Klorin

iso	NA	separuh hayat	DM	DE (MeV)	DP
³⁵Cl	75.77%	Cl stabil dengan 18 neutron
³⁶Cl	syn	3.01×10⁵ t	β^-	0.709	³⁶Ar
³⁶Cl	syn	3.01×10⁵ t	ε	-	³⁶S
³⁷Cl	24.23%	Cl stabil dengan 20 neutron

Rujukan

Klorin (Jawi: ‏کلورين‎code: ms is deprecated ‎; daripada bahasa Yunani Chloros, bermaksud "hijau pucat"), ialah unsur kimia dengan nombor atom 17 dan simbol Cl. Ia sejenis halogen, dijumpai di dalam jadual berkala dalam kumpulan 17. Sebagai ion klorida , yang ia sebahagian daripada garam biasa dan sebatian lain, secara semulajadi ia banyak dan sangat diperlukan dalam banyak bentuk kehidupan, termasuk manusia. Sebagai gas klorin, ia berwarna kuning kehijauan, dan beratnya dua setengah kali ganda manakala baunya sangat menyesakkan dan sangat beracun. Dalam bentuk cecair dan pepejal, ia agen pengoksidaan, pelunturan, dan nyahjangkitan yang sangat efektif.

Ciri-ciri utama

Unsur berkenaan yang tulen, mempunyai keadaan fizikal berbentuk gas berwarna kuning kehijauan, Cl₂.

Unsur ini ada ahli kepada siri pembentukan garam dan boleh diekstrakkan daripada klorida menerusi pengoksidaan dan biasanya melalui elektrolisis. Klorin ialah gas kuning kehijauan yang senang bergabung dengan hampir keseluruhan unsur-unsur lain. Pada 10°C, satu liter daripada air dapat melarutkan 3.10 liter klorin dan pada 30 °C hanya 1.77 liter.

Aplikasi

Klorin ialah bahan kimia yang penting untuk beberapa proses penulenan air, nyahjangkitan, dan dalam pelunturan. Ozon boleh juga digunakan untuk membunuh bakteria, dan ia lebih disukai oleh kebanyakan majlis perbandaran untuk digunakan dalam minuman kerana ozon tidak membentuk sebatian organoklorin dan tidak tertinggal dalam air selepas rawatan.

Klorin juga digunakan secara meluas dalam pembuatan produk sehari-harian.

Digunakan (dalam bentuk asid hipoklorus ) untuk membunuh bakteria dan mikrob-mikrob daripada bekalan minuman dan kolam renang. Begitupun, kebanyakan bekalan air kecil-kecilan sekarang ini diklorinkan secara rutin. Lihat pengklorinan.
Digunakan secara meluas di dalam pembuatan kertas, antiseptik, barangan pewarna, makanan, racun serangga, cat lukisan, produk-produk petroleum, plastik, ubat-ubatan, tekstil, pelarut, dan banyak produk pengguna yang lain.

Unsur ini dugunakan secara giat dalam kimia organik sebagai as agen pengoksidaan dan dalam tindakbalas penggantian kerana klorin biasanya memasukkan ciri-ciri yang dikehendaki dalam sebatian organik apabila ia dimasukkan untuk hidrogen (sebagai dalam pembuatan getah syntetik). Ia mempunyai afiniti electron yang paling tinggi di antara halida-halida.

Kegunaan lain adalah dalam penghasilan klorat, kloroform, karbon tetraklorida, dan dalam pengekstrakan bromin.

Sejarah

Klorin (Bahasa Yunani χλωρος, kuning kehijauan) ditemui pada tahun 1774 oleh ahli kimia Jerman Carl Wilhelm Scheele, yang dengan silapnya menyangkakan ia mengandungi oksigen. Klorin telah diberikan namanya pada tahun 1810 oleh Sir Humphry Davy, yang menegaskan bahasa ia sebenarnya sejenis unsur.

Gas klorin, juga dikenali sebagai bertholite, pertama kali digunakan sebagai senjata menentang manusia pada Perang Dunia Pertama pada 22 April, 1915.

Kewujudan

Secara semula jadi, klorin hanya dijumpai dalam bentuk ion klorida. Klorida membentuk kebanyakan garam zat terlarut dalam lautan bumi— kira-kira 1.9% jisim air laut ialah ion klorida. Larutan klorida dengan kepekatan lebih tinggi dijumpai di Laut Mati dan longgokan air garam bawah tanah.

