Cl/Chloor

Toepassingen

Waterontsmetting

Voor de desinfectie van drink-, zwem- en rioolwater werd vroeger wel chloorgas ge­bruikt. Vanwege de strenge veiligheidseisen gebruikt men tegenwoordig vooral chloor­bleek­loog; een oplossing van natriumhypochloriet (NaOCl). In het huishouden kennen we dit als bleekwater.

De desinfecte­rende eigenschappen berusten op de oxide­rende werking van de vrijko­mende atomaire zuurstof. Die ont­staat bij toevoe­gen van chloor of hypochloriet aan water:

${\mathrm{Cl}}_2 + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \to 2 \mathrm{H}+ + 2 {\mathrm{Cl}}^{–} + \mathrm{O}$

respectievelijk

${\mathrm{OCl}}^{–} \to {\mathrm{Cl}}^{–} + \mathrm{O}$

De typische ‘chloorlucht’ in zwembaden, en ook de prikkelende werking op de ogen, komt voor rekening van chlooramines. Dat zijn verbin­dingen waarin chloor is gebonden aan een aminogroep (bijvoorbeeld RNHCl of R₂NCl). Ze ontstaan bij de reactie met verontreinigingen die vaak het gevolg zijn van gebrek aan hygiëne, zoals niet douchen en geen toiletbezoek vóór het zwemmen.

De laatste jaren is er bij de drinkwaterzuivering een ver­schui­ving te zien van het gebruik van chloor naar biologi­sche zuivering, eventueel gecombineerd met oxidatie door ozon. Toch wordt soms nog chloor toegepast.

Chloorbleekloog wordt ook toegevoegd aan koelwaterinstallaties om algengroei en afzetting van schelpdieren tegen te gaan.

Bleekmiddel

Onder bleken verstaan we het zo wit mogelijk maken van gekleurde stoffen, bijvoor­beeld papier en textiel. De blekende werking berust op de oxiderende werking van chloor of van hypochloriet (OCl^–; bleekwa­ter is een oplos­sing van NaOCl).

Hypochloriet wordt al zeer lang als bleekmiddel gebruikt. Reeds kort na de ontdekking van chloor werd oplossing van kaliumhypochloriet als ‘liqueur de Javel’ op de markt ge­bracht (bleekwater wordt in sommige landen nog ‘eau de Javel’ of ‘Javel’ genoemd). Later werd het kaliumhydroxide vervangen door natriumhydroxide.

Zoutzuur

Dit is een oplossing van waterstofchloride-gas in water. Het gas is op verschil­lende manieren te verkrijgen:

1) Als bijproduct bij de vorming van gechloreerde orga­ni­sche verbindin­gen. Hierbij wordt tevens waterstofchloride ge­vormd, bijvoor­beeld:

${\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH} + {\mathrm{Cl}}_{2 } \to {\mathrm{CH}}_2\mathrm{ClCOOH} + \mathrm{HCl}$

2) Door waterstof te laten reageren met chloor (“verbran­den” van chloor)

3) Door de reactie van een chloride (bijvoorbeeld NaCl of KCl) met geconcentreerd zwavel­zuur. Dit proces levert zeer zuivere waterstofchloride op. Het vindt plaats in zogenaamde Mann­heimovens en verloopt in twee stappen:

$\mathrm{NaCl} + {\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4 \to {\mathrm{NaHSO}}_4 + \mathrm{HCl} ( \mathrm{bij} {150}^{\mathrm{O}}\mathrm{C})$

.

$\mathrm{NaCl} + {\mathrm{NaHSO}}_4 \to {\mathrm{Na}}_2{\mathrm{SO}}_4 + \mathrm{HCl} ( \mathrm{bij} 350 – {500}^{\mathrm{O}}\mathrm{C})$

Zout­zuur wordt vooral ge­bruikt voor het verwij­de­ren van oxidelagen van staal en andere metalen (het zoge­noemde beitsen); voor de bereiding van metaal­chlo­riden; voor het regenere­ren van ionenwisselaars; en verder voor tal van neutralisaties (bijv. van natrium- en calciumhydroxide-oplossin­gen).

