Fakten über Chlor

Wenn Sie jemals ein verschreibungspflichtiges Medikament eingenommen haben, Auto gefahren sind oder Leitungswasser getrunken haben, sind Sie wahrscheinlich mit Chlor in Berührung gekommen.

Chlor, das Element Nr. 17 im Periodensystem der Elemente, hat zahlreiche Anwendungen. Nach Angaben der Royal Society of Chemistry wird es zur Sterilisierung von Trinkwasser und zur Desinfektion von Schwimmbädern sowie zur Herstellung zahlreicher gängiger Produkte wie Papier, Textilien, Arzneimittel, Farben und Kunststoff, insbesondere PVC, verwendet. Außerdem wird Chlor bei der Entwicklung und Herstellung von Materialien verwendet, die in Produkten eingesetzt werden, die Fahrzeuge leichter machen, von Sitzpolstern und Sitzbezügen bis hin zu Reifenkordeln und Stoßstangen, so der American Chemistry Council.

Das Element wird auch in Prozessen der organischen Chemie verwendet – zum Beispiel als Oxidationsmittel und als Ersatz für Wasserstoff, so das Los Alamos National Laboratory. Ein Oxidationsmittel hat starke desinfizierende und bleichende Eigenschaften. Als Wasserstoffersatz kann Chlor viele gewünschte Eigenschaften in organischen Verbindungen bringen, wie seine desinfizierenden Eigenschaften oder seine Fähigkeit, nützliche Verbindungen und Materialien wie PVC und synthetischen Kautschuk zu bilden.

Aber Chlor hat auch eine dunkle Seite: In seiner natürlichen Gasform ist es schädlich für die menschliche Gesundheit. Chlor reizt die Atemwege und kann beim Einatmen ein Lungenödem verursachen – eine übermäßige Ansammlung von Flüssigkeit in der Lunge, die zu Atembeschwerden führen kann. Nach Angaben des New York State Department of Health kann das Gas auch Augen- und Hautreizungen oder sogar schwere Verbrennungen und Geschwüre verursachen. Der Kontakt mit komprimiertem flüssigem Chlor kann zu Erfrierungen der Haut und der Augen führen, berichtet die Behörde.

Die Fakten

• Atomzahl (Anzahl der Protonen im Kern): 17
• Atomsymbol (im Periodensystem der Elemente): Cl
• Atomgewicht (durchschnittliche Masse des Atoms): 35,453
• Dichte: 3,214 Gramm pro Kubikzentimeter
• Phase bei Raumtemperatur: Gas
• Schmelzpunkt: minus 150,7 Grad Fahrenheit (minus 101,5 Grad C)
• Siedepunkt: minus 29,27 F (minus 34,04 C)
• Anzahl der Isotope (Atome desselben Elements mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen): 24. Anzahl der stabilen Isotope: 2
• Häufigste Isotope: Chlor-35 (76 Prozent natürliche Häufigkeit)

Grünlich-gelbes Gas, das fälschlicherweise für Sauerstoff gehalten wurde

Im Jahr 1774 gab der schwedische Apotheker Carl Wilhelm Scheele in seinem Labor einige Tropfen Salzsäure auf ein Stück Mangandioxid, woraufhin sich innerhalb von Sekunden ein grünlich-gelbes Gas bildete, so der American Chemistry Council. Allerdings wurde Chlor erst einige Jahrzehnte später von dem englischen Chemiker Sir Humphry Davy als Element erkannt, und bis dahin hielt man es für eine Verbindung mit Sauerstoff. Davy nannte es „khloros“, ein griechisches Wort für grünlich-gelb, und 1810 aktualisierte er den Namen in „Chlorgas“ oder „Chlor“.

Chlor gehört zusammen mit Fluor (F), Brom (Br), Jod (I) und Astatin (At) zur Gruppe der Halogene – salzbildende Elemente. Sie befinden sich alle in der zweiten Spalte von rechts im Periodensystem in der Gruppe 17. Ihre Elektronenkonfiguration ist ähnlich, mit sieben Elektronen in der äußeren Schale. Es handelt sich um hochreaktive Elemente, die in Verbindung mit Wasserstoff Säuren bilden. Nach Angaben der Purdue University kommen sie in der Natur nicht in ihrer elementaren Form vor. Man findet sie normalerweise als Salze in Mineralien.

