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Physikalisch-chemische Eigenschaften |
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Chlor
ist ein stark stechend riechendes, gelbgrünes Gas, seine Dichte
ist 2,5mal höher als Luft. Bei Zimmertemperatur liegt das Gas wie
alle anderen Halogene in Form zweiatomiger
Moleküle vor (Cl2). Chlor bleicht Farbstoffe und tötet
Mikroorganismen wie Algen oder Bakterien ab.
Ein Liter Wasser löst bei 20°C etwa 2,3 Liter Chlorgas. Die 0,5%-ige Lösung von Chlor in Wasser nennt man Chlorwasser, sie wird als Oxidationsmittel verwendet. Sie muss in braunen Flaschen aufbewahrt werden, da die in der Lösung vorhandene unterchlorige Säure in Salzsäure und Sauerstoff zerfällt. Bei -34,06°C lässt sich Chlor zu einer gelben Flüssigkeit verflüssigen, bei -100,98°C erstarrt es zu gelblichen Kristallen.
Chlor ist nach Fluor das reaktionsfähigste nichtmetallische Element und reagiert bei Zimmertemperatur mit den meisten Elementen unter Wärmeentwicklung. Mit allen Alkalimetallen und Erdalkalimetallen erfolgt eine heftige Reaktion. Mit Natrium bildet sich unter heller, gelblicher Lichterscheinung Natriumchlorid, mit Eisen entsteht Eisenchlorid. 2 Na + Cl2 
2 NaCl DHR
= -822 kJ/mol
2 Fe + 3 Cl2
2 FeCl3 DHR
= -800 kJ/mol
Phosphor, Bor und Silicium entzünden sich in Chlorgas von selbst. Dies gilt auch für einige andere Metalle oder Halbmetalle wie Arsen und Selen in fein verteiltem Zustand. Selbst die Edelmetalle Platin, Gold und Silber bilden nach Erwärmen mit Chlor die entsprechenden Chloride. In Verbindung mit Feuchtigkeit hat Chlor ein stark korrodierende Wirkung auf alle Metalle. Ein Wasserstoff-Chlorgemisch im Verhältnis 1:1 wird als Chlorknallgas bezeichnet, da es unter Lichteinwirkung heftig detoniert. Als Reaktionsprodukt entsteht dabei in einer stark exothermen Reaktion Chlorwasserstoff (Salzsäuregas): H2 + Cl2 2
HCl DHR
= -184 kJ/mol
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Physiologie - Toxikologie |
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Chloridionen
Cl- sind im menschlichen Körper im
Kochsalz enthalten. Zusammen mit den Natriumionen regulieren sie den Wasserhaushalt
im Körper. Die verdünnte Salzsäure im Magen besitzt eine
Konzentration von 0,1 bis 0,5 %, auch dort finden sich die Chlorid-Ionen.
Das Bioelement wird über das Speisesalz aufgenommen.
Auf tierisches und pflanzliches Gewebe wirkt Chlor stark zerstörend. Luft, die 0,5-1% Chlorgas enthält, wirkt auf Säugetiere und Menschen rasch tödlich. Selbst ein Chlorgehalt der Luft von 0,001% greift die Lungen schwer an. Eine Vergiftung beginnt mit schwerem, lang anhaltendem Husten. Die Membranen und das Muskelgewebe der Lunge werden geschädigt. Ein lebensbedrohliches Lungenödem kann entstehen. Bei höheren Konzentrationen bilden sich auch Blutungen im Magen-Darm-Bereich, sowie Gewebeschädigungen im Bereich der Luftröhre und in den Bronchien. Die chronische Wirkung begünstigt Bronchialerkrankungen. Bei einer dauerhaften Belastung treten Magenschleimhautentzündungen, Nervenschäden oder Kreislaufbeschwerden auf. Bei Personen, die häufig in einer Chloratmosphäre arbeiten - beispielsweise in Bädern - besteht die Gefahr von allergischen Reaktionen. Chlorgas kann aber auch
über die Haut aufgenommen werden. Beim Baden in chlorhaltigem Wasser
können Entzündungen an der Bindehaut oder der Hornhaut auftreten.
Bei der Chlorakne reagieren bestimmte Menschen besonders empflindlich auf
Chlor. Es entstehen Knötchen und Blasen, verbunden mit einem Brennen
und Stechen. Beim Arbeiten in einer chlorhaltigen Atmosphäre kann
die "Perna-Krankheit" entstehen: Unter starkem Juckreiz entzünden
sich die Talgdrüsen unter der Haut.
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Vorkommen |
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In
der Elementhäufigkeit steht Chlor mit 0,19% Anteil an der Erdhülle
an 11. Stelle. Wegen seiner großen Reaktionsfähigkeit kommt
es im elementaren Zustand jedoch in der Natur außer in einigen Vulkangasen
praktisch nicht vor. Chloratome sind aber in Salzen (Chloride)
in Salzlagerstätten oder im Meerwasser in großen Mengen vorhanden.
Wichtige Salzminerale sind Halit
(Natriumchlorid) oder Sylvin (Kaliumchlorid).
