reactivo cloro
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Reactivo: Cloro
• El cloro es un elemento químico de número atómico 17 situado en el grupo de los halógenos (grupo VII A) de la tabla periódica de los elementos.
• Su símbolo es Cl. En condiciones normales y en estado puro forma dicloro: un gas tóxico amarillo-verdoso formado por moléculas diatómicas (Cl2) unas 2,5 veces más pesado que el aire, de olor desagradable y venenoso.
• Es un elemento abundante en la naturaleza y se trata de un elemento químico esencial para muchas formas de vida.
El cloro (del griego χλωρος, que significa "amarillo verdoso") fue descubierto en su forma diatómica en 1774 por el sueco Carl Wilhelm Scheele, aunque creía que se trataba de un compuesto que contenía oxígeno.
Lo obtuvo a partir de la siguiente reacción: 2 NaCl + 2H2SO4 + MnO2 → Na2SO4 + MnSO4 + 2 H2O + Cl2
En 1810 el químico inglés Humphry Davy demuestra que se trata de un elemento físico y le da el nombre de cloro debido a su color.
El gas cloro se empleó en la Primera Guerra Mundial, siendo el primer caso de uso de armas químicas como el fosgeno y el gas mostaza.
Cloro (Cl2) es uno de los elementos mas reactivos; forma uniones con otros elementos muy fácilmente.
En la tabla periódica el cloro se encuentra entre otros halógenos como el Fluor (F), Bromo (Br), Iodo (I) y astanite (At).
Los átomos de cloro contienen 17 electrones negativos (partículas cargadas negativamente).
Estos se mueven alrededor del núcleo del átomo en tres niveles. En el nivel exterior existen dos electrones, en el nivel intermedio 8 y en el interior .
En el nivel exterior existe espacio para otro electrón.
Como consecuencia se forman átomos libre con carga, que se denominan iones.
Además puede causar la generación de un electrón extra (unión covalente; unión de cloro), completando el nivel externo.
El cloro puede formar sustancias muy estables, como la sal de mesa (NaCl). El cloro puede formar también productos reactivos, como cloruro de hidrogeno (HCl).
Cuando el cloruro de hidrogeno se disuelve en agua forma el acido clorhídrico.
El átomo de hidrogeno cede un electrón al átomo de cloro, causando la formación de iones de hidrogeno y Cloro.
Estos iones reaccionan con toda clase de sustancias cuando entran en contacto con metales, incluso metales resistentes a la corrosión, en circunstancias normales.
Acido clorhídrico puede incluso producir corrosión en acero inoxidable. Por esta razón su almacenamiento es mediante recipientes de cristal o plástico
El cloro se produce por uniones de cloro mediante oxidación química o electrolítica.
Esto se consigue normalmente mediante la electrolisis del agua del mar o rocas salinas.
Las sales se disuelven en el agua, formando salinas. Las salinas se envían a unas celdas electrolíticas de gran potencia eléctrica.
A través de la electricidad los iones de cloro (que se originan al disolver sal en agua) se transforman en átomos de cloro.
La sal y el agua se divide en hidróxido de sodio y gas hidrogeno en el cátodo y gas cloro en el ánodo.
Los productos del cátodo y el ánodo deben estar separados ya que el gas hidrogeno reacciona agresivamente con el gas de cloro.
Esto previene que los productos se mezclen o reaccionen por medio de un diafragma.
La barrera electrolítica contiene un polo positivo, fabricado a base de titanio y un polo negativo, echo a base de aluminio.
Los electrodos son separados por un diafragma, que es una pared que solo deja pasar los fluidos, causando la separación de los gases de formación.
La aplicación del principio de extracción en contracorriente previene los iones hidróxido el contacto con el polo positivo.
En cualquier manera, los iones de cloro pueden pasar por el diafragma, causando la contaminación del hidróxido de sodio con cloro.
Usan un electrodo de mercurio, de manera que los productos de la reacción son mas puros que los que se obtienen en el método por celda de diafragma descrito arriba.
Con este método se aplica un tambor de electrolisis que contiene un polo positivo de titanio y un polo negativo de mercurio fluido.
En el polo negativo tiene lugar una reacción con sodio (Na+), que forman amalgamas de sodio.
Cuando las amalgamas fluyen a un segundo tanque de reacción, el sodio reacciona con agua formando hidróxido de cloro e Hidrogeno.
Esto permite que el gas hidrogeno se mantenga separado del gas cloro formado en el polo positivo.
La única diferencia es que la membrana solo permite el paso de iones positivos, generando una forma relativamente pura de hidróxido de cloro.
Durante el proceso de electrolisis de mercurio, se genera una solución que contiene un 50% masa de hidróxido de sodio.
De cualquier manera, tanto el método de membrana como el proceso de diafragma la solución se deba evaporar usando vapor.
El 60% de la producción europea de cloro se produce mediante la electrolisis de mercurio, mientras que 20% se realiza mediante la utilización de proceso de diafragma y 20% a través del proceso de membrana.
El cloro se puede producir mediante la oxidación de hidrogeno de cloro con oxigeno del aire.
