Chlor
Chlor ist ein gelblich-grünes Gas. Welche Eigenschaften Chlor hat und wofür du es verwenden kannst, lernst du hier. Wir haben auch ein kurzes Video für dich vorbereitet!
Inhaltsübersicht
Was ist Chlor?
Chlor (engl. chlorine) stammt ursprünglich vom griechischen Wort chlorós ab. Das bedeutet so viel wie „gelbgrün“. Vermutlich kommt die Bezeichnung daher, dass es sich bei Chlor um ein gelb-grünes Gas handelt. Die Chlor-Formel lautet Cl2 (elementar).
Auf der Erde kommt das chemische Element in elementarer Form aber eher seltener vor. Das liegt daran, dass Chlor extrem reaktiv ist. Du findest es dennoch beispielsweise in Vulkangasen oder in der Ozonschicht.
In unserem Körper kommt Chlor in Form von Chlorid-Ionen (Cl–) in Kochsalz vor. Dadurch ist es wesentlich an der Regulation unseres Wasserhaushalts beteiligt.
Chlor Steckbrief
Wir haben dir einige physikalische und chemische Eigenschaften von Chlor in einem Steckbrief zusammengefasst:
| Chlor Steckbrief | |
| Zeichen / Symbol im Periodensystem | Cl |
| Hauptgruppe | 7 |
| Periode | 3 |
| Ordnungszahl | 17 |
| Elementkategorie | Halogene |
| Molare Masse | 35,45 u |
| Vorkommen in der Natur | als Chlormolekül Cl2, in salzartigen Verbindungen als Anion Cl– |
| Besonderheiten | Lässt sich verflüssigen und bei tiefen Temperaturen entstehen gelbe Kristalle |
| Isotope | 23 Stück: von 28Cl bis 51Cl, davon zwei stabile 35Cl und 37Cl |
| Aussehen | gelblich-grünes Gas |
| Geruch | stark stechend |
| Schmelzpunkt | -101,5°C |
| Siedepunkt | -34,6°C |
| Dichte | 3,214 g/l |
| Elektronegativität | 3,16 (Pauling-Skala) |
| Elektronenkonfiguration | [Ne] 3s2 3p5 |
| Oxidationszahlen | -1, 1, 3, 4, 5, 6, 7 |
Geschichtliches
Im Jahr 1774 wurde elementares Chlor das erste Mal vom Chemiker Carl Wilhelm Scheele hergestellt. Er erkannte es damals aber nicht als Element, sondern dachte, es wäre eine bestimmte Form von Salzsäure (HCl).
Erst 1810 fand Sir Humphry Davy heraus, dass es sich um ein chemisches Element handelt. Da es ein gelb-grünes Gas ist, nannte er es Chlorine (abgeleitet vom griechischen chlorós = gelbgrün).
Im ersten Weltkrieg wurde Chlorgas als chemische Waffe eingesetzt. Weil es eine höhere Dichte als Luft hat, sammelte sich das Gas vor allem in Schützengräben an. Dort befanden sich allerdings viele Soldaten, die dann an einer Chlorgasvergiftung starben.
Chlor Eigenschaften
Chlor ist nach Fluor eines der reaktivsten Elemente. Deshalb geht es mit den meisten Elementen eine Reaktion ein. Mit Alkalimetallen wie Natrium (Na) findet eine heftige Reaktion statt. Dabei entsteht nämlich unter hellem, gelben Licht Natriumchlorid (NaCl):
![\[\ce{2 Na + Cl2 -> 2 NaCl}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-d98f1e1a7fd79081bbc07e2f3dd76d95_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Lässt du Cl2 dagegen mit Eisen (Fe) in Form von Eisenwolle reagieren, entwickelt sich ein brauner Rauch und es entsteht Eisenchlorid (FeCl3):
![\[\ce{2 Fe + 3 Cl2 -> 2 FeCl3}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2cc7d2b293f02eefdec55efe4f6008f4_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Einige andere Metalle wie Kupfer oder Zinn entzünden sich in Chlorgas selbst. Sogar Edelmetalle wie Platin, Gold oder Silber bilden nach Erwärmen entsprechende Chloride (z.B. Silberchlorid AgCl).
Chlor kann auch mit Wasserstoff reagieren. Dabei erhältst du dann Chlorwasserstoff (HCl als Gas):
![\[\ce{H2 + Cl2 -> 2 HCl}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f5f254ebbcf8a246c2bab671d0f1afdd_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Das Produkt kannst du auch als Chlorknallgas bezeichnen. Der Name kommt daher, dass das Gas, wenn es mit Licht in Berührung kommt, heftig explodiert.
