Cloro

Este artículo trata sobre el elemento químico. Para otros usos de este término, véase Cloro (desambiguación).

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17 Cl
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amarillo verdoso
Información general
Nombre, símbolo, número	Cloro, Cl, 17
Serie química	Halógenos
Grupo, período, bloque	17, 3, p
Masa atómica	35,453 u
Configuración electrónica	[Ne]3s² 3p5
Electrones por nivel	2, 8, 7 (imagen)
Propiedades atómicas
Radio medio	100 pm
Electronegatividad	3,16 (Pauling)
Radio atómico (calc)	79 pm (Radio de Bohr)
Radio covalente	99 pm
Radio de van der Waals	175 pm
Estado(s) de oxidación	±1, +3, +5, +7 (ácido fuerte)
Óxido	0090090
1.ª Energía de ionización	1251,2 kJ/mol
2.ª Energía de ionización	2298 kJ/mol
3.ª Energía de ionización	3822 kJ/mol
4.ª Energía de ionización	5158,6 kJ/mol
5.ª Energía de ionización	6542 kJ/mol
6.ª Energía de ionización	9362 kJ/mol
7.ª Energía de ionización	11018 kJ/mol
8.ª Energía de ionización	33604 kJ/mol
9.ª Energía de ionización	38600 kJ/mol
10.ª Energía de ionización	43961 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario	gas (no magnético)
Densidad	3,214 kg/m3
Punto de fusión	171,6 K (-102 °C)
Punto de ebullición	239,11 K (-34 °C)
Entalpía de vaporización	10,2 kJ/mol
Entalpía de fusión	3,203 kJ/mol
Presión de vapor	1300 Pa
Varios
Estructura cristalina	ortorrómbica
N° CAS	7782-50-5
N° EINECS	231-959-5
Calor específico	480 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica	Sin datos S/m
Conductividad térmica	0,0089 W/(K·m)
Velocidad del sonido	sin datos m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del cloro
iso AN Periodo MD Ed PD MeV 35Cl 75,77 % Estable con 18 neutrones 36Cl trazas 3,01 × 105 a β- ε 0,709 1,142 36Ar 36S 37Cl 24,23 % Estable con 20 neutrones
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.
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El cloro es un elemento químico de número atómico 17 situado en el grupo de los halógenos (grupo VIIA) de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Cl. En condiciones normales y en estado puro forma dicloro: un gas tóxico amarillo-verdoso formado por moléculas diatómicas (Cl₂) unas 2,5 veces más pesado que el aire, de olor desagradable y tóxico. Es un elemento abundante en la naturaleza y se trata de un elemento químico esencial para muchas formas de vida.

Características principales

Cloro

En la naturaleza no se encuentra en estado puro ya que reacciona con rapidez con muchos elementos y compuestos químicos, por esta razón se encuentra formando parte de cloruros (especialmente en forma de cloruro de sodio), cloritos y cloratos , en las minas de sal y disuelto en el agua de mar.

Historia

El cloro (del griego χλωρος, que significa "verde pálido") fue descubierto en su forma diatómica en 1774 por el sueco Carl Wilhelm Scheele, aunque creía que se trataba de un compuesto que contenía oxígeno. Lo obtuvo a partir de la siguiente reacción:

2 NaCl + 2H₂SO₄ + MnO₂ → Na₂SO₄ + MnSO₄ + 2 H₂O + Cl₂

En 1810 el químico inglés Humphry Davy demuestra que se trata de un elemento físico y le da el nombre de cloro debido a su color. El gas cloro se empleó en la Primera Guerra Mundial, siendo el primer caso de uso de armas químicas como el fosgeno y el gas mostaza.

