क्लोरीन

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Chlorine
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क्लोरीन एक रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Cl और परमाणु क्रमांक 17 है। हैलोजन में दूसरा सबसे हल्का, यह आवर्त सारणी में फ्लोरीन और ब्रोमीन के बीच आता है और इसके गुण अधिकतर इनके बीच के होते हैं। क्लोरीन कमरे के तापमान पर एक पीले-हरे रंग की गैस है। यह एक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील तत्व और एक शक्तिशाली ऑक्सीकारक है: तत्वों के बीच, इसकी इलेक्ट्रॉन बंधुता सबसे अधिक है और संशोधित पॉलिंग पैमाने पर इसकी विद्युत ऋणात्मकता तीसरी सबसे अधिक है, जो केवल ऑक्सीजन और फ्लोरीन से पीछे है।

क्लोरीन ने मध्ययुगीन कीमियागरों द्वारा किए गए प्रयोगों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई, जिसमें आमतौर पर अमोनियम क्लोराइड (नवसादर) और सोडियम क्लोराइड (खाने का नमक) जैसे क्लोराइड लवणों को गर्म करना शामिल था, जिससे क्लोरीन युक्त विभिन्न रासायनिक पदार्थ जैसे हाइड्रोजन क्लोराइड, मर्करी(II) क्लोराइड (संक्षारक सब्लिमेट), और एक्वा रेजिया का उत्पादन होता था। हालाँकि, एक अलग पदार्थ के रूप में मुक्त क्लोरीन गैस की प्रकृति को केवल 1630 के आसपास जान बैपटिस्ट वैन हेलमोंट द्वारा पहचाना गया था। कार्ल विल्हेम शील ने 1774 में क्लोरीन गैस का विवरण लिखा, और इसे एक नए तत्व का ऑक्साइड माना। 1809 में, रसायनज्ञों ने सुझाव दिया कि गैस एक शुद्ध तत्व हो सकती है, और इसकी पुष्टि 1810 में सर हम्फ्री डेवी ने की, जिन्होंने इसका नाम इसके रंग के कारण प्राचीन ग्रीक χλωρός (khlōrós, "हल्का हरा") के नाम पर रखा।

अपनी अत्यधिक प्रतिक्रियाशीलता के कारण, पृथ्वी की पपड़ी में सभी क्लोरीन आयनिक क्लोराइड यौगिकों के रूप में है, जिसमें खाने का नमक भी शामिल है। यह (फ्लोरीन के बाद) दूसरा सबसे प्रचुर हैलोजन है और पृथ्वी की पपड़ी में 20वां सबसे प्रचुर तत्व है। फिर भी ये क्रिस्टल जमा समुद्री जल में क्लोराइड के विशाल भंडार की तुलना में बहुत कम हैं।

तत्व क्लोरीन का व्यावसायिक उत्पादन ब्राइन (खारे पानी) से विद्युत अपघटन द्वारा किया जाता है, मुख्य रूप से क्लोर-क्षार प्रक्रिया में। तत्व क्लोरीन की उच्च ऑक्सीकरण क्षमता ने व्यावसायिक ब्लीच और कीटाणुनाशकों के विकास को प्रेरित किया, और रासायनिक उद्योग में कई प्रक्रियाओं के लिए एक अभिकर्मक के रूप में इसका उपयोग किया जाता है। क्लोरीन का उपयोग उपभोक्ता उत्पादों की एक विस्तृत श्रृंखला के निर्माण में किया जाता है, जिनमें से लगभग दो-तिहाई कार्बनिक रसायन हैं जैसे पॉलीविनाइल क्लोराइड (PVC), प्लास्टिक के उत्पादन के लिए कई मध्यवर्ती, और अन्य अंतिम उत्पाद जिनमें तत्व शामिल नहीं होते हैं। एक सामान्य कीटाणुनाशक के रूप में, तत्व क्लोरीन और क्लोरीन उत्पन्न करने वाले यौगिकों का उपयोग स्विमिंग पूल में उन्हें स्वच्छ रखने के लिए अधिक सीधे तौर पर किया जाता है। उच्च सांद्रता पर तत्व क्लोरीन अत्यधिक खतरनाक है, और अधिकांश जीवित जीवों के लिए विषैला है। एक रासायनिक युद्ध एजेंट के रूप में, क्लोरीन का उपयोग पहली बार प्रथम विश्व युद्ध में विषैली गैस हथियार के रूप में किया गया था।

क्लोराइड आयन के रूप में, क्लोरीन जीवन की सभी ज्ञात प्रजातियों के लिए आवश्यक है। जीवित जीवों में अन्य प्रकार के क्लोरीन यौगिक दुर्लभ हैं, और कृत्रिम रूप से उत्पादित क्लोरीनेटेड कार्बनिक पदार्थ निष्क्रिय से लेकर विषाक्त तक होते हैं। ऊपरी वायुमंडल में, क्लोरोफ्लोरोकार्बन जैसे क्लोरीन युक्त कार्बनिक अणुओं को ओजोन रिक्तीकरण में शामिल माना गया है। बैक्टीरिया के खिलाफ प्रतिरक्षा प्रणाली प्रतिक्रिया के हिस्से के रूप में न्यूट्रोफिल में क्लोराइड आयनों के ऑक्सीकरण द्वारा तत्व क्लोरीन की छोटी मात्रा उत्पन्न होती है।

इतिहास

क्लोरीन का सबसे सामान्य यौगिक, सोडियम क्लोराइड, प्राचीन काल से ज्ञात है; पुरातत्वविदों को प्रमाण मिले हैं कि सेंधा नमक का उपयोग 3000 ईसा पूर्व और ब्राइन का उपयोग 6000 ईसा पूर्व में किया जाता था।[1]

प्रारंभिक खोजें

लगभग 900 ईस्वी में, जाबिर इब्न हयान (लैटिन: गेबर) और फारसी चिकित्सक और कीमियागर अबू बक्र अल-राज़ी (लगभग 865–925, लैटिन: राझेस) को श्रेय दी जाने वाली अरबी कृतियों के लेखकों ने नवसादर (अमोनियम क्लोराइड) के साथ प्रयोग किए, जिसे जब विट्रियल (विभिन्न धातुओं के जलयोजित सल्फेट) के साथ आसवित किया गया तो हाइड्रोजन क्लोराइड का उत्पादन हुआ।[2] हालाँकि, ऐसा प्रतीत होता है कि क्लोराइड लवणों के साथ इन शुरुआती प्रयोगों में, गैसीय उत्पादों को त्याग दिया गया था, और हाइड्रोजन क्लोराइड का उत्पादन कई बार किया गया होगा इससे पहले कि यह पता चला कि इसे रासायनिक उपयोग में लाया जा सकता है।[3] ऐसे पहले उपयोगों में से एक मर्करी(II) क्लोराइड (संक्षारक सब्लिमेट) का संश्लेषण था, जिसका उत्पादन पारे को फिटकरी और अमोनियम क्लोराइड के साथ या विट्रियल और सोडियम क्लोराइड के साथ गर्म करने से होता था, जिसका वर्णन पहली बार डी एल्युमिनिबस एट सालिबस ("ऑन एलम्स एंड साल्ट्स", ग्यारहवीं या बारहवीं शताब्दी का एक अरबी पाठ जिसे गलत तरीके से अबू बक्र अल-राज़ी को श्रेय दिया गया और बारहवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में लैटिन में अनुवादित क्रेमोना के जेरार्ड द्वारा, 1144–1187) में किया गया था।[4] एक और महत्वपूर्ण विकास स्यूडो-गेबर (डी इनवेन्टियोन वेरिटाटिस, "ऑन द डिस्कवरी ऑफ ट्रुथ", लगभग 1300 के बाद) द्वारा की गई खोज थी कि नाइट्रिक एसिड में अमोनियम क्लोराइड मिलाकर, सोना घोलने में सक्षम एक शक्तिशाली विलायक (अर्थात, एक्वा रेजिया) का उत्पादन किया जा सकता है।[5] हालाँकि एक्वा रेजिया एक अस्थिर मिश्रण है जो लगातार मुक्त क्लोरीन गैस युक्त धुएं का उत्सर्जन करता है, ऐसा लगता है कि इस क्लोरीन गैस को लगभग 1630 तक नजरअंदाज कर दिया गया था, जब ब्रैबेंट के रसायनज्ञ और चिकित्सक जान बैपटिस्ट वैन हेलमोंट द्वारा एक अलग गैसीय पदार्थ के रूप में इसकी प्रकृति को पहचाना गया था।[6][en 1]

अलगाव

कार्ल विल्हेम शील, क्लोरीन के खोजकर्ता

इस तत्व का पहली बार 1774 में स्वीडिश रसायनज्ञ कार्ल विल्हेम शील द्वारा विस्तार से अध्ययन किया गया था, और उन्हें इसकी खोज का श्रेय दिया जाता है।[7][8] शील ने MnO2 (खनिज पायरोलुसाइट के रूप में) को HCl के साथ प्रतिक्रिया कराकर क्लोरीन का उत्पादन किया:[6]

4 HCl + MnO2 → MnCl2 + 2 H2O + Cl2

शील ने क्लोरीन के कई गुणों का अवलोकन किया: लिटमस पर विरंजन प्रभाव, कीड़ों पर घातक प्रभाव, पीला-हरा रंग, और एक्वा रेजिया के समान गंध।[9] उन्होंने इसे "डीफ्लॉजिस्टिकेटेड म्यूरिएटिक एसिड एयर" कहा क्योंकि यह एक गैस (तब "हवाएं" कहलाती थी) थी और यह हाइड्रोक्लोरिक एसिड (तब "म्यूरिएटिक एसिड" के रूप में जानी जाती थी) से आई थी।[8] वह क्लोरीन को एक तत्व के रूप में स्थापित करने में विफल रहे।[8]

उस समय प्रचलित रासायनिक सिद्धांत यह था कि एक एसिड एक ऐसा यौगिक है जिसमें ऑक्सीजन होता है (तत्व का नाम ग्रीक मूल oxys ("एसिड") और -genēs ("उत्पादक", शाब्दिक रूप से 'जनक') से आया है[10], इसलिए क्लाउड बर्थोलेट सहित कई रसायनज्ञों ने सुझाव दिया कि शील की डीफ्लॉजिस्टिकेटेड म्यूरिएटिक एसिड एयर ऑक्सीजन और अभी तक अज्ञात तत्व, म्यूरिएटिकम का संयोजन होनी चाहिए।[11][12]

1809 में, जोसेफ लुई गे-लुसाक और लुई-जैक्स थेनार्ड ने डीफ्लॉजिस्टिकेटेड म्यूरिएटिक एसिड एयर को चारकोल के साथ प्रतिक्रिया कराकर मुक्त तत्व म्यूरिएटिकम (और कार्बन डाइऑक्साइड) को मुक्त करने का प्रयास किया।[8] वे सफल नहीं हुए और उन्होंने एक रिपोर्ट प्रकाशित की जिसमें उन्होंने इस संभावना पर विचार किया कि डीफ्लॉजिस्टिकेटेड म्यूरिएटिक एसिड एयर एक तत्व है, लेकिन वे आश्वस्त नहीं थे।[13]

1810 में, सर हम्फ्री डेवी ने फिर से वही प्रयोग किया, और निष्कर्ष निकाला कि पदार्थ एक तत्व है, न कि यौगिक।[8] उन्होंने उस वर्ष 15 नवंबर को रॉयल सोसाइटी में अपने परिणामों की घोषणा की।[6] उस समय, उन्होंने इस नए तत्व का नाम "क्लोरीन" रखा, जो ग्रीक शब्द χλωρος (chlōros, "हरा-पीला") से लिया गया था, जो इसके रंग के संदर्भ में था।[14] "हैलोजन" शब्द, जिसका अर्थ "नमक उत्पादक" है, का उपयोग मूल रूप से 1811 में जोहान सालोमो क्रिस्टोफ श्विगर द्वारा क्लोरीन के लिए किया गया था।[15] इस शब्द का उपयोग बाद में 1826 में जोंस जैकब बर्ज़ेलियस के सुझाव के बाद, क्लोरीन परिवार (फ्लोरीन, ब्रोमीन, आयोडीन) के सभी तत्वों का वर्णन करने के लिए एक सामान्य शब्द के रूप में किया गया था।[16][17] 1823 में, माइकल फैराडे ने पहली बार क्लोरीन को द्रवीभूत किया,[18][19][20] और प्रदर्शित किया कि जिसे तब "ठोस क्लोरीन" के रूप में जाना जाता था, उसकी संरचना क्लोरीन हाइड्रेट (Cl2·H2O) की थी।[6]

