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Cloro

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.

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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 (escala de 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 171,16 K (−102 °C)
Punto de ebullición 239,16 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
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
35Cl75,77 %Estable con 18 neutrones
36Cltrazas3,01 × 105 aβ-
ε
0,709
1,142
36Ar
36S
37Cl24,23 %Estable con 20 neutrones
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.

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:

 

Además de su carácter asfixiante, descubrió que decoloraba muchos pigmentos vegetales. Poco después, Claude Louis Berthollet llevó este descubrimiento a la práctica, para el blanqueo de tejidos, utilizando una disolución de cloro en agua. Leonard Alban y Mathieu Vallet introdujeron una mejora muy importante, al disolver el cloro en una solución de potasa en agua, lo que reducía el desprendimiento de vapores tóxicos. Por su parte, Charles Tennant obtuvo el hipoclorito de calcio, haciendo reaccionar el cloro gas con cal sólida. Este material era más eficaz como decolorante, y más fácil de manejar.[1]

En 1810 el químico inglés Humphry Davy demostró que se trataba de un elemento químico, al que dio 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.

 

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 estos 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 200 090 años.

El período de desintegración 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 1 642 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 min β-
39Cl - 38,9680 3/2 55,6 min β-
40Cl - 39,9704 2 1,38 min 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.[2][3]​ 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

 
Botella de lejía.

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.[4]

El cloro como antiséptico fue introducido en 1835 por Holmes (en Boston) y en 1847 por Semmelweis (en Viena).[5]​ El cloro se emplea como desinfectante en mobiliarios, equipos, instrumental y áreas hospitalarias.[5]​ 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.[6]​ (Véase 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 repridentius o como el Martelianus marticus.

Química

El cloro elemental es un oxidante. Interviene en reacciones de sustitución, donde desplaza a los halógenos menores de sus sales. Por ejemplo, el gas de cloro burbujeado a través de una solución de aniones bromuro o yoduro los oxida a bromo y yodo, respectivamente.

Como los otros halógenos, el cloro participa en la reacción de sustitución radicalaria con compuestos orgánicos que contienen hidrógeno. Esta reacción es frecuentemente —pero no invariablemente— no regioselectiva, y puede resultar en una mezcla de productos isoméricos. Frecuentemente, también es difícil el control del grado de sustitución, así que las sustituciones múltiples son comunes. Si los diferentes productos de la reacción se pueden separar fácilmente, por ejemplo, por destilación, la cloración radicalaria sustitutiva (en algunos casos acompañada de una declorinación térmica concurrente) puede ser una ruta sintética útil. Algunos ejemplos industriales de esto son la producción de cloruro de metilo, cloruro de metileno, cloroformo y tetracloruro de carbono a partir de metano, cloruro de alilo a partir de propileno, y tricloroetileno y tetracloroetileno a partir de 1,2-dicloroetano.

Como con los otros haluros, el cloro participa de reacciones de adición electrofílicas, más notablemente, la cloración de alquenos y compuestos aromáticos, con un catalizador ácido de Lewis. Los compuestos orgánicos de cloro tienden a ser menos reactivos en la reacción de sustitución nucleofílica que los correspondientes derivados de bromo o yodo, pero tienden a ser más baratos. Pueden ser activados por sustitución con un grupo tosilato, o por el uso de una cantidad catalítica de yoduro de sodio.

El cloro es usado extensivamente en química orgánica y química inorgánica como un agente oxidante, y en reacciones de sustitución, porque frecuentemente el cloro imparte propiedades deseadas a un compuesto orgánico, debido a su electronegatividad.

Los compuestos de cloro son usados como intermediarios en la producción de un gran número de productos industriales importantes que no contienen cloro. Algunos ejemplos son: policarbonatos, poliuretanos, siliconas, politetrafluoroetileno, carboximetilcelulosa y óxido de propileno.

Geología

El ácido clorhídrico reacciona con los carbonatos, esto permite que sea una sustancia de altísima utilidad en la identificación de minerales con presencia de carbonatos, como lo es la Calcita. Algunas rocas comunes que contienen carbonatos son las calizas, las margas y el mármol.

Arma química

Primera Guerra Mundial

El gas cloro, también conocido como Bertholita, fue usado como un arma en la Primera Guerra Mundial por Alemania el 22 de abril de 1915, en la segunda batalla de Ypres. Como lo describieron los soldados, tenía un olor distintivo de una mezcla entre pimienta y piña. También tenía gusto metálico y pungía el fondo de la garganta y el pecho. El cloro puede reaccionar con el agua en la mucosa de los pulmones para formar ácido clorhídrico, un irritante que puede ser letal. El daño hecho por el gas de cloro puede ser evitado por una máscara antigás, u otros métodos de filtración, que hacen que la posibilidad total de morir por gas cloro sea mucho menor que por otras armas químicas. Fue diseñado por Fritz Haber, un científico alemán de la Sociedad Kaiser Wilhelm en Berlín, posteriormente laureado con un Premio Nobel, en colaboración con el conglomerado químico alemán IG Farben, quienes desarrollaron métodos para descargar el gas cloro contra una trinchera enemiga. Se alega que el rol de Haber en el uso del cloro como un arma mortal condujo a su esposa, Clara Immerwahr, al suicidio.[cita requerida] Después de su primer uso, el cloro fue utilizado por ambos bandos como un arma química, pero pronto fue reemplazado por los gases más mortales fosgeno y gas mostaza.[7]

