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Con símbolo Cl, el cloro es el elemento químico con número atómico 17 en la tabla periódica de elementos. Pertenece a la familia de los halógenos. Es abundante en la naturaleza. Su derivado más importante es el cloruro de sodio (NaCl), que es necesario para muchas formas de vida.
El cloro es un gas amarillo-verdoso y su olor es sofocante. Este producto químico se encuentra a menudo en la purificación del agua, desinfectantes, agentes blanqueadores y gas mostaza. La exposición al cloro puede afectar la salud de una persona o animal. Sin embargo, el efecto depende de la cantidad de cloro presente, así como de la duración y frecuencia de la exposición. Algunas bacterias y virus como el norovirus pueden resistir al cloro.
El cloro proviene del griego antiguo “khlôros” que significa verde pálido (amarillo ligeramente verdoso). La primera persona en aislar el dicloro fue Carl Wilhelm Scheele, aunque inicialmente lo identificó como un ácido. Este químico sueco realizó experimentos de forma simple, sin recurrir a instrumentos complicados. En 1774, vertió unas gotas de ácido clorhídrico sobre dióxido de manganeso, y se produjo la reacción. Scheele le dio el nombre de ácido muriático desflogisticado pensando que se trataba de un gas compuesto. Basándose en la teoría del flogisto, era natural creer que contenía oxígeno.
Sin embargo, no fue hasta 1809 cuando Humphry Davy demostró que se trataba de un cuerpo simple. En efecto, este químico y físico británico demostró que en realidad era dicloro. Posteriormente, dio a este elemento su denominación actual debido a su color verde amarillento.
El cloro posee dos isómeros nucleares (34 mCl y 38 mCl) así como 24 isótopos conocidos con números másicos que van desde 28 a 51. El cloro naturalmente presente está constituido esencialmente por dos isótopos estables, especialmente el 35Cl y el 37Cl. Estos últimos representan respectivamente el 75,77% y el 24,23% del isótopo presente en la Tierra. Estas proporciones permiten atribuir a este elemento una masa atómica estándar de 35,453(2) u. El resto del cloro natural está compuesto por cloro 36 (36Cl) y trazas de radioisótopo cosmogénico.
El cloro pertenece a la familia de los halógenos, tiene el número atómico 17 y el símbolo Cl. En estado de cuerpo simple, se presenta en forma de molécula de dicloro Cl2, que es un gas amarillo-verdoso. En condiciones normales de temperatura y presión, es 2,5 veces más denso que el aire. Este gas diatómico tiene un olor desagradable y es extremadamente tóxico.
Se obtiene el cloro por oxidación de los cloruros, principalmente por electrólisis. Este elemento químico es fácilmente licuable por compresión bajo 7 a 10 bares, o por enfriamiento por debajo de -35°C. Un litro de agua disuelve 3,10 l de cloro a 10°C y a presión atmosférica, y 1,77 l a 30°C. El cloro se transporta y conserva en estado líquido, bajo presión (alrededor de 7 bares) y a temperatura ambiente (bajo 6,95 bares a 21°C).
Al igual que los otros elementos pertenecientes a los halógenos (flúor, bromo y yodo), el cloro es muy electronegativo, y por lo tanto hiper reactivo. En efecto, el enlace entre los dos átomos es relativamente débil con una energía de 242,580 ± 0,004 kJ/mol. El cloro se combina fácilmente con la mayoría de los elementos químicos. Forma sales denominadas cloruros con metales. Además, es abundante en la naturaleza y su derivado más importante es el cloruro de sodio (NaCl), especialmente la sal de mesa. En solución, el cloro se presenta a menudo en forma de ion cloruro Cl– que es el principal disuelto en el agua de mar. En efecto, los iones cloruro ocupan aproximadamente el 1,9% de la masa del agua de mar.
También existen compuestos que el cloro forma con el oxígeno, el xenón, el nitrógeno y el kriptón. Sin embargo, su reacción debe ser iniciada por un agente externo, bajo el efecto de un catalizador o por ionización. Por otra parte, el gas de cloro puro es un comburente. Tal es también el caso del oxígeno. Como los hidrocarburos, tiene la capacidad de sostener la combustión de compuestos orgánicos, aunque el carbono contenido en el combustible no se quema completamente. Gran parte queda en forma de hollín, lo que demuestra la fuerte afinidad del cloro por el oxígeno, y produce cloruro de hidrógeno. Este último es un cuerpo mejor ligado que el óxido de hidrógeno (el agua).
Debido a su toxicidad, el dicloro fue utilizado a principios del siglo XX, especialmente durante la Primera Guerra Mundial, como gas de combate. Para protegerse, se utilizaban máscaras de gas que eran en realidad compresas o capuchas de tela impregnadas con tiosulfato de sodio. Desde entonces, el cloro está ampliamente presente en diversos objetos y productos cotidianos:
Por otra parte, el cloro también interviene en la extracción de bromo, y en la producción de clorato, cloroformo y tetracloruro de carbono.
En química orgánica, el cloro se utiliza como oxidante y reemplaza al hidrógeno. Esta sustitución es interesante en el sentido de que generalmente da propiedades a los compuestos orgánicos como el neopreno (caucho sintético resistente a los hidrocarburos). En paleosismología y geomorfología, el isótopo 36Cl (radiactivo) se emplea en la determinación de una tasa de erosión o en la datación de una superficie.