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Geschichte |
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Chlor
wurde im Jahre 1774 erstmals von dem schwedischen Chemiker Carl
Wilhelm Scheele (1742-1786) beim Einwirken von Salzsäure
auf Braunstein (Mangandioxid) hergestellt. Er vertrat jedoch die Ansicht,
eine chemische Verbindung vor sich zu haben und nannte sie "dephlogistierte
Salzsäure". Scheele beschrieb auch die Bleichwirkung des Chlors. Erst
Sir Humphry Davy (1778-1829) erkannte
im Jahre 1810 das Chlorgas als Element und nannte es Chlorine, bzw.
Cloricgas von griechisch chlorós ("gelbgrün").
Am Ende des 18. Jahrhunderts kamen die ersten chlorhaltigen Bleichlaugen in den Handel. Dies war lange Zeit die wichtigste Verwendung für dieses Gas. Michael Faraday (1791-1867) verflüssigte im Jahre 1823 als erster Chlorgas. Von 1886 bis 1890 entwickelte die Firma Matthes & Weber in Duisburg ein industrielles Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Chlor nach dem Diaphragmaverfahren. 1892 folgte in den USA und in Österreich das Amalgamverfahren. Somit war es möglich, Chlor in großen Mengen zu produzieren. Eine traurige Geschichte schrieb das Gas bei seiner Verwendung als Kampfmittel im Ersten Weltkrieg. Am 22. April 1915 öffneten die deutschen Truppen unter der Aufsicht von Fritz Haber (1868-1934) tausende Chlorgasflaschen, als der Wind in eine günstige Richtung wehte. Die Stahlflaschen waren zuvor an vorderster Front im Boden vergraben worden. Eine Wolke mit etwa 150 Tonnen Chlor wälzte sich auf einer Breite von 6km über die Schützengräben der Franzosen. Nach einem anfänglichen Kratzen in Nase und Kehle, folgten Husten und starke Atembeschwerden. Die Soldaten spuckten Blut, bevor sie flüchten konnten oder in ihren Schützengräben grauenvoll erstickten. Über die Zahl der Verletzten und Vergifteten gab es widersprüchliche Angaben, die Zahlen schwanken von nur wenigen bis zu mehreren tausend Opfern. Da das Chlorgas nicht die gewünschte Wirkung zeigte, mischte man bei späteren Angriffen Phosgen bei. |
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Herstellung |
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| Im
Labor lässt sich Chlor durch das Zusammenwirken von konzentrierter
Salzsäure und einem Oxidationsmittel
wie Braunstein oder Kaliumpermanganat
herstellen. Die Sauerstoffatome des Oxidationsmittels wirken dabei prinzipiell
nach folgender Reaktion:
4 HCl + 2 O2
2 H2O + 2 Cl2
In der Technik gewinnt man das Chlor in der Chloralkalielektrolyse nach dem Amalgam- oder dem Diaphragma-Verfahren.
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Verwendung |
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| Chlor
ist ein wichtiges Zwischenprodukt zur Herstellung zahlreicher anorganischer
und organischer Verbindungen. Dazu gehören Salzsäure,
sämtliche Chloride wie Eisenchlorid,
Natriumchlorid oder Silberchlorid,
außerdem Chlorkalk, Chlormethan, Chlorbenzole, Phosgen, Polyvinylchlorid
(PVC), Chloroform, Tetrachlormethan, viele Insektizide und Zwischenprodukte
für Farbstoffe, sowie die ozonzerstörenden CFKW (Chlorfluorkohlenwasserstoffe)
als Treibgase für Sprays, in Feuerlöschern und in Kältemitteln.
Ferner dient Chlorgas in Schwimmbädern und im Trinkwasser zur Desinfektion
und wird zum Bleichen von Papier, Zellstoffen und Textilien verwendet.
Javellewasser (auch Eau de Javelle) ist eine Lösung von Natriumhypochlorit oder Kaliumhypochlorit in Wasser. Man erhält es durch das Vermischen von Chlorkalk mit Wasser und einer nachfolgenden Zugabe von Natriumcarbonat (Soda). Eine andere Möglichkeit wäre das Einleiten von Chlorgas in eine 10%ige Sodalösung. Javellewasser ist ein altes Haushaltsmittel zum Bleichen, zum Entfernen von Obst-, Wein- oder Tintenflecken und es dient zur Desinfektion, da es stark keimtötend wirkt. Da das Produkt immer in geringen Mengen giftiges Chlorgas freisetzt, muss die fest verschlossene Flasche im Dunkeln und in einem abgeschlossenen Schrank aufbewahrt werden. Beim Arbeiten ist für eine ausreichende Lüftung zu sorgen. Das Tragen von Schutzbrille und Schutzhandschuhe ist empfehlenswert. Eine besondere Gefahr geht vom Javellewasser aus, wenn es mit Säuren – beispielsweise aus anderen Reinigungsmitteln – vermischt wird. Dann entwickelt sich Chlorgas.
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Experimente - Medien |
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| Entwicklung
der Kampfstoffe unter Fritz Haber
Demonstrationen mit Halogenen Digitale Folien zu den Halogenen |
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Chlorverbindungen im Portrait |
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| Copyright: Thomas Seilnacht |
Gefahr