Guerra de Irak

El gas de cloro también ha sido usado por insurgentes contra la población local y las fuerzas de coalición en la guerra de Irak, en la forma de bombas de cloro. El 17 de marzo de 2007, por ejemplo, tres tanques cargados con cloro fueron detonados en la provincia de Anbar, matando a dos personas, y enfermando a más de 350.[8]​ Otros ataques con bombas de cloro resultaron en mayores recuentos de muertos, con más de 30 muertes en dos ocasiones separadas.[9]​ La mayoría de las muertes fueron causadas por la fuerza de las explosiones, en vez de por los efectos del cloro, dado que el gas tóxico es dispersado rápidamente en la atmósfera por la explosión. Las autoridades iraquíes han incrementado la seguridad para el manejo del cloro, que es esencial para proveer agua potable segura para la población.

Otros usos

El cloro es usado en la manufactura de numerosos compuestos orgánicos clorados, siendo los más significativos en términos de volumen de producción el 1,2-dicloroetano y el cloruro de vinilo, intermediarios en la producción del PVC. Otros organoclorados particularmente importantes son el cloruro de metilo, cloruro de metileno, cloroformo, cloruro de vinilideno, tricloroetileno, tetracloroetileno, cloruro de alilo, epiclorhidrina, clorobenceno, diclorobencenos y triclorobencenos.

El cloro también es usado en la producción de cloratos y en la extracción de bromo.

Toxicidad respiratoria

Respuesta a la concentración de cloro en aire (ppm: partes por millón)[10][11]
Concentración Efecto en la salud humana
   0,1-0,3 ppm Umbral para la detección del olor.
   1-3 ppm Irritación leve de las membranas mucosas. Tolerable una hora.
> 5 ppm Irritación de los ojos.
> 15 ppm Irritación de garganta.
   15-30 ppm Tos, dificultad para respirar, ardor o dolor en el pecho.
> 50 ppm Neumonitis química.
   430 ppm Muerte después de 30 minutos de exposición.
> 1000 ppm Muerte en pocos minutos.

La inhalación de cloro produce una importante toxicidad química directa de las vías respiratorias:[10][12][13][14][15]

  • Exposición continuada a bajos niveles de cloro: Provoca irritación e inflamación de las vías respiratorias y aumenta considerablemente el riesgo de desarrollar asma, bronquitis crónica y ataques aislados de sibilancias. En los adolescentes con atopia, aumenta además el riesgo de desarrollar rinitis alérgica.[10][13]
  • Intoxicación por inhalación de niveles elevados de cloro: Puede provocar lesión pulmonar aguda, síndrome de dificultad respiratoria aguda y, hasta en un 1 % de los casos, la muerte. Los síntomas y signos de obstrucción de las vías respiratorias derivados de la intoxicación incluyen tos, opresión en el pecho, disnea, sibilancias, estertores, inflamación pulmonar (con o sin infección asociada), edema pulmonar o hipoxemia.[10][16]

Las formas de cloro involucradas en la toxicidad respiratoria no se limitan al cloro gaseoso sino también a los compuestos que se forman por su combinación con otras sustancias, tales como el ácido hipocloroso, el dióxido de cloro y la cloramina. De hecho, debido a que el cloro gaseoso es moderadamente soluble en agua, cuando entra en contacto con las mucosas de las vías respiratorias puede formar ácido hipocloroso, ácido clorhídrico y diversos oxidantes altamente reactivos, a medida que se va disolviendo en el líquido de la superficie de las vías respiratorias. Esto provoca lesiones que no se limitan a las vías respiratorias inferiores, sino que también puede afectar a los ojos, la piel y las vías respiratorias superiores. La vía aérea se ve especialmente afectada desde la nariz hasta el nivel de los bronquios. El daño oxidativo de las vías respiratorias puede no aparecer de manera inmediata, sino que puede desarrollarse de manera retardada, durante cualquier etapa de la enfermedad (días e incluso semanas después de la exposición al cloro).[10][11]

El funcionamiento normal de las vías respiratorias puede no volver a restablecerse con normalidad después sufrir lesiones por la inhalación de cloro, dejando secuelas permanentes tales como asma, hiperreactividad inespecífica de las vías respiratorias, síndrome de disfunción reactiva de las vías aéreas, fibrosis pulmonar e hiperplasia mucosa.[10][16]​ Una única exposición a niveles elevados es suficiente para provocar secuelas permanentes.[17][18]