बाद के उपयोग

क्लोरीन गैस का उपयोग पहली बार फ्रांसीसी रसायनज्ञ क्लाउड लुई बर्थोलेट द्वारा 1785 में वस्त्रों को ब्लीच करने के लिए किया गया था।[21][22] आधुनिक ब्लीच बर्थोलेट के आगे के काम का परिणाम थे, जिन्होंने पहली बार 1789 में जावेल (अब पेरिस, फ्रांस का हिस्सा) शहर में अपनी प्रयोगशाला में सोडियम कार्बोनेट के घोल के माध्यम से क्लोरीन गैस प्रवाहित करके सोडियम हाइपोक्लोराइट का उत्पादन किया। परिणामी तरल, जिसे "Eau de Javel" ("जावेल जल") के रूप में जाना जाता है, सोडियम हाइपोक्लोराइट का एक कमजोर घोल था। यह प्रक्रिया बहुत कुशल नहीं थी, और वैकल्पिक उत्पादन विधियों की तलाश की गई। स्कॉटिश रसायनज्ञ और उद्योगपति चार्ल्स टेनेंट ने पहले कैल्शियम हाइपोक्लोराइट ("क्लोरीनेटेड चूना") का घोल तैयार किया, फिर ठोस कैल्शियम हाइपोक्लोराइट (ब्लीचिंग पाउडर)।[21] ये यौगिक तत्व क्लोरीन का निम्न स्तर उत्पन्न करते थे और इन्हें सोडियम हाइपोक्लोराइट की तुलना में अधिक कुशलता से ले जाया जा सकता था, जो पतला घोल बना रहा क्योंकि पानी को खत्म करने के लिए शुद्ध किए जाने पर, यह एक खतरनाक रूप से शक्तिशाली और अस्थिर ऑक्सीकारक बन गया। उन्नीसवीं सदी के अंत के करीब, ई. एस. स्मिथ ने सोडियम हाइड्रोक्साइड और क्लोरीन गैस का उत्पादन करने के लिए ब्राइन के विद्युत अपघटन से जुड़ी सोडियम हाइपोक्लोराइट उत्पादन की एक विधि का पेटेंट कराया, जो फिर सोडियम हाइपोक्लोराइट बनाने के लिए मिश्रित हो गई।[23] इसे क्लोर-क्षार प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है, जिसे पहली बार 1892 में औद्योगिक पैमाने पर पेश किया गया था, और अब यह अधिकांश तत्व क्लोरीन और सोडियम हाइड्रोक्साइड का स्रोत है।[24] 1884 में, जर्मनी में केमिशे फैब्रिक ग्रीसहेम ने एक और क्लोर-क्षार प्रक्रिया विकसित की जो 1888 में व्यावसायिक उत्पादन में प्रवेश कर गई।[25]

क्षारीय पानी (सोडियम और कैल्शियम हाइपोक्लोराइट) में घुले तत्व क्लोरीन के घोल का उपयोग पहली बार 1820 के दशक में फ्रांस में रोगों के रोगाणु सिद्धांत की स्थापना से बहुत पहले, सड़न-रोधी एजेंटों और कीटाणुनाशकों के रूप में किया गया था। इस अभ्यास का बीड़ा एंटोनी-जर्मेन लाबाराक ने उठाया था, जिन्होंने बर्थोलेट के "जावेल जल" ब्लीच और अन्य क्लोरीन तैयारियों को अनुकूलित किया था।[26] तत्व क्लोरीन ने तब से सामयिक एंटीसेप्सिस (घाव सिंचाई समाधान और इसी तरह) और सार्वजनिक स्वच्छता, विशेष रूप से तैराकी और पीने के पानी में एक निरंतर कार्य किया है।[9]

क्लोरीन गैस का उपयोग पहली बार 22 अप्रैल 1915 को यप्रेस की दूसरी लड़ाई में जर्मन सेना द्वारा एक हथियार के रूप में किया गया था।[27][28] मित्र देशों की सेनाओं पर इसका प्रभाव विनाशकारी था क्योंकि मौजूदा गैस मास्क को तैनात करना कठिन था और उन्हें व्यापक रूप से वितरित नहीं किया गया था।[29][30]

गुण

−150 °C पर ठोस क्लोरीन
ऐक्रेलिक ग्लास में जड़ी क्वार्ट्ज एम्पुल में प्रदर्शित, कमरे के तापमान पर 7.4 बार के दबाव में द्रवीकृत क्लोरीन
गोलाकार कंटेनर के अंदर संग्रहीत गैसीय क्लोरीन।

क्लोरीन दूसरा हैलोजन है, जो आवर्त सारणी के समूह 17 में एक अधातु है। इसके गुण इस प्रकार फ्लोरीन, ब्रोमीन और आयोडीन के समान हैं, और काफी हद तक पहले दो के बीच के हैं। क्लोरीन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Ne]3s23p5 है, जिसमें तीसरी और सबसे बाहरी कक्षा के सात इलेक्ट्रॉन इसके संयोजी इलेक्ट्रॉन के रूप में कार्य करते हैं। सभी हैलोजन की तरह, यह एक पूर्ण अष्टक (octet) से एक इलेक्ट्रॉन कम है, और इसलिए यह एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, जो अपनी बाहरी कक्षा को पूरा करने के लिए कई तत्वों के साथ प्रतिक्रिया करता है।[31] आवर्ती प्रवृत्तियों के अनुरूप, यह विद्युतऋणात्मकता में फ्लोरीन और ब्रोमीन के बीच का है (F: 3.98, Cl: 3.16, Br: 2.96, I: 2.66), और फ्लोरीन से कम प्रतिक्रियाशील तथा ब्रोमीन से अधिक प्रतिक्रियाशील है। यह फ्लोरीन की तुलना में एक कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट भी है, लेकिन ब्रोमीन की तुलना में एक मजबूत है। इसके विपरीत, क्लोराइड आयन ब्रोमाइड की तुलना में एक कमजोर अपचायक (reducing agent) है, लेकिन फ्लोराइड की तुलना में एक मजबूत है।[31] यह परमाणु त्रिज्या में फ्लोरीन और ब्रोमीन के बीच का है, और यह इसके कई परमाणु गुणों को आयोडीन से ब्रोमीन तक ऊपर की ओर प्रवृत्ति को जारी रखने की ओर ले जाता है, जैसे कि प्रथम आयनन ऊर्जा, इलेक्ट्रॉन बंधुता, X2 अणु (X = Cl, Br, I) की पृथक्करण एन्थैल्पी, आयनिक त्रिज्या, और X–X बंधन लंबाई। (फ्लोरीन अपने छोटे आकार के कारण विसंगत है।)[31]

सभी चार स्थिर हैलोजन अंतर-आणविक वैन डेर वाल्स बल आकर्षण का अनुभव करते हैं, और उनकी ताकत सभी समनाभिकीय द्विपरमाणुक हैलोजन अणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों की संख्या के साथ बढ़ती है। इस प्रकार, क्लोरीन का गलनांक और क्वथनांक फ्लोरीन और ब्रोमीन के बीच का होता है: क्लोरीन −101.0 °C पर पिघलता है और −34.0 °C पर उबलता है। समूह में नीचे जाने पर हैलोजन के बढ़ते आणविक भार के परिणामस्वरूप, क्लोरीन का घनत्व और संलयन तथा वाष्पीकरण की ऊष्मा फिर से ब्रोमीन और फ्लोरीन के बीच होती है, हालांकि उनकी द्विपरमाणुक आणविक संरचना के कारण उनकी सभी वाष्पीकरण ऊष्मा काफी कम (उच्च अस्थिरता की ओर ले जाती है) होती है।[31] समूह में नीचे जाने पर हैलोजन का रंग गहरा होता जाता है: इस प्रकार, जबकि फ्लोरीन एक हल्के पीले रंग की गैस है, क्लोरीन स्पष्ट रूप से पीले-हरे रंग की होती है। यह प्रवृत्ति इसलिए होती है क्योंकि हैलोजन द्वारा अवशोषित दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य समूह में नीचे जाने पर बढ़ती है।[31] विशेष रूप से, क्लोरीन जैसे हैलोजन का रंग इलेक्ट्रॉन संक्रमण के परिणामस्वरूप होता है, जो उच्चतम अधिकृत एंटीबॉन्डिंग πg आणविक कक्षक और सबसे निचले रिक्त एंटीबॉन्डिंग σu आणविक कक्षक के बीच होता है।[32] कम तापमान पर रंग फीका पड़ जाता है, इसलिए −195 °C पर ठोस क्लोरीन लगभग रंगहीन होता है।[31]

ठोस ब्रोमीन और आयोडीन की तरह, ठोस क्लोरीन Cl2 अणुओं की एक स्तरित जाली में ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल प्रणाली में क्रिस्टलीकृत होता है। Cl–Cl दूरी 198 pm (गैसीय Cl–Cl दूरी 199 pm के करीब) है और अणुओं के बीच Cl···Cl दूरी एक परत के भीतर 332 pm और परतों के बीच 382 pm है (क्लोरीन की वैन डेर वाल्स त्रिज्या, 180 pm की तुलना करें)। इस संरचना का अर्थ है कि क्लोरीन बिजली का बहुत खराब संवाहक है, और वास्तव में इसकी चालकता इतनी कम है कि इसे व्यावहारिक रूप से मापा नहीं जा सकता है।[31]

समस्थानिक

क्लोरीन के दो स्थिर समस्थानिक हैं, 35Cl और 37Cl। ये इसके केवल दो प्राकृतिक समस्थानिक हैं जो प्रचुर मात्रा में पाए जाते हैं, जिसमें 35Cl प्राकृतिक क्लोरीन का 76% और 37Cl शेष 24% बनाता है। दोनों का संश्लेषण तारों में ऑक्सीजन-जलन और सिलिकॉन-जलन प्रक्रिया में होता है।[33] दोनों का परमाणु स्पिन 3/2+ है और इसलिए इनका उपयोग परमाणु चुंबकीय अनुनाद के लिए किया जा सकता है, हालांकि 1/2 से अधिक स्पिन परिमाण के परिणामस्वरूप गैर-गोलाकार परमाणु आवेश वितरण होता है और इस प्रकार एक गैर-शून्य परमाणु चतुर्ध्रुव आघूर्ण और परिणामी चतुर्ध्रुवीय विश्राम के परिणामस्वरूप अनुनाद चौड़ा हो जाता है। अन्य सभी क्लोरीन समस्थानिक रेडियोधर्मी हैं, जिनकी अर्ध-आयु इतनी कम है कि वे प्रकृति में आदिम रूप से नहीं पाए जाते हैं। इनमें से, प्रयोगशाला में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले 36Cl (t1/2 = 3.0e5 y) और 38Cl (t1/2 = 37.2 min) हैं, जिन्हें प्राकृतिक क्लोरीन के न्यूट्रॉन सक्रियण से उत्पादित किया जा सकता है।[31]

सबसे स्थिर क्लोरीन रेडियोआइसोटोप 36Cl है। 35Cl से हल्के समस्थानिकों का प्राथमिक क्षय मोड सल्फर के समस्थानिकों के लिए इलेक्ट्रॉन कैप्चर है; 37Cl से भारी समस्थानिकों का प्राथमिक क्षय मोड आर्गन के समस्थानिकों के लिए बीटा क्षय है; और 36Cl स्थिर 36S या 36Ar के लिए किसी भी मोड द्वारा क्षय हो सकता है।[34] 36Cl प्रकृति में कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड के रूप में स्थिर क्लोरीन समस्थानिकों के साथ लगभग 7 ± -×10^-13 से 1 के अनुपात में ट्रेस मात्रा में पाया जाता है: यह वायुमंडल में कॉस्मिक किरण प्रोटॉन के साथ अंतःक्रिया द्वारा 36Ar के स्पैलेशन द्वारा निर्मित होता है। स्थलमंडल के शीर्ष मीटर में, 36Cl मुख्य रूप से 35Cl के थर्मल न्यूट्रॉन सक्रियण और 39K तथा 40Ca के स्पैलेशन द्वारा उत्पन्न होता है। उपसतह पर्यावरण में, 36Cl उत्पन्न करने के तरीके के रूप में 40Ca द्वारा म्यूऑन कैप्चर अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है।[35][36]

रसायन विज्ञान और यौगिक

हैलोजन बंधन ऊर्जा (kJ/mol)[32]
X XX HX BX3 AlX3 CX4
F 159 574 645 582 456
Cl 243 428 444 427 327
Br 193 363 368 360 272
I 151 294 272 285 239

क्लोरीन फ्लोरीन और ब्रोमीन के बीच प्रतिक्रियाशीलता में मध्यवर्ती है, और सबसे प्रतिक्रियाशील तत्वों में से एक है। क्लोरीन फ्लोरीन की तुलना में एक कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट है लेकिन ब्रोमीन या आयोडीन की तुलना में एक मजबूत है। यह X/X- जोड़ों (F, +2.866 V; Cl, +1.395 V; Br, +1.087 V; I, +0.615 V; At, लगभग +0.3 V) के मानक इलेक्ट्रोड विभव से देखा जा सकता है। हालाँकि, यह प्रवृत्ति बंधन ऊर्जाओं में नहीं दिखाई देती है क्योंकि फ्लोरीन अपने छोटे आकार, कम ध्रुवीयता और हाइपरवैलेंस दिखाने में असमर्थता के कारण अद्वितीय है। एक और अंतर के रूप में, क्लोरीन की सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्थाओं में महत्वपूर्ण रसायन विज्ञान है जबकि फ्लोरीन की नहीं है। क्लोरीनीकरण अक्सर ब्रोमीनीकरण या आयोडीनीकरण की तुलना में उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं की ओर ले जाता है लेकिन फ्लोरीनीकरण की तुलना में कम ऑक्सीकरण अवस्थाओं की ओर। क्लोरीन M–Cl बंधन बनाने के लिए M–M, M–H, या M–C बंधन सहित यौगिकों के साथ प्रतिक्रिया करता है।[32]