Bij de mens speelt zoutzuur een essentiële rol in het spijsverteringsproces. In de maag verzorgt het de pH-regeling en de verdediging tegen allerlei bacteriën, die anders voedselvergiftiging zouden veroorzaken.

Plastic (PVC)

Polyvi­nyl­chloride (PVC), is één van de meest gebruikte kunststof­fen. De grondstof is vinylchloride, dat ontstaat bij de reactie tussen etheen en chloorgas of zoutzuur:

${\mathrm{CH}}_2={\mathrm{CH}}_2 + {\mathrm{Cl}}_2 \stackrel{\left({\mathrm{FeCl}}_3\right)}{\to } {\mathrm{CH}}_2\mathrm{Cl} – {\mathrm{CH}}_2\mathrm{Cl}$

of

$4 \mathrm{HCl} + 2 {\mathrm{CH}}_2={\mathrm{CH}}_2 + \mathrm{O}2 \to {\mathrm{CH}}_2\mathrm{Cl}–{\mathrm{CH}}_2\mathrm{Cl} + 2 {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

gevolgd door

${\mathrm{CH}}_2\mathrm{Cl}–{\mathrm{CH}}_2\mathrm{Cl} \stackrel{(500°\mathrm{C})}{\to } {\mathrm{CH}}_2=\mathrm{CHCl} (\mathrm{vinyl}­\mathrm{chloride}) + \mathrm{HCl}$

Bij polymerisatie van het vinylchloride ontstaat PVC:

$\mathrm{n} {\mathrm{CH}}_2 =\mathrm{CHCl} \to {[{\mathrm{CH}}_2 – \mathrm{CHCl}]}_{\mathrm{n}} \left(\mathrm{PVC}\right)$

PVC wordt gebruikt voor verpakkingsmateriaal, zoals folie, blisterverpakking, doordrukverpakking voor geneesmiddelen en zakken voor infuusvloeistof en bloed.

Het gebruik van PVC heeft een aantal jaren ter discussie gestaan vanwege de verwerking in vuilverbrandingsinstallaties. Bij onvolledige verbranding kan het aanleiding geven tot de vorming van dioxines, maar uit onderzoek is gebleken dat dit risico niet hoger is dan bij de verbranding van allerlei andere organische afvalstoffen.

Chloor speelt overigens op veel grotere schaal een rol in de kunststofindustrie. Het wordt gebruikt bij de bereiding van (tussen­pro­ducten voor) allerlei andere polymeren, zoals epoxyhars, polyurethaan, polycarbonaat en siliconen.

Chemisch reinigen

Bij de ‘stomerij’ maakt men in veel gevallen gebruik van dry­cleaning, een proces dat in het dagelijks leven meestal met chemisch reinigen wordt aangeduid. Hierbij past men perchlooretheen of tetra­chloor­etheen toe. Het gebruik van deze oplosmiddelen is aan wettelijke regels gebonden en het verbruik is in de loop der jaren jaren sterk afgenomen, dankzij een toenemend hergebruik en het gebruik van gesloten installaties.

Geneesmiddel

Chloor staat aan de basis van veel geneesmiddelen. Het merendeel (naar schatting zo’n 85%) bevat chloor of wordt met behulp van chloorhoudende tussenproducten gemaakt.

Denk daarbij aan cytostatica die de celgroei en celdeling van tumoren remmen: chloorambucil (C₁₄H₁₉NO₂Cl₂) en chloormethinehydrochloride (C₅H₁₁NCl₂.HCl). Ze worden gebruikt in de chemotherapie.

Verder antiseptica zoals chloorhexidinedigluconaat (C₂₂H₃₀N₁₀Cl₂.2C₆H₁₂O₇)  dat als ontsmettingsmiddel dient voor huid, wonden en slijmvliezen. Enkele andere antiseptica zijn: benzalkoniumchloride, natriumhypochloriet en chloorxylenol (C₈H₉ClO, bekend als Dettol^®).

Ook in antibiotica (infectiebestrijding), diuretica (plastabletten), bloeddrukverlagers en anti-psychotica kan chloor een rol spelen.

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

• Bereiding van chloorverbindingen (PCl₃; PCl₅; diverse organische chlo­or­verbindingen)
• Bereiding van titaandioxide
• Winnen van metalen

In verbindingen