17 Cl Klor
Atommasse:
35,45
Fase (ved 25 °C):
Gass
Smeltepunkt:
-102 °C / 172 K
Kokepunkt:
-34 °C / 239 K
Vis flere fakta
Gruppe:
17
Periode:
3
Blokk:
p
Elektronkonfigurasjon:
[Ne]3s<sup>2</sup>3p<sup>5</sup>
Elektronegativitet:
3,16
Tetthet (ved 25 °C):
0,002898 g/cm³
Vis færre fakta

Klor

Klor er ved romtemperatur en gass som består av Cl2-molekyler. Gassen er meget reaktiv og dermed skadelig for alle levende organismer. Selv svært små mengder irriterer slimhinnene, mens større konsentrasjoner skader lungene og er dødelig. Likevel spiser vi anselige mengder klor hver dag, men da er kloret tilstede som kloridioner og da er det ganske trygt.

Anvendelser

Klor og klorforbindelser har mange anvendelser. De viktigste anvendelsene er

  • Generelt som som industrikjemikalie
  • I produksjonen av PVC
  • I vannrensing
  • I løsemidler og
  • I blekemidler
  • For nesten alle farmasøytika benyttes klorholdige kjemikalier under produksjonen.
  • C`en i PVC står for klor. Denne plasten benyttes blant annet i bankkort. Men PVC benyttes kun til produkter med relativ lang levetid. Det dannes nemlig saltsyre når plasten brennes.

    Bleking

    Bleking ved hjelp av vandige løsninger av klor ble først utført av James Watt i England i 1786. Dette ble fort standardmetoden for bleking av bomull, lin og ull. Før denne kjemiske metoden kom, hadde bleking foregått ved at tøyet ble lagt ut eller hengt opp i sollys. En usikker metode, spesielt på en øy hvor antallet soldager pr år kanskje ikke er altfor stort. Det tok ikke lang tid før forskere fant ut at de fikk et mer hensiktsmessigt blekemiddel ved å løse klorgass i en natriumhydroksidløsning. Dette ga natrium hypokloritt, NaOCl, som snart var standardmiddelet for bleking. Og denne forbindelen er jo fortsatt vanlig i våre hjem, i klorin for eksempel.

    Klor benyttes dessuten i store kvanta ved bleking av papirmasse og også ved gjenvinning av papir. Klor må her til for å fjerne blekket.

    Klorgassangrep under første verdenskrig

    Klorgass er svært giftig og dødelig i relativt små doser. Den 22 april 1915 benyttet tyske styrker denne gassen i Flandern. Vind brakte gassen til Normandie og ned i skyttergravene (klorgass er tyngre enn luft) til Britiske tropper. 500 menn døde og tre ganger så mange ble tatt ut av kamp. I en periode ble klorgass benyttet av begge sidene i konflikten, inntil troppene fikk tilgang til gassmasker. Dette satte en stopper for denne typen kjemisk krigføring.

    Den senere nobelprisvinneren Fritz Haber fra Berlin var med og utviklet dette våpenet. Det sies at hans kone, Clara Immerwahr, mislikte dette sterkt og at dette var grunnen til at hun endte opp med å ta sitt eget liv.

    Klorgass ble så sent som i 2007 (17 mars) benyttet i terror mot lokalbefolkning og okkupasjonsstyrkene i Irak. Tankbiler med klor ble sprengt i Anbar provinsen. 2 ble drept og mer en 350 ble skadet/syke.

    Klorinering av vann

    Et utbrudd av tyfus i Maidstone, England i 1897, ble brakt under kontroll ved at myndighetene desinfiserte drikkevannet med klor. Virus og bakterier er svært følsomme overfor klor selv i små konsentrasjoner og denne behandlingen av vann har siden sterkt redusert spredning av kolera, tyfus og meningetis.

    Klorering av drikkevann er idag standard over store deler av verden. Selv i land hvor det drikkevannet normalt ikke inneholder bakterier, benyttes klorering for å hindre bakterievekst i vannledningene.

    I en periode var det motforestillinger mot klorering. Det ble reist spørsmål om ikke organiske klorforbindelser som ble dannet fra organiske stoffer i vannet, kunne være kreftfremkallende. Dette ble observert når rotter ble utsatt for store konsentrasjoner av noen av de aktuelle forbindelsene. I Peru førte protester til at myndighetene stoppet å klorinere vannet i flere distrikter. De mente ulempene forbundet med disse organiske klorforbindelsene, var større en fordelene ved klorering. Resultatet var et massivt kolerautbrudd i 90-årene. Mer en en million tilfeller ble rapportert og over 10 000 mennesker døde. Klorinering ble gjeninført, men det tok tid før sykdommen igjen var under kontroll.