यह देखते हुए कि E⦵ (O2/2 H2O) = +1.229 V, जो +1.395 V से कम है, यह उम्मीद की जानी चाहिए कि क्लोरीन को पानी को ऑक्सीजन और हाइड्रोक्लोरिक एसिड में ऑक्सीकृत करने में सक्षम होना चाहिए। हालाँकि, इस प्रतिक्रिया की गतिज (kinetics) प्रतिकूल है, और विचार करने के लिए एक बुलबुला ओवरपोटेंशियल प्रभाव भी है, इसलिए जलीय क्लोराइड समाधानों का इलेक्ट्रोलिसिस क्लोरीन गैस विकसित करता है न कि ऑक्सीजन गैस, एक तथ्य जो क्लोरीन के औद्योगिक उत्पादन के लिए बहुत उपयोगी है।[37]

हाइड्रोजन क्लोराइड

ठोस ड्यूटेरियम क्लोराइड की संरचना, D···Cl हाइड्रोजन बंधन के साथ

सबसे सरल क्लोरीन यौगिक हाइड्रोजन क्लोराइड, HCl है, जो उद्योग के साथ-साथ प्रयोगशाला में भी एक प्रमुख रसायन है, जो गैस के रूप में और पानी में हाइड्रोक्लोरिक एसिड के रूप में घुला होता है। यह अक्सर क्लोरीन गैस में हाइड्रोजन गैस को जलाकर, या हाइड्रोकार्बन के क्लोरीनीकरण के उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित किया जाता है। एक अन्य दृष्टिकोण हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उत्पादन करने के लिए केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ सोडियम क्लोराइड का इलाज करना है, जिसे "सॉल्ट-केक" प्रक्रिया के रूप में भी जाना जाता है:[38]

NaCl + H2SO4 →150A∘A22∘C NaHSO4 + HCl
NaCl + NaHSO4 →540−600A∘A22∘C Na2SO4 + HCl

प्रयोगशाला में, हाइड्रोजन क्लोराइड गैस को केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ एसिड के केंद्रित जलीय घोल को सुखाकर बनाया जा सकता है। ड्यूटेरियम क्लोराइड, DCl, बेंज़ोयल क्लोराइड के साथ भारी पानी (D2O) की प्रतिक्रिया करके उत्पादित किया जा सकता है।[38]

कमरे के तापमान पर, हाइड्रोजन क्लोराइड एक रंगहीन गैस है, हाइड्रोजन फ्लोराइड के अलावा सभी हाइड्रोजन हैलाइड्स की तरह, क्योंकि हाइड्रोजन बड़े विद्युतऋणात्मक क्लोरीन परमाणु के साथ मजबूत हाइड्रोजन बंधन नहीं बना सकता है; हालाँकि, कम तापमान पर ठोस क्रिस्टलीय हाइड्रोजन क्लोराइड में कमजोर हाइड्रोजन बंधन मौजूद होता है, जो हाइड्रोजन फ्लोराइड संरचना के समान है, इससे पहले कि तापमान बढ़ने पर विकार प्रबल होने लगे।[38] हाइड्रोक्लोरिक एसिड एक मजबूत एसिड (pKa = −7) है क्योंकि हाइड्रोजन-क्लोरीन बंधन पृथक्करण को रोकने के लिए बहुत कमजोर हैं। HCl/H2O प्रणाली में n = 1, 2, 3, 4, और 6 के लिए कई हाइड्रेट HCl·nH2O हैं। HCl और H2O के 1:1 मिश्रण से परे, प्रणाली पूरी तरह से दो अलग-अलग तरल चरणों में अलग हो जाती है। हाइड्रोक्लोरिक एसिड 100 ग्राम समाधान प्रति 20.22 ग्राम HCl पर 108.58 °C के क्वथनांक के साथ एक एज़ियोट्रोप बनाता है; इस प्रकार हाइड्रोक्लोरिक एसिड को आसवन द्वारा इस बिंदु से आगे केंद्रित नहीं किया जा सकता है।[39]

हाइड्रोजन फ्लोराइड के विपरीत, निर्जल तरल हाइड्रोजन क्लोराइड को विलायक के रूप में काम करना मुश्किल है, क्योंकि इसका क्वथनांक कम है, इसकी तरल सीमा छोटी है, इसका परावैद्युत स्थिरांक कम है और यह H2Cl+ और HCl_{2}- आयनों में काफी हद तक अलग नहीं होता है – बाद वाले, किसी भी मामले में, बाइफ्लोराइड आयनों (HF_{2}-) की तुलना में बहुत कम स्थिर हैं क्योंकि हाइड्रोजन और क्लोरीन के बीच बहुत कमजोर हाइड्रोजन बंधन है, हालांकि Cs+ और NR_{4}+ (R = Me, Et, Bu_{n}) जैसे बहुत बड़े और कमजोर ध्रुवीकरण वाले धनायनों के साथ इसके लवण अभी भी अलग किए जा सकते हैं। निर्जल हाइड्रोजन क्लोराइड एक खराब विलायक है, जो केवल छोटे आणविक यौगिकों जैसे नाइट्रोसिल क्लोराइड और फिनोल, या बहुत कम जालक ऊर्जा वाले लवणों जैसे टेट्राअल्काइलअमोनियम हैलाइड्स को ही घोलने में सक्षम है। यह आसानी से लोन-पेयर या π बंधन वाले न्यूक्लियोफाइल को प्रोटोनेट करता है। सोलवोलिसिस, लिगैंड प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं, और ऑक्सीकरण हाइड्रोजन क्लोराइड समाधान में अच्छी तरह से वर्णित हैं:[40]

Ph3SnCl + HCl -> Ph2SnCl2 + PhH (सोलवोलिसिस)
Ph3COH + 3 HCl -> Ph3C+HCl_{2}- + H3O+Cl- (सोलवोलिसिस)
Me4N+HCl_{2}- + BCl3 -> Me4N+BCl_{4}- + HCl (लिगैंड प्रतिस्थापन)
PCl3 + Cl2 + HCl -> PCl_{4}+HCl_{2}- (ऑक्सीकरण)

अन्य बाइनरी क्लोराइड

जलयोजित निकेल(II) क्लोराइड, NiCl2*6H2O

आवर्त सारणी के लगभग सभी तत्व बाइनरी क्लोराइड बनाते हैं। अपवाद स्पष्ट रूप से अल्पसंख्यक हैं और प्रत्येक मामले में तीन कारणों में से एक से उत्पन्न होते हैं: अत्यधिक जड़ता और रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेने के प्रति अनिच्छा (नोबल गैसें, अत्यधिक अस्थिर XeCl2 और XeCl4 में ज़ेनॉन को छोड़कर); क्षय और ट्रांसम्यूटेशन से पहले रासायनिक जांच में बाधा डालने वाली अत्यधिक परमाणु अस्थिरता (बिस्मथ से परे कई सबसे भारी तत्व); और क्लोरीन की तुलना में उच्च विद्युतऋणात्मकता होना (ऑक्सीजन और फ्लोरीन) ताकि परिणामी बाइनरी यौगिक औपचारिक रूप से क्लोराइड नहीं बल्कि क्लोरीन के ऑक्साइड या फ्लोराइड हों।[41] भले ही NCl3 में नाइट्रोजन पर नकारात्मक आवेश है, यौगिक को आमतौर पर नाइट्रोजन ट्राइक्लोराइड कहा जाता है।

Cl2 के साथ धातुओं का क्लोरीनीकरण आमतौर पर Br2 के साथ ब्रोमीनीकरण की तुलना में उच्च ऑक्सीकरण अवस्था की ओर ले जाता है जब कई ऑक्सीकरण अवस्थाएं उपलब्ध होती हैं, जैसे कि MoCl5 और MoBr3 में। क्लोराइड को हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ एक तत्व या उसके ऑक्साइड, हाइड्रॉक्साइड, या कार्बोनेट की प्रतिक्रिया से बनाया जा सकता है, और फिर कम दबाव या निर्जल हाइड्रोजन क्लोराइड गैस के साथ संयुक्त रूप से हल्के उच्च तापमान द्वारा निर्जलित किया जा सकता है। ये तरीके सबसे अच्छा काम करते हैं जब क्लोराइड उत्पाद हाइड्रोलिसिस के लिए स्थिर होता है; अन्यथा, संभावनाओं में क्लोरीन या हाइड्रोजन क्लोराइड के साथ तत्व का उच्च-तापमान ऑक्सीडेटिव क्लोरीनीकरण, क्लोरीन द्वारा धातु ऑक्साइड या अन्य हैलाइड का उच्च-तापमान क्लोरीनीकरण, एक अस्थिर धातु क्लोराइड, कार्बन टेट्राक्लोराइड, या एक कार्बनिक क्लोराइड शामिल है। उदाहरण के लिए, ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड मानक स्थितियों पर ज़िरकोनियम टेट्राक्लोराइड का उत्पादन करने के लिए क्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करता है, और यूरेनियम ट्राइऑक्साइड रिफ्लक्स के तहत गर्म होने पर यूरेनियम टेट्राक्लोराइड देने के लिए हेक्साक्लोरोप्रोपीन के साथ प्रतिक्रिया करता है। दूसरे उदाहरण में ऑक्सीकरण अवस्था में कमी भी शामिल है, जिसे हाइड्रोजन या धातु का उपयोग करके उच्च क्लोराइड को कम करके भी प्राप्त किया जा सकता है। इसे थर्मल अपघटन या असमानुपातीकरण द्वारा भी प्राप्त किया जा सकता है:[41]

2 EuCl3 + H2 -> EuCl2 + HCl
ReCl5 →at bp ReCl3 + Cl2
AuCl3 →160A∘A22∘C AuCl + Cl2

कम ऑक्सीकरण अवस्थाओं (+1 से +3) में धातु के साथ अधिकांश धातु क्लोराइड आयनिक होते हैं। अधातुएं सहसंयोजक आणविक क्लोराइड बनाने की प्रवृत्ति रखती हैं, जैसा कि +3 और उससे ऊपर की उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं में धातुएं करती हैं। +3 ऑक्सीकरण अवस्था में धातुओं के लिए आयनिक और सहसंयोजक दोनों क्लोराइड ज्ञात हैं (उदाहरण के लिए स्कैंडियम क्लोराइड ज्यादातर आयनिक है, लेकिन एल्यूमीनियम क्लोराइड नहीं है)। सिल्वर क्लोराइड पानी में बहुत अघुलनशील है और इसलिए अक्सर क्लोरीन के लिए गुणात्मक परीक्षण के रूप में उपयोग किया जाता है।[41]

पॉलीक्लोरीन यौगिक

हालाँकि डाइक्लोरीन उच्च प्रथम आयनन ऊर्जा वाला एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, इसे [Cl2]+ धनायन बनाने के लिए चरम स्थितियों में ऑक्सीकृत किया जा सकता है। यह बहुत अस्थिर है और इसे केवल कम दबाव वाली डिस्चार्ज ट्यूब में उत्पादित होने पर इसके इलेक्ट्रॉनिक बैंड स्पेक्ट्रम द्वारा वर्णित किया गया है। पीला [Cl3]+ धनायन अधिक स्थिर है और इसे निम्नानुसार उत्पादित किया जा सकता है:[42]

Cl2 + ClF + AsF5 →−78A∘A22∘C [Cl3]+[AsF6]-

यह प्रतिक्रिया ऑक्सीकरण विलायक आर्सेनिक पेंटाफ्लोराइड में की जाती है। ट्राइक्लोराइड आयन, [Cl3]-, को भी वर्णित किया गया है; यह ट्रायोडाइड के समान है।[43]

नीला [Cl4]+ धनायन IrF6 के साथ मौलिक क्लोरीन के ऑक्सीकरण द्वारा बनता है:

2Cl2 + IrF6 →−196A∘A22∘C [Cl4]+[IrF6]-

इस धनायन को एक्स-रे विवर्तन द्वारा ज्यामिति में आयताकार (194 pm Cl–Cl और 294 pm Cl···Cl) होने के रूप में वर्णित किया गया था, जिसमें π*–π* कक्षीय अंतःक्रियाओं द्वारा बंधे दो Cl2 इकाइयां शामिल थीं। दो Cl2 इकाइयों के बीच लंबी बंधन लंबाई के बावजूद, Cl2 + Cl2+ में पृथक्करण लगभग 25 kcal/mol द्वारा एंडोथर्मिक पाया गया था। यह [Cl2O2]+ धनायन युक्त एक जटिल देने के लिए O2 के साथ प्रतिक्रिया करता है।[44]

क्लोरीन फ्लोराइड

क्लोरीन के तीन फ्लोराइड इंटरहैलोजन यौगिकों का एक उपसमुच्चय बनाते हैं, जो सभी डायमैग्नेटिक हैं।[43] कुछ धनायनित और ऋणायनित डेरिवेटिव ज्ञात हैं, जैसे ClF_{2}-, ClF_{4}-, ClF_{2}+, और Cl2F+।[45] क्लोरीन के कुछ स्यूडोहैलॉइड भी ज्ञात हैं, जैसे सायनोजन क्लोराइड (ClCN, रैखिक), क्लोरीन सायनैट (ClNCO), क्लोरीन थायोसायनैट (ClSCN, अपने ऑक्सीजन समकक्ष के विपरीत), और क्लोरीन एज़ाइड (ClN3)।[43]