Exposición en piscinas

Además de las actividades profesionales relacionadas con la industria y la manipulación del cloro, una actividad destacada en la que se produce exposición a esta sustancia es la natación. Tanto los nadadores como las personas que trabajan en las piscinas (entrenadores, monitores, salvamentos...) están expuestos a una importante toxicidad química directa de las vías respiratorias por la inhalación del cloro ambiental. Esta toxicidad (y sus efectos sobre la salud) se produce por las dos vías descritas en la anterior sección: exposición a bajos niveles de cloro de manera continuada y picos de niveles elevados ocasionales involuntarios (exposiciones agudas). Las exposiciones a los niveles más altos se deben a fallos puntuales en los sistemas de cloración automática y negligencia de los operarios de mantenimiento, por falta de conocimiento o ausencia de cultura de seguridad. Otras causas que motivan desprendimiento de cloro al aire con acumulación de niveles excesivos, aunque el nivel de cloro en el agua esté dentro de la normativa, incluyen insuficiente ventilación, actividades con gran agitación del agua (como entrenamientos intensos, niños jugando) y presencia de un elevado número de usuarios.[10][12][13][14][15][19]

Los accidentes por inhalación de productos químicos en piscinas no son hechos inusuales.[19]​ Algunos ejemplos se detallan a continuación.

En España en 1992, una niña de diez años murió asfixiada por inhalación de cloro en una piscina climatizada cubierta. Otros once niños resultaron intoxicados en el mismo incidente y sufrieron lesiones pulmonares, dos de ellos muy graves. Los hechos se produjeron como consecuencia de una negligencia en la manipulación de los sistemas de depuración del agua.[20][21]

Entre los años 2008 a 2012 se documentaron 41 accidentes en piscinas por sustancias químicas, con un total de 428 víctimas, una de ellas mortal (un operario) y al menos 1750 personas evacuadas. El número de víctimas en un único incidente osciló desde una sola persona afectada hasta más de 80 intoxicados (Asturias, 2010). La mayoría de los accidentes se produjo en piscinas municipales.[19]

Referencias

  1. Calvo Rebollar, Miguel (2017). «El mineral de los 14.000 usos. La utilización de la sal a lo largo de la historia». De Re Metallica, 28, 3-22. 
  2. . Euro Chlor. Archivado desde el original el 11 de marzo de 2009. Consultado el 13 de abril de 2009. 
  3. . Chlorine Tree. Archivado desde el original el 30 de abril de 2009. Consultado el 13 de abril de 2009. 
  4. Koski, T. A., Stuart, L. S., Ortenzio, L. F. (marzo de 1966). «Comparison of chlorine, bromine, iodine as disinfectants for swimming pool water». Applied Microbiology 14 (2): 276-279. PMID 4959984. 
  5. Polaco Castillo, Jaime; Manuel Alfonso Villalobos Huerta; Blanca Monserrat Mercado Hernández; Carmen Magdalena Peña Jiménez; Carolina O. Baños Galeana (29 de agosto de 2011). «Capítulo 4: Asepsia y antisepsia». En Jesús Tápia Jurado; Abel Archundia García; Wulfrano Antonio Reyes Arellano, eds. Introducción a la cirugía. México: McGraw-Hill (publicado el 20-sep-2011). pp. 49-60. ISBN 978-607-02-2469-0. «Facultad de Medicina (UNAM)». 
  6. . Los Alamos National Laboratory. Archivado desde el original el 20 de marzo de 2007. Consultado el 17 de marzo de 2007. 
  7. «Weapons of War: Poison Gas». First World War.com. Consultado el 12 de agosto de 2007. 
  8. Mahdi, Basim (17 de marzo de 2007). Iraq gas attack makes hundreds ill. CNN. Consultado el 17 de marzo de 2007. 
  9. Chlorine bomb hits Iraq village. BBC News. 17 de mayo de 2007. Consultado el 17 de mayo de 2007. 
  10. White, C. W., Martin, J. G. (julio de 2010). «Chlorine gas inhalation: human clinical evidence of toxicity and experience in animal models» [Inhalación de cloro gaseoso: evidencia clínica de toxicidad en humanos y experiencia en modelos animales]. Proc Am Thorac Soc (Revisión) 7 (4): 257-63. PMC 3136961. PMID 20601629. doi:10.1513/pats.201001-008SM. 
  11. Evans, R. B. (mayo-junio de 2005). «Chlorine: state of the art». Lung (Revisión) 183 (3): 151-67. PMID 16078037. doi:10.1007/s00408-004-2530-3. 
  12. Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales de España. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo., ed. (1994). . Archivado desde el original el 29 de marzo de 2018. Consultado el 17 de enero de 2018. 
  13. Florentin, A., Hautemanière, A., Hartemann, P. (noviembre de 2011). «Health effects of disinfection by-products in chlorinated swimming» [Efectos sobre la salud de los subproductos de desinfección en la natación clorada]. Int J Hyg Environ Health (Revisión) 214 (6): 461-9. PMID 21885333. doi:10.1016/j.ijheh.2011.07.012. 
  14. Fisk, M. Z., Steigerwald, M. D., Smoliga, J. M., Rundell, K. W. (diciembre de 2010). «Asthma in swimmers: a review of the current literature» [Asma en nadadores: una revisión de la literatura actual]. Phys Sportsmed (Revisión) 38 (4): 28-34. PMID 21150139. doi:10.3810/psm.2010.12.1822. 
  15. Squadrito, G. L., Postlethwait, E. M., Matalon, S. (septiembre de 2010). «Elucidating mechanisms of chlorine toxicity: reaction kinetics, thermodynamics, and physiological implications» [Elucidando los mecanismos de la toxicidad del cloro: cinética de las reacciones, termodinámica e implicaciones fisiológicas]. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol (Revisión) 299 (3): L289-300. PMC 2951076. PMID 20525917. doi:10.1152/ajplung.00077.2010. 
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  18. Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales de España. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo., ed. (febrero de 2015). . Archivado desde el original el 17 de enero de 2018. Consultado el 17 de enero de 2018. 
  19. Gámez, J., Padilla, A. (2012). «Análisis de incidentes químicos ocurridos en piscinas de España, 2008-2012». Rev Toxicol (Revisión) 29: 123-128. 
  20. Lloveras, M. (noviembre de 2001). «Muerte en la piscina. Guía legal y jurisprudencial, a propósito del Decreto catalán 165/2001, de 12 de junio, sobre el socorrismo en las piscinas.». 
  21. «Una niña muerta y 11 menores en estado grave al inhalar gas tóxico cuando se bañaban en una piscina». El País. 9 de agosto de 1992. 

