کلر چیست ؟ – روش تولید کلر و کاربرد ها

کلر چیست؟

کلر (Chlorine) یکی از مهم‌ترین عناصر شیمیایی متعلق به جدول تناوبی است که با نماد Cl و عدد اتمی ۱۷ معرفی وشناخته می شود. این عنصر در گروه هفدهم (هالوژن‌ها) و دوره سوم جدول تناوبی قرار دارد. نام کلر از واژه یونانی chloros به معنای «رنگ زرد–سبز» گرفته شده است که به رنگ گاز آن اشاره می کند.

تاریخچه کشف کلر

گاز کلر برای نخستین بار در سال ۱۷۷۴ توسط شیمیدان سوئدی کارل ویلهلم شله (Carl Wilhelm Scheele) تولید شد. او با واکنش اسید هیدروکلریک (اسید موریاتیک) با دی‌اکسید منگنز، گاز زرد–سبز رنگی به‌دست آورد، اما گمان می‌کرد این ماده ترکیبی حاوی اکسیژن نیز می باشد. حدود ۳۶ سال بعد، در سال ۱۸۱۰، شیمیدان انگلیسی سر هامفری دیوی (Sir Humphry Davy) ثابت کرد که کلر یک عنصر مستقل  و جدا است و نام «کلر» را برای آن انتخاب کرد.

خواص فیزیکی و شیمیایی کلر

کلر در شرایط استاندارد دما و فشار (۲۰ درجه سانتی‌گراد و فشار یک اتمسفر) به صورت گاز دو‌اتمی (Cl₂) با رنگ زرد مایل به سبز وجود دارد. این گاز جرم بیشتری از هوا دارد (چگالی حدود ۳٫۲ گرم بر لیتر) و بوی تند و خفه‌کننده‌ای دارد. نقطه جوش کلر حدود ۳۴– درجه سانتی‌گراد و نقطه ذوب آن حدود ۱۰۱– درجه سانتی‌گراد است. جرم اتمی آن تقریباً ۳۵٫۴۵ است و دو ایزوتوپ پایدار اصلی دارد: کلر–۳۵ و کلر–۳۷.

از نظر شیمیایی، کلر اکسیدکننده‌ای بسیار قوی است و الکترونگاتیویته بالایی دارد. پیکربندی الکترونی آن [Ne] 3s² 3p⁵ است و تمایل شدیدی به گرفتن یک الکترون برای تکمیل لایه ظرفیت دارد. به همین دلیل در طبیعت به صورت آزاد  و تک یافت نمی‌شود و عمدتاً به شکل ترکیبات کلرید (به‌ویژه سدیم کلرید یا نمک طعام) در آب دریا و معادن نمک وجود دارد. فراوانی کلر در پوسته زمین حدود ۰٫۰۱۷ درصد است، اما غلظت آن در آب دریا بسیار بیشتر است.

کلر با بسیاری از عناصر و ترکیبات واکنش می‌دهد. با هیدروژن در حضور نور یا حرارت واکنش می‌دهد و هیدروژن کلرید تولید می‌کند. در آب حل می‌شود و مخلوطی از اسید هیدروکلریک و اسید هیپوکلرو ایجاد می‌کند که خاصیت ضدعفونی‌کنندگی قوی دارد

کاربردهای کلر چیست؟

۱. تصفیه و ضدعفونی آب

مهم‌ترین کاربرد شناخته‌شده کلر، ضدعفونی‌کننده از آب آشامیدنی، آب استخرها و فاضلاب است. کلر با از بین بردن باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها، از شیوع بیماری‌های منتقله از آب جلوگیری می‌کند. در غلظت‌های کنترل‌شده، کلر طعم و بوی آب را به‌طور محسوس تغییر نمی‌دهد و از رشد جلبک و لجن نیز جلوگیری می‌کند.

۲. صنعت پلاستیک و مواد پلیمری

بخش قابل‌توجهی از کلر تولیدی (حدود یک‌چهارم تا یک‌سوم) در ساخت پلی‌وینیل کلرید (PVC) مصرف می‌شود. PVC در لوله‌کشی، پنجره‌سازی، عایق‌کاری، کف‌پوش و بسیاری از محصولات مورد استفاده در روزمره کاربرد دارد. همچنین در تولید سایر پلیمرها و رزین‌های کلردار استفاده می‌شود.