क्लोरीन मोनोफ्लोराइड (ClF) अत्यधिक तापीय रूप से स्थिर है, और इसे 500-ग्राम स्टील लेक्चर बोतलों में व्यावसायिक रूप से बेचा जाता है। यह एक रंगहीन गैस है जो −155.6 °C पर पिघलती है और −100.1 °C पर उबलती है। इसे 225 °C पर इसके तत्वों की प्रतिक्रिया द्वारा उत्पादित किया जा सकता है, हालांकि इसे तब क्लोरीन ट्राइफ्लोराइड और इसके अभिकारकों से अलग और शुद्ध किया जाना चाहिए। इसके गुण ज्यादातर क्लोरीन और फ्लोरीन के बीच के हैं। यह कमरे के तापमान और उससे ऊपर कई धातुओं और अधातुओं के साथ प्रतिक्रिया करेगा, उन्हें फ्लोरीनेट करेगा और क्लोरीन मुक्त करेगा। यह एक क्लोरोफ्लोरीनेटिंग एजेंट के रूप में भी कार्य करेगा, एक बहु बंधन में क्लोरीन और फ्लोरीन जोड़कर या ऑक्सीकरण द्वारा: उदाहरण के लिए, यह कार्बोनिल क्लोरोफ्लोराइड, COFCl बनाने के लिए कार्बन मोनोऑक्साइड पर हमला करेगा। यह पोटेशियम फ्लोराइड उत्प्रेरक के साथ हेप्टाफ्लोरोआइसोप्रोपिल हाइपोक्लोराइट, (CF3)2CFOCl बनाने के लिए हेक्साफ्लोरोएसीटोन, (CF3)2CO के साथ; RCF2NCl2 बनाने के लिए नाइट्राइल RCN के साथ; और क्रमशः ClSO2F और ClOSO2F बनाने के लिए सल्फर ऑक्साइड SO2 और SO3 के साथ समान रूप से प्रतिक्रिया करेगा। यह पानी जैसे –OH और –NH समूहों वाले यौगिकों के साथ भी एक्सोथर्मिक रूप से प्रतिक्रिया करेगा:[43]

H2O + 2 ClF -> 2 HF + Cl2O

क्लोरीन ट्राइफ्लोराइड (ClF3) एक अस्थिर रंगहीन आणविक तरल है जो −76.3 C पर पिघलता है और 11.8 °C पर उबलता है। इसे 200–300 °C पर गैसीय क्लोरीन या क्लोरीन मोनोफ्लोराइड को सीधे फ्लोरीनेट करके बनाया जा सकता है। ज्ञात सबसे प्रतिक्रियाशील रासायनिक यौगिकों में से एक, जिन तत्वों में यह आग लगाता है उनकी सूची विविध है, जिसमें हाइड्रोजन, पोटेशियम, फास्फोरस, आर्सेनिक, एंटीमनी, सल्फर, सेलेनियम, टेल्यूरियम, ब्रोमीन, आयोडीन, और पाउडर मोलिब्डेनम, टंगस्टन, रोडियम, इरिडियम, और लोहा शामिल हैं। यह पानी को भी प्रज्वलित करेगा, साथ ही कई ऐसे पदार्थों को भी जो सामान्य परिस्थितियों में रासायनिक रूप से निष्क्रिय माने जाएंगे जैसे एस्बेस्टस, कंक्रीट, कांच, और रेत। गर्म होने पर, यह पैलेडियम, प्लेटिनम, और सोना जैसी नोबल धातुओं को भी खराब कर देगा, और यहां तक कि नोबल गैसें ज़ेनॉन और रेडॉन भी फ्लोरीनीकरण से नहीं बचती हैं। सोडियम, मैग्नीशियम, एल्यूमीनियम, जस्ता, टिन, और चांदी द्वारा एक अभेद्य फ्लोराइड परत बनाई जाती है, जिसे गर्म करके हटाया जा सकता है। निकेल, तांबा, और स्टील कंटेनर आमतौर पर क्लोरीन ट्राइफ्लोराइड द्वारा हमले के प्रति उनके महान प्रतिरोध के कारण उपयोग किए जाते हैं, जो धातु फ्लोराइड की एक निष्क्रिय परत के गठन से उत्पन्न होता है। हाइड्रोजन फ्लोराइड, नाइट्रोजन, और क्लोरीन गैस बनाने के लिए हाइड्राज़ीन के साथ इसकी प्रतिक्रिया का उपयोग प्रायोगिक रॉकेट इंजन में किया गया था, लेकिन इसमें समस्याएं हैं जो मुख्य रूप से इसकी अत्यधिक हाइपरगोलिकिटी से उत्पन्न होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप बिना किसी मापने योग्य देरी के प्रज्वलन होता है। आज, इसका उपयोग ज्यादातर परमाणु ईंधन प्रसंस्करण में किया जाता है, यूरेनियम को उसके संवर्धन के लिए यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड में ऑक्सीकृत करने और इसे प्लूटोनियम से अलग करने के लिए, साथ ही अर्धचालक उद्योग में, जहां इसका उपयोग रासायनिक वाष्प जमाव कक्षों को साफ करने के लिए किया जाता है।[46] यह फ्लोराइड आयन दाता या स्वीकर्ता (लुईस बेस या एसिड) के रूप में कार्य कर सकता है, हालांकि यह ClF_{2}+ और ClF_{4}- आयनों में काफी हद तक अलग नहीं होता है।[47]

क्लोरीन पेंटाफ्लोराइड (ClF5) को 350 °C और 250 atm पर अतिरिक्त फ्लोरीन गैस के साथ क्लोरीन के सीधे फ्लोरीनीकरण द्वारा बड़े पैमाने पर बनाया जाता है, और 100–300 °C पर फ्लोरीन गैस के साथ धातु क्लोराइड की प्रतिक्रिया करके छोटे पैमाने पर बनाया जाता है। यह −103 °C पर पिघलता है और −13.1 °C पर उबलता है। यह एक बहुत मजबूत फ्लोरीनेटिंग एजेंट है, हालांकि यह अभी भी क्लोरीन ट्राइफ्लोराइड जितना प्रभावी नहीं है। केवल कुछ विशिष्ट स्टोइकोमेट्रिक प्रतिक्रियाओं को वर्णित किया गया है। आर्सेनिक पेंटाफ्लोराइड और एंटीमनी पेंटाफ्लोराइड [ClF4]+[MF6]- (M = As, Sb) रूप के आयनिक एडक्ट्स बनाते हैं और पानी निम्नानुसार सख्ती से प्रतिक्रिया करता है:[48]

2 H2O + ClF5 -> 4 HF + FClO2

उत्पाद, क्लोरील फ्लोराइड, पांच ज्ञात क्लोरीन ऑक्साइड फ्लोराइड में से एक है। ये तापीय रूप से अस्थिर FClO से लेकर रासायनिक रूप से निष्क्रिय परक्लोरील फ्लोराइड (FClO3) तक होते हैं, अन्य तीन FClO2, F3ClO, और F3ClO2 हैं। सभी पांच संरचनात्मक और रासायनिक रूप से क्लोरीन फ्लोराइड के समान व्यवहार करते हैं, और क्रमशः फ्लोराइड आयनों को प्राप्त करके या खोकर लुईस एसिड या बेस के रूप में या बहुत मजबूत ऑक्सीकरण और फ्लोरीनेटिंग एजेंटों के रूप में कार्य कर सकते हैं।[49]

क्लोरीन ऑक्साइड

पानी में हाइड्रोक्लोरिक एसिड और सोडियम क्लोराइट के घोल के ऊपर पीली क्लोरीन डाइऑक्साइड (ClO2) गैस, जिसमें घुली हुई क्लोरीन डाइऑक्साइड भी शामिल है
डाइक्लोरीन हेप्टोक्साइड, Cl2O7 की संरचना, क्लोरीन ऑक्साइड में सबसे स्थिर

क्लोरीन ऑक्साइड अपनी अस्थिरता के बावजूद अच्छी तरह से अध्ययन किए गए हैं (वे सभी एंडोथर्मिक यौगिक हैं)। वे महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे तब उत्पादित होते हैं जब क्लोरोफ्लोरोकार्बन ऊपरी वायुमंडल में फोटोलाइसिस से गुजरते हैं और ओजोन परत के विनाश का कारण बनते हैं। उनमें से किसी को भी तत्वों की सीधे प्रतिक्रिया से नहीं बनाया जा सकता है।[50]

डाइक्लोरीन मोनोऑक्साइड (Cl2O) एक भूरा-पीला गैस (ठोस या तरल होने पर लाल-भूरा) है जिसे पीले मर्करी(II) ऑक्साइड के साथ क्लोरीन गैस की प्रतिक्रिया करके प्राप्त किया जा सकता है। यह पानी में बहुत घुलनशील है, जिसमें यह हाइपोक्लोरस एसिड (HOCl) के साथ संतुलन में है, जिसका यह एनहाइड्राइड है। इस प्रकार यह एक प्रभावी ब्लीच है और ज्यादातर हाइपोक्लोराइट बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। यह गर्म करने या स्पार्किंग पर या अमोनिया गैस की उपस्थिति में विस्फोट करता है।[50]

क्लोरीन डाइऑक्साइड (ClO2) 1811 में हमफ्री डेवी द्वारा खोजा गया पहला क्लोरीन ऑक्साइड था। यह एक पीली पैरामैग्नेटिक गैस (ठोस या तरल के रूप में गहरे लाल) है, जैसा कि इलेक्ट्रॉनों की विषम संख्या होने से अपेक्षित है: यह अयुग्मित इलेक्ट्रॉन के डेलोकलाइज़ेशन के कारण डाइमराइजेशन के प्रति स्थिर है। यह तरल के रूप में −40 °C से ऊपर और गैस के रूप में दबाव में विस्फोट करता है और इसलिए इसे लकड़ी-लुगदी ब्लीचिंग और जल उपचार के लिए कम सांद्रता पर बनाया जाना चाहिए। इसे आमतौर पर निम्नानुसार क्लोरेट को कम करके तैयार किया जाता है:[50]

2 ClO_{3}- + 2 Cl- + 4 H+ -> 2 ClO2 + Cl2 + 2 H2O

इस प्रकार इसका उत्पादन क्लोरीन ऑक्सोएसिड की रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं से गहराई से जुड़ा हुआ है। यह एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, जो सल्फर, फास्फोरस, फास्फोरस हैलाइड्स, और पोटेशियम बोरोहाइड्राइड के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह गहरे हरे रंग के समाधान बनाने के लिए पानी में एक्सोथर्मिक रूप से घुल जाता है जो अंधेरे में बहुत धीरे-धीरे विघटित होते हैं। क्रिस्टलीय क्लैथ्रेट हाइड्रेट ClO2·nH2O (n ≈ 6–10) कम तापमान पर अलग हो जाते हैं। हालाँकि, प्रकाश की उपस्थिति में, ये समाधान क्लोरिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड का मिश्रण बनाने के लिए तेजी से फोटो-विघटित होते हैं। व्यक्तिगत ClO2 अणुओं का फोटोलाइसिस ClO और ClOO रेडिकल्स में परिणामित होता है, जबकि कमरे के तापमान पर ज्यादातर क्लोरीन, ऑक्सीजन, और कुछ ClO3 और Cl2O6 उत्पादित होते हैं। Cl2O3 भी तब उत्पादित होता है जब ठोस को −78 °C पर फोटोलाइज किया जाता है: यह एक गहरा भूरा ठोस है जो 0 °C से नीचे विस्फोट करता है। ClO रेडिकल वायुमंडलीय ओजोन की कमी की ओर ले जाता है और इसलिए निम्नानुसार पर्यावरणीय रूप से महत्वपूर्ण है:[50]

Cl• + O3 -> ClO• + O2
ClO• + O• -> Cl• + O2

क्लोरीन परक्लोरेट (ClOClO3) एक हल्का पीला तरल है जो ClO2 की तुलना में कम स्थिर है और कमरे के तापमान पर क्लोरीन, ऑक्सीजन, और डाइक्लोरीन हेक्सोक्साइड (Cl2O6) बनाने के लिए विघटित होता है।[50] क्लोरीन परक्लोरेट को परक्लोरिक एसिड (HOClO3) का क्लोरीन व्युत्पन्न भी माना जा सकता है, जो अन्य ऑक्सोएसिड के तापीय रूप से अस्थिर क्लोरीन व्युत्पन्न के समान है: उदाहरणों में क्लोरीन नाइट्रेट (ClONO2, सख्ती से प्रतिक्रियाशील और विस्फोटक), और क्लोरीन फ्लोरोसल्फेट (ClOSO2F, अधिक स्थिर लेकिन अभी भी नमी-संवेदनशील और अत्यधिक प्रतिक्रियाशील) शामिल हैं।[51] डाइक्लोरीन हेक्सोक्साइड एक गहरे लाल रंग का तरल है जो एक ठोस बनाने के लिए जम जाता है जो −180 °C पर पीला हो जाता है: यह आमतौर पर ऑक्सीजन के साथ क्लोरीन डाइऑक्साइड की प्रतिक्रिया से बनाया जाता है। इसे ClO3 के डाइमर के रूप में तर्कसंगत बनाने के प्रयासों के बावजूद, यह अधिक इस तरह प्रतिक्रिया करता है जैसे कि यह क्लोरील परक्लोरेट, [ClO2]+[ClO4]- था, जिसे ठोस की सही संरचना होने की पुष्टि की गई है। यह क्लोरिक और परक्लोरिक एसिड का मिश्रण देने के लिए पानी में हाइड्रोलाइज करता है: निर्जल हाइड्रोजन फ्लोराइड के साथ समान प्रतिक्रिया पूर्णता के लिए आगे नहीं बढ़ती है।[50]

