Klor, en popüler ve yaygın olarak kullanılan kimyasallardan bir tanesidir. Klorun özellikleri, çok tehlikeli bir madde olmasına rağmen, birçok alanda kullanım bulması gerçeğine katkıda bulunmaktadır. Çoğumuz her gün, çoğu zaman farkında bile olmadan bununla uğraşırız. Tarihi nedir, nerede bulunur ve nasıl ortaya çıkar? Bunu klor hakkındaki makalenin ilk bölümünde okuyabilirsiniz.
Klor oluşumunun tarihi
Saf klor, 1774 yılında Alman-İsveçli kimyager Carl Wilhelm Scheele tarafından keşfedilmiştir. Manganez (IV) oksidin, hidroklorik asit ile reaksiyonu sonucu elde edilmiştir. Karl Scheele önce oksijen içeren bir bileşik keşfettiğini düşünmüştür. Bu maddeye “klor” adını vermiştir. Ancak 1810’da Karl’ın yeni bir element keşfettiğini belirleyen Humphry Davy tarafından verilmiştir. Sıvı klor sadece 1823’te İngiliz kimyager Michael Faraday tarafından üretilmiştir. Polonyalı adı “klor”, kimyasal terminolojide uzmanlaşmış Philip Walter tarafından verilmiştir. O zamandan beri, klor insan yaşamının birçok alanında bulunabilmektedir. Ayrıca birçok uygulama alanı bulmuştur.
Doğada dağılımı
Doğada, klor 35Cl ve 37Cl’nin iki izotopu vardır. Ayrıca, yerkabuğunda en bol bulunan halojendir. Çok aktiftir. Doğrudan periyodik tablonun tüm elementleriyle birleşebilmektedir. Bu nedenle doğada, yalnızca minerallerin bileşimindeki bileşikler şeklinde oluşmaktadır. Bunlar; halit NaCl, silvin KCl, sylvinite KCl NaCl, bischofite MgCl2 6H2O, carnallite KCl MgCl2 6H2O, kainit KCl MgSO4 3H2O.
En büyük klor rezervleri denizlerin ve okyanusların sularının tuzlarında bulunmaktadır (deniz suyundaki içerik 19 g/l’dir[3]). Ayrıca yerkabuğundaki toplam atom sayısının %0.025’ini oluşturmaktadır. Clarke klor sayısı %0.017’dir. İnsan vücudu ise, kütlece %0.25 klor iyonu içermektedir. İnsanlarda ve hayvanlarda, klor esas olarak hücreler arası sıvılarda (kan dahil) bulunmaktadır. Bununla birlikte ozmotik süreçlerin düzenlenmesinde ve sinir hücrelerinin işleyişi ile ilgili süreçlerde önemli bir rol oynamaktadır.
Kimyasal özellikleri
Bileşiklerdeki klor, -1, +1, +3, +5, +7 oksidasyon durumları sergilemektedir. Klor kimyasal olarak çok aktiftir. Hemen hemen tüm elementlerle (bazıları nem varlığında veya ısıtıldığında) ve metallerle etkileşime girdiğinde klorürler olarak oluşmaktalardır. Ayrıca oksijen oksitlerle (Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8), reaksiyona girdiğinde bileşikler oluşturmaktadır. Bununla birlikte su ile hipokloröz, klorür, klorik, perklorik asitler de(bu asitlerin tuzları hipokloritler, kloritler, kloratlar ve perkloratlardır) oluşturmaktalardır.
Klor buharları zehirlidir. Ayrıca mukoza zarlarını tahriş etmektedir. Endüstriyel tesislerin havasındaki MPC 1 mg/m3, yerleşim yerlerinin atmosferinde bir kerelik – 0.1 mg/m3, günlük ortalama – 0.003 mg/m3’tür.
Biyolojik rolü
Klor, en önemli biyojenik elementlerden bir tanesidir. Ayrıca tüm canlı organizmaların bir parçasıdır.
Hayvanlarda ve insanlarda, klorür iyonları ozmotik dengenin korunmasında rol oynamaktadır. Bununla birlikte klorür iyonunun hücre zarından penetrasyon için optimal bir yarıçapı vardır. Bu nedenle, sabit bir ozmotik basıncın yaratılmasında ve su-tuz metabolizmasının düzenlenmesinde sodyum ve potasyum iyonlarıyla ortak katılımını açıklamaktadır. GABA’nın (bir nörotransmitter) etkisi altında, klorür iyonları, aksiyon potansiyelini azaltarak nöronlar üzerinde engelleyici bir etkiye sahiptir. Midede klorür iyonları, mide suyunun proteolitik enzimlerinin etkisi için uygun bir ortam yaratmaktadır.
Klor kanalları birçok hücre tipinde, mitokondriyal zarlarda ve iskelet kasında da bulunmaktadır. Bu kanallar, sıvı hacminin düzenlenmesinde, transepitelyal iyon taşınmasında ve membran potansiyellerinin stabilizasyonunda önemli işlevleri yerine getirmektedir. Ayrıca hücre pH’ının korunmasında rol oynamaktadır. İç organlarda, deride ve iskelet kaslarında birikmektedir. Bununla birlikte esas olarak kalın bağırsakta emilmektedir. Klorun emilimi ve atılımı, sodyum iyonları ve bikarbonatlar ile daha az ölçüde mineralokortikoidler ve Na + / K + – ATPaz aktivitesi ile yakından ilişkilidir.
Hücreler, eritrositlerde tüm klorun %10-15’ini, bu miktarın 1/3 ila 1/2’sini biriktirmektedir. Klorun yaklaşık %85’i hücre dışı boşluktadır. Vücuttan başlıca idrar (%90-95), dışkı (%4-8) ve deri (%2’ye kadar) ile atılmaktadır. Klor atılımı sodyum ve potasyum iyonları ile ve karşılıklı olarak HCO3− (asit-baz dengesi) ile ilişkilidir.
İyonları, bitkiler için hayati öneme sahiptir. Oksidatif fosforilasyonu aktive ederek bitkilerde enerji metabolizmasına katılmaktadır. İzole kloroplastlar tarafından fotosentez sürecinde oksijen oluşumu için de gereklidir. Öncelikle enerji birikimi ile ilişkili olanlar olmak üzere yardımcı fotosentez süreçlerini uyarmaktadır. Oksijen, potasyum, kalsiyum ve magnezyum bileşiklerinin kökler tarafından emilmesinde olumlu etkisi vardır. Bitkilerdeki aşırı klorür iyonları konsantrasyonunun da negatif bir yanı olabilmektedir. Örneğin klorofil içeriğini azaltabilmekte, fotosentez aktivitesini azaltabilmekte ve bitkilerin büyümesini geciktirebilmektedir.
Ancak evrim sürecinde ya toprağın tuzluluğuna adapte olmuş, ya da uzay mücadelesinde rekabetin olmadığı boş tuz bataklıklarını işgal eden bitkiler de vardır. Tuzlu topraklarda yetişen bitkilere halofitler denmektedir. Bu nedenle büyüme mevsimi boyunca klorür biriktirirler ve daha sonra yaprak dökümü yoluyla fazlalıktan kurtulurlar. Ya da yaprak ve dalların yüzeyinde klorürü serbest bırakırlar ve yüzeyi güneş ışığından gölgelemenin çifte faydasını görürler.
Klor dağıtımı ve üretimi
Klor, yerkabuğunda en bol bulunan 11. elementtir. Bu elementin bileşikleri esas olarak, yalnızca klorür iyonu Cl formunda -% 0.19 (kütlece) miktarında bulunduğu doğadaki mevcudiyet ile ilişkilidir. Özellikle, okyanuslarda bulunabilmektedir. Klorür iyonları, tüm dünya okyanuslarının kütlesinin yaklaşık %1.9’unu oluşturmaktadır. Onlara göllerin tuzlu sularında ve yer altı tuzlu su birikintilerinde de karşılaşabiliriz.
İçeren mineraller arasında silvin (potasyum klorür), halit (kaya tuzu) ve karnalit (hidratlı çift potasyum ve magnezyum klorür) bulunmaktadır. 2.000’den fazla farklı klor bazlı kimyasal da, canlı organizmalarda doğal olarak bulunmaktadır. Ayrıca bu madde insan vücudunda da bulunmaktadır. Klor bileşikleri örneğin deride, kanda, dişlerde veya göz yaşında bulunabilmektedir. Beyaz kan hücrelerindeki klor, enfeksiyonlarla savaşmaya yardımcı olmaktadır. Klorür iyonları, midede bulunan bir sindirim enzimi olan hidroklorik asitte de bulunabilmektedir.
Serbest klor genellikle iki atomlu Cl2 molekülü olarak bulunmaktadır. Öte yandan, bileşiklerde I’den VII’ye kadar oksidasyon durumları da oluşmaktadır. Hidrojen klorür oluşturmak için dağınık güneş ışığını kullanarak, hidrojen ile birleşen reaktif bir elementtir. Uygun koşullar altında diğer elementlerle birleşerek çeşitli klorür türlerini de oluşturmaktadır. Ayrıca laboratuvarda klor üretebilmekte mümkündür. Örneğin hidroklorik asidi güçlü bir oksitleyici ajanla (potasyum permanganat gibi) oksitleyerek elde edilebilmektedir.
Endüstriyel ölçekte, klor esas olarak sulu bir sodyum klorür çözeltisinin, yani bir tuz çözeltisinin elektrolizi ile elde edilmektedir. Gerçekleştirilen reaksiyonların bir sonucu olarak, bir gaz şeklinde klor molekülleri (Cl2), ayrıca hidrojen ve kostik bir madde (çoğunlukla sodyum hidroksittir) elde ederiz. Doğru tasarlanmış üretim teknolojisi, bu ürünlerin yüksek reaktiviteleri nedeniyle birbirinden ayrılmasını ve birbirinden uzak tutulmasını sağlamaktadır.
Bununla birlikte, cıva elektrolizi gibi başka yöntemler de vardır. Üretimin son aşamalarında klor, yoğuşma işlemine tabi tutulmakta ve basınç altında çeşitli boyutlardaki ambalajlara verilmektedir.
Klorun zararlı etkileri
İnsan bağışıklık sistemini zayıflatmaktadır. Böylece vücudu çeşitli enfeksiyon ve hastalıklara karşı savunmasız hale getirmektedir. Yıllar içinde birikir, ancak kendini çok geç hissettirerek feci sonuçlara neden olabilmektedir. Başlıca zararlı etkileri şunlardır;
- Klor cildi kurutmakta, sıkılaştırmakta ve erken yaşlanmaya neden olmaktadır.
- Daha üzücü durumlar da yaygındır. Tahriş, kırmızı lekeler, aşırı döküntüler, soyulma, toksik bir maddeye karşı alerjik reaksiyonlar.
- Saça zarar vermekte, kırılganlığına, dökülmesine ve renginin solmasına katkıda bulunmaktadır.
- Yüzünüzü ılık, klorlu suyla her yıkadığınızda gözenekleriniz genişler ve muazzam miktarda zehir yutar.
- Musluk suyunda da bulunan ve sağlığa zararlı kimyasalları içerebilmektedir.
- Sıcak duş alırken, yemek yaparken ve yıkarken kimyasallar inanılmaz bir hızla buharlaşmaktadır. Bizi çevreleyen hava, suyun kendisinden çok daha hızlı tehlikeli bileşiklerle doyurulmaktadır. Ayrıca bu daha da kötüdür. Çünkü zehirleri soluduğumuzda, akciğerlerden dolaşım sistemine inanılmaz yüksek bir hızla girmektedir.
En kötüsü, zararlı kimyasalların çoğu zaman en şiddetli, neredeyse tedavi edilemez hastalıklardan birine, kansere neden olmasıdır. İstatistikler meme kanseri olan kadınlarda meme dokusundaki klor içeriğinin, sağlıklı kadınlara göre yüzde elli ila altmış daha yüksek olduğunu göstermektedir.