Cloro: metodi di preparazione

La scoperta del cloro risale al 1774 quando il chimico svedese Carl Wilhelm Scheele ottenne per la prima volta questo elemento trattando il minerale pirolusite con acido cloridrico. Inizialmente, si riteneva che il gas prodotto contenesse ossigeno; solo nel 1810 il chimico britannico Sir Humphry Davy dimostrò che si trattava di un nuovo elemento.

Applicazioni e preparazione del cloro

Il cloro trova impiego in diversi settori come sbiancante, disinfettante per la potabilizzazione dell’acqua e nella sintesi di sostanze come il polivinilcloruro e il tetracloroetene. Per la sua preparazione sono stati sviluppati vari metodi.

Preparazione da HCl in presenza di un ossidante

Il cloro può essere ottenuto a partire dall’acido cloridrico utilizzando un agente ossidante come l’ossido di manganese (IV), l’ossido di piombo (IV), l’ossido di piombo (II), il bicromato di potassio o il permanganato di potassio. Le reazioni coinvolte sono varie e prevedono il rilascio di cloro gassoso.

Preparazione da un cloruro in presenza di un ossidante

Un altro metodo per la produzione del cloro prevede il trattamento di un cloruro come il cloruro di sodio con acido solforico concentrato e un agente ossidante. La reazione avviene in due stadi: inizialmente si forma acido cloridrico che successivamente reagisce con l’agente ossidante producendo cloro.

In sintesi, il cloro è un elemento chimico con numerose applicazioni e la sua produzione può avvenire attraverso diversi processi chimici utilizzando opportuni reagenti e condizioni di reazione.

Processo di Sintesi del Cloro: Metodo Deacon e Metodo Attuale

Sintesi Industriale del Cloro

Un importante processo industriale per la produzione di cloro è stato proposto intorno al 1868 da Henry Deacon. Questo metodo si basava sull’ossidazione dell’acido cloridrico con l’ossigeno atmosferico, ottenuto come sottoprodotto dal processo Leblanc per la sintesi del carbonato di sodio. Tuttavia, con l’avvento del metodo Solvay, il processo Deacon è caduto in disuso.

Nel processo Deacon, l’acido cloridrico reagisce con l’ossigeno a 450°C, insieme all’ossido di rame (II) come catalizzatore, secondo la seguente equazione:

4 HCl + O₂ → 2 Cl₂ + 2 H₂O

Il meccanismo di azione del catalizzatore prevede la riduzione del rame (II) a rame (I) attraverso la reazione:

2 CuCl₂ → 2 CuCl + Cl₂

Il cloruro di rame (I) reagirà poi con l’ossigeno secondo l’equazione:

4 CuCl + O₂ → 2 [CuO∙CuCl₂]

Infine, si avrà la formazione di cloruro di rame (II) nell’ultimo stadio della reazione:

CuO∙CuCl₂ + 2 HCl → 2 CuCl₂ + H₂O

Oggi il cloro viene principalmente prodotto tramite l’elettrolisi di una soluzione di cloruro di sodio.

Al catodo (-): 2 H₂O_(l) + 2 e^–→ 2 OH^– + H₂
All’anodo (+): 2 Cl^– → Cl₂ + 2 e^–

La reazione complessiva è rappresentata da:

2 NaCl + 2 H₂O → 2 Na⁺ + 2 OH^. + H₂ + Cl₂