डाइक्लोरीन हेप्टॉक्साइड (Cl2O7) परक्लोरिक एसिड (HClO4) का एनहाइड्राइड है और इसे −10 °C पर फॉस्फोरिक एसिड के साथ निर्जलीकृत करके और फिर −35 °C तथा 1 mmHg पर उत्पाद को आसवित करके आसानी से प्राप्त किया जा सकता है। यह एक आघात-संवेदनशील, रंगहीन तैलीय तरल है। यह क्लोरीन ऑक्साइडों में सबसे कम अभिक्रियाशील है, और यह एकमात्र ऐसा ऑक्साइड है जो कमरे के तापमान पर कार्बनिक पदार्थों में आग नहीं लगाता है। इसे परक्लोरिक एसिड को पुनर्जीवित करने के लिए पानी में या परक्लोरेट्स को पुनर्जीवित करने के लिए जलीय क्षार में घोला जा सकता है। हालाँकि, यह केंद्रीय Cl–O बंधों में से एक को तोड़कर विस्फोटक रूप से तापीय रूप से विघटित हो जाता है, जिससे ClO3 और ClO4 रेडिकल उत्पन्न होते हैं जो मध्यवर्ती ऑक्साइड के माध्यम से तुरंत तत्वों में विघटित हो जाते हैं।[50]

क्लोरीन ऑक्सोएसिड और ऑक्सीएनायन

जलीय Cl प्रजातियों के लिए मानक अपचयन विभव[37]
E°(युग्म) a(H+) = 1
(अम्ल)		 E°(युग्म) a(OH–) = 1
(क्षार)
Cl2/Cl- +1.358 Cl2/Cl- +1.358
HOCl/Cl- +1.484 ClO-/Cl- +0.890
ClO_{3}-/Cl- +1.459
HOCl/Cl2 +1.630 ClO-/Cl2 +0.421
HClO2/Cl2 +1.659
ClO_{3}-/Cl2 +1.468
ClO_{4}-/Cl2 +1.277
HClO2/HOCl +1.701 ClO_{2}-/ClO- +0.681
ClO_{3}-/ClO- +0.488
ClO_{3}-/HClO2> +1.181 ClO_{2}-/ClO_{2}- +0.295
ClO_{4}-/ClO_{3}- +1.201 ClO_{4}-/ClO_{3}- +0.374

क्लोरीन चार ऑक्सोएसिड बनाता है: हाइपोक्लोरस एसिड (HOCl), क्लोरस एसिड (HOClO), क्लोरिक एसिड (HOClO2), और परक्लोरिक एसिड (HOClO3)। बगल की तालिका में दिए गए रेडॉक्स विभवों से देखा जा सकता है कि क्लोरीन क्षारीय समाधानों की तुलना में अम्लीय समाधानों में असमानुपातन (disproportionation) के प्रति अधिक स्थिर है:[37]

Cl2 + H2O <-> HOCl + H+ + Cl- Kac = 4.2e−4 mol2 dm−6
Cl2 + 2 OH- <-> OCl- + H2O + Cl- Kalk = 7.5e15 mol−1 dm3

हाइपोक्लोराइट आयन भी क्लोराइड और क्लोरेट (3 ClO- <-> 2 Cl- + ClO_{3}-) उत्पन्न करने के लिए आगे असमानुपातित होते हैं, लेकिन 1027 के बहुत अनुकूल संतुलन स्थिरांक के बावजूद 70 °C से कम तापमान पर यह अभिक्रिया काफी धीमी होती है। क्लोरेट आयन स्वयं क्लोराइड और परक्लोरेट (4 ClO_{3}- <-> Cl- + 3 ClO_{4}-) बनाने के लिए असमानुपातित हो सकते हैं, लेकिन 1020 के बहुत अनुकूल संतुलन स्थिरांक के बावजूद 100 °C पर भी यह बहुत धीमी होती है। क्लोरीन ऑक्सीएनायन के लिए अभिक्रिया की दरें तब बढ़ती हैं जब क्लोरीन की ऑक्सीकरण अवस्था कम होती है। क्लोरीन ऑक्सीएसिड की शक्ति क्लोरीन की ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ने के साथ बहुत तेजी से बढ़ती है, जिसका कारण उनके संयुग्मी क्षारों में अधिक से अधिक ऑक्सीजन परमाणुओं पर आवेश का बढ़ता विस्थानीकरण (delocalisation) है।[37]

अधिकांश क्लोरीन ऑक्सोएसिड इन असमानुपातन अभिक्रियाओं का उपयोग करके उत्पादित किए जा सकते हैं। हाइपोक्लोरस एसिड (HOCl) अत्यधिक अभिक्रियाशील और काफी अस्थिर है; इसके लवणों का उपयोग मुख्य रूप से उनकी विरंजन (bleaching) और नसबंदी क्षमताओं के लिए किया जाता है। वे बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट हैं, जो अधिकांश अकार्बनिक प्रजातियों में एक ऑक्सीजन परमाणु स्थानांतरित करते हैं। क्लोरस एसिड (HOClO) और भी अधिक अस्थिर है और इसे विघटन के बिना अलग या केंद्रित नहीं किया जा सकता है: यह जलीय क्लोरीन डाइऑक्साइड के अपघटन से जाना जाता है। हालाँकि, सोडियम क्लोराइट एक स्थिर लवण है और वस्त्रों को विरंजित करने और साफ करने, ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में, और क्लोरीन डाइऑक्साइड के स्रोत के रूप में उपयोगी है। क्लोरिक एसिड (HOClO2) एक मजबूत एसिड है जो 30% सांद्रता तक ठंडे पानी में काफी स्थिर है, लेकिन गर्म करने पर क्लोरीन और क्लोरीन डाइऑक्साइड देता है। कम दबाव में वाष्पीकरण इसे लगभग 40% तक और अधिक केंद्रित करने की अनुमति देता है, लेकिन फिर यह परक्लोरिक एसिड, क्लोरीन, ऑक्सीजन, पानी और क्लोरीन डाइऑक्साइड में विघटित हो जाता है। इसका सबसे महत्वपूर्ण लवण सोडियम क्लोरेट है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से कागज की लुगदी को विरंजित करने के लिए क्लोरीन डाइऑक्साइड बनाने में किया जाता है। क्लोरेट का क्लोराइड और ऑक्सीजन में अपघटन प्रयोगशाला में छोटे पैमाने पर ऑक्सीजन उत्पन्न करने का एक सामान्य तरीका है। क्लोराइड और क्लोरेट निम्नानुसार क्लोरीन बनाने के लिए कॉम्प्रोपोर्शनेशन (comproportionate) कर सकते हैं:[52]

ClO_{3}- + 5 Cl- + 6 H+ -> 3 Cl2 + 3 H2O

परक्लोरेट्स और परक्लोरिक एसिड (HOClO3) क्लोरीन के सबसे स्थिर ऑक्सो-यौगिक हैं, जो इस तथ्य के अनुरूप है कि क्लोरीन यौगिक तब सबसे स्थिर होते हैं जब क्लोरीन परमाणु अपनी न्यूनतम (−1) या उच्चतम (+7) संभव ऑक्सीकरण अवस्था में होता है। परक्लोरिक एसिड और जलीय परक्लोरेट्स गर्म होने पर जोरदार और कभी-कभी हिंसक ऑक्सीकरण एजेंट होते हैं, जो कमरे के तापमान पर उनकी अधिकांश निष्क्रिय प्रकृति के विपरीत है, जिसका कारण गतिज कारणों से इन अभिक्रियाओं के लिए उच्च सक्रियण ऊर्जा है। परक्लोरेट्स सोडियम क्लोरेट को विद्युत रूप से ऑक्सीकृत करके बनाए जाते हैं, और परक्लोरिक एसिड निर्जल सोडियम परक्लोरेट या बेरियम परक्लोरेट को सांद्र हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ अभिक्रिया कराकर, अवक्षेपित क्लोराइड को छानकर और इसे केंद्रित करने के लिए निस्यंद (filtrate) को आसवित करके बनाया जाता है। निर्जल परक्लोरिक एसिड एक रंगहीन गतिशील तरल है जो आघात के प्रति संवेदनशील है, जो अधिकांश कार्बनिक यौगिकों के संपर्क में आने पर विस्फोट करता है, हाइड्रोजन आयोडाइड और थायोनिल क्लोराइड में आग लगा देता है और चांदी और सोने को भी ऑक्सीकृत करता है। हालाँकि यह एक कमजोर लिगेंड है, पानी से भी कमजोर, समन्वित ClO_{4}- से जुड़े कुछ यौगिक ज्ञात हैं।[52] नीचे दी गई तालिका माध्यमिक विद्यालयों या कॉलेजों में दिए गए अनुसार क्लोरीन तत्व के लिए विशिष्ट ऑक्सीकरण अवस्थाओं को प्रस्तुत करती है। अधिक जटिल रासायनिक यौगिक हैं, जिनकी संरचना को केवल आधुनिक क्वांटम रासायनिक विधियों का उपयोग करके समझाया जा सकता है, उदाहरण के लिए, क्लस्टर टेक्नेटियम क्लोराइड [(CH3)4N]3[Tc6Cl14], जिसमें 14 क्लोरीन परमाणुओं में से 6 औपचारिक रूप से द्विसंयोजक हैं, और ऑक्सीकरण अवस्थाएं भिन्नात्मक हैं।[53][54] इसके अलावा, उपरोक्त सभी रासायनिक नियमितताएं "सामान्य" या सामान्य के करीब की स्थितियों के लिए मान्य हैं, जबकि अत्यधिक उच्च दबाव पर (उदाहरण के लिए, बड़े ग्रहों के कोर में), क्लोरीन सोडियम के साथ Na3Cl यौगिक बना सकता है, जो रसायन विज्ञान की पारंपरिक अवधारणाओं में फिट नहीं बैठता है।[55]

क्लोरीन ऑक्सीकरण अवस्था −1 +1 +3 +5 +7
नाम क्लोराइड हाइपोक्लोराइट क्लोराइट क्लोरेट परक्लोरेट
सूत्र Cl- ClO- ClO_{2}− ClO_{3}− ClO_{4}−
संरचना क्लोराइड आयन हाइपोक्लोराइट आयन क्लोराइट आयन क्लोरेट आयन परक्लोरेट आयन

ऑर्गेनोक्लोरीन यौगिक

File:Phosphorus pentachloride mechanism.png
एसाइल क्लोराइड बनाने के लिए फास्फोरस पेंटाक्लोराइड द्वारा कार्बोक्सिलिक एसिड के क्लोरीनीकरण के लिए प्रस्तावित तंत्र

अन्य कार्बन-हैलोजन बंधों की तरह, C–Cl बंध एक सामान्य कार्यात्मक समूह है जो कार्बनिक रसायन विज्ञान के मूल का हिस्सा बनता है। औपचारिक रूप से, इस कार्यात्मक समूह वाले यौगिकों को क्लोराइड आयन के कार्बनिक व्युत्पन्न माना जा सकता है। क्लोरीन (3.16) और कार्बन (2.55) के बीच वैद्युतीयऋणात्मकता के अंतर के कारण, C–Cl बंध में कार्बन इलेक्ट्रॉन-कमी वाला और इस प्रकार इलेक्ट्रोफिलिक होता है। क्लोरीनीकरण हाइड्रोकार्बन के भौतिक गुणों को कई तरह से संशोधित करता है: क्लोरोकार्बन आमतौर पर हाइड्रोजन की तुलना में क्लोरीन के उच्च परमाणु भार के कारण पानी से अधिक सघन होते हैं, और एलिफैटिक ऑर्गेनोक्लोराइड्स अल्काइलेटिंग एजेंट होते हैं क्योंकि क्लोराइड एक लीविंग ग्रुप है।[56]

एल्केन और एरील एल्केन को UV प्रकाश के साथ मुक्त-रेडिकल स्थितियों के तहत क्लोरीनीकृत किया जा सकता है। हालाँकि, क्लोरीनीकरण की सीमा को नियंत्रित करना कठिन है: अभिक्रिया रेगियोसेलेक्टिव नहीं है और अक्सर विभिन्न क्लोरीनीकरण डिग्री वाले विभिन्न आइसोमर्स का मिश्रण बनाती है, हालाँकि यदि उत्पादों को आसानी से अलग किया जा सके तो यह स्वीकार्य हो सकता है। एरील क्लोराइड को क्लोरीन और लुईस एसिड उत्प्रेरक का उपयोग करके फ्रीडल-क्राफ्ट्स हैलोजनीकरण द्वारा तैयार किया जा सकता है।[56] क्लोरीन और सोडियम हाइड्रोक्साइड का उपयोग करने वाली हेलोफॉर्म अभिक्रिया भी मिथाइल कीटोन और संबंधित यौगिकों से अल्काइल हैलाइड उत्पन्न करने में सक्षम है। क्लोरीन एल्कीन और एल्काइन पर मौजूद बहु-बंधों में भी जुड़ता है, जिससे डाई- या टेट्राक्लोरो यौगिक मिलते हैं। हालाँकि, क्लोरीन की लागत और अभिक्रियाशीलता के कारण, ऑर्गेनोक्लोरीन यौगिक अधिक सामान्यतः हाइड्रोजन क्लोराइड, या फास्फोरस पेंटाक्लोराइड (PCl5) या थायोनिल क्लोराइड (SOCl2) जैसे क्लोरीनीकरण एजेंटों का उपयोग करके उत्पादित किए जाते हैं। अंतिम वाला प्रयोगशाला में बहुत सुविधाजनक है क्योंकि सभी उप-उत्पाद गैसीय होते हैं और उन्हें आसवन द्वारा बाहर निकालने की आवश्यकता नहीं होती है।[56]