Enlaces externos

  • EnvironmentalChemistry.com - Cloro
  • Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo de España el 13 de diciembre de 2009 en Wayback Machine.: Ficha internacional de seguridad química del cloro.
  • WebElements.com - Cloro
  •   Datos: Q688
  •   Multimedia: Chlorine

cloro, este, artículo, trata, sobre, elemento, químico, para, otros, usos, este, término, véase, desambiguación, redirige, aquí, para, otras, acepciones, véase, desambiguación, cloro, elemento, químico, número, atómico, situado, grupo, halógenos, grupo, viia, . Este articulo trata sobre el elemento quimico Para otros usos de este termino vease Cloro desambiguacion Cl redirige aqui Para otras acepciones vease CL desambiguacion El cloro es un elemento quimico de numero atomico 17 situado en el grupo de los halogenos grupo VIIA de la tabla periodica de los elementos Su simbolo es Cl En condiciones normales y en estado puro forma dicloro un gas toxico amarillo verdoso formado por moleculas diatomicas Cl2 unas 2 5 veces mas pesado que el aire de olor desagradable y toxico Es un elemento abundante en la naturaleza y se trata de un elemento quimico esencial para muchas formas de vida Azufre Cloro Argon 17 Cl Tabla completa Tabla ampliadaamarillo verdosoInformacion generalNombre simbolo numeroCloro Cl 17Serie quimicaHalogenosGrupo periodo bloque17 3 pMasa atomica35 453 uConfiguracion electronica Ne 3s 3p5Electrones por nivel2 8 7 imagen Propiedades atomicasRadio medio100 pmElectronegatividad3 16 escala de Pauling Radio atomico calc 79 pm radio de Bohr Radio covalente99 pmRadio de van der Waals175 pmEstado s de oxidacion 1 3 5 7 acido fuerte oxido00900901 ª energia de ionizacion1251 2 kJ mol2 ª energia de ionizacion2298 kJ mol3 ª energia de ionizacion3822 kJ mol4 ª energia de ionizacion5158 6 kJ mol5 ª energia de ionizacion6542 kJ mol6 ª energia de ionizacion9362 kJ mol7 ª energia de ionizacion11018 kJ mol8 ª energia de ionizacion33604 kJ mol9 ª energia de ionizacion38600 kJ mol10 ª energia de ionizacion43961 kJ molPropiedades fisicasEstado ordinariogas no magnetico Densidad3 214 kg m3Punto de fusion171 16 K 102 C Punto de ebullicion239 16 K 34 C Entalpia de vaporizacion10 2 kJ molEntalpia de fusion3 203 kJ molPresion de vapor1300 PaVariosEstructura cristalinaortorrombicaCalor especifico480 J K kg Conductividad electricaSin datos S mConductividad termica0 0089 W K m Velocidad del sonidosin datos m s a 293 15 K 20 C Isotopos mas establesArticulo principal Isotopos del cloroiso AN Periodo MD Ed PDMeV35Cl75 77 Estable con 18 neutrones36Cltrazas3 01 105 ab e0 709 1 14236Ar36S37Cl24 23 Estable con 20 neutronesValores en el SI y condiciones normales de presion y temperatura salvo que se indique lo contrario editar datos en Wikidata Indice 1 Caracteristicas principales 2 Historia 3 Abundancia 4 Obtencion 5 Compuestos 6 Isotopos 7 Aplicaciones y usos 7 1 Produccion de insumos industriales y para consumo 7 2 Purificacion y desinfeccion 7 3 Quimica 7 4 Geologia 7 5 Arma quimica 7 5 1 Primera Guerra Mundial 7 5 2 Guerra de Irak 7 6 Otros usos 8 Toxicidad respiratoria 8 1 Exposicion en piscinas 9 Referencias 10 Enlaces externosCaracteristicas principales Editar Cloro En la naturaleza no se encuentra en estado puro ya que reacciona con rapidez con muchos elementos y compuestos quimicos por esta razon 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 EditarEl cloro del griego xlwros que significa verde palido fue descubierto en su forma diatomica en 1774 por el sueco Carl Wilhelm Scheele aunque creia que se trataba de un compuesto que contenia oxigeno Lo obtuvo a partir de la siguiente reaccion 2 NaCl 2 H 2 SO 4 MnO 2 Na 2 SO 4 MnSO 4 2 H 2 O Cl 2 displaystyle ce 2NaCl 2H2SO4 MnO2 gt Na2SO4 MnSO4 2H2O Cl2 Ademas de su caracter asfixiante descubrio que decoloraba muchos pigmentos vegetales Poco despues Claude Louis Berthollet llevo este descubrimiento a la practica para el blanqueo de tejidos utilizando una disolucion de cloro en agua Leonard Alban y Mathieu Vallet introdujeron una mejora muy importante al disolver el cloro en una solucion de potasa en agua lo que reducia el desprendimiento de vapores toxicos Por su parte Charles Tennant obtuvo el hipoclorito de calcio haciendo reaccionar el cloro gas con cal solida Este material era mas eficaz como decolorante y mas facil de manejar 1 En 1810 el quimico