Chlor ist ein toxisches, stark stechend riechendes, in höherer Konzentration gelbgrün erscheinendes Gas. Beim Arbeiten mit Chlor ist besondere Vorsicht geboten, da das Chlor immer nach unten fließt: Die Dichte ist 2,5 Mal höher als Luft. Chlor besteht aus zweiatomigen Cl₂-Molekülen.

Chlorgas bleicht eine Nelke

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

Festes und flüssiges Chlor

In einer Kühlfalle mit flüssigem Stickstoff lässt sich das Chlor verflüssigen und verfestigen.

    
2 Na  +  Cl₂   2 NaCl      ΔH_R = −822 kJ/mol 
2 Fe  +  3 Cl₂   2 FeCl₃      ΔH_R = −800 kJ/mol

Film

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. Ein Wasserstoff-Chlor-Gemisch im Verhältnis 1 zu 1 wird als Chlorknallgas bezeichnet, da es unter Lichteinwirkung heftig detoniert. Als Reaktionsprodukt entsteht dabei in einer stark exothermen Reaktion Chlorwasserstoff:   

Film

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.

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 FCKWs. Sie sind maßgeblich an der Zerstörung der Ozonschicht beteiligt.

Ein Liter Wasser löst bei 20 °C etwa 2,3 Liter Chlorgas. Die 0,5%-ige Lösung von Chlor in Wasser nennt man Chlorwasser. Bei der Reaktion von Chlor mit Wasser entstehen wenig Chlorwasserstoff und Hypochlorige Säure HOCl. Das Gleichgewicht liegt stark auf der linken Seite:

Cl₂  +  H₂O     HCl  +  HOCl

Chlorwasser muss in braunen Flaschen aufbewahrt werden, da die in der Lösung vorhandene Hypochlorige Säure unter dem Einfluss von Sonnenlicht in Salzsäure und Sauerstoff zerfällt. Das in Haushaltsreinigern verwendete Javelwasser enthält Salze der Hypochlorigen Säure. Diese ist ein noch stärkeres Oxidationsmittel als Chlor. Im basischen Bereich ist Javelwasser stabil. Sobald aber zum Javelwasser eine Säure gegeben wird, entsteht Chlor, weil sich das chemische Gleichgewicht entsprechend verschiebt.

Chlor-Nachweis mit Kaliumiodid-Stärke-Papier bei der Reaktion von Javelwasser mit Salzsäure

Gibt man zu Javelwasser wenig Salzsäure, setzt eine lebhafte Gasentwicklung ein. Die Mischung färbt sich gelb. Das angefeuchtete Kaliumiodid-Stärke-Papier färbt sich violett.

Der einfache Nachweis von Chlor im Labor erfolgt mit Kaliumiodid-Stärke-Papier. Dieses färbt sich beim Vorhandensein von Chlor blauviolett, wenn es vorher angefeuchtet wurde. Das Chlor reagiert dabei mit dem Kaliumiodid zu Kaliumchlorid und Iod, das mit der vorhandenen Stärke den violetten Polyiodidstärke-Komplex bildet:

2 KI +  Cl₂     2 KCl  +  I₂

Chlor ist nach dem Normalpotenzial ein stärkeres Oxidationsmittel als Sauerstoff. Allerdings wird es in dieser Wirkung zum Beispiel vom Wasserstoffperoxid, vom Ozon oder vom Fluor noch übertroffen. Wasserstoffperoxid wirkt als Oxidationsmittel aus diesem Grund sogar noch besser gegen Schimmel, Bakterien und Gerüche als Chlor. Es wird empfohlen, in Haushaltsreiniger keine Reiniger wie Javelwasser einzusetzen, das ja durch Erwärmung und Zerfall oder durch eine Reaktion mit Säuren toxisches Chlor freisetzen kann.

Normalpotenziale ausgewählter Oxidationsmittel bezogen auf die Normalwasserstoffelektrode

Reduktionsmittel Reduzierte Form Oxidationsmittel Oxidierte Form Potenzial E0 in Volt Wasserstoff H2 Proton 2 H+  +  2 e− 0,00 Wasserstoffperoxid H2O2 Sauerstoff O2  +  2 H+  +  2 e− +0,68 Wasser 2 H2O Sauerstoff O2  +  4 H+  +  4 e− +1,23 Chlorid-Anion 2 Cl− Chlor Cl2  +  2 e− +1,36 Wasser 2 H2O Wasserstoffperoxid H2O2  +  2 H+  +  2 e− +1,76 Wasser O2  +  H2O Ozon O3  +  2 H+  +  2 e− +2,08 Fluorid-Anion 2 F− Fluor F2  +  2 e− +2,87

Die „Stärke“ eines Oxidationsmittels ist vom Reaktionspartner und aber auch vom pH-Wert abhängig. Letzteres ist hier nicht berücksichtigt.

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. 

Während Chlorid-Ionen für den menschlichen Körper lebensnotwendig sind, zerstört Chlorgas leicht tierisches und pflanzliches Gewebe. Die Geruchsschwelle liegt etwa bei 0,05 bis 0,2 ppm. Ab 0,5 ppm beginnt eine Reizwirkung im Atemtrakt, ab 1 ppm tritt eine Verminderung der Lungenfunktion auf, die Augen werden gereizt. Asthmatiker reagieren generell empfindlicher. Bei der Einatmung von 500 ppm 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 entstehen 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.

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. 

Erst im Jahr 1810 erkannte Sir Humphry Davy (1778–1829) das Chlor als Element und nannte es Chlorine nach dem griechischen Wort chlorós („gelbgrün“). Michael Faraday (1791–1867) verflüssigte 1823 als erster Forscher 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. 

In der chemischen Industrie gewinnt man Chlor durch die Chlor-Alkali-Elektrolyse. Hier besteht das Prinzip darin, eine wässrige Natriumchlorid-Lösung zu elektrolysieren. Am Pluspol bildet sich Chlor. Am Minuspol zersetzt sich Wasser zu Wasserstoff und Hydroxid-Ionen, die mit den Natrium-Ionen Natronlauge bilden.