Chloor is een van de meest gebruikte desinfectiemiddelen voor de desinfectie van water. Het heeft het voordeel dat het goed inzetbaar is tegen de meeste ziekteverwekkende micro-organismen en goedkoop is.

De Ontdekking van Chloor

Chloorgas was waarschijnlijk in de 13e eeuw al bekend. Chloor (Cl2) werd in 1774 voor het eerst in zijn zuivere vorm bereid door de Zweedse scheikundige Carl Wilhelm Scheele. Scheele verwarmde bruinsteen (mangaandioxide, MnO2) met zoutzuur (HCl). Door het verwarmen van deze stoffen worden de verbindingen verbroken, en ontstaan mangaanchloride (MnCl2), water (H2O) en chloorgas (Cl2).

MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O

Scheele merkte dat het gas oplosbaar was in water en dat het papier, groenten, en bloemen bleekte. Daarnaast reageerde het op metalen en metaaloxiden. In 1810 verklaarde Humphry Davy, een Engelse scheikundige die een aantal fundamentele reacties met chloorgas verrichtte, dat het door Scheele ontdekte gas een element moest zijn, omdat het ondeelbaar is en gaf het de naam ‘chloor’ (Cl), dat afkomstig is van het griekse woord ‘chloros’ wat geelgroen betekent en verwijst naar de kleur van het gas.

Waar Komt Chloor Voor?

Chloor wordt op veel verschillende plaatsen op de wereld gevonden. Het is een zeer reactief element en wordt daarom altijd gevonden in verbinding met andere elementen. Meestal wordt chloor gevonden in combinatie met natrium (Na), in de vorm van keukenzout, natriumchloride (NaCl). Het grootste gedeelte chloor komt in opgeloste vorm voor in zee en in zoutmeren. In de grond zitten grote voorraden chloor in de vorm van steenzout en haliet.

Eigenschappen van Chloor

Chloor (Cl2) is een van de reactiefste elementen, het gaat makkelijk verbindingen aan met andere stoffen. In het periodiek systeem is chloor ondergebracht bij de halogenen. Hiertoe behoren ook fluor (F), broom (Br), jood (I) en astaat (At). Alle halogenen reageren op dezelfde manier en komen voor in een groot aantal verbindingen. Vaak vormen ze in combinatie met metalen goed oplosbare zouten.

Chlooratomen hebben 17 negatieve elektronen (negatief geladen deeltjes). Deze bewegen zich in drie schillen om de zware kern van het atoom. In de binnenste schil bevinden zich 2 elektronen, in de middelste 8 en in de buitenste 7. In de buitenste schil is ruimte voor nog een elektron. Dat is de reden dat chloor goed met andere stoffen reageert. Het krijgt er een elektron bij (waardoor er losse geladen atomen, ionen, ontstaan) of deelt een extra elektron (waarbij een covalente binding, een chloorverbinding ontstaat), waardoor de buitenste schil compleet is.

Chloor kan verbindingen aangaan die zeer stabiel zijn, zoals de verbinding met natrium (Na) waaruit keukenzout (NaCl) ontstaat. Maar het kan ook verbindingen aangaan die zeer reactief zijn, zoals de verbinding met waterstof (H). Als chloor en waterstof een verbinding aangaan, ontstaat waterstofchloride (HCl). Als waterstofchloride oplost in water, wordt het zoutzuur (HCl). Het waterstofatoom staat een elektron af aan het chlooratoom, waardoor waterstof- en chloorionen ontstaan. Deze ionen gaan met elke stof die ze tegenkomen een reactie aan, ook met metalen die als corrosiebestendig worden beschouwd. Geconcentreerd zoutzuur kan zelfs roestvrij staal aantasten. Daarom wordt het bewaard in glas of plastic.

Transport en Opslag van Chloor

Chloor is zeer reactief en corrosief. Bij het transport, opslag en het gebruik van chloor moeten daarom veiligheidsmaatregelen genomen worden.