ingles Humphry Davy demostro que se trataba de un elemento quimico al que dio el nombre de cloro debido a su color El gas cloro se empleo en la Primera Guerra Mundial siendo el primer caso de uso de armas quimicas como el fosgeno y el gas mostaza Abundancia EditarEl cloro se encuentra en la naturaleza combinado con otros elementos formando principalmente sales ionicas como es el caso del cloruro sodico y calcico tambien con la mayoria de metales desde el cloruro de hafnio hasta el cloruro de plata Podria decirse que el cloro combina de forma natural bastante bien con la mayoria de elementos excepto con los de su grupo halogenos y gases nobles aunque en las ultimas decadas de manera sintetica forma parte de los mismos en compuestos conocidos como son los fluorocloruros y cloruros de xenon Finalmente cabe destacar que la gran mayoria de estos compuestos suelen encontrarse con impurezas formando parte de minerales como la carnalita KMgCl3 6H2O Obtencion EditarEl cloro comercial se obtiene por electrolisis en el proceso de preparacion de los alcalis y se expande en forma liquida no es puro y por lo tanto ha de purificarse Si se trata el dioxido de manganeso hidratado con acido clorhidrico concentrado se produce un gas exento en gran parte de impurezas tales como el oxigeno gas O2 g y oxidos de cloro 4 HCl MnO 2 xH 2 O MnCl 2 x 2 H 2 O Cl 2 displaystyle ce 4HCl MnO2 xH2O gt MnCl2 x 2 H2O Cl2 Compuestos EditarAlgunos cloruros metalicos se emplean como catalizadores Por ejemplo FeCl2 FeCl3 AlCl3 Acido clorhidrico HCl Se emplea en la industria alimentaria metalurgia desincrustante productos de limpieza abrillantador de pisos destapador de canos y tuberias Acido hipocloroso HClO Se emplea en la depuracion de aguas y alguna de sus sales como agente blanqueante Acido cloroso HClO2 La sal de sodio correspondiente NaClO2 se emplea para producir dioxido de cloro ClO2 el cual se usa como desinfectante Acido clorico HClO3 El clorato de sodio NaClO3 tambien se puede emplear para producir dioxido de cloro empleado en el blanqueo de papel asi como para obtener clorato Acido perclorico HClO4 Es un acido 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 destruccion de la capa de ozono Algunos compuestos organicos de cloro se emplean como pesticidas Por ejemplo el hexaclorobenceno HCB el para diclorodifeniltricloroetano DDT el toxafeno etcetera Muchos compuestos organoclorados presentan problemas ambientales debido a su toxicidad por ejemplo el pentacloroetano los pesticidas anteriores los bifenilos policlorados PCB o las dioxinas Isotopos EditarEn la naturaleza se encuentran dos isotopos 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 atomico para el cloro de 35 5 uma El cloro tiene 9 isotopos con masas desde 32 uma hasta 40 uma Solo tres de estos se encuentran en la naturaleza el 35Cl estable y con una abundancia del 75 77 el 37Cl tambien estable y con una abundancia del 24 23 y el isotopo radiactivo 36Cl La relacion de 36Cl con el Cl estable en el ambiente es de aproximadamente 700 10 15 1 El 36Cl se produce en la atmosfera a partir del 36Ar por interacciones con protones de rayos cosmicos 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 semidesintegracion combinado de 200 090 anos El periodo de desintegracion de este isotopo hidrofilico y no reactivo lo hace util para la datacion geologica en el rango de 60 000 a un millon de anos Ademas se produjeron grandes cantidades de 36Cl por la irradiacion de agua de mar durante las detonaciones atmosfericas de armas nucleares entre 1952 y 1958 El tiempo de residencia del 36Cl en la atmosfera es de aproximadamente una semana Asi pues es un marcador para las aguas superficiales y subterraneas de los anos 1950 y tambien es util para la datacion de aguas que tengan menos de 50 anos El 36Cl se ha empleado en otras areas de las ciencias geologicas incluyendo la datacion de hielo y sedimentos Nuclido Abundancia Masa Espin Periodo de semidesintegracion Producto de desintegracion32Cl 31 9857 1 642 ms e33Cl 32 9775 3 2 2 51 s e34Cl 33 9738 0 1 53 s e35Cl 75 77 34 9689 3 2 36Cl 35 9683 2 301000 a b 37Cl 24 23 36 9659 3 2 38Cl 37 9680 2 37 2 min b 39Cl 38 9680 3 2 55 6 min b 40Cl 39 9704 2 1 38 min b 41Cl 40 9707 n m 34 s b 42Cl 41 9732 n m 6 8 s b 43Cl 42 9742 n m 3 3 s b Aplicaciones y usos EditarProduccion de insumos industriales y para consumo Editar Las