Die wohl bekannteste Form einer Chlorverbindung ist Natriumchlorid, auch bekannt als Kochsalz. Andere Verbindungen sind Kaliumchlorid, das zur Vorbeugung oder Behandlung eines niedrigen Kaliumspiegels im Blut verwendet wird, und Magnesiumchlorid, das zur Vorbeugung oder Behandlung von Magnesiummangel eingesetzt wird.

Der größte Teil des Chlors wird nach Angaben der Universität York durch Elektrolyse von Natriumchloridlösungen hergestellt, wobei ein elektrischer Strom eine chemische Reaktion auslöst. Das Verfahren trennt die Elemente.

Wer hätte das gedacht?

• Aufgrund seiner giftigen Eigenschaften wurde Chlor im Ersten Weltkrieg als chemische Waffe eingesetzt, so die Royal Society of Chemistry.
• Als freies Element isoliert, nimmt Chlor die Form eines grünlich-gelben Gases an, das 2,5 Mal schwerer als Luft ist und nach Bleichmittel riecht.
• Chlor ist nach Fluor das am zweithäufigsten vorkommende Halogen und das zweitleichteste Halogen auf der Erde.
• Natriumchlorid (Salz) ist die häufigste Chlorverbindung und kommt in großen Mengen im Meer vor.
• In dem Hähnchen, das Sie essen, kann Chlor enthalten sein. Hühnerkadaver aus amerikanischen Massentierhaltungen werden oft in Chlor getränkt, um fäkale Verunreinigungen zu beseitigen.
• Chlor zerstört Ozon und trägt damit zum Ozonabbau bei. Nach Angaben der US-Umweltschutzbehörde kann ein einziges Chloratom bis zu 100.000 Ozonmoleküle zerstören, bevor es aus der Stratosphäre entfernt wird.
• Schwimmbäder sind auf Chlor angewiesen, um sie sauber zu halten. Nach Angaben des American Chemistry Council sollte das Wasser in den meisten Schwimmbecken zwei bis vier Teile pro Million Chlor enthalten. Und das starke Chlor, das man beim Schwimmen im öffentlichen Schwimmbad riechen kann, kann ein Anzeichen dafür sein, dass zusätzliches Chlor benötigt wird, um die Chemikalien im Wasser auszugleichen.

Forschung

Chlor hat im Laufe der Jahre unter Forschern für Aufsehen gesorgt, weil es bestimmte schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben könnte. Diese Auswirkungen bleiben jedoch umstritten.

Chlor ist eines der Atome in einem Gift, das einige südamerikanische Frösche in ihrer Haut haben. Nach Angaben des American Chemistry Council kann es große Tiere lähmen oder sogar töten. Die Eingeborenen des kolumbianischen tropischen Regenwaldes rieben früher die Spitzen ihrer Pfeile an der Haut dieser „Pfeilgiftfrösche“. John Daly, ein Wissenschaftler an den National Institutes of Health, versuchte, die Verbindung namens Epibatidin zu isolieren, konnte aber nicht genug von der Substanz bekommen (die Frösche sind vom Aussterben bedroht), und was er synthetisierte, hatte unerwünschte Nebenwirkungen. Durch Umstrukturierung der Verbindung auf atomarer Ebene hoffen die Chemiker jedoch, eine Version zu finden, die ein starkes Schmerzmittel ist.

Vorangegangene Forschungen haben einen Zusammenhang zwischen dem Trinken von chloriertem Wasser und einem erhöhten Krebsrisiko hergestellt. So fanden Forscher in einer 1992 im American Journal of Public Health veröffentlichten Studie heraus, dass Menschen, die gechlortes Wasser tranken, ein um 21 Prozent höheres Risiko hatten, an Blasenkrebs zu erkranken, und ein um 38 Prozent höheres Risiko, an Enddarmkrebs zu erkranken, als Menschen, die ungechlortes Wasser tranken. Und in einer anderen Studie, die 2010 in der Zeitschrift Environmental Health Perspectives veröffentlicht wurde, fanden Forscher heraus, dass Menschen, die 40 Minuten lang in einem gechlorten Pool schwammen, erhöhte Biomarker (d. h. bestimmte molekulare Indikatoren) aufwiesen, die mit dem Krebsrisiko in Verbindung stehen. Eine 2017 in derselben Zeitschrift veröffentlichte Studie fand jedoch heraus, dass zwar ein höheres Blasenkrebsrisiko besteht, wenn man gechlortes Wasser trinkt, es aber wenig bis gar keine Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen dem Schwimmen in einem gechlorten Pool und dem Blasenkrebsrisiko in einer Studie gab, in der die Anzahl der Stunden im Schwimmbad während der Sommer- und Nicht-Sommermonate und in verschiedenen Altersgruppen untersucht wurde.

