Kloori (Cl) – kemiallinen alkuaine, ominaisuudet, käyttö ja riskit

Tutustu klooriin (Cl): sen kemiallisiin ominaisuuksiin, käyttöalueisiin teollisuudessa ja kotona sekä terveys- ja turvallisuusriskeihin — selkeä ja käytännönläheinen opas.

Kloori (kemiallinen merkki Cl) on kemiallinen alkuaine. Sen järjestysluku (eli protonien lukumäärä) on 17 ja atomimassa 35,45. Se kuuluu alkuaineiden jaksollisen järjestelmän 7. sarakkeeseen (halogeenit).

Perusominaisuudet

Kloori esiintyy vapaana diatomisena kaasuna Cl2. Väriltään se on kellertävän vihreä ja sillä on pistävä, tunnistettava haju. Kloori on vahva hapetin ja hyvin reaktiivinen, erityisesti epämetallien ja monien orgaanisten yhdisteiden kanssa. Elektronikonfiguraatio on [Ne] 3s2 3p5, ja yleisimpiä hapetuslukuja ovat −1 sekä positiiviset arvot +1, +3, +5 ja +7.

• Sulamis- ja kiehumispisteet: sulamispiste noin −101,5 °C, kiehumispiste noin −34,04 °C.
• Tiheys kaasuna on huomattavasti ilman tiheyttä suurempi (noin 3,2 g/l STP-oloissa).
• Elektronegatiivisuus (Pauling): noin 3,16.
• Luonnossa esiintyy pääosin ionimuodossa kloridina (Cl−), erityisesti merivedessä ja mineraaleina kuten haliitissa (NaCl).

Kemiallinen käyttäytyminen

Kloorikaasu reagoi helposti monien aineiden kanssa. Veden kanssa se reagoi osittain muodostaen kloorivetyä ja hypokloriittia:

Cl2 + H2O ⇌ HCl + HOCl

Hypokloriitti (HOCl) on tehokas mikrobeja tuhoava aine, minkä vuoksi klooria ja klooriyhdisteitä käytetään desinfiointiin. Kloori muodostaa metallien kanssa suoloja eli klorideja (esim. NaCl). Monia orgaanisia molekyylejä kloori halogenoidessaan muuttaa pysyvästi, minkä seurauksena syntyy laaja joukko teollisesti ja lääketieteellisesti tärkeitä klooriyhdisteitä.

Esiintyminen ja isotopit

Kloori ei esiinny vapaana maankuoren olosuhteissa, vaan lähes aina ionimuodossa (Cl−). Merivesi on suurin kloorin varasto planeetallamme. Luonnollisia stabiileja isotooppeja ovat 35Cl ja 37Cl. Radioaktiivista 36Cl:ää käytetään esimerkiksi geologisissa ja vesitieteellisissä ajoituksissa.

Valmistus

Teollisesti klooria valmistetaan pääasiassa kloralkaliprosessilla (electrolysis of brine) eli suolaliuoksen elektrolyysillä, jonka sivutuotteina syntyvät natriumhydroksidi (NaOH) ja vety (H2). Aikaisemmin klooria saatiin myös hapettamalla suolahappoa, mutta nykyisin elektrolyysi on yleisin ja tehokkain menetelmä.

Käyttötarkoitukset

Kloorilla ja klooriyhdisteillä on monia teollisia ja kotitalouskäyttöjä. Tärkeimpiä ovat:

• Vesien ja uima-altaiden desinfiointi (esim. kloorikaasu, natriumhypokloriitti).
• Valkaisu ja desinfiointi paperi- ja tekstiiliteollisuudessa (nykyään usein vähemmän haitallisia vaihtoehtoja käytetään).
• Muovien valmistus — kloori on keskeinen raaka-aine mm. PVC:n (polyvinyylikloridi) valmistuksessa.
• Kemianteollisuuden välituotteet ja liuottimet, lääkeaineiden ja torjunta-aineiden valmistus.
• Kotitalouskemikaalit, kuten valkaisuaineet (natriumhypokloriitti) ja putkenavausaineet.

Terveyshaitat ja turvallisuus

Kloorikaasu on myrkyllistä ja ärsyttävää hengitettynä. Se voi vaurioittaa silmiä, ihoa ja hengitysteitä; vakavissa tapauksissa altistus voi johtaa keuhkoödeemaan ja kuolemaan. Kloori reagoi vedessä muodostaen happoja (HCl, HOCl), mikä lisää ärsytysvaikutusta.

Turvallisuustoimenpiteitä altistuksen estämiseksi:

• Käytä asianmukaista ilmanvaihtoa ja kaasuhälyttimiä työtiloissa, joissa klooria käsitellään.
• Henkilösuojaimet: suojalasit, kemikaalikäsineet ja tarvittaessa hengityssuojain tai paineilmahengityslaite.
• Säilytä kloori ja klooriyhdisteet erillään syttyvistä ja helposti reagoivista aineista, erityisesti orgaanisista yhdisteistä ja pelkistäjistä.
• Pikalähteellä ensiapu: siirrä altistunut raittiiseen ilmaan, huuhtele ihoa ja silmiä runsaalla vedellä ja hakeudu lääkärin hoitoon. Vakavista hengitysoireista kärsivälle tarjotaan lääketieteellistä hoitoa ja tarvittaessa hapensaantia.

Ympäristövaikutukset

Vapautunut kloorikaasu ja monet pysyvät klooriorgaaniset yhdisteet voivat olla haitallisia ympäristölle. Klooratut orgaaniset yhdisteet (esim. eräät torjunta-aineet ja teolliset yhdisteet) voivat olla kestäviä, myrkyllisiä ja kertyä eliöihin. Kloorin käytöstä vesien desinfioinnissa syntyy myös halogenoituja sivutuotteita, kuten trihalometaanit, jotka voivat olla terveydelle haitallisia, joten vedenkäsittelyssä pyritään minimoimaan näiden muodostumista.

Historiallisesti klooripitoiset yhdisteet, kuten klorofluorihiilivedyt (CFC-yhdisteet), ovat osallistuneet stratosfäärisen otsonikerroksen ohenemiseen: klooriatomit katalysoivat otsonin hajotusta korkealla ilmakehässä. CFC-yhdisteiden tuotanto on pääosin rajoitettu ja korvattu vähemmän haitallisilla vaihtoehdoilla kansainvälisten sopimusten avulla (esim. Montrealin pöytäkirja).

Käyttö ja sääntely

Kloorin käyttöä ja päästöjä säädellään monilla tasoilla, koska aine voi olla terveydelle ja ympäristölle haitallinen. Teollisuudessa noudatetaan turvallisuus- ja ympäristöstandardeja, ja vedenkäsittelyssä käytetään menetelmiä, jotka minimoivat haitallisten sivutuotteiden muodostumista.

Mielenkiintoisia faktoja

• Kloorin nimeä (chloros) käytettiin antiikin kreikassa kuvaamaan vihreän kellertävää väriä.
• Merivesi sisältää suuria määriä klooria pääasiassa kloridi-ioneina; merisuola on käytännössä natriumkloridia.
• Kloori on yksi teollisesti eniten tuotetuista alkuaineista maailmassa, ja sen merkitys kemianteollisuuden raaka-aineena on suuri.

Yhteenvetona: kloori on tehokas ja laajasti käytetty alkuaine, jonka kemiallinen aktiivisuus tekee siitä arvokkaan monissa prosesseissa — mutta samalla sen käsittely vaatii tarkkaa turvallisuutta ja ympäristönsuojelua haittavaikutusten minimoimiseksi.

Hae kirjaimella