principales aplicaciones de cloro son en la produccion de un amplio rango de productos industriales y para consumo 2 3 Por ejemplo es utilizado en la elaboracion de plasticos solventes para lavado en seco y desgrasado de metales produccion de agroquimicos y farmacos insecticidas colorantes y tintes etc Purificacion y desinfeccion Editar Botella de lejia El cloro es un quimico importante para la purificacion del agua como en plantas de tratamiento de agua en desinfectantes y en la lejia El cloro en agua es mas de tres veces mas efectivo como agente desinfectante contra Escherichia coli que una concentracion equivalente de bromo y mas de seis veces mas efectiva que una concentracion equivalente de yodo 4 El cloro como antiseptico fue introducido en 1835 por Holmes en Boston y en 1847 por Semmelweis en Viena 5 El cloro se emplea como desinfectante en mobiliarios equipos instrumental y areas hospitalarias 5 El cloro suele ser usado en la forma de acido hipocloroso para eliminar bacterias hongos parasitos y virus en los suministros de agua potable y piscinas publicas En la mayoria de piscinas privadas el cloro en si no se usa sino hipoclorito de sodio formado a partir de cloro e hidroxido de sodio o tabletas solidas de isocianuratos clorados Incluso los pequenos suministros de agua son clorados rutinariamente ahora 6 Vease tambien cloracion Suele ser impractico almacenar y usar el venenoso gas cloro para el tratamiento de agua asi que se usan metodos 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 solido y pueden ser usados en forma de polvo granular o tableta Cuando se agrega en pequenas cantidades a agua de piscina o sistemas de agua industrial los atomos de cloro son hidrolizados del resto de la molecula formando acido hipocloroso HClO que actua como un biocida general matando germenes microorganismos algas entre otros de ahi su importancia en el empleo en endodoncia como agente irrigante de los conductos radiculares abordandose como solucion en forma de hipoclorito de sodio en distintas concentraciones sea 0 5 o 0 2 las mas frecuentes empleadas El cloro tambien es usado como detergente para bacterias como el Bacillus repridentius o como el Martelianus marticus Quimica Editar El cloro elemental es un oxidante Interviene en reacciones de sustitucion donde desplaza a los halogenos menores de sus sales Por ejemplo el gas de cloro burbujeado a traves de una solucion de aniones bromuro o yoduro los oxida a bromo y yodo respectivamente Como los otros halogenos el cloro participa en la reaccion de sustitucion radicalaria con compuestos organicos que contienen hidrogeno Esta reaccion es frecuentemente pero no invariablemente no regioselectiva y puede resultar en una mezcla de productos isomericos Frecuentemente tambien es dificil el control del grado de sustitucion asi que las sustituciones multiples son comunes Si los diferentes productos de la reaccion se pueden separar facilmente por ejemplo por destilacion la cloracion radicalaria sustitutiva en algunos casos acompanada de una declorinacion termica concurrente puede ser una ruta sintetica util Algunos ejemplos industriales de esto son la produccion de cloruro de metilo cloruro de metileno cloroformo y tetracloruro de carbono a partir de metano cloruro de alilo a partir de propileno y tricloroetileno y tetracloroetileno a partir de 1 2 dicloroetano Como con los otros haluros el cloro participa de reacciones de adicion electrofilicas mas notablemente la cloracion de alquenos y compuestos aromaticos con un catalizador acido de Lewis Los compuestos organicos de cloro tienden a ser menos reactivos en la reaccion de sustitucion nucleofilica que los correspondientes derivados de bromo o yodo pero tienden a ser mas baratos Pueden ser activados por sustitucion con un grupo tosilato o por el uso de una cantidad catalitica de yoduro de sodio El cloro es usado extensivamente en quimica organica y quimica inorganica como un agente oxidante y en reacciones de sustitucion porque frecuentemente el cloro imparte propiedades deseadas a un compuesto organico debido a su electronegatividad Los compuestos de cloro son usados como intermediarios en la produccion de un gran numero de productos industriales importantes que no contienen cloro Algunos ejemplos son policarbonatos poliuretanos siliconas politetrafluoroetileno carboximetilcelulosa y oxido de