Kebanyakan klorida larut dalam air, oleh itu klorida pepejal biasanya hanya ditemui dengan berlimpahnya di kawasan beriklim kering, atau bawah tanah. Mineral klorida biasa termasuklah halit (natrium klorida), sylvite (kalium klorida), dam karnalit (kalium magnesium klorida heksahidrat).

Secara industinya, unsur klorin biasanya dihasilkan melalui elektrolisis natrium klorida yang terlarut dalam air. Bersama dengan klorin, proses kloralkali ini menghasilkan gas hidrogen dan natrium hidroksida, mengikut persamaan kimia

2 NaCl + 2 H₂O → Cl₂ + H₂ + 2 NaOH

Lihat juga Mineral Halida.

Isotop-isotop

Terapat dua isotop stabil klorin yang utama, yang berjisim 35 dan 37, masing-masing dijumpai dalam nisbah bandingan 3:1, memberikan atom-atom klorin secara pukalnya mempunyai berat atom nyata 35.5. Klorin mempunyai 9 isotop dengan nombor jisim berjulat antara 32 ke 40. Hanya tiga daripada isotop-isotop ini wujud secara semula jadi: ³⁵Cl (75.77%) dan ³⁷Cl (24.23%) stabil, serta ³⁶Cl yang beradioaktif. Nisbah ³⁶Cl kepada Cl stabil dalam persekitaran adalah kira-kira 700*10^-15 kepada 1. ³⁶Cl dihasilkan dalam atmosfera melalui perkecaian ³⁶Ar oleh tindakan dengan proton sinar kosmik. Dalam persekitaran subpermukaan, ³⁶Cl dihasilkan terutamanya akibat daripada tawanan neutron oleh ³⁵Cl atau tawanan muon oleh ⁴⁰Ca. ³⁶Cl mereput menjadi ³⁶S dan seterusnya ³⁶Ar, dengan gabungan separuh hayat selama 308,000 tahun. Separuh hayat isotop tak reaktif yang hidrofili ini menyebabkannya bersesuaian sebagai pentarikhan geologi dalam julat antara 60,000 kepada 1 juta tahun. Tambahan pula, kandungan besar ³⁶Cl dihasilkan melalui penyinaran air laut semasa peledakan atmosfera senjata nuklear antara tahun 1952 and 1958. Masa mastautin ³⁶Cl dalam atmosfera adalah kira-kira 1 minggu. Oleh itu, sebagai penanda peristiwa air tanah dan air bawah tanah tahun 1950-an, ³⁶Cl juga berguna untuk mentarikhkan air kurang daripada 50 tahun dari masa kini. ³⁶Cl juga digunakan dalam lain-lain bidang dalam sains geologi, termasuklah pentarikhan ais dan endapan.

Langkah pengawasan

Klorin merengsakan sistem pernafasan terutamanya bagi kanak-kanak dan orang tua. Dalam keadaan gasnya, ia merengsa membran mukus dan dalam keadaan cecair ia boleh melecurkan kulit. Hanya dengan kepekatan 3.5 bpj ia boleh dikesan dengan bau tersendiri, tetapi dengan kepekatan 1000 ppm atau lebih barulah ia boleh membawa maut. Oleh sebab itu, klorin adalah antara gas-gas yang digunakan semasa Perang Dunia Pertama sebagai gas perang. (Lihat: Penggunaan gas beracun dalam Perang Dunia Pertama)

Pendedahan kepada gas ini tidak harus melebihi 0.5 bpj (purata pemberat masa 8 jam - 40 jam seminggu).

Pendedahan akut kepada kepekatan tinggi tetapi tidak membawa maut boleh mengakibatkan edema pulmonari, atau bendalir dalam peparu, iaitu keadaan yang sangat tidak menyenangkan. Pendedahan tahap rendah yang kronik melemahkan peparu, meningkatkan kerentanan terhadap lain-lain penyakit peparu.

Wasap bertoksik mungkin akan terhasil apabila peluntur bercampur dengan air kencing, ammonia, asid hidroklorik, dan lain produk pembersih. Wasap ini terdiri daripada campuran gas klorin, kloramina dan nitrogen triklorida; maka campuran ini haruslah dielakkan.