Das U.S. Department of Health and Human Services, die International Agency for Research on Cancer und die U.S. Environmental Protection Agency haben Chlor nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention nicht als krebserregend für den Menschen eingestuft.

Ist Chlor also schlecht für Ihre Gesundheit? Nicht unbedingt, sagt Preston J. MacDougall, Chemieprofessor an der Middle Tennessee State University in Murfreesboro.

„Man sollte nicht übermäßig viel Chlor verwenden, aber wir sollten keine Angst vor chemischen Substanzen haben, nur weil wir sie nicht verstehen“, so MacDougall gegenüber Live Science.

In der Tat kann das Fehlen einer angemessenen Chlorung zur Abtötung schädlicher Bakterien wie E. coli verheerende Folgen für die menschliche Gesundheit und das Leben haben, fügte er hinzu. So starben beispielsweise im Mai 2000 in Walkerton, Ontario, sieben Menschen und mehr als 2.300 erkrankten, nachdem die Wasserversorgung der Stadt mit E. coli und anderen Bakterien verseucht war, so der Water Quality and Health Council. Wäre der erforderliche Chlorgehalt eingehalten worden, hätte die Katastrophe verhindert werden können, auch wenn das Wasser kontaminiert war, heißt es in einem Bericht des Justizministeriums von Ontario.

Die Zugabe von Chlor zum Wasser ist eine Methode, mit der viele versuchen, sauberes Wasser in Entwicklungsländern leicht zugänglich zu machen. Eine 2017 veröffentlichte Studie besagt, dass 3,4 Millionen Menschen jedes Jahr an Wasser sterben, das mit schädlichen Bakterien wie E. coli verunreinigt ist, und dass bis zu 4,4 Milliarden Menschen keine zuverlässige Quelle für sauberes Trinkwasser haben. Die Chlorierung der Wasserversorgung ist ein wichtiger Schritt, um sauberes Wasser näher an die Menschen zu bringen, die es brauchen.

Außerdem gibt es einige vielversprechende Neuigkeiten aus der Forschung über Chlor. MacDougall verwies auf eine kürzlich durchgeführte Studie über Chloratome in einer neuen Klasse von antibiotischen Verbindungen, die in winzigen Meeresorganismen in den nordatlantischen Gewässern bei Norwegen entdeckt wurden. Diese Chloratome sind wesentlich für die antibiotische Aktivität der Verbindungen, die gegen Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus wirksam sein können, ein Bakterium, das schwer zu behandelnde Infektionen bei Menschen verursacht und gegen die üblichen Antibiotika resistent ist, sagte er.

„Die Arzneimittelforschungsgemeinschaft ist von diesen natürlich vorkommenden Verbindungen sehr begeistert, weil sie gegen MRSA wirksam sind“, sagte MacDougall, der nicht an der Forschung beteiligt war, die im April 2014 in der Zeitschrift Angewandte Chemie International Edition veröffentlicht wurde.

Zusätzliche Berichterstattung von Rachel Ross, Live Science-Mitarbeiterin.

Zusätzliche Ressourcen

• Um zu sehen, wie reaktiv Chlor ist, wenn es mit anderen Verbindungen interagiert, sehen Sie sich dieses lustige Video von Periodic Videos an.
• Erfahren Sie mehr über die zahlreichen überraschenden Anwendungen von Chlor auf der Website Elements of Surprise, die diesem vielseitigen Element gewidmet ist.
• Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie sich die Exposition gegenüber Chlor auf Ihre Gesundheit auswirken kann, sehen Sie sich den Abschnitt mit den häufig gestellten Fragen zu Chlor auf der CDC-Website an.