Cloro
O cloro é um elemento químico, símbolo Cl, número atômico 17. Está contido no grupo dos halogênios e é o segundo halógeno mais leve, após o flúor. Sob condições normais é um gás de coloração amarelo esverdeada, onde forma as moléculas diatômicas. Tem a maior afinidade eletrônica, e a terceira maior eletronegatividade de todos os elementos reativos. E por esta razão, o cloro é um forte agente oxidante. O cloro livre é raro na Terra, e, geralmente, é um resultado da oxidação direta ou indireta, por oxigênio.
O composto mais comum do cloro, o cloreto de sódio, é conhecido desde a antiguidade tendo os arqueologistas encontrado evidências que o sal era usado já por volta de 6000 a.C.. Por volta de 1630, o cloro foi reconhecido como um gás pelo químico belga Jan Baptist van Helmont. O cloro elementar foi primeiramente preparado e estudado pelo químico sueco Carl Wilhelm Scheele, e, portanto, ele é creditado pela descoberta. Ele o denominou "ar de ácido muriático deflogisticado" uma vez que era um gás (comumente chamado "ares") e vinha do ácido clorídrico (até então conhecido como "ácido muriático"). Entretanto, ele falhou em estabelecer o cloro como um elemento, incorretamente acreditando que ele era um óxido obtido do ácido clorídrico (ver teoria do flogisto). Ele nomeou o novo elemento dentro do óxido como muriaticum. Independente de suas conclusões, Scheele isolou o cloro pela reação com o MnO2 (contido no mineral pirolusita) com o HCl:
O cloro é encontrado na natureza combinado com outros elementos, principalmente na forma de cloreto de sódio, NaCl , e também em outros minerais como a silvina, KCl, ou na carnallita, KMgCl3·6H2O. É o halogênio mais abundante na água do mar com uma concentração de aproximadamente 18 000 ppm. Na crosta terrestre está presente em menor quantidade, uns 130 ppm. É praticamente impossível encontrá-lo sem estar combinado com outros elementos, devido a sua alta reatividade. O cloro é obtido principalmente (mais de 95% da produção) a partir da eletrólise do cloreto de sódio, NaCl, em solução aquosa, denominado processo de cloro-álcali. São usados três métodos:
Eletrólise com célula de amálgama de mercúrio
Foi o primeiro método utilizado para produzir cloro em escala industrial. Neste processo ocorrem perdas de mercúrio gerando problemas ambientais. Nas duas últimas décadas do Século XX o processo foi melhorado, embora ainda ocorra a perda de 1,3 gramas de mercúrio por tonelada de cloro produzida. Devido aos problemas ambientais este processo está sendo substituído pela eletrólise de célula de membrana que, atualmente, é responsável pelo suprimento de menos de 20% da produção mundial de cloro. É empregado um cátodo de mercúrio e um ânodo de titânio recoberto de platina ou óxido de platina. O cátodo está depositado no fundo de uma célula de eletrólise e o ânodo sobre este, a pouca distância. A célula é preenchida com cloreto de sódio e, com uma diferença de potencial adequada, se processa a eletrólise:
Eletrólise com célula de diafragma
Este método é utilizado principalmente no Canadá e Estados Unidos. Utiliza-se um cátodo perfurado de aço ou ferro e um ânodo de titânio recoberto de platina ou óxido de platina. Ao cátodo se adere um diafragma poroso de fibras de asbesto misturado com outras fibras como por exemplo, o politetrafluoroetileno. Este diafragma separa o ânodo do cátodo evitando a recombinação dos gases formados. O sistema é alimentado continuamente com salmoura que circula desde o ânodo até o cátodo. As reações que ocorrem são: Na dissolução permanece uma mistura de NaOH e NaCl. O NaCl é reutilizado e o NaOH é de interesse comercial. Este método apresenta a vantagem de consumir menos energia que o utilizado na amálgama de mercúrio, porém, o inconveniente é que o NaOH produzido é menos puro. Existe também o risco associado ao uso do asbesto.
Eletrólise com célula de membrana
Este método é o que se pretende implantar para a produção de cloro. Estima-se uma produção mundial de aproximadamente 30% deste elemento. Este método é similar ao método que se emprega na célula de diafragma. O diafragma é substituído por uma membrana sintética seletiva que deixa passar íons Na+, porém não permite a passagem de íons OH- e Cl-. O NaOH obtido é mais puro e mais concentrado que o obtido pelo método da célula de diafragma e, como este, consome menos energia que o método da amálgama de mercúrio, mesmo que a concentração de NaOH obtida seja menor, sendo necessário concentrá-lo. Por outro lado, o cloro obtido pelo método da amálgama de mercúrio é mais puro.
