Cl · Elemento 17 · Halogéneo
Um gás verde-pálido que mata bactérias, alveja tecidos — e, ligado ao sódio, fica sobre a sua mesa de jantar.
Estrutura
Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte-Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para rodar. O azul e o violeta indicam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.
Valores medidos
Cada barra mostra onde cloro se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.
Fontes: massas atómicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, e não medidos.
Tamanho, em escala
Raio de 100 pm — isso corresponde a 0,1 nm, portanto cerca de 5 milhões deles lado a lado cobririam um milímetro.
Faixa térmica
Cloro permanece líquido em uma faixa de 68 K, de 172 K a 239 K.
Onde está localizado
Cloro está no período 3, grupo 17. Tudo no grupo 17 compartilha a mesma quantidade de eletrões na camada externa, por isso se comporta de maneira tão semelhante.
Outro Halogéneos
Todos os halogéneosA história
O cloro é o Jekyll e Hyde dos elementos — um veneno mortal que mantém você saudável. Como gás, é uma arma química verde-amarelada tão tóxica que foi usada nas trincheiras da Primeira Guerra Mundial. Mas, combinado com sódio, transforma-se em sal de cozinha, essencial à vida. Esse elemento esquizofrênico desinfeta piscinas e água potável, salvando milhões de pessoas de doenças transmitidas pela água; contudo, em sua forma pura, ataca os pulmões e pode matar em minutos. A água sanitária à base de cloro branqueia suas roupas e elimina 99,9% dos germes, tornando-o uma das maiores ferramentas de saúde pública da humanidade. O ácido do estômago contém cloro na forma de ácido clorídrico, poderoso o suficiente para dissolver metal. De tubos de PVC a pesticidas, de medicamentos a microchips, o cloro está presente em toda parte na vida moderna — mas nunca em sua forma pura e aterrorizante.
A história do Cloro começa com Carl Wilhelm Scheele (1742-1786), um farmacêutico sueco que trabalhava em seu pequeno laboratório em Köping, na Suécia. Em um dia de inverno de 1774, Scheele aqueceu pirolusita (dióxido de Manganés) com ácido muriático (ácido clorídrico) e observou um gás verde-amarelado de odor pungente, que descoloria flores e queimava seus pulmões. Ele chamou essa substância misteriosa de "ácido muriático desflogisticado", acreditando que era ácido muriático com seu flogisto removido.
A anotação de Scheele em seu caderno, de dezembro de 1774, registrava: "Desprendeu-se um gás de cor amarelo-esverdeada, que tinha um odor muito sufocante e queimava terrivelmente os pulmões." Sua reação (MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂) havia criado a primeira amostra registrada de gás Cloro puro.
Claude Louis Berthollet (1748-1822), o renomado químico francês, estudou extensivamente o gás de Scheele entre 1785-1789. Inicialmente apoiando a teoria de Scheele sobre um composto, Berthollet descobriu as notáveis propriedades de branqueamento do gás e estabeleceu a produção comercial de pó de branqueamento. No entanto, continuou convencido de que o gás continha Oxigénio e chamou-o de "ácido muriático oxigenado".
A controvérsia se intensificou quando Antoine Lavoisier (1743-1794) insistiu que todos os ácidos deveriam conter Oxigénio (do grego "oxys genes" - produtor de ácido). Isso criou um debate científico de 30 anos sobre a verdadeira natureza do Cloro.
O mistério foi solucionado por Sir Humphry Davy (1778-1829), na Royal Institution, em Londres. Usando seu recém-inventado aparelho de eletrólise, Davy tentou decompor o gás verde e obter seu suposto componente de Oxigénio. Apesar de meses de experimentos entre 1807-1810, não conseguiu extrair Oxigénio.
Em 12 de julho de 1810, Davy apresentou sua conclusão revolucionária à Royal Society: "Estou inclinado a acreditar que a substância que estivemos examinando não é um composto, mas uma substância simples." Ele a chamou de "Cloro", do grego "chloros" (verde-pálido), reconhecendo finalmente que se tratava de um elemento fundamental.
O colega de Davy, Michael Faraday (1791-1867), forneceu apoio crucial ao liquefazer Cloro com sucesso em 1823, demonstrando suas propriedades físicas distintas e confirmando sua natureza elementar.
Charles Tennant (1768-1838), um químico e empresário escocês, revolucionou a indústria têxtil ao desenvolver o pó de branqueamento em 1799. Sua fábrica em St. Rollox, Glasgow, tornou-se a maior indústria química do mundo, produzindo hipoclorito de Cálcio [Ca(ClO)₂] ao passar gás Cloro sobre cal apagada.
