Schwefel Fluor  Brom Argon  
 Chlor                                                17Cl
 engl. chlorine; griech. chlorós ("gelbgrün")
 
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Relat. Atommasse   
Intervall (Hinweis) 
Ordnungszahl    
Schmelzpunkt    
Siedepunkt    
Oxidationszahlen     
Dichte       
Elektronegativität    
Elektronenkonfig.   
Natürl. Häufigkeit  
  
  
 
35,45    
[35,446; 35,457] 
17    
-101,5° C    
-34,04 °C    
7, 5, 3, 1, -1    
3,214 g/l    
3,16 (Pauling)      
[Ne]3s23p5   
Cl-35: 75,76%   
Cl-37: 24,24% 
  
 
 
   
     

Film

27 sek
Aus Kaliumpermanganat und konzentrierter Salzsäure lässt sich das gelbgrüne Chlorgas herstellen.
    
GHS-Piktogramme  
 Gefahr
Gefahren (H-Sätze)  
H 270, 280, 315, 319, 330, 335, 400 

Chlor sollte an Schulen nicht hergestellt und auch nicht aufbewahrt werden.

CAS-Nummer  
  
7482-50-5 

  
 
 
 
Physikalisch-chemische Eigenschaften
Chlor ist ein stark stechend riechendes, gelbgrünes Gas. Beim Arbeiten mit Chlor ist besondere Vorsicht geboten, da Chlor immer nach unten fließt: Die Dichte ist 2,5mal höher als Luft. Chlor wirkt nicht nur auf den Menschen stark toxisch, es tötet auch Mikroorganismen wie Algen oder Bakterien ab. Viele Farbstoffe werden durch Chlor sofort zerstört. Das Arbeiten erfolgt mit einer Vollmaske als Atemschutzgerät und in einem geeigneten Abzug. Das Gefahrenpotenzial beim Arbeiten mit Chlor ist als sehr hoch einzustufen. Bei Zimmertemperatur liegt das Gas wie alle anderen Halogene in Form zweiatomiger Moleküle Cl2 vor.
  
  
 Chlorgas bleicht eine Nelke

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 Legt man eine rote Nelke in Chlorgas, wird der Farbstoff zerstört.

Diese Demonstration eignet sich nicht für die Schule.
Film erhältlich auf >DVD
 
 

Ein Liter Wasser löst bei 20°C etwa 2,3 Liter Chlorgas. Die 0,5%-ige Lösung von Chlor in Wasser nennt man Chlorwasser, sie wird als Oxidationsmittel verwendet. Sie muss in braunen Flaschen aufbewahrt werden, da die in der Lösung vorhandene unterchlorige Säure in Salzsäure und Sauerstoff zerfällt. Beim Abkühlen unter -34,06°C lässt sich Chlor zu einer gelben Flüssigkeit verflüssigen, unterhalb -101,5°C erstarrt flüssiges Chlor zu gelben Kristallen.  
 
 
 Flüssiges Chlor

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 Flüssiges Chlor in einer Ampulle

Film erhältlich auf >DVD
 
   

Chlor ist nach Fluor eines der reaktivsten Elemente, es reagiert bei Zimmertemperatur mit den meisten Elementen in exothermer Reaktion. In Verbindung mit Feuchtigkeit hat Chlor eine stark korrodierende Wirkung auf alle Metalle. Mit allen Alkalimetallen und Erdalkalimetallen erfolgt eine heftige Reaktion. Mit Natrium bildet sich unter heller, gelblicher Lichterscheinung Natriumchlorid, mit Eisen entsteht Eisenchlorid.  
    
2 Na  +  Cl2 reagiert zu  2 NaCl      ΔHR = -822 kJ/mol 
2 Fe  +  3 Cl2 reagiert zu  2 FeCl3      ΔHR = -800 kJ/mol 
  
 
 Chlor reagiert mit Eisenwolle und mit Natrium

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Bei der Reaktion von Chlor mit Eisenwolle entsteht ein brauner Rauch. (links) Bei der Reaktion mit Natrium tritt ein helles Leuchten auf. (rechts)

Diese Demonstrationen eignen sich nicht für die Schule.
Filme erhältlich auf >DVD
  
  

