlorverbindung Chlorwasserstoff und Chloride Kupfer I chlorid Anorganische Verbindungen in denen das Chlor in der Oxidationsstufe 1 und damit als Anion vorliegt werden Chloride genannt Diese leiten sich von der gasformigen Wasserstoffverbindung Chlorwasserstoff HCl ab Diese ist eine starke Saure und gibt in wassrigen Losungen leicht das Proton ab Diese wassrige Losung wird als Salzsaure bezeichnet Salzsaure ist eine der technisch wichtigsten Sauren und wird in grossen Mengen verwendet Chloride sind in der Regel gut wasserloslich Ausnahmen sind Silberchlorid Quecksilber I chlorid und Blei II chlorid Besonders bekannt sind die Chloride der Alkalimetalle vor allem das Natriumchlorid Dieses ist der Hauptbestandteil des Speisesalzes und damit wichtiger Bestandteil der Ernahrung Gleichzeitig ist das in grossen Mengen als Halit vorkommende Natriumchlorid Ausgangsverbindung fur die Gewinnung der meisten anderen Chlorverbindungen Auch Kaliumchlorid wird in grossen Mengen vor allem als Dunger und zur Gewinnung anderer Kaliumverbindungen verwendet Chloroxide Es ist eine grossere Anzahl Verbindungen von Chlor und Sauerstoff bekannt Diese sind nach den allgemeinen Formeln ClOx x 1 4 und Cl2Ox x 1 7 aufgebaut Chloroxide sind sehr reaktiv und zerfallen explosionsartig in die Elemente Von technischer Bedeutung sind nur zwei der Chloroxide Dichloroxid Cl2O und Chlordioxid ClO2 Letztes ist unter Normalbedingungen gasformig und eine der wenigen radikalisch aufgebauten Verbindungen Beim Verfestigen dimerisiert es und andert dabei die Magnetisierung von Para zu Diamagnetismus Chlorsauerstoffsauren Neben den Chloroxiden bilden Chlor und Sauerstoff analog zu den Halogenen Brom und Iod auch mehrere Sauren bei denen ein Chloratom von einem bis vier Sauerstoffatomen umgeben sind Diese zu den Halogensauerstoffsauren zahlenden Verbindungen sind die Hypochlorige Saure die Chlorige Saure die Chlorsaure und die Perchlorsaure Die einzige dieser Sauren die als Reinstoff stabil ist ist die Perchlorsaure die anderen sind nur in wassriger Losung oder in Form ihrer Salze bekannt Der pKs Wert dieser Sauren sinkt mit der zunehmenden Anzahl an Sauerstoffatomen im Molekul Wahrend die Hypochlorige Saure eine nur schwache Saure ist zahlt Perchlorsaure zu den Supersauren den starksten bekannten Sauren Interhalogenverbindungen Chlor bildet vorwiegend mit Fluor zum Teil auch mit den anderen Halogenen eine Reihe von Interhalogenverbindungen Chlorfluoride wie Chlorfluorid und Chlortrifluorid wirken stark oxidierend und fluorierend Wahrend Chlor in den Fluor Chlor Verbindungen als elektropositiveres Element in Oxidationsstufen bis 5 im Chlorpentafluorid vorliegt ist es in Verbindungen mit Brom und Iod der elektronegativere Bestandteil Mit diesen Elementen sind nur drei Verbindungen Bromchlorid Iodchlorid und Iodtrichlorid bekannt Organische Chlorverbindungen 2 3 7 8 Tetrachlordibenzodioxin Eine Vielzahl von organischen Chlorverbindungen auch Organochlorverbindungen wird synthetisch hergestellt Wichtig sind in der Gruppe der Halogenkohlenwasserstoffe die Chloralkane die Chloralkene sowie die Chloraromaten Eingesetzt werden sie unter anderem als Losungsmittel Kaltemittel Hydraulikole Pflanzenschutzmittel oder Arzneistoffe Zu den Organochlorverbindungen gehoren auch einige stark giftige persistente und bioakkumulative Substanzen wie etwa die polychlorierten Dibenzodioxine und Dibenzofurane Die ersten zwolf in das der Schadstoffkontrolle dienenden Stockholmer Ubereinkommen aufgenommenen