کلر چیست و ویژگی‌های آن کدامند؟

کلر عنصر شیمیایی مهمی در تصفیه آب، مواد گندزدا در سفیدکننده و نیز در گاز خردل به‌شمار می‌رود. همچنین کلر در ساخت طیف وسیعی از اقلام روزمره کاربرد دارد.

به گزارش دانشنامه رشد، پکلر (از واژه یونانی χλωρος به معنی زرد مایل به سبز) را "Carl Wilhelm Scheele" در سال ۱۷۷۴ کشف نمود و اشتباها" تصور کرد، این عنصر حاوی اکسیژن است. "Humphry Davy" در سال ۱۸۱۰، نام کلر را برای این ماده انتخاب کرد و اصرار داشت که این ماده در واقع یک عنصر است.

عنصر شیمیایی با عدد اتمی ۱۷ و نشان Cl

بوسیله الکترولیز محلول آبداری از کلرید سدیم، کلر تولید می‌شود. این عنصر در طبیعت فقط بصورت ترکیب با سایر عناصر و عمدتا" سدیم به شکل نمک طعام (NaCl) و همچنین در کارنالیت و سیلویت یافت می‌شود.

کلر، عنصر شیمیایی با عدد اتمی ۱۷ و نشان Cl می‌باشد. کلر، هالوژن است و در جدول تناوبی در گروه IV قرار دارد. گاز کلر، زرد مایل به سبز است، دو و نیم مرتبه از هوا سنگین‌تر، دارای بوی بسیار بد و خفه کننده و بسیار سمی است. این عنصر، عاملی اکسید کننده، سفید کننده و گندزدا می‌باشد. کلر، بعنوان بخشی از نمک‌های طعام و ترکیبات دیگر به مقدار زیادی در طبیعت و لزوما" در بیشتر جانداران وجود دارد.

کلر، عنصر شیمیایی مهمی در تصفیه آب

نوع خالص این عنصر شیمیایی به شکل گازی دو اتمی و سبز رنگ می‌باشد. نام کلر برگرفته از کلمه chloros به معنی سبز است که اشاره به رنگ این گاز دارد. این عنصر، جزئی از گروه هالوژن‌های نمک‌ساز می‌باشد و بوسیله اکسیداسیون کلرید‌ها یا به روش رایج الکترولیز تهیه می‌گردد. کلر گازی است به رنگ زرد مایل به سبز که تقریبا" با تمامی عناصر به‌سرعت ترکیب می‌شود. در ۱ لیتر آب ۱۰ °C، ۳.۱۰ لیتر و در آب ۳۰ درجه تنها ۷۷/۱ لیتر کلر حل می‌شود.

کلر، عنصر شیمیایی مهمی در تصفیه آب، مواد گندزدا در سفید کننده و نیز در گاز خردل به‌شمار می‌رود. همچنین کلر در ساخت طیف وسیعی از اقلام روزمره کاربرد دارد.

برای از بین بردن باکتری و سایر میکروب‌های موجود در ذخائر آب آشامیدنی بکار می‌رود. امروزه حتی به ذخائر کوچک آب همواره کلر افزوده می‌گردد.

در تولید محصولات کاغذی، مواد ضدعفونی کننده، رنگدانه‌ها، مواد غذائی، حشره کش‌ها، رنگ‌ها، فرآورده‌های نفتی، پلاستیک، دارو، منسوجات، حلال‌ها و محصولات مصرفی بسیار زیاد دیگری کاربرد دارد. در ترکیبات آلی در صورتی‌که کلر جایگزین هیدروژن شود، (لاستیک مصنوعی)، اغلب باعث ایجاد خصوصیات مورد نیاز در این ترکیبات می‌گردد، لذا در ترکیب آلی از این عنصر بعنوان عامل اکسید کننده و جانشین، بطور گسترده استفاده می‌گردد.

سایر موارد کاربرد کلر در تولید کلرات‌ها، کلروفرم، تترا کلرید کربن و در استخراج برم می‌باشد.

کلرید‌ها، کلریت‌ها، کلرات‌ها، پرکلرات‌ها و کلرامین‌ها، از جمله ترکیبات کلر هستند.

ایزوتوپ های پایدار و اصلی کلر

دو ایزوتوپ پایدار اصلی برای کلر با جرم ۳۵ و ۳۷ وجود دارد که به نسبت‌های به ترتیب ۳:۱ یافت شده، وزن اتمی مقادیر عمده و مشهود ۳۵,۵ را در اتم‌های کلر ایجاد می‌کنند. کلر دارای ۹ ایزوتوپ با Mass number (عدد جرمی) بین ۳۲ و ۴۰ می‌باشد که تنها سه عدد از این ایزوتوپ‌ها بصورت طبیعی یافت می‌شوند. کلر پایدار ۳۵ (۷۵,۷۷%)، کلر ۳۷ (۲۴,۲۳%) و کلر رادیواکتیو ۳۶.

نسبت کلر ۳۶ به کلر پایدار در محیط زیست تقریبا" E. -۱۵: ۱، ۷۰۰ است. Cl-۳۶ در جو بوسیله پراشیدن Ar-۳۶ بر اثر فعل و انفعالات پروتون‌های اشعه کیهانی حاصل می‌گردد. در زیر سطح زمین Cl-۳۶ عمدتا" در نتیجه جذب نوترون توسط Cl-۳۵ یا جذب موآن بوسیله Ca-۴۰ تولید می‌گردد. Cl-۳۶ به‌صورت S-۳۶ و Ar-۳۶ با نیمه عمر درهم ۳۰۸۰۰۰ سال متلاشی می‌شود. نیمه عمر این ایزوتوپ آبدوست و غیر واکنشی، آنرا مناسب تاریخ‌گذاری زمین شناسی با دامنه‌ای از ۶۰۰۰۰ تا ۱ میلیون سال می‌نماید.