Hält man eine brennende Kerze in Chlor, brennt sie unter starker Rußbildung weiter, da das Chlor den verbrennenden Kohlenwasserstoff in der Kerze zu Kohlenstoff reduziert, gleichzeitig entsteht Chlorwasserstoff. Phosphor, Bor und Silicium entzünden sich in Chlorgas von selbst. Dies gilt auch für einige andere Metalle in fein verteiltem Zustand wie Kupfer und Zinn oder Halbmetalle wie Antimon, Arsen und Selen. Selbst die Edelmetalle Platin, Gold und Silber bilden nach Erwärmen mit Chlor die entsprechenden Chloride. Chlor kann Verbrennungen zustande bringen, wo Sauerstoff scheitert, es ist ein stärkeres Oxidationsmittel als Sauerstoff. Ein Wasserstoff-Chlorgemisch im Verhältnis 1:1 wird als Chlorknallgas bezeichnet, da es unter Lichteinwirkung heftig detoniert. Als Reaktionsprodukt entsteht dabei in einer stark exothermen Reaktion Chlorwasserstoff  
  
H2  +  Cl2 reagiert zu  2 HCl      ΔHR = -184 kJ/mol 
  
  
 Chlor reagiert mit Wasserstoff

Chlor reagiert mit Wasserstoff
 
Wasserstoff verbrennt in Chlor mit einer weißlichen Flamme. Ein stöchiometrisches Gemisch aus Wasserstoff und Chlor reagiert explosiv nach der Aktivierung durch ein Elektronenblitzgerät.

Diese Demonstrationen eignen sich nicht für die Schule.
Filme erhältlich auf >DVD
 


Chlorwasserstoff bildet mit Wasser die im Labor häufig benutzte Salzsäure. Neben der Salzsäure existieren noch vier Chlorsauerstoffsäuren wie die Hypochlorige Säure HClO, die Chlorige Säure HClO2, die Chlorsäure HClO3 und die Perchlorsäure HClO4. Die Perchlorsäure wird in der Industrie aus ihrem Salz, dem Kaliumperchlorat und aus konzentrierter Schwefelsäure hergestellt. Die Salze der hypochlorigen Säure, die Hypochlorite, werden zum Beispiel im Javellewasser zur Desinfektion verwendet.

Es sind mindestens elf Chloroxide bekannt, wobei einige nur als Radikale in der Natur vorkommen. Zu den Chloroxiden zählen zum Beispiel Dichloroxid Cl2O, Chlormonooxid ClO, Chlordioxid ClO2, Dichlordioxid Cl2O2, Dichlorhexoxid Cl2O6 oder Dichlorheptoxid Cl2O7.
Chlordioxid ist ein orangefarbenes, toxisches Gas, das mit Luft explosive Gemische bilden kann oder bei Erwärmung explodiert und zu Chlor und Sauerstoff zerfällt. Chlormonooxid und Chlordioxid bilden sich in der Stratosphäre als Radikale mit Hilfe der vom Menschen freigesetzten FCKW's. Sie sind maßgeblich an der Zerstörung der Ozonschicht beteiligt
   
Physiologie - Toxikologie 
Chlorid-Ionen Cl- sind im menschlichen Körper im Kochsalz enthalten. Zusammen mit den Natrium-Ionen regulieren sie den Wasserhaushalt im Körper. Die verdünnte Salzsäure im Magen besitzt eine Konzentration von 0,1 bis 0,5 Prozent, auch dort finden sich die Chlorid-Ionen. Das Bioelement wird über das Speisesalz aufgenommen. 
  
  
Bioelemente im menschlichen Körper
 

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Während Chlorid-Ionen für den menschlichen Körper lebensnotwendig sind, zerstört Chlorgas leicht tierisches und pflanzliches Gewebe. Die Geruchsschwelle liegt etwa bei 0,05 bis 0,2ppm. Ab 0,5ppm beginnt eine Reizwirkung im Atemtrakt, ab 1ppm tritt eine Verminderung der Lungenfunktion auf, die Augen werden gereizt. Asthmatiker reagieren generell empfindlicher. Bei der Einatmung von 500ppm über wenige Minuten wirkt das Gas tödlich. [Lit u.a. 87 EURAReport: Chlorine] 

Chlorgas-Spuren werden im oberen Atemtrakt abgefangen, da das Gas wasserlöslich ist. Dabei entsteht Salzsäure und Hypochlorige Säure, die beide aber die Schleimhäute angreifen. Mit zunehmender Konzentration und Dauer beim Einatmen gelangt Chlorgas auch in die Lungen. Eine Vergiftung beginnt mit schwerem, lang anhaltendem Husten. Die Membranen und das Muskelgewebe der Lunge werden geschädigt. Ein lebensbedrohliches Lungenödem kann entstehen. Bei höheren Konzentrationen bilden sich auch Blutungen im Magen-Darm-Bereich, sowie Gewebeschädigungen im Bereich der Luftröhre und in den Bronchien. Die chronische Wirkung begünstigt Bronchialerkrankungen. Bei einer dauerhaften Belastung treten Magenschleimhautentzündungen, Nervenschäden oder Kreislaufbeschwerden auf.