Verbindungen beziehungsweise Stoffgruppen das sogenannte Dreckige Dutzend sind ausnahmslos organische Chlorverbindungen Ausserdem gibt es in der Biosphare eine Vielzahl von naturlichen organischen Chlorverbindungen die von Organismen wie z B Bodenbakterien Schimmelpilze Seetang und Flechten synthetisiert werden konnen Zu den Verbindungen gehoren biogene Halogenkohlenwasserstoffe wie Methylchlorid das zu 70 aus marinen Organismen stammt und chlorierte Aromate aber auch chlorhaltige Aminosauren wie L 2 Amino 4 chlor 4 pentensaure die in bestimmten Blatterpilzen vorkommt Auffallig hoch ist auch der Anteil von chlorierten Huminstoffen in bestimmten Mooren Die Synthese dieser Verbindungen erfolgt uber Haloperoxidasen in Gegenwart von Wasserstoffperoxid uber Direktchlorierung mit enzymatisch freigesetztem Chlor oder Hypochlorit uber Chlorradikale oder durch nucleophile Ringoffnung von Epoxiden mit Chloridionen Da Chloridionen in der Natur haufig vorkommen sind diese ausschliesslich der Chlorlieferant fur die biogenen organischen Chlorverbindungen Der Anteil dieser Verbindungen in der Umwelt im Vergleich zu dem industriell verursachten Anteil von organischen Chlorverbindungen ist nicht unerheblich 63 Chlorhydrate Wie von Faraday 1811 erstmals naher untersucht 64 bildet Chlorgas bei Abkuhlung in Gegenwart von Wasser auskristallisierende Chlorhydrate uber deren Aufbau und Zusammensetzung lange Zeit Unklarheit herrschte Nach einstweilen letztem Stand der Untersuchungen handelt es sich dabei um eine Verbindung der Summenformel Cl2 7H2O 65 LiteraturA F Holleman E Wiberg N Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie 102 Auflage Walter de Gruyter Berlin 2007 ISBN 978 3 11 017770 1 S 433 438 Norman N Greenwood Alan Earnshaw Chemie der Elemente 1 Auflage Weinheim 1988 ISBN 3 527 26169 9 S 1022 1024 Ralf Steudel Chemie der Nichtmetalle de Gruyter Berlin 1998 ISBN 3 11 012322 3 Eintrag zu Chlor In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 24 November 2011 Harry H Binder Lexikon der chemischen Elemente das Periodensystem in Fakten Zahlen und Daten S Hirzel Verlag Stuttgart 1999 ISBN 3 7776 0736 3 Peter Schmittinger u a Chlorine In Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley VCH Weinheim 2006 ISBN 3 527 30385 5 Weblinks Wiktionary Chlor Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Commons Chlor Sammlung von Bildern Videos und AudiodateienEinzelnachweise Harry H Binder Lexikon der chemischen Elemente S Hirzel Verlag Stuttgart 1999 ISBN 3 7776 0736 3 Die Werte fur die Eigenschaften Infobox sind wenn nicht anders angegeben aus www webelements com Chlor entnommen Angegeben ist der von der IUPAC empfohlene Standardwert da die Isotopenzusammensetzung dieses Elements ortlich schwanken kann ergibt sich fur das mittlere Atomgewicht der in Klammern angegebene Massenbereich Siehe Michael E Wieser Tyler B Coplen Atomic weights of the elements 2009 IUPAC Technical Report In Pure Appl Chem 2010 S 1 doi 10 1351 PAC REP 10 09 14 IUPAC Standard Atomic Weights Revised 2013 a b c d e f g Eintrag zu chlorine in Kramida A Ralchenko Yu Reader J und NIST ASD Team 2019 NIST Atomic Spectra Database ver 5 7 1 Hrsg NIST Gaithersburg MD doi 10 18434 T4W30F https physics nist gov asd Abgerufen am 11 Juni 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schwarz Chlorgas wird eingeatmet alle Schleimhaute werden vom Chlorgas befallen vor allem die Lunge ist das Ziel Chlorgas bewirkt ein Lungenodem also Wasser in der Lunge die Lunge fullt sich