Wenn du Chlorwasserstoff mit Wasser mischst, bekommst du die im Labor häufig verwendete Salzsäure (HCl in Wasser). Daneben gibt es noch weitere Chlor-Säuren wie die hypochlorige Säure (HClO), die chlorige Säure (HClO2), die Chlorsäure (HClO3) und die Perchlorsäure (HClO4).
Auch reines Chlor kann mit Wasser reagieren. Dabei entsteht dann eine Lösung, die du als Chlorwasser bezeichnest.
Das Gas kann auch mit Sauerstoff eine chemische Verbindung eingehen. Die Produkte sind dann Chloroxide. Dazu gehören beispielsweise Dichloroxid (Cl2O) oder Chlormonoxid (ClO).
Chlorvergiftung
Das chemische Element Cl ist ein stechend riechendes, gelb-grünes, giftiges Gas. Wenn du damit im Labor hantierst, musst du also sehr vorsichtig sein. Denn Chlorgas ist nicht nur für Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen (z.B. Bakterien ), sondern auch für uns Menschen giftig.
Chlorgas zerstört nämlich sehr leicht tierisches und pflanzliches Gewebe. Deshalb hat Chlor auch eine ätzende Wirkung auf unsere Haut.
Du solltest es auch nicht einatmen. Es könnte sonst zu einer Chlorgasvergiftung kommen. Bereits ab 1 ppm ist deine Lungenfunktion vermindert und deine Augen werden gereizt. Atmest du 500 ppm ein, kann das Gas in wenigen Minuten tödlich wirken.
Menschen, die oft mit Chlor in Berührung kommen, können eine Allergie gegen Chlor entwickeln. Das ist zum Beispiel im Schwimmbad (gechlortes Wasser) der Fall. Von dort kennst du bestimmt auch den typischen Chlorgeruch. Der entsteht allerdings nicht durch das Gas an sich. Denn der Geruch bildet sich erst aus, wenn Cl2 mit Harnstoff (im Urin enthalten) reagiert. Bei der Reaktion von Chlor mit Harnstoff oder mit deinem Schweiß auf der Haut, entstehen Chloramine . Sie sind z.B. für die Rötung deiner Augen verantwortlich sind. Die Chloramine stehen im Verdacht bei Kindern Asthma auszulösen. Durch sie kannst du aber auch eine Bindehautentzündung bekommen.
Außerdem wird Chlor auch als Bleichmittel eingesetzt. Faserstoffe (Papiertaschentücher, Toilettenpapier) können Rückstände davon enthalten, die Krebs verursachen können.
Während Chlorgas für uns giftig ist, sind Chloride (Cl–) für unseren Körper extrem wichtig. Denn sie sind in Kochsalz (NaCl) vorhanden und regulieren zusammen mit den Natrium-Ionen (Na+) unseren Wasserhaushalt.
Chlor Vorkommen
In der Natur kommt das Chlormolekül Cl2 eher selten vor. Das liegt daran, dass es extrem reaktiv ist. Du findest elementares Chlor in Spuren von Vulkangasen oder in der Ozonschicht. Dort trägt es hauptsächlich zur Bildung des Ozonlochs bei.
Da viele Chloride (Cl–) gut in Wasser löslich sind, enthält das Meerwasser große Mengen davon. Die Chloratome sind zudem in chemisch gebundener Form in den Salzen von Salzlagerstätten vorhanden.
Auch in Mineralien kannst du das Halogen finden. Die wichtigsten chlorhaltigen Mineralien sind Halit und Sylvin. Halit besteht zum Großteil aus Natriumchlorid (NaCl, Kochsalz) und Sylvin aus Kaliumchlorid (KCl).
Eine Vielzahl an chlorhaltigen Verbindungen wird von Meereslebewesen hergestellt. Dazu zählen beispielsweise Seetang und Schwämme .
Chlor Verwendung
Chlor wird für viele unterschiedliche Dinge verwendet. Wir haben ein paar Beispiele für dich aufgelistet:
- Desinfektionsmittel: Sowohl in Schwimmbädern / Pools als auch in unserem Trinkwasser ist das Gas enthalten. Hier dient es zur Desinfektion. Genauer gesagt werden durch Chlor Viren und Bakterien abgetötet. Aber Vorsicht! Bei den Chlor-Reinigern können auch teilweise giftige oder krebserregende Stoffe entstehen (Trihalogenmethane). Deshalb wird Chlor gerade für die Desinfektion von Trinkwasser immer öfter durch Chlordioxid (ClO2) oder Ozon (O3) ersetzt.
- Bleichmittel: Chlor-Säure (Hypochlorige Säure, Salzsäure) kann zum Bleichen von Textilien, Papier oder Zellstoffen (Rohstoff bei der Papierherstellung) eingesetzt werden.