propileno Geologia Editar El acido clorhidrico reacciona con los carbonatos esto permite que sea una sustancia de altisima utilidad en la identificacion de minerales con presencia de carbonatos como lo es la Calcita Algunas rocas comunes que contienen carbonatos son las calizas las margas y el marmol Arma quimica Editar Primera Guerra Mundial Editar El gas cloro tambien conocido como Bertholita fue usado como un arma en la Primera Guerra Mundial por Alemania el 22 de abril de 1915 en la segunda batalla de Ypres Como lo describieron los soldados tenia un olor distintivo de una mezcla entre pimienta y pina Tambien tenia gusto metalico y pungia el fondo de la garganta y el pecho El cloro puede reaccionar con el agua en la mucosa de los pulmones para formar acido clorhidrico un irritante que puede ser letal El dano hecho por el gas de cloro puede ser evitado por una mascara antigas u otros metodos de filtracion que hacen que la posibilidad total de morir por gas cloro sea mucho menor que por otras armas quimicas Fue disenado por Fritz Haber un cientifico aleman de la Sociedad Kaiser Wilhelm en Berlin posteriormente laureado con un Premio Nobel en colaboracion con el conglomerado quimico aleman IG Farben quienes desarrollaron metodos para descargar el gas cloro contra una trinchera enemiga Se alega que el rol de Haber en el uso del cloro como un arma mortal condujo a su esposa Clara Immerwahr al suicidio cita requerida Despues de su primer uso el cloro fue utilizado por ambos bandos como un arma quimica pero pronto fue reemplazado por los gases mas mortales fosgeno y gas mostaza 7 Guerra de Irak Editar El gas de cloro tambien ha sido usado por insurgentes contra la poblacion local y las fuerzas de coalicion en la guerra de Irak en la forma de bombas de cloro El 17 de marzo de 2007 por ejemplo tres tanques cargados con cloro fueron detonados en la provincia de Anbar matando a dos personas y enfermando a mas de 350 8 Otros ataques con bombas de cloro resultaron en mayores recuentos de muertos con mas de 30 muertes en dos ocasiones separadas 9 La mayoria de las muertes fueron causadas por la fuerza de las explosiones en vez de por los efectos del cloro dado que el gas toxico es dispersado rapidamente en la atmosfera por la explosion Las autoridades iraquies han incrementado la seguridad para el manejo del cloro que es esencial para proveer agua potable segura para la poblacion Otros usos Editar El cloro es usado en la manufactura de numerosos compuestos organicos clorados siendo los mas significativos en terminos de volumen de produccion el 1 2 dicloroetano y el cloruro de vinilo intermediarios en la produccion del PVC Otros organoclorados particularmente importantes son el cloruro de metilo cloruro de metileno cloroformo cloruro de vinilideno tricloroetileno tetracloroetileno cloruro de alilo epiclorhidrina clorobenceno diclorobencenos y triclorobencenos El cloro tambien es usado en la produccion de cloratos y en la extraccion de bromo Toxicidad respiratoria EditarRespuesta a la concentracion de cloro en aire ppm partes por millon 10 11 Concentracion Efecto en la salud humana 0 1 0 3 ppm Umbral para la deteccion del olor 1 3 ppm Irritacion leve de las membranas mucosas Tolerable una hora gt 5 ppm Irritacion de los ojos gt 15 ppm Irritacion de garganta 15 30 ppm Tos dificultad para respirar ardor o dolor en el pecho gt 50 ppm Neumonitis quimica 430 ppm Muerte despues de 30 minutos de exposicion gt 1000 ppm Muerte en pocos minutos La inhalacion de cloro produce una importante toxicidad quimica directa de las vias respiratorias 10 12 13 14 15 Exposicion continuada a bajos niveles de cloro Provoca irritacion e inflamacion de las vias respiratorias y aumenta considerablemente el riesgo de desarrollar asma bronquitis cronica y ataques aislados de sibilancias En los adolescentes con atopia aumenta ademas el riesgo de desarrollar rinitis alergica 10 13 Intoxicacion por inhalacion de niveles elevados de cloro Puede provocar lesion pulmonar aguda sindrome de dificultad respiratoria aguda y hasta en un 1 de los casos la muerte Los sintomas y signos de obstruccion de las vias respiratorias derivados de la intoxicacion incluyen tos opresion en el pecho disnea sibilancias estertores inflamacion pulmonar con o sin infeccion asociada edema pulmonar o hipoxemia 10 16 Las formas de cloro involucradas en