A inovação de Tennant transformou a fabricação de tecidos - o branqueamento tradicional com leitelho e luz solar exigia 6-8 meses, enquanto o branqueamento com Cloro levava apenas horas. Em 1815, sua empresa produzia 9.000 toneladas por ano, empregava mais de 1.000 trabalhadores e gerava lucros enormes.
A indústria moderna do Cloro começou com Hamilton Young Castner (1858-1899) e Karl Kellner (1851-1905), que desenvolveram independentemente processos eletrolíticos para produzir Cloro e hidróxido de Sódio a partir de água salgada. A célula de mercúrio de Castner, de 1892, e a célula de diafragma de Kellner, de 1894, competiram ferozmente, acabando por se fundir na Castner-Kellner Company.
Herbert Henry Dow (1866-1930) revolucionou a produção americana de Cloro ao fundar a Dow Chemical Company em 1897. Suas células eletrolíticas inovadoras utilizavam depósitos subterrâneos de salmoura de Midland, Michigan, tornando a Dow a maior produtora de Cloro do mundo em 1920.
O capítulo sombrio do Cloro começou em 22 de abril de 1915, na Segunda Batalha de Ypres, quando as forças alemãs liberaram 168 toneladas de gás Cloro, criando o primeiro ataque em larga escala com armas químicas. Fritz Haber (1868-1934), que mais tarde recebeu o Nobel pela síntese da amônia, dirigiu esse programa apesar da oposição de sua esposa Clara e de seu suicídio posterior em protesto.
O ataque matou 5.000 soldados aliados e feriu outros 10.000, inaugurando uma nova era de guerra química. Posteriormente, ambos os lados desenvolveram armas químicas mais sofisticadas, embora a visibilidade do Cloro e os métodos rudimentares de lançamento limitassem sua eficácia.
O maior legado do Cloro surgiu por meio da desinfecção da água. John L. Leal (1858-1914) realizou a primeira cloração contínua de água municipal em Jersey City, New Jersey, em 1908. Apesar dos desafios legais movidos por moradores que temiam "envenenamento químico", o sistema de Leal eliminou as mortes por febre tifoide em dois anos.
Abel Wolman (1892-1989) e Linn Enslow aprimoraram a ciência da cloração, estabelecendo cálculos de dosagem e monitoramento do residual que se tornaram padrões globais. Seu trabalho possibilitou água potável segura para bilhões de pessoas e está entre as maiores conquistas da saúde pública do século XX.
Aplicações
O cloro revolucionou a saúde pública como o desinfetante de água mais utilizado no mundo. O tratamento municipal de água emprega três métodos principais de cloração:
A World Health Organization recomenda 0,2-0,5 mg/L de cloro residual para água potável segura. Entre os principais fornecedores estão Olin Corporation, Occidental Chemical e ERCO Worldwide, que produzem mais de 70 milhões de toneladas por ano.
O cloro serve como bloco de construção para inúmeros produtos químicos por meio da eletrólise de cloro e soda:
O dióxido de cloro (ClO₂) revolucionou o branqueamento de papel, substituindo o cloro elementar para reduzir o impacto ambiental. As fábricas de celulose kraft usam sequências de branqueamento ECF (livres de cloro elementar), como D₀-E₁-D₁-E₂, nas quais D representa as etapas com ClO₂ e E representa a extração alcalina. Empresas como International Paper e Georgia-Pacific consomem 200-300 kg de ClO₂ por tonelada de celulose branqueada.
A cloração de piscinas mantém níveis de 1-3 ppm de cloro livre por meio de vários sistemas de aplicação:
Os compostos de cloro são essenciais na fabricação de produtos farmacêuticos:
Os compostos organoclorados dominaram historicamente os mercados de pesticidas, embora muitos agora tenham seu uso restrito:
A metalurgia do cloro extrai titânio, zircónio e metais de terras raras por meio de processos de cloração. O processo Kroll usa cloro para converter rutilo (TiO₂) em tetracloreto de titânio (TiCl₄), que depois é reduzido com magnésio para produzir titânio metálico destinado a aplicações aeroespaciais.
De onde vem
145 mg/kg da crosta terrestre · mais abundante do que 85% dos elementos
O Cloro ocupa a 21ª posição entre os elementos mais abundantes na crosta terrestre, com aproximadamente 145 ppm, mas nunca ocorre livre na natureza devido à sua extrema reatividade. Em vez disso, o cloro existe exclusivamente na forma iônica como cloreto (Cl⁻), constituindo a base da química dos sais da Terra e dos sistemas oceânicos.