Imagem: lulazzo [non vede, non sente, non parla] · BY-NC-ND · Openverse
Na natureza não é encontrado em estado puro, já que reage com rapidez com muitos elementos e compostos químicos, sendo encontrado formando parte de cloretos e cloratos, sobretudo na forma de cloreto de sódio nas minas de sal gema e dissolvido na água do mar. O cloro é empregado para potabilizar a água de consumo dissolvendo-o nela. Também é usado como oxidante, branqueador e desinfetante. É gasoso e muito tóxico (neurotóxico), foi usado como gás de guerra na Primeira e na Segunda Guerra Mundial. Este halogênio forma numerosos sais, obtidos a partir de cloretos por processos de oxidação, geralmente mediante a eletrólise. Combina-se facilmente com a maior parte dos elementos. É ligeiramente solúvel em água (uns 6,5 g de cloro por litro de água a 25 °C) formando, em parte, o ácido hipocloroso, HClO. Na maioria dos numerosos compostos que forma apresenta estado de oxidação -1. Também pode apresentar os estados de oxidação +1, +3, +5 e +7. O cloro é geralmente liquefeito por pressão e/ou aquecimento, para ser transportado. Uma vez em contato com o ar o cloro líquido rapidamente se transforma em gás, que se espalha rapidamente próximo ao solo, já que é mais pesado que o ar.
Compostos
Cloretos são sais derivados do ácido clorídrico (HCl). Em sua maioria, são bem cristalizados e facilmente solúveis em água. Algumas exceções são: Em regra geral, os sais não se decompõem pelo calor (os cloretos de ouro e platina são as únicas exceções) e são relativamente estáveis em presença de água, embora alguns, tais como os cloretos de antimônio e bismuto e dos elementos conhecidos como semimetais, possam fornecer oxicloretos com a água. Por exemplo: O cloreto de prata decompõe-se (como todos os sais de prata) por meio de fotólise (onde o agente é a luz), por meio da seguinte reação: Deixando um resíduo de prata finamente dividido e, por causa disso, com uma coloração escura.
Isótopos
Na natureza são encontrados dois isótopos estáveis do cloro. Um de massa 35 uma e outro de 37 uma, com uma proporção relativa de 3:1, respectivamente, o que determina uma massa atómica de 35,5 uma, aproximadamente. O cloro tem nove isótopos com massa desde 32 até 40 uma. Somente três são encontrados na natureza: o 35Cl, estável, com uma abundância de 75,77%, o 37Cl, também estável com uma abundância de 24,23%, e o isótopo radioativo 36Cl. A relação do 36Cl com o Cl estável no ambiente é de aproximadamente 700 x 10-15 para 1. O 36Cl é produzido na atmosfera a partir do 36Ar por interações com prótons dos raios cósmicos. No subsolo é gerado o 36Cl principalmente a partir de processos de captura de neutrons do 35Cl, ou por captura de muones do 40Ca. O 36Cl decai a 36S e a 36Ar, com uma vida média combinada de de 308 mil anos.
Imagem: Egisto Sani · BY-NC-SA · Openverse
O cloro é aplicado principalmente no tratamento de água, no branqueamento durante a produção de papel e na preparação de diversos compostos clorados, como por exemplo o hipoclorito de sódio e hipoclorito de cálcio.
Imagem: Diego3336 · BY · Openverse
O cloro provoca irritação no sistema respiratório, especialmente em crianças. No estado gasoso irrita as mucosas e no estado líquido queima a pele. Pode ser detectado no ar pelo seu odor a partir de 3,5 ppm, sendo mortal a partir de 1 000 ppm. Foi usado como arma química a partir da Primeira Guerra Mundial. Uma exposição aguda a altas concentrações de cloro (porém não letais) pode provocar edema pulmonar, ou líquido nos pulmões. Uma exposição crônica abaixo do nível letal debilita os pulmões aumentando a susceptibilidade a outras enfermidades pulmonares. Em muitos países é fixado o limite de exposição no trabalho em 0,5 ppm (média de 6 horas diárias, 40 horas semanais).