Abundancia

El cloro se encuentra en la naturaleza combinado con otros elementos formando principalmente sales iónicas; como es el caso del cloruro sódico y cálcico; también con la mayoría de metales; desde el cloruro de hafnio hasta el cloruro de plata. Podría decirse que el cloro combina de forma natural bastante bien con la mayoría de elementos, excepto con los de su grupo, halógenos y gases nobles, aunque en las últimas décadas de manera sintética forma parte de los mismos en compuestos conocidos como son los fluorocloruros y cloruros de xenón.
Finalmente cabe destacar que la gran mayoría de estos compuestos suelen encontrarse con impurezas formando parte de minerales como la carnalita, KMgCl₃·6H₂O.

Obtención

El cloro comercial se obtiene por electrólisis en el proceso de preparación de los álcalis y se expande en forma líquida, no es puro; y por lo tanto, ha de purificarse.
Si se trata el dióxido de manganeso hidratado con ácido clorhídrico concentrado se produce un gas exento en gran parte de impurezas tales como el oxígeno gas (O₂(g)) y óxidos de cloro.
4HCl + MnO₂xH₂O = MnCl₂ + (x+2)H₂O + Cl₂

Compuestos

• Algunos cloruros metálicos se emplean como catalizadores. Por ejemplo, FeCl₂, FeCl₃, AlCl₃.
• Ácido clorhídrico, HCl. Se emplea en la industria alimentaria, metalúrgia, desincrustante, productos de limpieza, abrillantador de pisos, destapador de caños y tuberías.
• Ácido hipocloroso, HClO. Se emplea en la depuración de aguas y alguna de sus sales como agente blanqueante.
• Ácido cloroso, HClO₂. La sal de sodio correspondiente, NaClO₂, se emplea para producir dióxido de cloro, ClO₂, el cual se usa como desinfectante.
• Ácido clórico (HClO₃). El clorato de sodio, NaClO₃, también se puede emplear para producir dióxido de cloro, empleado en el blanqueo de papel, así como para obtener clorato.
• Ácido perclórico (HClO₄). Es un ácido oxidante y se emplea en la industria de explosivos. El perclorato de sodio, NaClO₄, se emplea como oxidante y en la industria textil y papelera.
• Compuestos de cloro como los clorofluorocarburos (CFC) contribuyen a la destrucción de la capa de ozono.
• Algunos compuestos orgánicos de cloro se emplean como pesticidas. Por ejemplo, el hexaclorobenceno (HCB), el para-diclorodifeniltricloroetano (DDT), el toxafeno, etcétera.
• Muchos compuestos organoclorados presentan problemas ambientales debido a su toxicidad, por ejemplo el pentacloroetano, los pesticidas anteriores, los bifenilos policlorados (PCB), o las dioxinas.

Isótopos

En la naturaleza se encuentran dos isótopos estables de cloro. Uno de masa 35 uma, y el otro de 37 uma, con unas proporciones relativas de 3:1 respectivamente, lo que da un peso atómico para el cloro de 35,5 uma.
El cloro tiene 9 isótopos con masas desde 32 uma hasta 40 uma. Solo tres de éstos se encuentran en la naturaleza: el ³⁵Cl, estable y con una abundancia del 75,77 %, el ³⁷Cl, también estable y con una abundancia del 24,23 %, y el isótopo radiactivo ³⁶Cl. La relación de ³⁶Cl con el Cl estable en el ambiente es de aproximadamente 700 × 10⁻¹⁵:1.
El ³⁶Cl se produce en la atmósfera a partir del ³⁶Ar por interacciones con protones de rayos cósmicos. En el subsuelo se genera ³⁶Cl principalmente mediante procesos de captura de neutrones del ³⁵Cl, o por captura de muones del ⁴⁰Ca. El ³⁶Cl decae a ³⁶S y a ³⁶Ar, con un periodo de semidesintegración combinado de 308000 años.
El período de semidesintegración de este isótopo hidrofílico y no reactivo lo hace útil para la datación geológica en el rango de 60 000 a un millón de años. Además, se produjeron grandes cantidades de ³⁶Cl por la irradiación de agua de mar durante las detonaciones atmosféricas de armas nucleares entre 1952 y 1958. El tiempo de residencia del ³⁶Cl en la atmósfera es de aproximadamente una semana. Así pues, es un marcador para las aguas superficiales y subterráneas de los años 1950, y también es útil para la datación de aguas que tengan menos de 50 años. El ³⁶Cl se ha empleado en otras áreas de las ciencias geológicas, incluyendo la datación de hielo y sedimentos.