कई ऑर्गेनोक्लोरीन यौगिक बैक्टीरिया से लेकर मनुष्यों तक के प्राकृतिक स्रोतों से अलग किए गए हैं।[57][58] क्लोरीनीकृत कार्बनिक यौगिक जैव-अणुओं के लगभग हर वर्ग में पाए जाते हैं, जिनमें अल्कलॉइड, टेरपीन, अमीनो एसिड, फ्लेवोनॉइड, स्टेरॉयड और फैटी एसिड शामिल हैं।[57][59] ऑर्गेनोक्लोराइड्स, जिनमें डायोक्सिन शामिल हैं, जंगल की आग के उच्च तापमान वाले वातावरण में उत्पादित होते हैं, और डायोक्सिन बिजली से लगी आग की संरक्षित राख में पाए गए हैं जो सिंथेटिक डायोक्सिन से पहले की हैं।[60] इसके अलावा, डाइक्लोरोमीथेन, क्लोरोफॉर्म और कार्बन टेट्राक्लोराइड सहित विभिन्न सरल क्लोरीनीकृत हाइड्रोकार्बन समुद्री शैवाल से अलग किए गए हैं।[61] पर्यावरण में अधिकांश क्लोरोमीथेन जैविक अपघटन, जंगल की आग और ज्वालामुखियों द्वारा स्वाभाविक रूप से उत्पादित होता है।[62]

कुछ प्रकार के ऑर्गेनोक्लोराइड्स, हालांकि सभी नहीं, पौधों या जानवरों, मनुष्यों सहित, के लिए महत्वपूर्ण विषाक्तता रखते हैं। डायोक्सिन, जो क्लोरीन की उपस्थिति में कार्बनिक पदार्थों के जलने पर उत्पन्न होते हैं, और कुछ कीटनाशक, जैसे DDT, स्थायी कार्बनिक प्रदूषक हैं जो पर्यावरण में छोड़े जाने पर खतरा पैदा करते हैं। उदाहरण के लिए, DDT, जिसका उपयोग 20वीं सदी के मध्य में कीड़ों को नियंत्रित करने के लिए व्यापक रूप से किया जाता था, खाद्य श्रृंखलाओं में भी जमा हो जाता है, और कुछ पक्षी प्रजातियों में प्रजनन संबंधी समस्याएं (जैसे, अंडे के छिलके का पतला होना) पैदा करता है।[63] ऊपरी वायुमंडल में क्लोरीन रेडिकल बनाने के लिए C–Cl बंध के आसान होमोलाइटिक विखंडन के कारण, क्लोरोफ्लोरोकार्बन को बंद कर दिया गया है क्योंकि वे ओजोन परत को नुकसान पहुँचाते हैं।[50]

प्राप्ति

File:Liquid chlorine in flask.jpg
तरल क्लोरीन विश्लेषण

क्लोरीन प्रकृति में मुक्त तत्व के रूप में होने के लिए बहुत अधिक अभिक्रियाशील है लेकिन अपने क्लोराइड लवणों के रूप में बहुत प्रचुर मात्रा में है। यह पृथ्वी की पपड़ी में 20वां सबसे प्रचुर तत्व है[64] और क्लोराइड खनिजों, विशेष रूप से सोडियम क्लोराइड, के बड़े जमाव के माध्यम से इसका 126 पार्ट्स पर मिलियन हिस्सा बनाता है, जो जल निकायों से वाष्पित हो गए हैं। ये सभी समुद्री जल में क्लोराइड आयनों के भंडार की तुलना में कम हैं: कुछ अंतर्देशीय समुद्रों और भूमिगत खारे पानी के कुओं में उच्च सांद्रता पर कम मात्रा पाई जाती है, जैसे यूटा में ग्रेट साल्ट लेक और इज़राइल में डेड सी।[65]

प्रयोगशाला में हाइड्रोक्लोरिक एसिड और मैंगनीज डाइऑक्साइड को मिलाकर क्लोरीन गैस के छोटे बैच तैयार किए जाते हैं, लेकिन इसकी आसान उपलब्धता के कारण इसकी आवश्यकता शायद ही कभी पड़ती है। उद्योग में, मौलिक क्लोरीन आमतौर पर पानी में घुले सोडियम क्लोराइड के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा उत्पादित किया जाता है। यह विधि, 1892 में औद्योगीकृत क्लोर-अल्कली प्रक्रिया, अब अधिकांश औद्योगिक क्लोरीन गैस प्रदान करती है।[24] क्लोरीन के साथ, यह विधि हाइड्रोजन गैस और सोडियम हाइड्रोक्साइड देती है, जो सबसे मूल्यवान उत्पाद है। प्रक्रिया निम्नलिखित रासायनिक समीकरण के अनुसार आगे बढ़ती है:[66]

2 NaCl + 2 H2O → Cl2 + H2 + 2 NaOH

उत्पादन

क्लोरीन मुख्य रूप से क्लोर-अल्कली प्रक्रिया द्वारा उत्पादित किया जाता है, हालाँकि गैर-क्लोर-अल्कली प्रक्रियाएं भी मौजूद हैं। 2022 का वैश्विक उत्पादन 97 मिलियन टन अनुमानित था।[67] क्लोरीन का सबसे दृश्य उपयोग जल कीटाणुशोधन में है। उत्पादित क्लोरीन का 35–40% एथिलीन डाइक्लोराइड और विनाइल क्लोराइड के माध्यम से पॉली(विनाइल क्लोराइड) बनाने के लिए उपयोग किया जाता है।[68] उत्पादित क्लोरीन 450 ग्राम से 70 किलोग्राम तक के आकार के सिलेंडरों में, साथ ही ड्रम (865 किलोग्राम), टैंक वैगन (सड़कों पर 15 टन; रेल द्वारा 27–90 टन), और बार्ज (600–1200 टन) में उपलब्ध है।[69] मौलिक क्लोरीन के परिवहन में कठिनाई और खतरों के कारण, उत्पादन आमतौर पर वहीं स्थित होता है जहाँ इसका उपभोग किया जाता है। उदाहरण के तौर पर, वेस्टलेक केमिकल[70] और फॉर्मोसा प्लास्टिक[71] जैसे विनाइल क्लोराइड उत्पादकों के पास एकीकृत क्लोर-अल्कली संपत्तियां हैं।

क्लोर-अल्कली प्रक्रियाएं

क्लोराइड समाधानों का इलेक्ट्रोलिसिस सभी निम्नलिखित समीकरणों के अनुसार आगे बढ़ता है:

कैथोड: 2 H2O + 2 e- → H2 + 2 OH-
एनोड: 2 Cl- → Cl2 + 2 e-

पारंपरिक मामले में जहाँ सोडियम क्लोराइड का इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है, सोडियम हाइड्रोक्साइड और क्लोरीन सह-उत्पाद हैं।

औद्योगिक रूप से, तीन क्लोर-अल्कली प्रक्रियाएं हैं:

  • कास्टनर-केलनर प्रक्रिया जो मरकरी इलेक्ट्रोड का उपयोग करती है
  • डायाफ्राम सेल प्रक्रिया जो एक एस्बेस्टस डायाफ्राम का उपयोग करती है जो कैथोड और एनोड को अलग करता है
  • मेम्ब्रेन सेल प्रक्रिया जो डायाफ्राम के स्थान पर आयन एक्सचेंज मेम्ब्रेन का उपयोग करती है

कास्टनर-केलनर प्रक्रिया औद्योगिक पैमाने पर क्लोरीन का उत्पादन करने के लिए उन्नीसवीं सदी के अंत में उपयोग की जाने वाली पहली विधि थी।[72][73] मरकरी (जो विषाक्त है) का उपयोग सोडियम उत्पाद को अमलगम बनाने के लिए एक इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता था, जिससे अवांछनीय उप-अभिक्रियाओं को रोका जा सके।

डायाफ्राम सेल इलेक्ट्रोलिसिस में, एक एस्बेस्टस (या पॉलीमर-फाइबर) डायाफ्राम एक कैथोड और एक एनोड को अलग करता है, जिससे एनोड पर बनने वाली क्लोरीन को कैथोड पर बनने वाले सोडियम हाइड्रोक्साइड और हाइड्रोजन के साथ फिर से मिलने से रोका जा सके।[74] नमक का घोल (ब्राइन) लगातार एनोड डिब्बे में डाला जाता है और डायाफ्राम के माध्यम से कैथोड डिब्बे में बहता है, जहाँ कास्टिक क्षार का उत्पादन होता है और ब्राइन आंशिक रूप से समाप्त हो जाता है। डायाफ्राम विधियां तनु और थोड़ी अशुद्ध क्षार का उत्पादन करती हैं, लेकिन वे मरकरी निपटान की समस्या से ग्रस्त नहीं हैं और वे अधिक ऊर्जा कुशल हैं।[24]

मेम्ब्रेन सेल इलेक्ट्रोलिसिस आयन एक्सचेंजर के रूप में पारगम्य मेम्ब्रेन का उपयोग करता है। संतृप्त सोडियम (या पोटेशियम) क्लोराइड घोल को एनोड डिब्बे के माध्यम से गुजारा जाता है, जो कम सांद्रता पर बाहर निकलता है। यह विधि बहुत शुद्ध सोडियम (या पोटेशियम) हाइड्रोक्साइड का भी उत्पादन करती है लेकिन इसमें उच्च सांद्रता पर बहुत शुद्ध ब्राइन की आवश्यकता होने का नुकसान है।[75] हालाँकि, मेम्ब्रेन प्रक्रिया की कम ऊर्जा आवश्यकताओं के कारण, नए क्लोर-अल्कली प्रतिष्ठान अब लगभग विशेष रूप से मेम्ब्रेन प्रक्रिया का उपयोग कर रहे हैं। इसके अलावा, बड़ी मात्रा में मरकरी का उपयोग अवांछनीय माना जाता है। साथ ही, पुराने संयंत्रों को मेम्ब्रेन प्रक्रिया में परिवर्तित किया जा रहा है।

File:Chloralkali membrane.svg
क्लोर-अल्कली उत्पादन के लिए मेम्ब्रेन सेल प्रक्रिया

गैर-क्लोर-अल्कली प्रक्रियाएं

डीकन प्रक्रिया में, ऑर्गेनोक्लोरीन यौगिक के उत्पादन से प्राप्त हाइड्रोजन क्लोराइड को क्लोरीन के रूप में पुनः प्राप्त किया जाता है। प्रक्रिया ऑक्सीजन का उपयोग करके ऑक्सीकरण पर निर्भर करती है:

4 HCl + O2 → 2 Cl2 + 2 H2O

अभिक्रिया के लिए एक उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है। डीकन द्वारा पेश किए गए शुरुआती उत्प्रेरक तांबे पर आधारित थे। वाणिज्यिक प्रक्रियाएं, जैसे कि मित्सुई एमटी-क्लोरीन प्रक्रिया, क्रोमियम और रूथेनियम-आधारित उत्प्रेरकों पर स्विच कर गई हैं।[76]

अनुप्रयोग

File:Tank car with placard 1017 (chlorine).jpg
क्लोरीन ले जाने वाली एक रेलवे टैंक कार, जिसमें खतरनाक सामग्री की जानकारी प्रदर्शित है, जिसमें एक हीरे के आकार का यू.एस. डीओटी प्लाकर्ड शामिल है जो यूएन नंबर दिखाता है[77]

सोडियम क्लोराइड सबसे आम क्लोरीन यौगिक है, और रासायनिक उद्योग की मांग के लिए क्लोरीन का मुख्य स्रोत है। लगभग 15000 क्लोरीन-युक्त यौगिकों का व्यावसायिक रूप से व्यापार किया जाता है, जिसमें क्लोरीनीकृत मीथेन, एथेन, विनाइल क्लोराइड, पॉलीविनाइल क्लोराइड (PVC), उत्प्रेरण के लिए एल्युमीनियम ट्राइक्लोराइड, मैग्नीशियम, टाइटेनियम, जिरकोनियम और हाफनियम के क्लोराइड शामिल हैं जो उन तत्वों के शुद्ध रूप के उत्पादन के लिए अग्रदूत हैं।[9]

