ما هو كلور؟
كلور (رمزه Cl) هو العنصر 17 في الجدول الدوري، وينتمي إلى هالوجين في الدورة 3 والمجموعة 17. غاز أخضر شاحب يقتل البكتيريا ويبيّض الأقمشة — وعندما يرتبط بالصوديوم، يستقر على مائدة طعامك. في درجة حرارة الغرفة، يكون غازاً.
القصة
ماهيّة كلور وكيف اكتشفناه
الكلور هو دكتور جيكل ومستر هايد بين العناصر؛ سمّ قاتل يحافظ على صحتك. في حالته الغازية، هو سلاح كيميائي أخضر مصفر شديد السمية، حتى إنه استُخدم في خنادق الحرب العالمية الأولى. لكنه عند اتحاده مع الصوديوم يصبح ملح الطعام الضروري للحياة. هذا العنصر المتناقض يطهر أحواض السباحة ومياه الشرب، وينقذ الملايين من الأمراض المنقولة بالمياه، لكنه في صورته النقية يهاجم رئتيك وقد يقتل خلال دقائق. يبيّض مبيّض الكلور ملابسك ويقتل 99.9% من الجراثيم، مما يجعله واحدًا من أعظم أدوات الصحة العامة للبشرية. يحتوي حمض معدتك على الكلور في صورة حمض الهيدروكلوريك، وهو قوي بما يكفي لإذابة المعادن. من أنابيب PVC إلى مبيدات الآفات، ومن الأدوية إلى الرقائق الإلكترونية، يوجد الكلور في كل مكان في الحياة العصرية؛ لكن لا يوجد أبدًا في صورته النقية المرعبة.
اكتشاف كلور
اكتشاف الكلور وتاريخه
التحقيقات الكيميائية المبكرة
تبدأ قصة الكلور مع Carl Wilhelm Scheele (1742-1786)، وهو صيدلي سويدي يعمل في مختبره الصغير في مدينة كوبينغ بالسويد. في يوم شتوي من عام 1774، سخّن شيله البيرولوزيت (ثاني أكسيد المنغنيز) مع حمض المورياتيك (حمض الهيدروكلوريك)، ولاحظ غازاً نفّاذ الرائحة أخضر مائلاً إلى الأصفر، كان يبيّض الأزهار ويحرق رئتيه. أطلق على هذه المادة الغامضة اسم "حمض المورياتيك منزوع الفلوجستون"، معتقداً أنه حمض المورياتيك بعد إزالة الفلوجستون منه.
سجّل شيله في دفتر ملاحظاته في ديسمبر 1774: "تصاعد غاز ذو لون أصفر مخضر، له رائحة خانقة جداً ويحرق الرئتين بشكل مروّع." وقد أنتج تفاعله (MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂) أول عينة مسجّلة من غاز الكلور النقي.
الجدل حول طبيعة العنصر
درس الكيميائي الفرنسي الشهير Claude Louis Berthollet (1748-1822) غاز شيله باستفاضة من عام 1785 إلى عام 1789. وفي البداية، أيّد نظرية شيله حول المركّب، ثم اكتشف خصائص الغاز المبيّضة الرائعة وأرسى إنتاج مسحوق التبييض تجارياً. لكنه ظل مقتنعاً بأن الغاز يحتوي على الأكسجين، وأطلق عليه اسم "حمض المورياتيك المؤكسج".
اشتد الجدل عندما أصر Antoine Lavoisier (1743-1794) على أن جميع الأحماض يجب أن تحتوي على الأكسجين (من اليونانية "oxys genes" - مُنتج الحمض). وأدى ذلك إلى جدل علمي استمر 30 عاماً حول الطبيعة الحقيقية للكلور.
الإثبات الحاسم لهامفري ديفي
حلّ Sir Humphry Davy (1778-1829) اللغز في المؤسسة الملكية في لندن. وباستخدام جهاز التحليل الكهربائي الذي اخترعه حديثاً، حاول ديفي تفكيك الغاز الأخضر واستخلاص مكوّن الأكسجين المفترض فيه. وعلى الرغم من أشهر من التجارب بين عامي 1807 و1810، فشل في استخلاص أي أكسجين.