Chloortreinen rijden in Nederland van Delfzijl en Hengelo naar Rotterdam-Botlek. De belangrijkste reden voor dit transport is dat de chloorproductie op een andere plek plaatsvindt dan de verwerking. Bij een ongeluk met de chloortrein kan er chloor vrijkomen. Chloorgas wordt onder druk als vloeistof getransporteerd en omdat het zwaarder is dan lucht verspreidt het zich bij een lek snel als een groengele gifdeken over de omgeving.

Chloor wordt bijvoorbeeld vervoerd in de vorm van dichlooretheen, dat bij kamertemperatuur vloeibaar is, waardoor er minder risisco is op het ontstaan van een gaswolk. Chloor dat voor de desinfectie van drink- en zwembadwater wordt gebruikt, wordt vaak vervoerd in de vorm van natriumhypochloriet. Ook hierbij zal bij een eventueel ongeluk geen gaswolk ontsnappen.

Waterig chloor moet beschermd worden tegen zonlicht. Chloor wordt onder invloed van zonlicht afgebroken. De UVstraling in het zonlicht levert de energie die de chemische reactie voor de afbraak van het onderchlorig zuur (HOCl) molecuul stuurt.

Productie van Chloor

Chloor wordt bereid uit chloorverbindingen door elektrolytische of chemische oxidatie. Vaak gebeurt dit met elektrolyse van zeewater of steenzout. Het zout wordt opgelost in water, waardoor pekel ontstaat. Door de pekel wordt in een elektrolysecel een krachtige gelijkstroom geleid. Met behulp van de elektrische stroom worden chloride-ionen (deze ontstaan wanneer zout oplost in water) veranderd in chlooratomen. Het zout en water worden gesplitst in natronloog (natriumhydroxide, NaOH) en waterstofgas (H2) aan de kathode en chloorgas (Cl2) aan de anode. Omdat chloorgas reageert met waterstofgas moeten de anode en kathodeproducten van elkaar gescheiden blijven.

Elektrolyse Methodes

  • Diafragmacel-methode: Met behulp van een diafragma wordt voorkomen dat de produkten zich met elkaar mengen of reacties met elkaar aangaan.
  • Kwikcel-methode: Een van de elektroden bestaat uit kwik en ontstaan producten die zuiverder zijn dan bij de diafragmacelmethode.
  • Membraanmethode: Het membraan laat alleen vrijwel uitsluitend positieve ionen door, waardoor vrij zuivere natronloog wordt gevormd.

Toepassingen van Chloor

Chloor wordt op grote schaal toegepast. Omdat het een zeer reactief element is gaat het gemakkelijk verbindingen aan met andere stoffen. Het kan ook een verbinding maken tussen twee stoffen die anders niet zo makkelijk met elkaar verbonden kunnen worden. Als chloor een verbinding aangaat met een stof die koolstofatomen bevat, ontstaan organische verbindingen. Voorbeelden hiervan zijn plastic, oplosmiddelen en oliën maar ook verschillende stoffen die zich in het menselijk lichaam bevinden.

In de geneeskunst speelt chloor een belangrijke rol. Niet alleen als desinfectiemiddel maar ook als bestanddeel van medicijnen. Het merendeel van de medicijnen bevat chloor of wordt gemaakt met chloorhoudende tussenproducten. Ook geneeskrachtige kruiden bevatten chloor. Het eerste verdovingsmiddel dat in de chirurgie gebruikt werd was chloroform (CHCl3).

Voorbeelden van producten die stoffen met chloor bevatten zijn verf, lijm, oplosmiddelen, schuimrubbers maar ook de bumpers van auto’s, voedseladditieven, pesticiden en antivriesmiddelen. Een van de meest gebruikte chloorhoudende middelen is PVC.

Chloor als Desinfectiemiddel

Chloor is een van de meest gebruikte desinfectiemiddelen. Het is breed inzetbaar en zeer effectief om ziektekiemen te bestrijden. Chloor is makkelijk toe te passen, te meten en te controleren. Het is behoorlijk persistent en niet duur.