मात्रात्मक रूप से, उत्पादित सभी मौलिक क्लोरीन का लगभग 63% कार्बनिक यौगिकों के निर्माण में, और 18% अकार्बनिक क्लोरीन यौगिकों के निर्माण में उपयोग किया जाता है।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 798) लगभग 15,000 क्लोरीन यौगिकों का व्यावसायिक रूप से उपयोग किया जाता है।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 793) उत्पादित क्लोरीन का शेष 19% विरंजक और कीटाणुशोधन उत्पादों के लिए उपयोग किया जाता है।[69] उत्पादन मात्रा के संदर्भ में कार्बनिक यौगिकों में सबसे महत्वपूर्ण 1,2-डाइक्लोरोइथेन और विनाइल क्लोराइड हैं, जो PVC के उत्पादन में मध्यवर्ती हैं। अन्य विशेष रूप से महत्वपूर्ण ऑर्गेनोक्लोरीन मिथाइल क्लोराइड, मेथिलीन क्लोराइड, क्लोरोफॉर्म, विनाइलिडीन क्लोराइड, ट्राइक्लोरोइथिलीन, परक्लोरोइथिलीन, एलिल क्लोराइड, एपिक्लोरोहाइड्रिन, क्लोरोबेंजीन, डाइक्लोरोबेंजीन और ट्राइक्लोरोबेंजीन हैं। प्रमुख अकार्बनिक यौगिकों में HCl, Cl2O, HOCl, NaClO3, AlCl3, SiCl4, SnCl4, PCl3, PCl5, POCl3, AsCl3, SbCl3, SbCl5, BiCl3, और ZnCl2 शामिल हैं।[69]

स्वच्छता, कीटाणुशोधन और एंटीसेप्सिस

सड़न का मुकाबला

फ्रांस में (अन्य जगहों की तरह), वाद्य यंत्रों के तार, गोल्डबीटर की त्वचा और अन्य उत्पाद बनाने के लिए जानवरों की आंतों को संसाधित किया जाता था। यह "आंत कारखानों" (boyauderies) में किया जाता था, और यह एक दुर्गंधयुक्त और अस्वास्थ्यकर प्रक्रिया थी। 1820 में या उसके आसपास, Société d'encouragement pour l'industrie nationale ने सड़न के बिना जानवरों की आंतों की पेरिटोनियल झिल्ली को अलग करने के लिए एक विधि, रासायनिक या यांत्रिक, की खोज के लिए एक पुरस्कार की पेशकश की।[78][79] यह पुरस्कार एंटोनी-जर्मेन लाबाराक द्वारा जीता गया, जो 44 वर्षीय फ्रांसीसी रसायनज्ञ और फार्मासिस्ट थे, जिन्होंने पाया कि बर्थोलेट के क्लोरीनीकृत विरंजन समाधान ("Eau de Javel") ने न केवल जानवरों के ऊतकों के अपघटन की सड़न की गंध को नष्ट कर दिया, बल्कि वास्तव में अपघटन को धीमा भी कर दिया।[79][26]

लाबाराक के शोध के परिणामस्वरूप boyauderies में चूने (कैल्शियम हाइपोक्लोराइट) और सोडियम (सोडियम हाइपोक्लोराइट) के क्लोराइड और हाइपोक्लोराइट्स का उपयोग हुआ। वही रसायन शौचालय, सीवर, बाजारों, कसाईखाने, शारीरिक थिएटर और मुर्दाघरों के नियमित कीटाणुशोधन और दुर्गंध दूर करने में उपयोगी पाए गए।[80] वे अस्पतालों, लाज़ारेटों, जेलों, इन्फर्मरी (जमीन और समुद्र दोनों पर), मैग्नेनरी, अस्तबल, मवेशियों के शेड आदि में सफल रहे; और वे उत्खनन, लेप, महामारी रोग के प्रकोप, बुखार और मवेशियों में ब्लैकलेग के दौरान फायदेमंद थे।[81][78]

कीटाणुशोधन

लाबाराक के क्लोरीनीकृत चूने और सोडा समाधानों की वकालत 1828 से संक्रमण को रोकने ("संक्रामक संक्रमण", जिसे "मियास्मा" द्वारा प्रेषित माना जाता है) और मौजूदा घावों की सड़न के इलाज के लिए की गई है, जिसमें सेप्टिक घाव भी शामिल हैं।[82] अपने 1828 के काम में, लाबाराक ने सिफारिश की कि डॉक्टर क्लोरीन में सांस लें, अपने हाथों को क्लोरीनीकृत चूने में धोएं, और "संक्रामक संक्रमण" के मामलों में मरीजों के बिस्तरों के आसपास क्लोरीनीकृत चूना छिड़कें। 1828 में, संक्रमण का संचरण अच्छी तरह से ज्ञात था, भले ही सूक्ष्मजीव की एजेंसी की खोज आधी सदी से भी अधिक समय बाद हुई थी।

1832 के पेरिस हैजा प्रकोप के दौरान, राजधानी को कीटाणुरहित करने के लिए बड़ी मात्रा में तथाकथित 'क्लोराइड ऑफ लाइम' का उपयोग किया गया था। यह केवल आधुनिक कैल्शियम क्लोराइड नहीं था, बल्कि कैल्शियम हाइपोक्लोराइट (क्लोरीनीकृत चूना) बनाने के लिए चूने के पानी (तनु कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड) में घुली हुई क्लोरीन गैस थी। लबाराक (Labarraque) की खोज ने अस्पतालों और विच्छेदन कक्षों (dissecting rooms) से सड़न की भयानक दुर्गंध को दूर करने में मदद की, और ऐसा करके, पेरिस के लैटिन क्वार्टर को प्रभावी ढंग से दुर्गंधमुक्त कर दिया।[83] कई लोगों का मानना था कि ये "सड़ी हुई मियास्मा" (putrid miasmas) "संक्रमण" (contagion) और "इन्फेक्शन" के फैलने का कारण बनती हैं – ये दोनों शब्द संक्रमण के जर्म सिद्धांत (germ theory) से पहले उपयोग किए जाते थे। क्लोराइड ऑफ लाइम का उपयोग दुर्गंध और "सड़े हुए पदार्थों" को नष्ट करने के लिए किया जाता था। एक स्रोत का दावा है कि 1854 के लंदन में ब्रॉड स्ट्रीट पंप को पानी की आपूर्ति करने वाले हैजा-दूषित कुएं के पानी को कीटाणुरहित करने के लिए डॉ. जॉन स्नो द्वारा क्लोराइड ऑफ लाइम का उपयोग किया गया था,[84] हालांकि उस प्रसिद्ध हैजा महामारी का वर्णन करने वाले तीन अन्य प्रतिष्ठित स्रोत इस घटना का उल्लेख नहीं करते हैं।[85][86][87] एक संदर्भ यह स्पष्ट करता है कि ब्रॉड स्ट्रीट पंप के आसपास की सड़कों पर मौजूद ऑफल (पशुओं के अवशेष) और गंदगी को कीटाणुरहित करने के लिए क्लोराइड ऑफ लाइम का उपयोग किया गया था – जो उन्नीसवीं सदी के मध्य के इंग्लैंड में एक सामान्य प्रथा थी।[85]:296

सेमेलवेइस और एंटीसेप्सिस के साथ प्रयोग

File:Semmelweis Ignác.jpg
इग्नाज़ सेमेलवेइस

शायद लबाराक के क्लोरीन और रासायनिक क्षार समाधानों का सबसे प्रसिद्ध अनुप्रयोग 1847 में था, जब इग्नाज़ सेमेलवेइस ने ऑस्ट्रियाई डॉक्टरों के हाथों को कीटाणुरहित करने के लिए क्लोरीन-जल (शुद्ध पानी में घुली क्लोरीन, जो क्लोरीनीकृत चूने के घोल से सस्ती थी) का उपयोग किया। सेमेलवेइस ने देखा कि डॉक्टर विच्छेदन कक्षों से रोगी परीक्षण कक्षों तक सड़न की दुर्गंध ले जाते थे। बीमारी के जर्म सिद्धांत से बहुत पहले, सेमेलवेइस ने सिद्धांत दिया था कि "कैडेवरिक कण" (cadaveric particles) ताजा चिकित्सा शवों से जीवित रोगियों में सड़न फैला रहे थे, और उन्होंने सड़न और ऊतक अपघटन की गंध को दूर करने के लिए एकमात्र ज्ञात विधि के रूप में प्रसिद्ध "लबाराक के समाधानों" का उपयोग किया (जो उन्हें साबुन से नहीं मिली)। ये समाधान साबुन की तुलना में कहीं अधिक प्रभावी एंटीसेप्टिक साबित हुए (सेमेलवेइस को उनकी अधिक प्रभावकारिता के बारे में पता था, लेकिन कारण नहीं पता था), और इसके परिणामस्वरूप 1847 में ऑस्ट्रिया के वियना जनरल हॉस्पिटल के प्रसूति वार्डों में प्रसूति ज्वर ("प्यूर्पेरल फीवर") के संचरण को रोकने में सेमेलवेइस को प्रसिद्ध सफलता मिली।[88]

बहुत बाद में, प्रथम विश्व युद्ध के दौरान 1916 में, हेनरी ड्रिसडेल डकिन (जिन्होंने इस क्षेत्र में लबाराक के पूर्व कार्य को पूरा श्रेय दिया) द्वारा हाइपोक्लोराइट (0.5%) और अम्लीय स्टेबलाइजर के रूप में बोरिक एसिड युक्त लबाराक के समाधान का एक मानकीकृत और तनु संशोधन विकसित किया गया था। डकिन के समाधान (Dakin's solution) के रूप में जाना जाने वाला, क्लोरीनीकृत समाधानों के साथ घाव की सिंचाई की विधि ने आधुनिक एंटीबायोटिक युग से बहुत पहले विभिन्न प्रकार के खुले घावों के एंटीसेप्टिक उपचार की अनुमति दी। इस समाधान का एक संशोधित संस्करण आधुनिक समय में घाव की सिंचाई में उपयोग किया जाना जारी है, जहां यह उन बैक्टीरिया के खिलाफ प्रभावी रहता है जो कई एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोधी हैं।[89]

सार्वजनिक स्वच्छता

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क्लोरीनीकृत पानी का उपयोग स्विमिंग पूल में सूक्ष्मजीव संदूषकों से पानी को कीटाणुरहित करने के लिए किया जाता है।
File:Liquid Pool Chlorine.jpg
तरल पूल क्लोरीन

अमेरिका में पीने के पानी के क्लोरीनीकरण का पहला निरंतर अनुप्रयोग 1908 में जर्सी सिटी, न्यू जर्सी में स्थापित किया गया था।[90] 1918 तक, अमेरिकी ट्रेजरी विभाग ने सभी पीने के पानी को क्लोरीन से कीटाणुरहित करने का आह्वान किया। क्लोरीन वर्तमान में जल शोधन (जैसे जल उपचार संयंत्रों में), कीटाणुनाशक और ब्लीच में एक महत्वपूर्ण रसायन है। अब छोटी जल आपूर्ति को भी नियमित रूप से क्लोरीनीकृत किया जाता है।[91]

क्लोरीन का उपयोग आमतौर पर (हाइपोक्लोरस एसिड के रूप में) पीने के पानी की आपूर्ति और सार्वजनिक स्विमिंग पूल में बैक्टीरिया और अन्य सूक्ष्मजीवों को मारने के लिए किया जाता है। अधिकांश निजी स्विमिंग पूल में, क्लोरीन का उपयोग नहीं किया जाता है, बल्कि क्लोरीन और सोडियम हाइड्रॉक्साइड से बने सोडियम हाइपोक्लोराइट, या क्लोरीनीकृत आइसोसायन्यूरेट्स की ठोस गोलियों का उपयोग किया जाता है। स्विमिंग पूल में क्लोरीन का उपयोग करने का दोष यह है कि क्लोरीन मानव बालों और त्वचा में प्रोटीन के अमीनो एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है। लोकप्रिय धारणा के विपरीत, स्विमिंग पूल से जुड़ी विशिष्ट "क्लोरीन सुगंध" मौलिक क्लोरीन के कारण नहीं, बल्कि क्लोरामाइन के कारण होती है, जो मूत्र और पसीने सहित कार्बनिक पदार्थों में एमाइन के साथ मुक्त घुले हुए क्लोरीन की प्रतिक्रिया से उत्पन्न एक रासायनिक यौगिक है।[92] पानी में कीटाणुनाशक के रूप में, क्लोरीन एस्चेरिचिया कोलाई के खिलाफ ब्रोमीन से तीन गुना से अधिक प्रभावी है, और आयोडीन से छह गुना से अधिक प्रभावी है।[93] तेजी से, मोनोक्लोरामाइन को सीधे कीटाणुशोधन के उद्देश्यों के लिए पीने के पानी में जोड़ा जा रहा है, एक प्रक्रिया जिसे क्लोरामिनेशन कहा जाता है।[94]

जल उपचार के लिए जहरीली क्लोरीन गैस को संग्रहीत करना और उपयोग करना अक्सर अव्यावहारिक होता है, इसलिए क्लोरीन जोड़ने के वैकल्पिक तरीकों का उपयोग किया जाता है। इनमें हाइपोक्लोराइट समाधान शामिल हैं, जो धीरे-धीरे पानी में क्लोरीन छोड़ते हैं, और सोडियम डाइक्लोरो-एस-ट्रायज़िनट्रियोन (डाइहाइड्रेट या निर्जल) जैसे यौगिक, जिन्हें कभी-कभी "डाइक्लोर" कहा जाता है, और ट्राइक्लोरो-एस-ट्रायज़िनट्रियोन, जिन्हें कभी-कभी "ट्राइक्लोर" कहा जाता है। ये यौगिक ठोस होने पर स्थिर होते हैं और पाउडर, दानेदार या टैबलेट के रूप में उपयोग किए जा सकते हैं। जब पूल के पानी या औद्योगिक जल प्रणालियों में थोड़ी मात्रा में मिलाया जाता है, तो क्लोरीन परमाणु अणु के बाकी हिस्सों से हाइड्रोलाइज हो जाते हैं, जिससे हाइपोक्लोरस एसिड (HOCl) बनता है, जो एक सामान्य बायोसाइड के रूप में कार्य करता है, जो कीटाणुओं, सूक्ष्मजीवों, शैवाल आदि को मारता है।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 860)[95]

हथियार के रूप में उपयोग

प्रथम विश्व युद्ध

मुख्य लेख: Chemical weapons in World War I

क्लोरीन गैस, जिसे बर्थोलाइट के रूप में भी जाना जाता है, का उपयोग पहली बार प्रथम विश्व युद्ध में जर्मनी द्वारा 22 अप्रैल 1915 को यप्रेस की दूसरी लड़ाई में हथियार के रूप में किया गया था।[96][97] जैसा कि सैनिकों द्वारा वर्णित किया गया है, इसमें काली मिर्च और अनानास के मिश्रण की विशिष्ट गंध थी।[98] इसका स्वाद भी धात्विक था और यह गले और छाती के पिछले हिस्से में चुभता था। क्लोरीन फेफड़ों के म्यूकोसा में पानी के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रोक्लोरिक एसिड बनाता है, जो जीवित ऊतकों के लिए विनाशकारी और संभावित रूप से घातक है। मानव श्वसन प्रणाली को सक्रिय चारकोल या अन्य फिल्टर वाले गैस मास्क द्वारा क्लोरीन गैस से बचाया जा सकता है, जो क्लोरीन गैस को अन्य रासायनिक हथियारों की तुलना में बहुत कम घातक बनाता है। इसका बीड़ा बर्लिन में कैसर विल्हेम इंस्टीट्यूट के एक जर्मन वैज्ञानिक, जो बाद में नोबेल पुरस्कार विजेता बने, फ्रिट्ज़ हैबर ने उठाया था, जिन्होंने जर्मन रासायनिक समूह आईजी फारबेन के सहयोग से काम किया, जिसने एक खाई में छिपे दुश्मन के खिलाफ क्लोरीन गैस छोड़ने के तरीके विकसित किए।[99] इसके पहले उपयोग के बाद, संघर्ष में दोनों पक्षों ने क्लोरीन का उपयोग रासायनिक हथियार के रूप में किया, लेकिन जल्द ही इसे अधिक घातक फॉस्जीन और अधिक दुर्बल करने वाली मस्टर्ड गैस द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया गया।[100]

मध्य पूर्व

क्लोरीन गैस का उपयोग 2007 में इराक युद्ध के अनबर प्रांत में भी किया गया था, जिसमें विद्रोहियों ने ट्रक बमों को मोर्टार के गोले और क्लोरीन टैंकों से पैक किया था। हमलों में विस्फोटकों से दो लोगों की मौत हो गई और 350 से अधिक लोग बीमार पड़ गए। अधिकांश मौतें क्लोरीन के प्रभावों के बजाय विस्फोटों की ताकत के कारण हुईं क्योंकि जहरीली गैस विस्फोट द्वारा वातावरण में आसानी से फैल और तनु हो जाती है। कुछ बम विस्फोटों में, सांस लेने में कठिनाई के कारण सौ से अधिक नागरिकों को अस्पताल में भर्ती कराया गया था। इराकी अधिकारियों ने मौलिक क्लोरीन के लिए सुरक्षा कड़ी कर दी, जो आबादी को सुरक्षित पेयजल उपलब्ध कराने के लिए आवश्यक है।[101][102]

23 अक्टूबर 2014 को, यह बताया गया कि इस्लामिक स्टेट ऑफ इराक एंड द लेवेंट ने इराक के डुलुइयाह शहर में क्लोरीन गैस का उपयोग किया था।[103] कपड़ों और मिट्टी के नमूनों के प्रयोगशाला विश्लेषण ने 23 जनवरी 2015 को मोसुल के पास हाईवे 47 किस्के जंक्शन पर एक वाहन-जनित तात्कालिक विस्फोटक उपकरण हमले में कुर्द पेशमर्गा बलों के खिलाफ क्लोरीन गैस के उपयोग की पुष्टि की।[104]

मध्य पूर्व के एक अन्य देश, सीरिया, ने बैरल बमों और रॉकेटों से दागे जाने वाले रासायनिक हथियार के रूप में क्लोरीन का उपयोग किया है।[105][106][107] 2016 में, ओपीसीडब्ल्यू-यूएन संयुक्त जांच तंत्र ने निष्कर्ष निकाला कि सीरियाई सरकार ने तीन अलग-अलग हमलों में रासायनिक हथियार के रूप में क्लोरीन का उपयोग किया।[108] ओपीसीडब्ल्यू की जांच और पहचान टीम की बाद की जांचों ने निष्कर्ष निकाला कि सीरियाई वायु सेना 2017 और 2018 में क्लोरीन हमलों के लिए जिम्मेदार थी।[109]

जैविक भूमिका

क्लोराइड आयन चयापचय के लिए एक आवश्यक पोषक तत्व है। पेट में हाइड्रोक्लोरिक एसिड के उत्पादन और सेलुलर पंप कार्यों के लिए क्लोरीन की आवश्यकता होती है।[110] मुख्य आहार स्रोत टेबल सॉल्ट, या सोडियम क्लोराइड है। रक्त में क्लोराइड की अत्यधिक कम या उच्च सांद्रता इलेक्ट्रोलाइट गड़बड़ी के उदाहरण हैं। हाइपोक्लोरेमिया (बहुत कम क्लोराइड होना) अन्य असामान्यताओं की अनुपस्थिति में शायद ही कभी होता है। यह कभी-कभी हाइपोवेंटिलेशन से जुड़ा होता है।[111] यह पुरानी श्वसन अम्लरक्तता (respiratory acidosis) से जुड़ा हो सकता है।[112] हाइपरक्लोरेमिया (बहुत अधिक क्लोराइड होना) आमतौर पर लक्षण पैदा नहीं करता है। जब लक्षण होते हैं, तो वे हाइपरनेट्रेमिया (बहुत अधिक सोडियम होना) के समान होते हैं। रक्त क्लोराइड में कमी से सेरेब्रल निर्जलीकरण होता है; लक्षण अक्सर तेजी से पुनर्जलीकरण के कारण होते हैं जिसके परिणामस्वरूप सेरेब्रल एडिमा होता है। हाइपरक्लोरेमिया ऑक्सीजन परिवहन को प्रभावित कर सकता है।[113]

खतरे

ज्ञानसन्दूक
Container only yes
Hazards
Ghspictograms GHS03 GHS06 GHS09
Ghssignalword Danger
Hphrases 400
Pphrases 410
Nfpa-h 4
Nfpa-f 0
Nfpa-r 0
Nfpa-s OX

क्लोरीन एक जहरीली गैस है जो श्वसन प्रणाली, आंखों और त्वचा पर हमला करती है।[114] क्योंकि यह हवा से सघन है, इसलिए यह खराब हवादार स्थानों के निचले हिस्से में जमा हो जाती है। क्लोरीन गैस एक मजबूत ऑक्सीकारक है, जो ज्वलनशील पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया कर सकती है।[115][116]

क्लोरीन का पता 0.2 पार्ट्स प्रति मिलियन (ppm) जितनी कम सांद्रता में मापने वाले उपकरणों से लगाया जा सकता है, और 3 ppm पर गंध द्वारा पता लगाया जा सकता है। 30 ppm पर खांसी और उल्टी हो सकती है और 60 ppm पर फेफड़ों को नुकसान हो सकता है। गैस के कुछ गहरे सांस लेने के बाद लगभग 1000 ppm घातक हो सकता है।[9] IDLH (जीवन और स्वास्थ्य के लिए तत्काल खतरनाक) सांद्रता 10 ppm है।[117] कम सांद्रता में सांस लेने से श्वसन प्रणाली खराब हो सकती है और गैस के संपर्क में आने से आंखों में जलन हो सकती है।[118] जब क्लोरीन को 30 ppm से अधिक सांद्रता में अंदर लिया जाता है, तो यह फेफड़ों के भीतर पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl) और हाइपोक्लोरस एसिड (HOCl) उत्पन्न होते हैं।

जल कीटाणुशोधन के लिए निर्दिष्ट स्तरों पर उपयोग किए जाने पर, पानी के साथ क्लोरीन की प्रतिक्रिया मानव स्वास्थ्य के लिए कोई बड़ी चिंता का विषय नहीं है। पानी में मौजूद अन्य पदार्थ कीटाणुशोधन उप-उत्पाद उत्पन्न कर सकते हैं जो मानव स्वास्थ्य पर नकारात्मक प्रभावों से जुड़े होते हैं।[119][120]

संयुक्त राज्य अमेरिका में, ऑक्यूपेशनल सेफ्टी एंड हेल्थ एडमिनिस्ट्रेशन (OSHA) ने मौलिक क्लोरीन के लिए अनुमेय जोखिम सीमा 1 ppm, या 3 mg/m3 निर्धारित की है। नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर ऑक्यूपेशनल सेफ्टी एंड हेल्थ ने 15 मिनट से अधिक समय के लिए 0.5 ppm की अनुशंसित जोखिम सीमा निर्धारित की है।[117]

घर में, दुर्घटनाएं तब होती हैं जब हाइपोक्लोराइट ब्लीच समाधान क्लोरीन गैस उत्पन्न करने के लिए कुछ अम्लीय ड्रेन-क्लीनर के संपर्क में आते हैं।[121] हाइपोक्लोराइट ब्लीच (एक लोकप्रिय लॉन्ड्री एडिटिव) को अमोनिया (एक अन्य लोकप्रिय लॉन्ड्री एडिटिव) के साथ मिलाने पर क्लोरामाइन उत्पन्न होते हैं, जो रसायनों का एक और जहरीला समूह है।[122]

संरचनात्मक सामग्रियों में क्लोरीन-प्रेरित क्रैकिंग

File:Chlorine attack1.jpg
एक जल आपूर्ति प्रणाली में टूटे हुए एसिटल जोड़ के परिणामस्वरूप एसिटल रेजिन प्लंबिंग जोड़ पर क्लोरीन "हमला", जो जोड़ में एक इंजेक्शन मोल्डिंग दोष से शुरू हुआ और धीरे-धीरे तब तक बढ़ा जब तक कि हिस्सा विफल नहीं हो गया। फ्रैक्चर सतह लोहे और कैल्शियम लवणों को दिखाती है जो विफलता से पहले जल आपूर्ति से लीक होने वाले जोड़ में जमा हो गए थे और क्लोरीन हमले का अप्रत्यक्ष परिणाम हैं।

क्लोरीन का उपयोग पानी को शुद्ध करने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है, विशेष रूप से पीने योग्य पानी की आपूर्ति और स्विमिंग पूल में उपयोग किए जाने वाले पानी के लिए। स्टेनलेस स्टील सस्पेंशन रॉड्स की क्लोरीन-प्रेरित तनाव क्षरण क्रैकिंग (stress corrosion cracking) से स्विमिंग पूल की छतों के कई विनाशकारी पतन हुए हैं।[123] कुछ पॉलिमर भी हमले के प्रति संवेदनशील हैं, जिनमें एसिटल रेजिन और पॉलीब्यूटीन शामिल हैं। दोनों सामग्रियों का उपयोग गर्म और ठंडे पानी की घरेलू प्लंबिंग में किया जाता था, और तनाव क्षरण क्रैकिंग के कारण 1980 और 1990 के दशक में अमेरिका में व्यापक विफलताएं हुईं।[124]

क्लोरीन–आयरन आग

आयरन (लोहा) तत्व उच्च तापमान पर क्लोरीन के साथ मिलकर एक तीव्र ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया कर सकता है, जिससे 'क्लोरीन–आयरन आग' उत्पन्न होती है। रासायनिक प्रक्रिया संयंत्रों में क्लोरीन–आयरन आग एक जोखिम है, जहाँ क्लोरीन गैस ले जाने वाली अधिकांश पाइपलाइनें स्टील की बनी होती हैं।[125][126]

इन्हें भी देखें

नोट्स

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    See also:
    • Helmont, Johannes (Joan) Baptista Van, Encyclopedia.Com संग्रहीत संस्करण: "Others were chlorine gas from the reaction of nitric acid and sal ammoniac; ... "
    • Wisniak, Jaime (2009) "Carl Wilhelm Scheele," Revista CENIC Ciencias Químicas, 40 (3): 165–73; see p. 168: "Early in the seventeenth century Johannes Baptiste van Helmont (1579–1644) mentioned that when sal marin (sodium chloride) or sal ammoniacus and aqua chrysulca (nitric acid) were mixed together, a flatus incoercible (non-condensable gas) was evolved."

संदर्भ

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ग्रंथसूची

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बाहरी कड़ियाँ

Medicine

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Chlorine" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Chlorine यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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