• Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

klor

Oprindelige forfattere Bos, HJSP, JRo-H, NiGr, OWDog SERa Seneste forfatter Redaktionen

Klor er en gulgrøn luftart, som er tungere end luft.

Klor er en gulgrøn luftart, som er tungere end luft.

klor, chlor, grundstof nr. 17, placeret i det periodiske systems 17. gruppe; atomtegn Cl. Klor er en af halogenerne. Det frie grundstof er opbygget af toatomige molekyler (diklor, Cl2) og er en giftig, gulgrøn gas.

Ordet klor kommer af græsk chloros 'gulgrøn, lysegrøn'.

Klor virker selv i små mængder irriterende på åndedrætsorganerne og har en slimhindeødelæggende virkning. Klor blev under 1. Verdenskrig anvendt som krigsgas.

Grundstoffet blev opdaget af den svenske kemiker Carl Wilhelm Scheele, der i 1774 foretog en undersøgelse af mineralet brunsten (mangan(IV)oxid). Han opdagede, at brunsten havde den ejendommelige egenskab, at det med saltsyre udviklede en gulgrøn gas. Scheele beskrev gassen som saltsyre, der havde afgivet sin brændbare bestanddel og altså var deflogisticeret saltsyre. A.L. Lavoisier, som klarere end nogen anden modbeviste flogistonteorien, beskrev den gulgrønne gas som oxideret saltsyre; men han og hans tilhængere tog også fejl, idet de opfattede saltsyre som et oxid af et endnu ikke fremstillet element; den gulgrønne gas var derfor en slags peroxid af dette element. H.C. Ørsted kaldte den gulgrønne gas for iltesaltsyre. Først i 1810 viste den engelske kemiker H. Davy, at Scheeles gulgrønne gas er et grundstof, og han kaldte det for klor.

Annonce

Geokemi og mineraler

Egenskaber
Nummer17
AtomtegnCl
Navnklor
Relativ atommasse35,4528
Densitet2,95 g/l (20 °C)
Smeltepunkt-100,98 °C
Kogepunkt-34,6 °C
Opdagelse1774 (C.W. Scheele)

Klor er for stærkt elektronegativt til at kunne findes frit i naturen. Der kendes 30 klormineraler, hvoraf hovedparten er klorider med natrium, kalium og magnesium, mens andre er oxiklorider, borater, sulfater, fosfater og silikater. Desuden indgår klor i mange mineraler som sporgrundstof, hvor det bl.a. erstatter (OH)-, fx i glimmermineraler og amfiboler samt i klorapatit.

De største koncentrationer af klor findes i vulkanske glasbjergarter, fx kan rhyolitter indeholde op til 7000 g/t. Et specielt højt klorindhold findes i mineralerne sodalit og eudialyt i alkaline bjergarter, dvs. bjergarter med et overskud af kalium og natrium. Desuden har pegmatitter og visse skarnbjergarter ofte høje indhold ligesom udfældninger fra varmt saltvand, brines, fx i Great Salt Lake og Det Døde Hav.

Atmosfæren tilføres store mængder klor i form af saltsyre fra vulkanske gasser og natriumklorid fra havvand. En del af sidstnævnte omdannes vha. ozon til klor, mens andet af svovlsyre omdannes til saltsyre.

Teknisk fremstilling og anvendelse

Klor er et af de vigtigste kemiske produkter. Klor opbevares og transporteres flydende i tryktanke og tromler.

Det stof, der forbruges mest klor til (ca. 25 % af produktionen), er vinylklorid til PVC. Organiske opløsningsmidler (klorerede carbonhydrider) og et mylder af andre organiske kemikalier, hvoraf nogle er råvarer for fremstilling af slutprodukter, som ikke indeholder klor, aftager tilsammen ca. 50 %. Resten anvendes til uorganiske kemikalier, direkte til blegning af cellulose eller til vandbehandling.