mit Korperwasser man erstickt langsam und qualvoll Die Lunge der uberlebenden Verletzten bleibt lebenslang geschadigt Zwischen 1915 und 1918 starben insgesamt 100 000 Soldaten durch 38 chemische Kampfstoffe die von den verschiedenen Seiten eingesetzt wurden uber 1 2 Millionen erlitten schwerste lebenslange Verletzungen In Hans Volkmar Findeisen Fritz Haber Audiofeature uber Habers Leben und Werk auf Mediathek SWR 2 Wissen Min 07 04 ff Helmut Gruber Hrsg Gratwanderungen Lebenserinnerungen von Wolfgang Gruber 1886 1971 Carl Hanser Munchen 2018 S 183ff Gerhard Hirschfeld Gerd Krumeich Irina Renz Enzyklopadie Erster Weltkrieg 2 Auflage Paderborn 2004 ISBN 978 3 506 73913 1 S 520 Florian Schmaltz Kampfstoff Forschung im Nationalsozialismus Zur Kooperation von Kaiser Wilhelm Instituten Militar und Industrie Gottingen Wallstein 2005 ISBN 3 89244 880 9 S 18 19 Chlor als Kampfgas David Wottke abgerufen am 24 Mai 2014 https www tagesspiegel de berlin schwimmbad berlin buch drei verletzte bei chlorgasunfall 20433134 html https www1 wdr de nachrichten westfalen lippe chlorgasunfall hallenbad bielefeld 100 html http www sueddeutsche de muenchen dachau markt indersdorf chlorgas unfall im wellnessbad verletzte 1 1135880 UN Mission Syrisches Giftgasarsenal unter Verschluss In kleinezeitung at vom 31 Oktober 2013 Abgerufen am 30 April 2020 Neue Giftgasvorwurfe gegen Assad Regime In news ORF at Abgerufen am 24 Mai 2014 Burgerkrieg in Syrien Organisation macht Assad fur Chlorgas Angriffe verantwortlich In Worldnews com Abgerufen am 17 November 2014 Burgerkrieg in Syrien Organisation macht Assad fur Chlorgas Angriffe verantwortlich wn com Video zeigt eine beschadigte gelb lackierte Stahlflasche die fur Chlor weil giftig und oder atzend ubliche Farbcodierung 13 Mai 2014 abgerufen am 24 Mai 2014 1 NZZ 5 April 2017 der Report unter http www ohchr org Documents Countries SY A HRC 34 CRP 3 E docx Chlorgasangriffe in Syrien Tagesschau de 5 Februar 2018 a b c d Eintrag zu Chlor In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 24 November 2011 a b David R Lide Hrsg CRC Handbook of Chemistry and Physics 85 Auflage CRC Press Boca Raton Florida 2005 Section 14 Geophysics Astronomy and Acoustics Abundance of Elements in the Earth s Crust and in the Sea a b Gordon W Gribble The diversity of naturally produced organohalogens In Chemosphere 2003 52 S 289 297 doi 10 1016 S0045 6535 03 00207 8 Martin Dameris Thomas Peter Ulrich Schmidt Reinhard Zellner Das Ozonloch und seine Ursachen In Chemie in unserer Zeit 41 3 2007 S 152 168 doi 10 1002 ciuz 200700418 The Chlorine Institute Chlorine Manufacture Arlington 2008 abgerufen am 25 Juni 2009 F R Minz R Schliebs Moderne Verfahren der Grosschemie Chlor und Natronlauge In Chemie in unserer Zeit 12 Jahrg Nr 5 1978 S 135 145 doi 10 1002 ciuz 19780120502 E Schweda G Jander E Blasius Anorganische Chemie I Einfuhrung amp Qualitative Analyse 17 Auflage Hirzel 2012 ISBN 978 3 7776 2134 0 S 184 a b A F Holleman E Wiberg N Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie 102 Auflage Walter de Gruyter Berlin 2007 ISBN 978 3 11 017770 1 S 436 Th M Klapotke I C Tornieporth Oetting Nichtmetallchemie Wiley VCH Weinheim 1994 ISBN 3 527 29052 4 S 397 Peter W Atkins Julio de Paula Physikalische Chemie 4 Auflage Wiley VCH Weinheim 2006 ISBN 3 527 31546 2 S 1122 Norman N Greenwood Alan Earnshaw Chemie der Elemente 1 Auflage Wiley VCH Weinheim 1988 ISBN 3 527 26169 9 S 1035 Robert L Collin The crystal structure of solid chlorine