Bei Personen, die häufig in einer Chloratmosphäre arbeiten - beispielsweise in Bädern - besteht die Gefahr von allergischen Reaktionen. Wenn das im Wasser vorhandene Chlor mit dem Harnstoff aus dem
Urin oder mit stickstoffhaltigen Verbindungen aus dem Hautschweiß reagiert, entstehen Chloramine. Diese führen zu den roten, entzündeten Augen, und sie erzeugen den typischen Schwimmbadgeruch. Sie stehen im Verdacht, bei Kleinkindern Asthma und allergische Erkrankungen auszulösen. Chlorgas kann aber auch direkt über die Haut aufgenommen werden. Beim Baden in chlorhaltigem Wasser können Entzündungen an der Bindehaut oder der Hornhaut auftreten. Bei der Chlorakne reagieren bestimmte Menschen besonders empfindlich auf Chlor. Es entstehen Knötchen und Blasen, verbunden mit einem Brennen und Stechen. Beim Arbeiten in einer chlorhaltigen Atmosphäre kann die "Perna-Krankheit" entstehen: Unter starkem Juckreiz entzünden sich die Talgdrüsen unter der Haut.  
  
Mit Chlor gebleichte Faserstoffe (Papiertaschentücher oder Toilettenpapier) enthalten Rückstände, die Krebs erzeugen können. Schon beim Bleichen selbst werden umweltbelastende Gifte erzeugt. Außerdem setzen sie nach der Entsorgung auf Mülldeponien wieder schädliche Stoffe frei. Daher sollten chlorgebleichte Produkte gemieden werden.
  
Vorkommen 
Häufigkeit   häufig

In der Elementhäufigkeit steht Chlor mit etwa 0,2 Prozent Anteil an der Erdhülle an 11. Stelle. Aufgrund seiner Reaktionsfreudigkeit kommt Chlor in der Natur im elementaren Zustand kaum vor. In Spuren findet man Chlor in Vulkangasen. Chlor-Atome sind in chemisch gebundener Form in den Salzen der Salzlagerstätten oder im Meerwasser in großen Mengen vorhanden. Aus den Mineralien Halit oder Sylvin lässt sich Chlor durch eine Schmelzflusselektrolyse gewinnen. Der Chlorargyrit wird zur Chlorherstellung nicht verwendet, er ist stattdessen ein bedeutendes Silbererz.
 
   
  
 Steinsalz aus Neuhof-Ellers/Deutschland

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 Steinsalz bildet würfelförmige Kristalle aus.
 
 
Geschichte 
Der schwedische Chemiker Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) tropfte um 1774 Salzsäure auf Mangandioxid und erhielt dabei ein stark stechend riechendes Gas. Scheele hielt das Produkt für eine chemische Verbindung und nannte es "dephlogistierte Salzsäure". Er beschrieb auch die Bleichwirkung des Gases. Erst Sir Humphry Davy (1778-1829) erkannte im Jahre 1810 das Chlor als Element und nannte es Chlorine nach dem griechischen Wort chlorós ("gelbgrün").   
   
  
 Die Pioniere bei der Entdeckung des Chlors

Scheele     Davy
 
 Scheele (links) stellte erstmals das Gas her, Davy (rechts) erkannte es als Element.
 
 
Am Ende des 18. Jahrhunderts kamen die ersten chlorhaltigen Bleichlaugen in den Handel. Dies war lange Zeit die wichtigste Verwendung für dieses Gas. Michael Faraday (1791-1867) verflüssigte im Jahre 1823 als erster Chlorgas. Von 1886 bis 1890 entwickelte die Firma Matthes & Weber in Duisburg ein industrielles Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Chlor nach dem Diaphragmaverfahren. 1892 folgte in den USA und in Österreich das Amalgamverfahren. Somit war es möglich, Chlor in großen Mengen zu produzieren. 
  