۳. سفیدکننده‌ها و مواد شوینده

هیپوکلریت سدیم (آب‌ژاول) و پودر سفیدکننده از ترکیبات کلر دار هستند که برای سفید کردن پارچه، کاغذ و ضدعفونی سطوح به کار می‌روند. در صنعت کاغذسازی، از کلر یا ترکیبات آن برای سفید کردن خمیر کاغذ استفاده می‌شود (هرچند امروزه روش‌های کم‌کلر یا بدون کلر نیز رواج یافته‌اند).

۴. صنایع دارویی و شیمیایی

کلر در سنتز بسیاری از داروها، از جمله برخی داروهای کاهنده کلسترول، داروهای ضدالتهاب و ترکیبات دارویی دیگر نقش دارد. همچنین در تولید حلال‌ها، رنگ‌ها، آفت‌کش‌ها و سموم کشاورزی کاربرد گسترده‌ای دارد.

۵. سایر کاربردها

• تولید سیلیکون با خلوص بالا برای صنایع الکترونیک و پنل‌های خورشیدی (از طریق ترکیباتی مانند سیلیکون تتراکلرید) 
•  ساخت مواد نسوز و برخی محصولات نساجی 
•  تولید هیدروژن کلرید، کلرات‌ها و سایر ترکیبات معدنی 
• در گذشته در ساخت برخی سلاح‌های شیمیایی (مانند گاز کلر در جنگ جهانی اول) استفاده شده است که امروزه ممنوع است.
• از دیگر کاربردهای این عنصر استفاده در بخش‌هایی چون تولید پلاستیک، نساجی، تولید فرآورده‌های نفتی و تولید حلال‌ها در صنایع پلاستیک است.

عوارض و نکات ایمنی

کلر ماده‌ای سمی و خورنده است. استنشاق گاز کلر می‌تواند باعث تحریک شدید دستگاه تنفسی، سوزش چشم‌ها، سرفه، تنگی نفس و در غلظت‌های بالا خفگی و آسیب ریوی شود. تماس با پوست و چشم نیز آسیب‌زا است.

نکات ایمنی مهم:

– از قرار دادن کلر در معرض نور مستقیم خورشید، حرارت بالا و شعله خودداری کنید.

– هنگام کار با کلر حتماً از ماسک فیلتردار مناسب، دستکش مقاوم، عینک محافظ و لباس کار مخصوص استفاده شود.

– محیط کار باید دارای تهویه قوی باشد یا در فضای باز انجام شود.

– در صورت نشت گاز، فوراً منطقه را ترک کرده و از تجهیزات حفاظت تنفسی استفاده کنید.

– کلر را دور از مواد قابل اشتعال و مواد احیاکننده نگهداری کنید.

جنبه‌های زیست‌محیطی

اگرچه کلر نقش حیاتی در بهداشت عمومی دارد، استفاده نادرست یا بیش از حد آن می‌تواند منجر به تشکیل محصولات جانبی ضدعفونی (مانند تری‌هالومتان‌ها) شود که برخی از آن‌ها بالقوه سرطان‌زا هستند. به همین دلیل، مقررات سخت‌گیرانه‌ای برای میزان کلر باقی‌مانده در آب آشامیدنی وجود دارد. همچنین، برخی ترکیبات کلردار پایدار در محیط زیست (مانند برخی آفت‌کش‌های قدیمی) نگرانی‌هایی ایجاد کرده‌اند که منجر به ممنوعیت یا محدودیت استفاده از آن‌ها شده است.

جمع‌بندی

کلر عنصری دوگانه است: از یک سو نجات‌دهنده زندگی از طریق تصفیه آب و تولید مواد ضروری، و از سوی دیگر ماده‌ای خطرناک که نیازمند مدیریت دقیق است. درک صحیح خواص، روش تولید و کاربردهای آن به استفاده ایمن‌تر و کارآمدتر از این عنصر مهم کمک می‌کند.