في 12 يوليو 1810، عرض ديفي استنتاجه الرائد على الجمعية الملكية: "أميل إلى الاعتقاد بأن المادة التي كنا ندرسها ليست مركّباً، بل مادة بسيطة." وأطلق عليها اسم "الكلور" من اليونانية "chloros" (أخضر شاحب)، معترفاً بها أخيراً بوصفها عنصراً أساسياً.
قدّم زميل ديفي Michael Faraday (1791-1867) دعماً حاسماً عبر تسييل الكلور بنجاح في عام 1823، مما أظهر خصائصه الفيزيائية المميّزة وأكد طبيعته العنصرية.
الثورة الصناعية ومسحوق التبييض
أحدث الكيميائي ورجل الأعمال الاسكتلندي Charles Tennant (1768-1838) ثورة في صناعة النسيج بتطوير مسحوق التبييض في عام 1799. وأصبح مصنعه في سانت رولوكس، غلاسكو، أكبر منشأة كيميائية في العالم، إذ أنتج هيبوكلوريت الكالسيوم [Ca(ClO)₂] بتمرير غاز الكلور فوق الجير المطفأ.
حوّل ابتكار تينانت صناعة النسيج - فقد كان التبييض التقليدي باستخدام مخيض اللبن وضوء الشمس يتطلب 6-8 أشهر، بينما استغرق التبييض بالكلور ساعات قليلة فقط. وبحلول عام 1815، كانت شركته تنتج 9,000 طن سنوياً، وتوظف أكثر من 1,000 عامل، وتحقق أرباحاً هائلة.
نشأة صناعة الكلور القلوي
بدأت صناعة الكلور الحديثة مع Hamilton Young Castner (1858-1899) وKarl Kellner (1851-1905)، اللذين طوّرا بشكل مستقل عمليات تحليل كهربائي لإنتاج الكلور وهيدروكسيد الصوديوم من الماء المالح. وتنافست خلية الزئبق التي طوّرها كاستنر عام 1892 وخلية الحاجز التي طوّرها كيلنر عام 1894 بشدة، واندمجتا في النهاية ضمن شركة كاستنر-كيلنر.
أحدث Herbert Henry Dow (1866-1930) ثورة في إنتاج الكلور الأمريكي بتأسيس شركة Dow Chemical Company في عام 1897. واستخدمت خلاياه التحليلية الكهربائية المبتكرة رواسب المياه المالحة الجوفية في ميدلاند بولاية ميشيغان، مما جعل Dow أكبر منتج للكلور في العالم بحلول عام 1920.
الحرب العالمية الأولى والحرب الكيميائية
بدأ الفصل المظلم في تاريخ الكلور في 22 أبريل 1915، خلال المعركة الثانية لإيبر، عندما أطلقت القوات الألمانية 168 طناً من غاز الكلور، مما تسبب في أول هجوم واسع النطاق بأسلحة كيميائية. وأدار Fritz Haber (1868-1934)، الذي حصل لاحقاً على جائزة نوبل عن تصنيع الأمونيا، هذا البرنامج رغم معارضة زوجته كلارا وانتحارها لاحقاً احتجاجاً.
أسفر الهجوم عن مقتل 5,000 جندي من قوات الحلفاء وإصابة 10,000 آخرين، فاتحاً عهداً جديداً من الحرب الكيميائية. وطوّر الجانبان بعد ذلك أسلحة كيميائية أكثر تطوراً، رغم أن وضوح الكلور وبدائية وسائل إطلاقه حدّا من فعاليته.
ثورة الصحة العامة
برز أعظم إرث للكلور من خلال تطهير المياه. أجرى John L. Leal (1858-1914) أول عملية مستمرة لكلورة مياه بلدية في مدينة جيرسي، نيوجيرسي، عام 1908. وعلى الرغم من الطعون القانونية من السكان الذين خشوا "التسمم الكيميائي"، قضى نظام ليل على وفيات حمى التيفوئيد خلال عامين.
طوّر Abel Wolman (1892-1989) وLinn Enslow علم الكلورة، فوضعا حسابات الجرعات ومراقبة المتبقي التي أصبحت معايير عالمية. وأتاح عملهما توفير مياه شرب آمنة لمليارات البشر، ويُعد من أعظم إنجازات الصحة العامة في القرن 20.