Núclido	Abundancia	Masa	Espín	Periodo de semidesintegración	Producto de desintegración
32Cl	-	31,9857	1	298 ms	ε
33Cl	-	32,9775	3/2	2,51 s	ε
34Cl	-	33,9738	0	1,53 s	ε
35Cl	75,77	34,9689	3/2	-	-
36Cl	-	35,9683	2	301000 a	β-
37Cl	24,23	36,9659	3/2	-	-
38Cl	-	37,9680	2	37,2 m	β-
39Cl	-	38,9680	3/2	55,6 m	β-
40Cl	-	39,9704	2	1,38 m	β-
41Cl	-	40,9707	n.m.	34 s	β-
42Cl	-	41,9732	n.m.	6,8 s	β-
43Cl	-	42,9742	n.m.	3,3 s	β-

Aplicaciones y usos

Producción de insumos industriales y para consumo

Las principales aplicaciones de cloro son en la producción de un amplio rango de productos industriales y para consumo.^{1 2} Por ejemplo, es utilizado en la elaboración de plásticos, solventes para lavado en seco y desgrasado de metales, producción de agroquímicos y fármacos, insecticidas, colorantes y tintes, etc.

Purificación y desinfección

El cloro es un químico importante para la purificación del agua (como en plantas de tratamiento de agua), en desinfectantes, y en la lejía. El cloro en agua es más de tres veces más efectivo como agente desinfectante contra Escherichia coli que una concentración equivalente de bromo, y más de seis veces más efectiva que una concentración equivalente de yodo.³
El cloro como antiséptico fue introducido en 1835 por Holmes (en Boston) y 1847 Semmelweis (en Viena).⁴ El cloro se emplea como desinfectante en mobiliarios, equipos, instrumental y áreas hospitalarias.⁴ El cloro suele ser usado en la forma de ácido hipocloroso para eliminar bacterias, hongos, parásitos y virus en los suministros de agua potable y piscinas públicas. En la mayoría de piscinas privadas, el cloro en sí no se usa, sino hipoclorito de sodio, formado a partir de cloro e hidróxido de sodio, o tabletas sólidas de isocianuratos clorados. Incluso los pequeños suministros de agua son clorados rutinariamente ahora.⁵ (Ver también cloración)
Suele ser impráctico almacenar y usar el venenoso gas cloro para el tratamiento de agua, así que se usan métodos alternativos para agregar cloro. Estos incluyen soluciones de hipoclorito, que liberan gradualmente cloro al agua, y compuestos como la dicloro-S-triazinatriona de sodio (dihidrato o anhidro), algunas veces referido como "diclor", y la tricloro-S-triazinatriona, algunas veces referida como "triclor". Estos compuestos son estables en estado sólido, y pueden ser usados en forma de polvo, granular, o tableta. Cuando se agrega en pequeñas cantidades a agua de piscina o sistemas de agua industrial, los átomos de cloro son hidrolizados del resto de la molécula, formando ácido hipocloroso (HClO), que actúa como un biocida general, matando gérmenes, microorganismos, algas, entre otros de ahí su importancia en el empleo en Endodoncia como agente irrigante de los conductos radiculares abordándose como solución en forma de hipoclorito de sodio en distintas concentraciones sea 0,5 % o 0,2 % las más frecuentes empleadas. El cloro también es usado como detergente para bacterias como el bacillus reprindentius o como el martelianus marticus.

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