Chloor wordt al bijna tweehonderd jaar gebruikt voor het bestrijden van ziekteverwekkers in drinkwater, zwem- en afvalwater en voor het reinigen en desinfecteren van huishoudelijke oppervlakten en het 'bleken' van textiel.

Chloor als Bleekmiddel

Het middel om oppervlakten te desinfecteren is bleekmiddel. Het bestaat uit chloorgas dat is opgelost in een alkali-oplossing, zoals natriumhydroxide (NaOH). Bij het oplossen van chloor in een base zoals natriumhydroxide ontstaat via een autoredox reactie het hypocloriet ion OCl-, dat beschouwd kan worden als de combinatie van een Cl+ en een O2- ion. Chloor vormt in reactie met natriumhydroxide natriumhypochloriet (NaOCl). Natriumhypochloriet heeft een goede desinfecterende werking en is stabiel.

Bij bleekmiddel mogen geen zuren gebruikt worden. In contact met zuren wordt het hypochloriet instabiel en kan giftig chloorgas ontsnappen. Het bijbehorende onderchlorig zuur (HOCl) is niet erg stabiel.

Zoutelektrolyse

Om uw zwembad goed schoon te houden, was het vroeger vrijwel noodzakelijk om wekelijks chloor aan het water toe te voegen. Het vervelende hieraan was dat dit middel na enige tijd zijn werking verloor en dat continu bijvullen absoluut noodzakelijk was om de hygiëne van het zwembadwater te bewaken. Als u dus enkele weken op vakantie was geweest, moest u wel een chloorshockbehandeling toepassen om de chloorniveaus weer op peil te brengen. Met zoutelektrolyse hoeft dit niet langer!

Bij een zoutelektrolyse worden de natrium- en chlooratomen door middel van een elektrische stroom van elkaar gescheiden, wat het ontstaan van chloor tot gevolg heeft.

Voordelen van Zoutelektrolyse

  • Gemak: Het chloorgehalte van uw zwembad wordt continu op peil gehouden.
  • Controle: Het chloorgehalte wordt beter gecontroleerd dan wanneer u zelf chloor zou toevoegen.
  • Minder onderhoud: Zoutelektrolyse is een onderhoudsarm proces.

Nadelen van Zoutelektrolyse

  • Investering: Zoutelektrolyse is een investering en kan prijzig zijn.
  • Correct doseren: Een te hoog zoutgehalte kan leiden tot aantasting van metalen voorwerpen.

Natriumchloride (NaCl)

Natriumchloride bestaat uit twee delen. De chemische naam is NaCl, wat een verbinding is van de elementen natrium (Na) en chloride (Cl). Deze stof komt van nature voor in zeewater en in ondergrondse zoutlagen. In de meeste huishoudens wordt natriumchloride gebruikt als smaakmaker in voedsel. Maar de toepassingen reiken veel verder dan de keuken. Het wordt gebruikt als strooizout om wegen ijsvrij te maken, maar ook voor de productie van chemicaliën als chloor en je vindt het zelfs in schoonmaakmiddelen en cosmetica.

De chemische formule van natriumchloride, NaCl, heeft een krachtige betekenis. Natriumion (Na⁺) en één chloride-ion (Cl⁻) verbinden zich namelijk om samen een neutraal zoutkristal te vormen.

Natriumchloride is een essentieel element in ons lichaam. Hoewel we allemaal zout nodig hebben, om verschillende redenen, is het wel belangrijk dat je op de hoogte bent van gevaren die gepaard gaan met een overmatig gebruik van NaCI of onzorgvuldig gebruik van de stof.

Gevaren van Natriumchloride

  • Te hoge zoutinname kan leiden tot een te hoge bloeddruk en hart- en vaatziekten.
  • Overmatig gebruik van strooizout kan schadelijke gevolgen hebben voor het milieu, zoals verzilting van waterbronnen en schade aan het ecosysteem.
  • Corrosie aan auto-onderdelen en de infrastructuur.

labels:

Zie ook: