What is كلور?
كلور (symbol Cl) is element 17 on the periodic table, a هالوجين in period 3, group 17. A pale green gas that kills bacteria, bleaches fabric — and, bound to sodium, sits on your dinner table. At room temperature it is a gas.
القصة
ما هو كلور، وكيف اكتشفناه
الكلور هو جيكل وهايد للعناصر؛ سم قاتل يحافظ على صحتك. في حالته الغازية، هو سلاح كيميائي أصفر مخضر 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 ويمكن أن يقتل خلال دقائق. يبيّض مبيّض الكلور ملابسك ويقتل 99.9% من الجراثيم، مما يجعله أحد أعظم أدوات الصحة العامة للبشرية. يحتوي حمض معدتك على الكلور في صورة حمض الهيدروكلوريك، وهو قوي بما يكفي لإذابة المعادن. من أنابيب PVC إلى المبيدات الحشرية، ومن الأدوية إلى الرقائق الدقيقة، يوجد الكلور في كل مكان في الحياة الحديثة؛ لكن لا يوجد أبداً في صورته النقية المرعبة.
The discovery of كلور
اكتشاف الكلور وتاريخه
التحقيقات الكيميائية المبكرة
تبدأ قصة الكلور مع Carl Wilhelm Scheele (1742-1786)، وهو صيدلي سويدي كان يعمل في مختبره الصغير في مدينة كوبينغ بالسويد. في يوم شتوي من عام 1774، سخّن شيله البيرولوزيت (ثاني أكسيد المنغنيز) مع الحمض المورياتي (حمض الهيدروكلوريك)، ولاحظ غازاً نفّاذ الرائحة أخضر مائلاً إلى الصفرة، كان يبيّض الأزهار ويحرق رئتيه. أطلق على هذه المادة الغامضة اسم "الحمض المورياتي منزوع الفلوجستون"، معتقداً أنها حمض مورياتي أزيل منه الفلوجستون.
سجّل شيله في مذكراته في ديسمبر 1774: "انبثق غاز ذو لون أخضر مصفر، وكانت له رائحة خانقة جداً وأحرق الرئتين بشدة." وقد أنتج تفاعله (MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂) أول عينة مسجلة من غاز الكلور النقي.
الجدل حول طبيعته العنصرية
درس Claude Louis Berthollet (1748-1822)، الكيميائي الفرنسي الشهير، غاز شيله على نطاق واسع بين عامي 1785 و1789. وفي البداية، أيّد نظرية شيله التي اعتبرت الغاز مركباً، ثم اكتشف خصائصه المبيّضة المذهلة وأرسى إنتاج مسحوق التبييض تجارياً. لكنه ظل مقتنعاً بأن الغاز يحتوي على الأكسجين، وأطلق عليه اسم "الحمض المورياتي المؤكسج".
اشتد الجدل عندما أصر Antoine Lavoisier (1743-1794) على أن جميع الأحماض يجب أن تحتوي على الأكسجين (من اليونانية "oxys genes" - منتج الحمض). وأدى ذلك إلى جدل علمي دام 30 عاماً حول الطبيعة الحقيقية للكلور.
الإثبات الحاسم الذي قدمه Humphry Davy
حلّ Sir Humphry Davy (1778-1829) اللغز في المعهد الملكي في لندن. وباستخدام جهاز التحليل الكهربائي الذي اخترعه حديثاً، حاول دافي تفكيك الغاز الأخضر واستخراج مكوّنه المفترض من الأكسجين. وعلى الرغم من أشهر من التجارب بين عامي 1807 و1810، لم ينجح في استخراج أي أكسجين.
في 12 يوليو 1810، عرض دافي استنتاجه الرائد على الجمعية الملكية: "أميل إلى الاعتقاد بأن المادة التي كنا ندرسها ليست مركباً، بل مادة بسيطة." وأطلق عليها اسم "الكلور" من اليونانية "chloros" (أخضر شاحب)، معترفاً بها أخيراً بوصفها عنصراً أساسياً.
قدّم زميل دافي Michael Faraday (1791-1867) دعماً حاسماً من خلال تسييل الكلور بنجاح في عام 1823، مبرهناً على خصائصه الفيزيائية المميزة ومؤكداً طبيعته العنصرية.
الثورة الصناعية ومسحوق التبييض
أحدث Charles Tennant (1768-1838)، الكيميائي ورجل الأعمال الاسكتلندي، ثورة في صناعة المنسوجات بتطوير مسحوق التبييض في عام 1799. وأصبح مصنعه في سانت رولُكس، غلاسكو، أكبر منشأة كيميائية في العالم، إذ كان ينتج هيبوكلوريت الكالسيوم [Ca(ClO)₂] بتمرير غاز الكلور فوق الجير المطفأ.
حوّل ابتكار تينانت تصنيع المنسوجات - فالتبييض التقليدي باستخدام مخيض اللبن وأشعة الشمس كان يتطلب 6-8 أشهر، في حين لم يستغرق التبييض بالكلور سوى ساعات. 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 المياه المالحة. وقد تنافست خلية الزئبق التي ابتكرها كاستنر عام 1892 وخلية الحاجز التي ابتكرها كيلنر عام 1894 بشدة، واندمجتا في النهاية ضمن شركة Castner-Kellner.
أحدث Herbert Henry Dow (1866-1930) ثورة في إنتاج الكلور الأمريكي بتأسيس شركة Dow Chemical Company 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 معركة إيبرس الثانية، عندما أطلقت القوات الألمانية 168 طناً من غاز الكلور، مما أدى إلى أول هجوم واسع النطاق بسلاح كيميائي. وقد أدار Fritz Haber (1868-1934)، الذي حصل لاحقاً على جائزة نوبل عن تخليق الأمونيا، هذا البرنامج رغم معارضة زوجته Clara وانتحارها لاحقاً احتجاجاً.
أسفر الهجوم عن مقتل 5,000 جندي من قوات الحلفاء وإصابة 10,000 آخرين، مفتتحاً عصراً جديداً من الحرب الكيميائية. وطوّر الطرفان لاحقاً أسلحة كيميائية أكثر تطوراً، مع أن وضوح الكلور وطرق إطلاقه البدائية حدّا من فعاليته.
ثورة الصحة العامة
برز أعظم إرث للكلور من خلال تطهير المياه. أجرى John L. Leal (1858-1914) أول عملية مستمرة لِكلورة مياه بلدية في جيرسي سيتي بولاية نيو جيرسي عام 1908. وعلى الرغم من التحديات القانونية التي رفعها السكان خوفاً من "التسمم الكيميائي"، قضى نظام ليل على وفيات الحمى التيفية خلال عامين.
طوّر Abel Wolman (1892-1989) وLinn Enslow علم الكلورة، فوضعا حسابات الجرعات ومراقبة المتبقي التي أصبحت معايير عالمية. وقد أتاح عملهما توفير مياه شرب آمنة لمليارات الأشخاص، ويُعد من أعظم إنجازات الصحة العامة في القرن 20.