Eine traurige Geschichte schrieb das Gas bei seiner Verwendung als Kampfmittel im Ersten Weltkrieg. Am 22. April 1915 öffneten die deutschen Truppen unter der Aufsicht von Fritz Haber (1868-1934) tausende Chlorgasflaschen, als der Wind in eine günstige Richtung wehte. Die Stahlflaschen waren zuvor an vorderster Front im Boden vergraben worden. Eine Wolke mit etwa 150 Tonnen Chlor wälzte sich auf einer Breite von 6km über die Schützengräben der Franzosen. Nach einem anfänglichen Kratzen in Nase und Kehle, folgten Husten und starke Atembeschwerden. Die Soldaten spuckten Blut, bevor sie flüchten konnten oder in ihren Schützengräben grauenvoll erstickten. Über die Zahl der Verletzten und Vergifteten gab es widersprüchliche Angaben, die Zahlen schwanken von nur wenigen bis zu mehreren tausend Opfern. Da das Chlorgas nicht die gewünschte Wirkung zeigte, mischte man bei späteren Angriffen Phosgen bei.
  
Herstellung     
Im Labor lässt sich Chlor durch das Zusammenwirken von konzentrierter Salzsäure und einem Oxidationsmittel wie Braunstein oder Kaliumpermanganat herstellen. Die Sauerstoff-Atome des Oxidationsmittels wirken dabei prinzipiell nach folgender Reaktion:   
  
4 HCl  +  O2   2 H2O  +  2 Cl2    
  
In der chemischen Industrie gewinnt man Chlor durch die Chlor-Alkali-Elektrolyse. Hier besteht das Prinzip darin, eine wässrige Natriumchloridlösung zu elektrolysieren. Am Pluspol bildet sich Chlor. Am Minuspol zersetzt sich Wasser zu Wasserstoff und Hydroxid-Ionen, die mit den Natrium-Ionen Natronlauge bilden. 
   
  
 Chlorgewinnung: Chlor-Alkali-Elektrolyse

 
Beim Diaphragma-Verfahren trennt ein Diaphragma den Anoden- und Kathodenraum.
 
  
Verwendung 
Chlor ist ein wichtiges Zwischenprodukt zur Herstellung zahlreicher anorganischer und organischer Verbindungen. Dazu gehören Salzsäure, sämtliche Chloride wie Eisenchlorid, Natriumchlorid oder Silberchlorid, außerdem Chlorkalk, Chlormethan, Chlorbenzole, Phosgen, Polyvinylchlorid (PVC), Chloroform, Tetrachlormethan, viele Insektizide und Zwischenprodukte für Farbstoffe, sowie die ozonzerstörenden CFKW (Chlorfluorkohlenwasserstoffe) als Treibgase für Sprays, in Feuerlöschern und in Kältemitteln. Ferner dient Chlorgas in Schwimmbädern und im Trinkwasser zur Desinfektion und wird zum Bleichen von Papier, Zellstoffen und Textilien verwendet.  
  
Javellewasser (auch Eau de Javelle) ist eine Lösung von Natriumhypochlorit oder Kaliumhypochlorit in Wasser. Man erhält es durch das Vermischen von Chlorkalk mit Wasser und einer nachfolgenden Zugabe von Natriumcarbonat (Soda). Eine andere Möglichkeit wäre das Einleiten von Chlorgas in eine 10%ige Sodalösung. Javellewasser ist ein altes Haushaltsmittel zum Bleichen, zum Entfernen von Obst-, Wein- oder Tintenflecken und es dient zur Desinfektion, da es stark keimtötend wirkt. Da das Produkt immer in geringen Mengen giftiges Chlorgas freisetzt, muss die fest verschlossene Flasche im Dunkeln und in einem abgeschlossenen Schrank aufbewahrt werden. Beim Arbeiten ist für eine ausreichende Lüftung zu sorgen. Das Tragen von Schutzbrille und Schutzhandschuhe ist empfehlenswert. Eine besondere Gefahr geht vom Javellewasser aus, wenn es mit Säuren – beispielsweise aus anderen Reinigungsmitteln – vermischt wird. Dann entwickelt sich Chlorgas. 
   
  
 Die Chemie des Chlors


 
 Aus Chlor lassen sich tausende von chemischen Verbindungen herstellen.
 
 
Experimente - Medien  
Entwicklung der Kampfstoffe unter Fritz Haber 
Demonstrationen mit Halogenen 
Digitale Folien zu den Halogenen 
Unfälle mit Halogenen
 
 
Ausgewählte Chlorverbindungen im Portrait
 
Aluminiumchlorid  Ammoniumchlorid  Bariumchlorid  Calciumchlorid  Cobaltchlorid Eisen(III)-chlorid 

         
Kaliumperchlorat Kaliumchlorat Kupfer(II)-chlorid Lithiumchlorid Magnesiumchlorid Manganchlorid

         
Natriumchlorid Quecksilber(II)-chlorid Salzsäure Perchlorsäure     Chlor-
wasserstoff
   

Phosgen
 
 
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