Remontándonos en la Historia, el dicloro fue descubierto en 1774 por el químico Carl Wilhelm Scheele al verter gotas de ácido clorhídrico sobre dióxido de manganeso. Creyó erróneamente que el elemento aislado era un gas compuesto que contenía oxígeno. En 1810, el químico y físico británico descubrió que en realidad se trataba de un elemento químico bien distinto y le dio el nombre de cloro.
A partir del siglo XIX, el cloro en forma de lejía se emplea como desinfectante y producto de tratamiento del agua potable. También juega un papel en el blanqueo de tejidos en la industria textil.
A partir del final de la Segunda Guerra Mundial, el cloro es muy utilizado en los procesos de desinfección de centros de acondicionamiento físico. Tal es también el caso del tratamiento de aguas de piscinas privadas y públicas. A veces se asocia con otros productos algicidas para detener el desarrollo de algas en las aguas de baño calientes y frías.
En 2010, el cloro es utilizado en xenobiología en forma de 5-cloro-uracilo en lugar de la timina del código genético de una bacteria para formar un AXN.
En la naturaleza, el cloro está siempre combinado con otros elementos químicos, especialmente sodio, carnalita y silvina.
La producción del cloro se realiza principalmente por electrólisis cloro-sosa. Este método utiliza una solución acuosa de cloruro de sodio. Concretamente, el cloro se desprende en el ánodo. En cuanto al agua, se descompone en el cátodo en hidrógeno e iones hidróxido que forman progresivamente una solución de sosa. Por otra parte, también es posible electrolizar directamente la sal fundida.
En laboratorio, se obtiene cloro calentando una mezcla de soluciones de dióxido de manganeso y ácido clorhídrico.
Una vez en el agua o en el aire, el cloro reacciona con otros productos químicos. Cuando el ácido clorhídrico se combina con una base, asistimos a la formación de cloruros. En el estado de oxidación +1, el átomo de cloro puede formar compuestos químicos que contienen el anión hipoclorito, llamados hipocloritos. El ion clorito o dioxoclorato es la base conjugada del ácido cloroso y puede formar ésteres o sales llamados cloritos (o dioxocloratos). Los cloratos, por su parte, son sales del ácido clórico HClO3, cuyo anión clorato ClO–3 es la base conjugada. Los percloratos, por otra parte, son oxidantes que contienen cloro con un grado de oxidación de VII.
El oxígeno y el cloro forman lo que se denomina óxidos de cloro. Se citan los óxidos de cloro neutros como el monóxido de cloro (ClO), el cloroperoxilo (ClOO), el trióxido de dicloro (Cl2O3), etc. También encontramos óxidos de cloro ionizados como el clorilo (ClO2+), el hipoclorito (ClO–), el clorito (ClO2–), etc.
Entre los compuestos organoclorados, podemos citar la cloramina, el cloroalcano, el cloroalqueno, el cloruro de sulfonilo, el cloruro de acilo…
Se llama cloremia a la tasa de cloro presente en la sangre. En un adulto de peso medio en ayunas, esta tasa debe estar comprendida entre 98 y 107 mEq/L.
Es posible que se esté expuesto al cloro en un lugar de trabajo o en el medio ambiente después de vertidos en el suelo, agua o aire. Sin embargo, sus efectos sobre la salud de los seres humanos y los animales dependen de la cantidad presente, de la duración y frecuencia de exposición. La salud del ser vivo y las condiciones ambientales durante la exposición también entran en juego.
Según estudios, la cloración de las piscinas influye en el riesgo de asma y rinitis alérgicas. Esto puede deberse al propio cloro, pero también a causa de los productos secundarios generados por su utilización. En efecto, respirar pequeñas cantidades de cloro durante cortos períodos irrita el sistema respiratorio, especialmente en personas mayores y niños. Esto se traduce generalmente en tos, dolor en el pecho, retención de agua en los pulmones… Sin embargo, una exposición crónica al aire de las piscinas interiores puede provocar un asma inducido: el síndrome de Brooks. Esta enfermedad se acompaña de una destrucción de las células de Clara.
En estado líquido, el cloro quema la piel. En estado gaseoso, irrita las membranas de las mucosas. Sin embargo, aunque 3,5 ppm son suficientes para distinguir su olor, la exposición a este gas no debería exceder 0,5 ppm. Esto corresponde al valor de exposición media ponderada en 8 h, a razón de 40 h por semana. Hay que señalar que este gas es mortal a partir de 1.000 ppm, valor de exposición de una bocanada de aproximadamente un minuto.
Así, se instalan detectores de cloro en los sitios industriales para preservar la seguridad de las personas.
El uso del cloro en desinfección de agua potable y de piscina genera subproductos peligrosos, especialmente en contacto con la orina y el sudor. Se pueden citar algunos gaseosos como las cloraminas. Algunos de estos subproductos son tóxicos, mientras que otros son genotóxicos o incluso cancerígenos.
Como efectos secundarios, la exposición al cloro puede provocar defectos de nacimiento, irritaciones de la piel, sensación de sequedad en la boca…
La mayoría de los vertidos directos de cloro en el medio ambiente se efectúan en las aguas superficiales y en el aire. Una vez en el agua o en el aire, este elemento reacciona con otros productos químicos. Los animales y las plantas no son susceptibles de almacenar cloro. Sin embargo, estudios muestran que la exposición crónica al cloro en el aire afecta la sangre, el sistema inmunitario, el corazón y el sistema respiratorio de los animales. Este elemento químico también genera daños medioambientales a concentraciones bajas. Por tanto, es nocivo para los organismos que viven en el suelo y el agua.
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