Cloruro de cobre (CuCl2) se utiliza como catalizador durante el proceso: 4HCl + O2 -> 2H2O + 2Cl2
Cuando las uniones de cloro a otra sustancia contienen átomos de carbono, se forman substancias orgánicas. Por ejemplo, plásticos, solventes y aceites, pero también muchos de los fluidos del ser humano.
Cuando el cloro reacciona y se une químicamente con otros elementes, normalmente reemplaza un átomo de hidrogeno durante una reacción de sustitución.
Múltiples átomos de hidrogeno en la misma molécula pueden ser reemplazados por átomos de cloro, causando la formación de nuevas sustancias una tras otra.
La lejía a base de cloro es un desinfectante comúnmente utilizado.
El cloro también se utiliza para el blanqueamiento del papel. El blanqueamiento ocurre gracias a la oxidación del cloro o hipoclorito.
Sobre el 65% del cloro industrializado se usa para la producción de materiales orgánicos como los plásticos. Un 20% se utiliza para la producción de blaqueantes y desinfectantes.
El cloro se ha utilizado en muchas aplicaciones, como la desactivación de patógenos en agua potable, piscinas y aguas residuales, para la desinfección de áreas domesticas y para el blanqueamiento de textiles, por mas de doscientos años.
Cuando se descubrió el cloro, todavía no se sabia que las enfermedades eran causadas por los microorganismos en el agua.
Fue en el siglo XIX cuando doctores y científicos se dieron cuenta de que muchas enfermedades eran contagiosas y que el contagio de la enfermedad puede prevenirse mediante la desinfección de las áreas de hospitales.
Pronto después, se empieza a experimentar con el cloro como agente desinfectante.
En 1835 el doctor y escritor Oliver Wendel Holmes recomienda a las amas de casa el lavarse las manos con calcio hipoclorito (Ca(ClO)2-4H2O) para prevenir el contagio de la fiebre del ama de casa.
Cuando se disuelve el cloro en una solución alcalina, se forman iones hipoclorito en una reacción autoredox.
El Cloro reacciona con hidróxido de sodio a hipoclorito de sodio. Este es un desinfectante muy bueno con un efecto estable.
La lejía nunca se debe combinar con ácidos. Cuando entra en contacto con ácidos el hipoclorito se vuelve inestable, causando el escape de cloro gas veneno. El acido hipocloroso (HOCl) no es muy estable.
La lejía en polvo (CaOCl2) también se puede utilizar. Esta se produce mediante la utilización de cloro a través de hidróxido de calcio.
Los beneficios de la lejía en polvo es que es sólida. Esto facilita su aplicación como desinfectante en áreas medicas, próximo a su uso como lejía.
Cuando del polvo desinfectante se disuelve, reacciona con agua a acido hipocloroso (HOCl) e iones hipoclorito (OCl-).
El cloro mata patógenos como las bacterias y los virus, rompiendo las uniones químicas moleculares.
Los desinfectantes usados para esta aplicación consisten en compuestos de cloro que pueden intercambiar átomos con otros compuestos, como encimas en bacteria y otras células.
Cuando las encimas entran en contacto con el cloro, uno o mas de los átomos de hidrógeno es substituido por el cloro.
Esto provoca que la molécula se transforme o se rompa.
Si la encima no funciona correctamente, causa la muerte de la célula o bacteria.
Cuando se añade cloro como desinfectante, normalmente comienza reaccionando con sustancias orgánicas e inorgánicas disueltas en el agua.
El cloro no puede utilizarse a posteriori porque se transforma en otros productos.
La cantidad de cloro utilizada en el proceso se denomina 'cloro requerido' en el agua.
El cloro puede reaccionar con amonio (NH3) y producir cloraminas, compuestos químicos a base de cloro, nitrógeno (N) e hidrogeno (H).
Estos compuestos se denominan 'compuestos de cloro activo (contrario al acido hipocloroso e hipoclorito, que se denomina forma libres activas de cloro y son responsables de la desinfección del agua.
La cantidad de cloro necesario viene condicionada por la cantidad de materia orgánica en el agua, el PH del agua, el tiempo de contacto y la temperatura.
El cloro reacciona con materia orgánica a subproductos de la desinfección, como trihalometanos (THM) y ácidos acéticos halogenados (HAA).
El cloro se puede utilizar como desinfectante en diferentes maneras.
Cuando se aplica cloronización ordinaria, el cloro simplemente es añadido al agua sin necesidad de pretratamiento.
Pre-y post cloronización significa la adición de cloro antes de o después de otros pasos de tratamiento.
Re-cloronización significa la adición de agua tratada en uno o varios puntos del sistema de distribución para preservar la desinfección.
Cloro gas se puede obtener como gas fluido en recipientes a 10 bares de presión.
El cloro es muy soluble en el agua (3 L cloro/ 1 L agua).
La eliminación de bacterias requieren poca cantidad de cloro, alrededor de 0,2-0,4 mg/L.
La concentración de cloro añadida en el agua es normalmente mas alta.
Actualmente el gas cloro se usa únicamente en grades instalaciones de purificación del agua municipal e industrial a gran escala.
Para pequeñas aplicaciones se añade generalmente calcio e hipoclorito de sodio.