95 % af produktionen sker i dag ved klor-alkali-elektrolyse af mættede saltopløsninger, især NaCl (se klor-alkali-processen). Det er imidlertid en ret ny proces. De første industrielle processer udnyttede biproduktet hydrogenklorid (HCl) fra sodafremstilling efter Leblancs metode. Enten ved reaktion af brunsten (MnO2) med den deraf fremstillede saltsyre, hvilket i teorien giver et udbytte af klor på 50 %, men i praksis kun 35 %, eller ved en katalytisk oxidation af HCl med luftens ilt. Katalysen foregår på keramiske legemer imprægneret med et kobber(II)-salt som katalysator. Her blev udbyttet på ca. 67 %.

I Danmark har der været en produktion af klor ved elektrolyse efter kviksølvmetoden 1935-90 hos Dansk Sojakagefabrik (DS Industries) på Islands Brygge i København.

Forbindelser

Klor optræder i forbindelser i oxidationstrin −1 og i formelle oxidationstrin fra +1 til +7.

Oxidationstrin −1. Almindeligt salt er den ældst kendte klorforbindelse; andre betegnelser er køkkensalt og stensalt. Det systematiske navn er natriumklorid, og den kemiske formel NaCl. I naturen forekommer det i store mængder sammen med andre klorider, fx kaliumklorid, KCl, i aflejringer, der er gammel havbund, og findes i store mængder i oceanerne. Natriumklorid er udgangsstof for fremstilling af praktisk taget alle klorforbindelser samt for mange natriumforbindelser, fx natriumhydroxid, der sammen med hydrogen og klor dannes ved klor-alkali-processen. Se også salt.

Hydrogenklorid, klorbrinte, HCl, er en gasformig forbindelse, der kan dannes direkte af grundstofferne hydrogen og klor (se klorknaldgas). Industrielt fremstilles det ved reaktion mellem natriumklorid og svovlsyre. Den vandige opløsning af hydrogenklorid kaldes saltsyre, og saltene klorider. De fleste metalklorider er saltagtige. Med stigende oxidationstrin af metallet øges tendensen til dannelse af molekylære forbindelser. Niobiumpentaklorid, NbCl5, er fx opbygget af Nb2Cl10-molekyler. Klorider af ikke-metalliske grundstoffer er for det meste molekylært opbyggede, fx forbindelser af typen XCl3 og ZCl4, hvor X kan være nitrogen, fosfor eller arsen og Z carbon, silicium eller germanium.

Både klor og oxygen er oxiderende stoffer, dvs. at de let optager elektroner. Derfor er alle oxider af klor instabile og mere eller mindre eksplosive, og de skal derfor fremstilles og behandles med stor forsigtighed. De kan ikke fremstilles direkte ud fra de to grundstoffer. Klors oxider og oxygenholdige syrer (oxosyrer) er stærke oxidationsmidler og er således desinficerende og tillige kraftige blegemidler.

Oxidationstrin +1. Dikloroxid, Cl2O, dannes ved reaktion mellem klor og kviksølvoxid. Det er en gulgrøn gas, der ved reaktion med vand danner monooxoklorsyre (hypoklorsyrling), HClO. Når klor opløses i vand, dannes HClO sammen med saltsyre ved reaktionen
Cl2 + H2O ⇌ HClO + HCl.
Ligevægten er stærkt forskudt mod venstre, men kan forskydes mod højre ved fjernelse af saltsyre, fx med natriumhydroxid under dannelse af saltet natriummonooxoklorat (natriumhypoklorit), NaClO, eller med calciumhydroxid, hvorved der dannes klorkalk, som er et blandingsprodukt af calciummonooxoklorat og calciumklorid, og som tidligere blev anvendt som blegemiddel.

Oxidationstrin +2. Her kendes kun kloroxid, ClO, der er påvist i gasform som et instabilt molekyle, der kan optræde som mellemprodukt i reaktioner i gasfase med andre oxygen-klor-forbindelser.

