Il cloro dal greco χλωρος (giallo-verde) è un elemento del gruppo 17 o degli alogeni avente numero atomico 17 e configurazione elettronica: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5.
Proprietà
In condizioni standard di pressione e temperatura si presenta sotto forma di molecola biatomica Cl2 gas di colore giallo-verde, di odore intenso.
Come tutti gli altri alogeni, poiché manca di un solo elettrone per raggiungere la configurazione elettronica stabile, mostra una grande tendenza a completare l’ottetto esterno o attraverso la formazione di ioni mononegativi o con un legame covalente omopolare nella molecola Cl2 o più o meno polare negli altri composti. E’ quindi caratterizzato da elevata affinità elettronica ( -349 kJ/mol) e elevata elettronegatività (3.0 secondo Pauling).
Fu scoperto nel 1774 dal chimico svedese Carl Wilhelm Scheele per azione dell’acido cloridrico sul diossido di manganese secondo la reazione:
4 HCl + MnO2 → MnCl2 + 2 H2O + Cl2
Il cloro è un elemento assai presente in natura dove si trova sotto forma di ione cloruro Cl–. La sua fonte principale è l’acqua di mare che contiene in media il 3% di sali dei quali il 90% circa è costituito dai cloruri di sodio, potassio e magnesio. Esistono anche estesi giacimenti minerali di cloruro di sodio (salgemma).
Metodi di ottenimento
Il cloro si ottiene industrialmente per elettrolisi del cloruro di sodio in soluzione. Il processo complessivo può essere così schematizzato:
2 Na+ + 2 Cl– +2 H2O → 2 Na+ + 2 OH– + Cl2 + H2
Il cloro può essere ottenuto anche per elettrolisi di cloruri fusi. In piccole quantità può essere ottenuto ossidando l’acido cloridrico con ossidanti energici come bicromato di potassio, biossido di manganese e biossido di piombo:
K2Cr2O7 + 14 HCl → 2 KCl + 2 CrCl3 + 3 Cl2 + 7 H2O
Il cloro è molto reattivo, anche se è meno reattivo del fluoro, e reagisce spontaneamente con quasi tutti i metalli e i non metalli.
Si scioglie moderatamente in acqua dando una tipica reazione di disproporzione:
Cl2 + H2O ⇌ HCl + HClO
Questa miscela si chiama acqua di cloro e viene usata come ossidante. A caldo, tuttavia, l’acido ipocloroso è instabile e si decompone:
2 HClO → 2 HCl + O2
A temperatura ambiente la reazione avviene lentamente e con il tempo finisce per contenere solo acido cloridrico.
Cloruri
Il cloro dà cloruri ionici, covalenti o complessi con quasi tutti gli elementi. Con l’idrogeno forma il cloruro di idrogeno HCl. La reazione diretta fra idrogeno e cloro è spontanea e può diventare esplosiva se catalizzata dalla luce perché procede con un meccanismo a catena. Il cloruro di idrogeno si ottiene industrialmente trattando cloruro di sodio con acido solforico. La reazione avviene in due stadi, il primo a temperatura ambiente e il secondo a 400-500 °C:
NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl
NaCl + NaHSO4 → Na2SO4 + HCl
Il cloruro di idrogeno è un gas ( Temperatura di ebollizione = – 85°C) di natura covalente. E’ incolore, di odore pungente, molto solubile in acqua in cui si comporta da acido molto forte. Viene messo in commercio in soluzioni acquose al 37-38%.
Ossidi del cloro. Il cloro forma i seguenti ossidi : Cl2O, Cl2O6 , Cl2O5, Cl2O7. Sono tutti composti instabili e pericolosamente esplosivi.