- Synthesestoff: Das Chlorgas ist ein wichtiges Zwischenprodukt bei der Herstellung vieler anorganischer und organischer Verbindungen. Dazu zählen beispielsweise Salzsäure (HCl), Chloride wie Eisenchlorid (FeCl3) / Natriumchlorid (NaCl) oder Chloroform (CHCl3). Aber auch Farbstoffe oder manche Insektizide können mithilfe von Chlor gewonnen werden.
- Treibgas: In Feuerlöschern, Kältemitteln oder Sprays treibt das Gas sozusagen die Reaktion voran.
- Unkrautvernichter: Chlor wirkt sehr gut gegen Unkraut. Allerdings ist es ein sehr aggressives Mittel gegen Unkraut, weshalb auch benachbarte Pflanzen Schäden dadurch bekommen können.
- Schimmelbekämpfung: Das Gas kann nicht nur Bakterien abtöten, sondern auch Schimmelpilze. Deshalb ist es in vielen Mitteln gegen Schimmel enthalten.
Chlor Herstellung
Um eine große Menge des Gases herzustellen, wird in der Industrie meistens die Chlor-Alkali-Elektrolyse verwendet. Bei der Elektrolyse bildet sich aus einer wässrigen Natriumchlorid (NaCl)-Lösung Chlor:
![\[\ce{2 NaCl + 2 H2O -> 2 NaOH + Cl2 + H2}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-fb3229435190751cfbb37a141bbb7498_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Daneben entstehen noch Wasserstoff und Natriumhydroxid (NaOH).
Du kannst Chlor aber auch in kleineren Mengen im Labor herstellen. Eine Möglichkeit dafür ist, Chlorkalk (CaCl(OCl)) mit Schwefelsäure (H2SO4) reagieren zu lassen:
![\[\ce{CaCl(OCl) + H2SO4 -> CaSO4 + Cl2 + H2O}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-fa311c1c685691d5bb1fa8b17270b0d0_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Auch durch die Reaktion von Salzsäure (HCl) mit Sauerstoff kann elementares Chlor entstehen:
![\[\ce{4 HCl + O2 -> 2 H2O + 2 Cl2}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0a7a46e55210660583310ae7be04f264_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Chlor Nachweis
Oft erkennst du das Gas an seinem stechenden Geruch. Um aber sicherzugehen, dass es sich tatsächlich um Chlor handelt, kannst du im Labor Nachweisreaktionen durchführen.
Eine einfache Option, Chlor nachzuweisen, ist die Reaktion von Chlor mit Iodiden (z.B. Kaliumiodid KI). Denn das Gas kann Iodide zu elementarem Iod (I2) oxidieren . Wenn also in einer iodidhaltigen Lösung Chlor vorhanden ist, färbt sich die Lösung violett. Das liegt daran, dass elementares Iod violett ist.
Auch in wässrigen Lösungen kannst du Chlorid-Ionen nachweisen. Dabei müssen in der Lösung – natürlich neben Chlor – auch Silberionen (Ag+) enthalten sein. Das Gas reagiert dann nämlich mit den Silberionen zu Silberchlorid (AgCl). Du erkennst das an einem weißen Niederschlag, der sich am Boden des Reagenzglases absetzt.
Chlorverbindungen
Im Folgenden werfen wir noch einen Blick auf einige wichtige Chlor-Verbindungen. Wir unterscheiden dafür zwischen organischen und anorganischen Verbindungen.
Organische Chlor-Verbindungen
- Halogenkohlenwasserstoffe: Darunter verstehst du Verbindungen wie Chloralkane (1-Chlorpropan C3H7Cl) oder Chloralkene (1-Chlorpropen C3H5Cl).
- Biogene Halogenkohlenwasserstoffe: Das sind chlorhaltige Verbindungen, die von Lebewesen wie Seetang oder Schimmelpilzen hergestellt werden. Dazu zählt beispielsweise das Methylchlorid CH3Cl.
Anorganische Chlor-Verbindungen
- Chlorwasserstoffe: Reagiert Chlor mit Wasserstoff, erhältst du die sogenannten Chlorwasserstoffe (HCl). Sie können weiter zu Säuren wie der Salzsäure reagieren.
- Chlorsauerstoffsäuren: Das Gas kann auch mit dem Element Sauerstoff eine Verbindung eingehen. Dabei bilden sich dann Chlor-Säuren (Hypochlorige Säure HClO, Perchlorsäure HClO4).
- Chloroxide: Bei der Reaktion von Chlor und Sauerstoff können nicht nur Säuren entstehen. Es können auch Chloroxide produziert werden. Beispiele dafür sind Dichloroxid Cl2O oder Chlordioxid ClO2.
Das Element Sauerstoff kann noch viele weitere Verbindungen eingehen. In unserem Video dazu erfährst du, wo es noch überall vorkommt und warum es gleichzeitig lebensnotwendig und gefährlich sein kann!