Oxidationstrin +3. Diklortrioxid, Cl2O3, kan fremstilles ved indvirkning af lys på klordioxid ved −78 °C. Det er et mørkebrunt stof, der eksploderer, selv under 0 °C. Dioxoklorsyre (klorsyrling), HClO2, er den mindst stabile af klors oxosyrer og kendes kun i vandig opløsning. Dens salte (kloritter) er væsentlig mere stabile, og natriumdioxoklorat (natriumklorit), NaClO2, fremstilles industrielt.

Oxidationstrin +4. Klordioxid, ClO2, er en gulgrøn gas med smeltepunkt −59 °C og kogepunkt 9,7 °C. I fast og flydende form er stoffet rødt. I ufortyndet form er det meget eksplosivt, men har alligevel fundet stor udbredelse i blegningsindustrien, især i papirindustrien.

Oxidationstrin +5. Trioxoklorsyre (klorsyre), HClO3, er en stærk syre, der kun kan eksistere i vandig opløsning. Den er et kraftigt oxidationsmiddel, og dens salte, trioxoklorater (klorater), er ret stabile, når de ikke bringes i kontakt med reducerende stoffer. Natiumtrioxoklorat (natriumklorat), NaClO3, fremstilles industrielt i stor målestok ved elektrolyse af saltopløsninger, især til brug i blegningsindustrien som udgangsprodukt for fremstilling af klordioxid. Kaliumklorat, KClO3, anvendes bl.a. i tændstikker og i fyrværkeri.

Oxidationstrin +6. En mørkerød væske af sammensætning Cl2O6 fremkommer ved reaktion mellem klordioxid og ozon. Ved reaktion med vand dannes en blanding af klorsyre, HClO3, og perklorsyre. En strukturanalyse af krystallinsk Cl2O6 viser, at forbindelsen er sammensat af ClO2+-ioner og ClO4--ioner, altså en blanding af oxidationstrinnene +5 og +7.

Oxidationstrin +7. Diklorheptoxid, Cl2O7, er en olieagtig farveløs væske, der fremstilles ved afvanding af tetraoxoklorsyre (perklorsyre), HClO4. Den fremstilles ud fra et af dens salte, der normalt vindes fra et tilsvarende klorat. Ved opvarmning omdannes (disproportioneres) kaliumklorat til kaliumklorid og kaliumperklorat. Herfra fås perklorsyre, som er en stærk syre, ved reaktion mellem kaliumperklorat og konc. svovlsyre. Koncentreret perklorsyre er et meget kraftigt oxidationsmiddel, men i fortyndet vandig opløsning er den væsentlig mindre reaktiv. Natriumperklorat, NaClO4, fremstilles industrielt ved elektrolytisk oxidation af klorater. Ammoniumperklorat, NH4ClO4, anvendes som oxidationsmiddel i raketmotorer, fordi det har en høj oxygenkoncentration, og fordi det ikke efterlader sig faste reaktionsprodukter.

Forbindelser med andre halogener. Klor danner tre forbindelser med fluor: ClF, ClF3 og ClF5. De er molekylært opbyggede ligesom forbindelserne med de andre halogener: BrCl, ICl og ICl3.

Nitrogenforbindelser. Ammoniak danner med monooxoklorsyre monokloramin, NH2Cl, der er et desinfektionsmiddel. Dikloramin, NHCl2, kendes ikke i ren form, hvorimod nitrogentriklorid, NCl3, kan renfremstilles som en gul olieagtig forbindelse. Den dannes ved reaktion mellem ammoniak og klor og er yderst eksplosiv. Klorcyan, ClCN, er en giftig gas, der dannes ved reaktion mellem klor og hydrogencyanid. Det polymeriseres til en ringformig forbindelse, cyanurklorid, af sammensætning C3N3Cl3.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Ole Bostrup, H.J. Styhr Petersen, John Rose-Hansen, Niels Grunnet, Ove W. Dietrich, Svend Erik Rasmussen: klor i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 16. januar 2017 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=107273