correction In Acta Cryst 9 1956 S 537 doi 10 1107 S0365110X56001467 Robert L Collin The crystal structure of solid chlorine In Acta Cryst 5 1952 S 431 432 doi 10 1107 S0365110X52001295 Ulrich Muller Anorganische Strukturchemie 6 Auflage Teubner Stuttgart 2008 ISBN 978 3 8348 0626 0 S 153 Reinhard Bruckner Reaktionsmechanismen 3 Auflage Spektrum Akademischer Verlag Munchen 2004 ISBN 3 8274 1579 9 S 21 26 Reinhard Bruckner Reaktionsmechanismen 3 Auflage Spektrum Akademischer Verlag Munchen 2004 ISBN 3 8274 1579 9 S 217 220 a b G Audi F G Kondev Meng Wang W J Huang S Naimi The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties In Chinese Physics C 41 2017 S 030001 doi 10 1088 1674 1137 41 3 030001 Volltext a b Chlor bei SAHRA Arizona Board of Regents 2005 engl eingesehen am 14 Februar 2009 Anita Quiles Helene Valladas Herve Bocherens Emmanuelle Delque Kolic Evelyne Kaltnecker Johannes van der Plicht Jean Jacques Delannoy Valerie Feruglio Carole Fritz Julien Monney Michel Philippe Gilles Tosello Jean Clottes Jean Michel Geneste A high precision chronological model for the decorated Upper Paleolithic cave of Chauvet Pont d Arc Ardeche France In PNAS Band 113 Nr 17 26 April 2016 S 4670 4675 doi 10 1073 pnas 1523158113 F Dalnoki Veress What was the cause of the high Cl 38 radioactivity in the Fukushima Daiichi reactor 1 PDF 523 kB abgerufen am 1 April 2011 Eintrag zu Glycerol In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 26 Mai 2014 Eintrag zu Methyloxiran In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 26 Mai 2014 Hans Ullrich Suss Bleaching In Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley VCH Weinheim 2006 doi 10 1002 14356007 a04 191 pub2 Eintrag zu Chlorung In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 26 Mai 2014 Reinhold Buttgereit Die Chlorchemie auf dem Prufstand gibt es Alternativen In Spektrum der Wissenschaft 1994 S 108 113 Einleitung Memento vom 11 Januar 2012 im Internet Archive W Kaim B Schwederski Bioanorganische Chemie 4 Auflage Teubner Wiesbaden 2005 ISBN 3 519 33505 0 S 7 a b c Eintrag zu Chlorid In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 26 Mai 2014 M Suzuki T Morita T Iwamoto Diversity of Cl channels In Cell Mol Life Sci 63 1 2006 S 12 24 PMID 16314923 W Kaim B Schwederski Bioanorganische Chemie 4 Auflage Teubner Wiesbaden 2005 ISBN 3 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in unserer Zeit 27 Jahrg Nr 1 1993 S 33 41 doi 10 1002 ciuz 19930270105 M Faraday On Hydrate of Clorine Quarterly Journal of Science Literature and the Arts Vol XV London 1823 S 71 74 zuletzt abgerufen 20 Mai 2021 I Harris Composition of Chlorine Hydrate Nature 151 309 1943 zuletzt abgerufen 20 Mai 2021 Periodensystem der Elemente H HeLi Be B C N O F NeNa Mg Al Si P S Cl ArK Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br KrRb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I XeCs 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 RnFr 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 Nh Fl Mc Lv Ts OgAlkalimetalle Erdalkalimetalle Lanthanoide Actinoide Ubergangsmetalle Metalle Halbmetalle Nichtmetalle Halogene Edelgase Chemie unbekannt Dieser Artikel wurde am 26 Juni 2009 in dieser Version in die Liste der lesenswerten Artikel aufgenommen Normdaten Sachbegriff GND 4147748 0 OGND AKS LCCN sh85024541 NDL 00562008Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Chlor amp oldid 214845961, wikipedia, wiki, deutsches

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