Os oceanos do mundo contêm uma estimativa de 1.9 × 10¹⁶ kg de íons cloreto, correspondendo a 55% de todos os sais dissolvidos. A água do mar apresenta, em média, 19,400 ppm de cloreto (35 partes por mil de salinidade total), equivalente a sobre 35 gramas de sal por litro. Esse vasto reservatório de cloreto impulsiona:
A evaporação de mares antigos criou enormes depósitos minerais de cloreto em todo o mundo:
As evaporitas da Bacia do Permiano se formaram há 250 milhões de anos, quando o Mar do Permiano evaporou, deixando depósitos de cloreto que se estendem pelo Texas, Oklahoma e Kansas.
Ambientes hipersalinos concentram cloretos em níveis extremos:
O cloro atmosférico natural provém de várias fontes:
O cloro estratosférico de fontes naturais apresenta uma média de 0.6 ppbv, enquanto fontes antrópicas adicionaram 3+ ppbv, contribuindo para a destruição da camada de ozônio.
Organismos vivos concentram e transformam ativamente o cloro:
Minerais de cloreto se formam por vários mecanismos:
O Cloro se forma em estrelas massivas por meio da queima explosiva do silício durante eventos de supernova. O isótopo ³⁵Cl (75.8% de abundância) se forma a partir de reações entre enxofre-34 e protão, enquanto ³⁷Cl (24.2%) provém de processos entre argônio-36 e protão. Meteoritos contêm cloro na forma de lawrencita (FeCl₂) e sodalita (Na₈Al₆Si₆O₂₄Cl₂), indicando a química do cloro no sistema solar primitivo.
Manuseio
O gás de Cloro (Cl₂) é extremamente perigoso, com um nível de IDLH (Imediatamente perigoso para a vida e a saúde) de 10 ppm. Efeitos à saúde por concentração:
As recomendações do NIOSH são mais rigorosas: 0.5 ppm TWA para gás de Cloro, com limite máximo de 1 ppm.
Proteção respiratória:
Proteção da pele e dos olhos:
Cilindros de gás de Cloro:
Soluções de hipoclorito:
Exposição ao gás de Cloro:
Resposta a derramamentos:
Padrões para água potável: O nível máximo de desinfetante residual (MRDL) da EPA é de 4.0 mg/L de Cloro livre. Segurança de piscinas: Mantenha 1-3 ppm de Cloro livre; nunca exceda 5 ppm. Qualidade do ar interno: As cloraminas provenientes de piscinas não devem exceder 0.5 mg/m³ para evitar irritação respiratória.
Nunca misture Cloro com: Amônia (forma cloraminas tóxicas), ácidos (produz gás de Cloro), peróxido de Hidrogénio (reação violenta), álcoois (risco de incêndio/explosão) ou materiais orgânicos (possibilidade de combustão).
Respostas rápidas
Cloro (símbolo Cl) é o elemento 17 da tabela periódica, um Halogéneo do período 3, grupo 17. Um gás verde-pálido que mata bactérias, alveja tecidos — e, ligado ao sódio, fica sobre a sua mesa de jantar. À temperatura ambiente, é um gás.
[Ne] 3s² 3p⁵, resultando em 3 camadas ocupadas com a distribuição 2, 8, 7. Sua camada externa contém 7 eletrões, o que determina seu comportamento nas ligações.Cloro derrete a 171.6 K (-101.5 °C) e entra em ebulição a 239.1 K (-34 °C).
A massa atómica padrão de Cloro é 35.45 u. Trata-se de uma média ponderada dos seus isótopos que ocorrem naturalmente, por isso raramente é um número inteiro.
Cloro é um gás à temperatura ambiente; sua densidade é de aproximadamente 3.214 g/L a 0 °C e 1 atm — aproximadamente mais pesado que o ar.
Cloro tem eletronegatividade de Pauling igual a 3.16. A escala vai de 0,70 (frâncio, o menos ávido por eletrões) a 3,98 (flúor, o mais ávido). Um valor tão alto significa que ele tende a atrair eletrões de quase tudo com que se liga.
Cloro foi descoberto em 1774 por Carl Wilhelm Scheele. Recebe esse nome em homenagem a grego chloros, "verde-claro".
Cloro constitui sobre 145 mg/kg da crosta terrestre — é comum o suficiente para ser extraído em grande escala.