    Forbindelsene som dannes er trihalogenmetaner, som CHCl3. Disse produseres i vann som er rikt på organisk materiale når dette klorineres for å desinfisere det. Det har blitt vist at vann med store mengder av disse forbindelsene har negative helseeffekter.

    I kroppen

    Bordsalt, eller koksalt som det også kalles, gir oss kloridioner.
    Foto: Harald Fjeld, KI, UiO.

    Kloridionet, Cl, er det viktigste anionet både i og utenfor cellen. Vi får i oss klorid vesentlig som vanlig bordsalt, NaCl. Klorid styrer pH-nøytralitet og trykk til ekstracellulære væsker og syre-base balansen i hele kroppen. Saltsyre, HCl, produseres i magesekken for fordøyelse av mat. Svette inneholder salt, og kroppens lager av klorid kan tappes hurtig ved ekstrem fysisk aktivitet. Det er grunnen til at det kan være nødvendig å spise salttabletter hvis man for eksempel trener mye i sterk varme.

    Kloridioner er nødvendig for mennesket og mange andre specier. Og selv om saltsyre, HCl, regnes som et farlig kjemikalie, så produserer kroppen dette stoffet selv. Magesyra er en sterk løsning av HCl (pH = 2). Det må til for å bryte ned mat og drepe bakterier.

    Vi får kloridioner i oss i form av salt, NaCl. Gjennomsnittlig daglig inntak er på rundt 6 gram og det er mer enn vi trenger. Men når vi advares mot et for høyt saltforbruk, spesielt folk med høyt blodtrykk eller hjertelidelser, så skyldes ikke dette skadevirkning av kloridionene, men av natriumionene.

    I miljøet

    Klorforbindelser har vært miljøfokus i mange forskjellige sammenhenger. Her finner du litt om effekten av klor på ozonlaget og så litt om forbindelsen DDT og gruppen av forbindelser som med et fellesnavn kalles PCB.

    Klor og ozonlaget

    Klorfluorkarboner (KFK) er hydrokarboner der hydrogenatomene er erstattet med klor og fluor. Eksempler er CFCl3 og CF2Cl2. KFK-gasser har blitt benyttet i en rekke industrielle prosesser og produkter, som for eksempel i kjøleskap og i klimaanlegg og som drivgass i spraybokser. KFK-gassene er nemlig svært stabile, samtidig som de ikke har noen akutt biologisk virkning. Gassene er lite reaktive og oppkonsentreres derfor i atmosfæren. Problemet er at UV-lys fra sola kan bryte ned KFK-gassene over tid. Dette skjer kun når gassene når opp i stratosfæren. Lavere i atmosfæren blokkeres det ultrafiolette lyset fra sola av ozonlaget i stratosfæren. Men i stratosfæren brytes KFK-gassene ned og det dannes med det svært reaktive klor- og fluorforbindelser. Disse forbindelsene bidrar i neste omgang til nedbryting av ozonlaget.

    ClO(g) er et av de viktigste molekylene ved nedbrytningen av ozon. En forenklet beskrivelse av effekten av dette molekylet følger:

    Det starter med at sollys bryter bindingen i Cl2-molekyler i statosfæren og det dannes med det kloratomer. Kloratomene regagerer så med ozon og danner ClO(g) etter følgende likning

    Cl(g) + O3(g) = ClO(g) + O2(g)

    Denne reaksjonen alene skader ikke ozonlaget i særlig grad, men dette er bare starten på en syklus hvor ClO(g) så regenererer Cl(g). Og slik forsetter det.... Cl(g) er dermed en katalysator for nedbrytningen av ozon. I denne syklusen danner først to ClO(g)-molekyler en dimer, ClOOCl. Dette molekylet kolliderer med oksygen og nitrogenmolekyler i lufta som fjerner energi fra dimeren. Med det får dimeren en viss stabilitet. Sollys får i neste omgang dimeren til å spaltes i ClOO(g) og Cl(g). Så omdannes det veldig ustabile molekylet ClOO(g) til Cl(g) 0g O2(g). Med det er Cl(g) atomene klare for å reagere med ozon en gang til. Vi har en katalytisk syklus om omdanner ozon, O3, til O2.

    DDT - et insektsmiddel

    DDT ble første gang laget i 1847 av østerrikeren Othmar Zeidler. Først ca. 100 år senere oppdaget sveitsiske Paul Müller at stoffet kunne benyttes som insektsmiddel, og ble i 1948 tildelt Nobelprisen i Medisin for oppdagelsen. Benevningen DDT stammer fra den gamle kjemiske betegnelsen på hovedkomponenten; diklordifenyltrikloretan.

    DDT ble først brukt til å bekjempe insektbårne sykdommer som tyfus, malaria og gul feber. Toksikologiske undersøkelser på denne tiden viste at DDT ikke var akutt giftig for mennesker. Ulempene viste seg imidlertid etterhvert. Verdens helseorganisasjon (WHO) viste i 1953 at en malariamygg var blitt motstandsdyktig mot DDT. Stoffets høye stabilitet fører dessuten til at det hopes opp i miljøet. Stoffet løses godt i fett og mindre godt i vandige løsning og dette førte til en anrikning i fettvevet som økte fra et specie til det neste i næringskjeden.

    I Norge er DDT lite brukt etter 1969. Tre år senere ble stoffet forbudt i jordbruket i USA.

    PCB - et industrikjemikalie

    PCB er en gruppe organiske forbindelser som har en bifenylstruktur, noe som betyr at de har to benzenringer.

    PCB-forbindelsene er kjemisk stabile, tåler varme og har lav elektrisk ledningsevne. Dette gjorde at PCB ble brukt som isolasjons- og kjølemiddel i elektrisk utstyr som kondensatorer og transformatorer. I tillegg ble PCB brukt i trykksverte, i hydrauliske oljer og som flammehemmer.

    Det ble innført restriksjoner på produksjon og bruk på 70-tallet fordi PCB ble funnet i store mengder i miljøet, helt fra bunnsedimenter til toppen av næringskjeden f.eks. hos sel og isbjørn. PCB har vist seg å endre forplantningsevnen til sjøpattedyr.

    Navn

    Navnet har opphav i det greske ordet chloros, som betyr gulgrønn.

    Historie

    Humphry Davy er kreditert for oppdagelsen av grunnstoffet klor.
    Basert på maleri av Sir Thomas Lawrence.

    Hydrogenkloridsyre, som vi vanligvis kaller saltsyre, har vært kjent lenge. Alkemisten Jabir ibn Hayyan oppdaget stoffet rundt år 800, og syra ble siden flittig brukt i alkemystenes søken etter ´de vises sten´ (Engelsk: philosopher's stone) (Latin: lapis philosophorum).

    Dette stoffet skulle kunne omdanne vanlige metaller til gull og også gi `evig ungdom`.

    Grunnstoffet i form av klorgass ble først fremstilt av Carl Wilhelm Scheele i Uppsala i 1774. Han varmet saltsyre med brunsten (MnO2) og observerte en brungulgrønn gass med en svært skarp lukt som angrep de fleste metaller. Når han førte gassen ned i en vandig løsning ble løsningen sur.

    Humphry Davy var den som kartla egenskapene til denne gassen i detalj. Han begynte å studere gassen i 1807 og kom etterhvert til at dette var et nytt grunnstoff. Dette funnet ble presentert 3 år senere og 1810 står derfor som året for oppdagelsen av grunnstoffet klor.

    Fremstilling

    Klorgass fremstilles ved elektrolyse av vandige løsninger av NaCl som for eksempel lages ved at vann pumpes ned i saltgruver. I tillegg til klorgass produseres natriumhydroksid, NaOH (lut). USA og Tyskland er de største produsentene av klorgass.

    Forekomst

    Halitt, NaCl, fra Sachsen.
    Foto: Rune Selbekk, Naturhistorisk museum, UiO.

    Klor finnes ikke fritt i naturen, men finnes i store mengder i verdenshavene i form av kloridioner. De store underjordiske saltforekomster, rester fra sjøvann som ble lagt igjen når verdenshavene trakk seg tilbake, er derfor den viktigste kilden til klor.

    Det viktigste mineralet er halitt, NaCl. Men sylvitt, KCl, er også av betydning. Verdensproduksjonen overgår 160 millioner tonn pr år.