la toxicidad respiratoria no se limitan al cloro gaseoso sino tambien a los compuestos que se forman por su combinacion con otras sustancias tales como el acido hipocloroso el dioxido de cloro y la cloramina De hecho debido a que el cloro gaseoso es moderadamente soluble en agua cuando entra en contacto con las mucosas de las vias respiratorias puede formar acido hipocloroso acido clorhidrico y diversos oxidantes altamente reactivos a medida que se va disolviendo en el liquido de la superficie de las vias respiratorias Esto provoca lesiones que no se limitan a las vias respiratorias inferiores sino que tambien puede afectar a los ojos la piel y las vias respiratorias superiores La via aerea se ve especialmente afectada desde la nariz hasta el nivel de los bronquios El dano oxidativo de las vias respiratorias puede no aparecer de manera inmediata sino que puede desarrollarse de manera retardada durante cualquier etapa de la enfermedad dias e incluso semanas despues de la exposicion al cloro 10 11 El funcionamiento normal de las vias respiratorias puede no volver a restablecerse con normalidad despues sufrir lesiones por la inhalacion de cloro dejando secuelas permanentes tales como asma hiperreactividad inespecifica de las vias respiratorias sindrome de disfuncion reactiva de las vias aereas fibrosis pulmonar e hiperplasia mucosa 10 16 Una unica exposicion a niveles elevados es suficiente para provocar secuelas permanentes 17 18 Exposicion en piscinas Editar Ademas de las actividades profesionales relacionadas con la industria y la manipulacion del cloro una actividad destacada en la que se produce exposicion a esta sustancia es la natacion Tanto los nadadores como las personas que trabajan en las piscinas entrenadores monitores salvamentos estan expuestos a una importante toxicidad quimica directa de las vias respiratorias por la inhalacion del cloro ambiental Esta toxicidad y sus efectos sobre la salud se produce por las dos vias descritas en la anterior seccion exposicion a bajos niveles de cloro de manera continuada y picos de niveles elevados ocasionales involuntarios exposiciones agudas Las exposiciones a los niveles mas altos se deben a fallos puntuales en los sistemas de cloracion automatica y negligencia de los operarios de mantenimiento por falta de conocimiento o ausencia de cultura de seguridad Otras causas que motivan desprendimiento de cloro al aire con acumulacion de niveles excesivos aunque el nivel de cloro en el agua este dentro de la normativa incluyen insuficiente ventilacion actividades con gran agitacion del agua como entrenamientos intensos ninos jugando y presencia de un elevado numero de usuarios 10 12 13 14 15 19 Los accidentes por inhalacion de productos quimicos en piscinas no son hechos inusuales 19 Algunos ejemplos se detallan a continuacion En Espana en 1992 una nina de diez anos murio asfixiada por inhalacion de cloro en una piscina climatizada cubierta Otros once ninos resultaron intoxicados en el mismo incidente y sufrieron lesiones pulmonares dos de ellos muy graves Los hechos se produjeron como consecuencia de una negligencia en la manipulacion de los sistemas de depuracion del agua 20 21 Entre los anos 2008 a 2012 se documentaron 41 accidentes en piscinas por sustancias quimicas con un total de 428 victimas una de ellas mortal un operario y al menos 1750 personas evacuadas El numero de victimas en un unico incidente oscilo desde una sola persona afectada hasta mas de 80 intoxicados Asturias 2010 La mayoria de los accidentes se produjo en piscinas municipales 19 Referencias Editar Calvo Rebollar Miguel 2017 El mineral de los 14 000 usos La utilizacion de la sal a lo largo de la historia De Re Metallica 28 3 22 Uses Euro Chlor Archivado desde el original el 11 de marzo de 2009 Consultado el 13 de abril de 2009 Chlorine Tree Chlorine Tree Archivado desde el original el 30 de abril de 2009 Consultado el 13 de abril de 2009 Koski T A Stuart L S Ortenzio L F marzo de 1966 Comparison of chlorine bromine iodine as disinfectants for swimming pool water Applied Microbiology 14 2 276 279 PMID 4959984 La referencia utiliza el parametro obsoleto day ayuda a b Polaco Castillo Jaime Manuel Alfonso Villalobos Huerta Blanca Monserrat Mercado Hernandez Carmen Magdalena Pena Jimenez Carolina O Banos Galeana 29 de 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