Lihat juga: Klorofluorokarbon

Penyarian gas klorin

Klorin boleh dikilang melalui elektrolisis larutan natrium klorida (air garam). Terdapat tiga kaedah industri untuk penyarian klorin melalui elektrolisis.

Elektrolisis sel merkuri (raksa)

Elektrolisis sel raksa ialah kaedah pertama yang digunakan untuk menghasilkan klorida pada skala industri. Anod titanium diletakkan di atas katod cecair raksa dan larutan natrium klorida diletakkan di antara elektrod-elektrod. Apabila arus elektrik dialirkan, klorida terbebas pada anod titanium dan natrium terlarut pada katod raksa menghasilkan amalgam.

Amalgam boleh dijana semula menjadi raksa dengan memberi tindak balas dengan air, menghasilkan hidrogen dan natrium hidroksida. Inilah hasil sampingan yang berguna.

Kaedah ini menggunakan tenaga yang amat banyak dan terdapat juga kebimbangan tentang pengeluaran raksa.

Elektrolisis sel diafragma

Satu diafragma asbestos dimendapkan pada katod kekisi besi menghalang klorin yang terbentuk pada anod daripada bercampur semula dengan natrium hidroksida yang terhasil pada katod.

Kaedah ini menggunakan kurang tenaga berbanding dengan sel raksa, tetapi natrium hidroksida yang terhasil tidak mudah untuk dipekatkan dan dimendapkan menjadi bahan yang berguna.

Elektrolisis sel membran

Sel elektrolisis terbahagi kepada dua ruang dengan membran sebagai penukar ion. Larutan natrium klorida tepu dialirkan melalui pada ruang anod dan keluar pada kepekatan yang lebih rendah. Larutan natrium hidroksida diedarkan melalui ruang katod lalu keluar pada kepekatan yang lebih tinggi. Sebahagian daripada larutan natrium hidroksida pekat dialih menjadi hasil sementara bakinya dicairkan dengan air ternyahion dan dialirkan lagi melalui sel elektrolisis.

Kaedah ini hampir berkesan seperti sel diafragma dan menghasilkan natrium hidroksida yang lebih tulen, tetapi memerlukan larutan natrium klorida yang amat tulen.

Cara-cara lain

Sebelum kaedah elektrolisis digunakan dalam penghasilan klorin, pengoksidaan terus hidrogen klorida dengan oksigen atau udara juga pernah dijalankan dalam kaedah Deacon:

2HCl + O₂ → Cl₂ + H₂O

Pelaksanaan tindak balas tidak lengkap ini diselesaikan dengan menggunakan mangkin pada dasar melalui CuCl₂. Oleh sebab campuran tindak balas yang sangat mengakis, pelaksanaan teknikal seringkali melibatkan banyak kesulitan.

Proses penghasilan klorin yang lebih awal ialah dengan memanaskan air garam dengan asid dan mangan dioksida Mangan diperoleh semula melalui proses Weldon.

Dalam makmal, kandungan gas klorin yang sedikit boleh dihasilkan dengan mencampurkan asid hidroklorik (biasanya kira-kira 5 molar) kepada larutan natrium klorat.

Ahli kimia Carl Wilhelm Scheele ialah orang pertama yang mengasingkan klorin di dalam makmal, dengan menggunakan kaedah yang sangat rumit:

2NaCl + 2H₂SO₄ + MnO₂ → Na₂SO₄ + MnSO₄ + 2H₂O + Cl₂

Sebatian

Untuk rujukan am mengenai ion klorida (Cl⁻, termasuklah rujukan-rujukan tentang klorida-klorida tertentu, lihat Klorida. Untuk sebatian klorin lain sila rujuk klorat (ClO₃⁻), klorit (ClO₂⁻), hipoklorit(ClO⁻), dan perklorat (ClO₄⁻). Lihat juga Kloramina (NH₂Cl), Klorin dioksida (ClO₂), Asid klorik (HClO₃), Klorin monofluorida (ClF), Klorin trifluorida (ClF₃), Klorin pentafluorida (ClF₅) Diklorin monoksida (Cl₂O), Diklorin heptoksida (Cl2O₇), Asid hidroklorik (HCl), Asid perklorik (HClO₄), dan kalium klorida (KCl).