بعلاوه، مقادیر زیادی Cl-۳۶ بوسیله پرتوافشانی بر آب دریا، در خلال انفجارات جوی سلاح‌های اتمی بین سال‌های ۱۹۵۸ و ۱۹۵۲ تولید شد. مدت زمان حضور Cl-۳۶ در جو، تقریبا" یک هفته است، بنابراین Cl-۳۶ بعنوان رویداد شمار آب‌های داخل خاک و زیرزمینی دهه ۵۰ برای تاریخ‌گذاری آب‌های کمتر از ۵۰ سال پیش نیز سودمند است. Cl-۳۶ در مراحل دیگری از علم زمین شناسی از جمله تاریخ‌گذاری یخ‌ها و رسوبات بکار می‌رود.

کلر، موجب تحریک دستگاه تنفسی بخصوص در کودکان و کهنسالان می‌شود. کلر در حالت گازی، باعث تورم غشای مخاطی شده، درحالت مایع موجب سوختگی پوست می‌شود. مقدار ۳.۵ppm آن لازم است تا بعنوان بویی متمایز شناخته شود و مقدار ppm ۱۰۰۰ آن کشنده است. به همین علت، در طول جنگ جهانی اول، کلر یکی از گاز‌هایی بود که بعنوان گاز جنگی مورد استفاده قرار گرفت.

مواجهه با این گاز نباید از ۰.۵ ppm فراتر رود (با میانگین وزنی زمان ۸ –۴۰ ساعت در هفته). مواجهه شدید با مقدار زیاد کلر غلیظ (اما نه مقدار کشنده) می‌تواند باعث ادم ریه یا آب آوردن آن که وضعیتی بسیار ناگوار است، گردد. تماس دائم با مقادیر کم آن ریه‌ها را ضعیف کرده، آسیب پذیری ریه‌ها را در برابر بیماری‌های دیگر افزایش می‌دهد. در صورت مخلوط شدن مواد سفید کننده با آمونیاک، اوره و سایر محصولات شوینده، احتمال تولید گاز‌های سمی وجود دارد. این گاز‌ها حاوی مخلوطی از گاز کلر و تری‌کلرید نیتروژن هستند؛ بنابراین باید از چنین ترکیبی اجتناب کرد.

روند شیمیائی تولید گاز کلر

کلر را می‌توان از الکترولیز محلول سدیم کلراید، مانند بورین، بدست آورد.
الکترولیز سلول جیوه
الکترولیز سلول جیوه، اولین روش تولید کلر در مقیاس صنعتی بود. آند‌های تیتانیوم بالای یک کاتد جیوه مایع قرار می‌گیرد. محلولی از کلرید سدیم بین دو الکترود قرار داده می‌شود. وقتی جریان الکتریکی برقرار می‌شود، کلراید در سمت آند‌های تیتانیم آزاد شده، در همین حال، سدیم بصورت ملغمه‌ای در جیوه رسوب می‌کند.

ملغمه را می‌شود با فعال کردن مجددش توسط آب، به جیوه تبدیل کرد که ایجاد هیدروژن و هیدروکسید سدیم می‌کند. این‌ها خود، محصولات جنبی مفیدی هستند. این روش، مقادیر زیاد انرژی را مصرف می‌کند و در عین حال، نگرانی‌هایی درباره خروج جیوه به محیط نیز وجود دارد.

الکترولیز سلول دیافراگم

یک صفحه آزبست، روی شبکه آهنی کاتد قرار می‌گیرد تا از اخلاط مجدد کلرین تشکیل شده در آند و هیدروکسید سدیم تشکیل شده در کاتد جلوگیری نماید. این روش، از روش سلول جیوه کمتر انرژی مصرف می‌کند، اما هیدروکسید سدیم را به‌سختی می‌توان جمع‌آوری و به ماده‌ای مفید تبدیل کرد.
الکترولیز سلول پوسته
سلول الکترولیز توسط یک پوسته که به‌عنوان یک تبادل کننده یون عمل می‌کند، به دو قسمت تقسیم می‌شود. محلول کلرید سدیم خیس در سمت آند قرار گرفته، آب مقطر در سمت کاتد قرار داده می‌شود. این روش، تقریبا به اندازه سلول دیافراگم به‌صرفه بوده، باز هم تولید هیدروکسید سدیم بسیار خالص می‌کند.

شناخت محیط رشد کلر

لزوم کلر برای گیاهان‏ به تازگی مورد تایید قرار گرفته است. اما از آنجا که این عنصر‏ هم در هوا و هم در محلول خاک (Soil solution) وجود دارد به ندرت کمبود آن گزارش می‌شود کلر برای آزاد کردن اکسیژن به هنگام فتوسنتز لازم است و کمبود کلر باعث پژمردگی گیاه می‌گردد. در خاک، یون آن بصورت Clx موجود است که به راحتی قابل استفاده گیاه می‌باشد. در صورت کمبود می‌توان از کلرورپتاسیم استفاده کرد.