El desinfectante de agua de cloro

¿Qué es el cloro?

El cloro es uno de los desinfectantes más utilizados para la desinfección del agua. El cloro puede aplicarse para la inactivación de la mayoría de los microorganismos y es relativamente económico.

Características

A temperatura y presión estándar, dos átomos de cloro forman la molécula diatómica Cl2. Este es un gas de color verde-amarillo pálido que tiene su olor fuerte característico, el olor de la lejía. El enlace entre los dos átomos es relativamente débil (solo de 242.580 ±0.004 kJ/mol) lo que hace que la molécula Cl2 sea altamente reactiva.

Junto con el flúor, bromo, yodo y astato, el cloro es miembro de la serie de halógenos que forma el grupo 17 de la tabla periódica—el grupo de elementos más reactivo. Se combina fácilmente con casi todos los elementos.

Se conocen compuestos con oxígeno, nitrógeno, xenón y kriptón, pero no se forman por reacción directa de los elementos. El cloro, aunque muy reactivo, no es tan extremadamente reactivo como el flúor. Sin embargo, el gas cloro puro sí soporta la combustión de compuestos orgánicos como los hidrocarburos, aunque el componente de carbono tiende a quemarse de manera incompleta, quedando gran parte como hollín. A 10 °C y presión atmosférica, un litro de agua disuelve 3.10 L de cloro gaseoso, y a 30 °C (86 °F), 1 L de agua disuelve solo 1.77 litros de cloro.

El cloro es miembro de la serie de halógenos formadores de sal y se extrae de los cloruros mediante oxidación, a menudo por electrólisis. Con los metales, forma sales llamadas cloruros. Como ion cloruro, Cl?, también es el ion disuelto más abundante en el agua de mar.

¿Cómo se produce el cloro?

El cloro se produce a partir de enlaces de cloro mediante oxidación electrolítica o química. Esto a menudo se logra mediante la electrólisis del agua de mar o la sal de roca. Las sales se disuelven en agua, formando salmuera. La salmuera puede conducir una corriente directa potente en una celda electrolítica. Debido a esta corriente, los iones de cloro (que se originan de la sal disuelta en agua) se transforman en átomos de cloro. La sal y el agua se dividen en hidróxido de sodio (NaOH) y gas hidrógeno (H2) en el cátodo y gas cloro en el ánodo. Estos productos del cátodo y ánodo deben separarse, porque el gas hidrógeno reacciona con el gas cloro de manera muy agresiva.

¿Cómo se puede almacenar el cloro?

El cloro acuoso debe protegerse de la luz solar. El cloro se descompone bajo la influencia de la luz solar. La radiación UV en la luz solar proporciona energía que ayuda a la descomposición de las moléculas de ácido hipocloroso (HOCl). Primero, la molécula de agua (H2O) se descompone, liberando electrones que reducen el átomo de cloro del ácido hipocloroso a cloruro (Cl-). Durante esta reacción se libera un átomo de oxígeno, que se convertirá en una molécula de oxígeno: 2HOCl -> 2H+ + 2Cl- + O2

¿Cómo se transporta el cloro?

El cloro es un gas muy reactivo y corrosivo. Cuando se transporta, almacena o utiliza, se deben tomar precauciones de seguridad. En Holanda, por ejemplo, el cloro se transporta en trenes de cloro separados.

Aplicaciones del cloro## Aplicaciones y usos del cloro

El cloro se aplica a gran escala. El cloro es un elemento muy reactivo, lo que hace que forme rápidamente compuestos con otras sustancias. El cloro también tiene la capacidad de desarrollar un enlace entre dos sustancias que normalmente no reaccionan entre sí. Cuando el cloro se une a una sustancia que contiene átomos de carbono, se forman sustancias orgánicas. Ejemplos son plásticos, disolventes y aceites, pero también varios fluidos corporales humanos. Cuando el cloro se une químicamente a otros elementos, a menudo reemplaza un átomo de hidrógeno durante una llamada reacción de sustitución. Múltiples átomos de hidrógeno en la misma molécula pueden ser reemplazados por átomos de cloro, causando que nuevas sustancias se formen una tras otra.

El cloro juega un papel importante en la ciencia médica. No solo se usa como desinfectante, sino que también es un componente de varios medicamentos. La mayoría de nuestros medicamentos contienen cloro o se desarrollan utilizando subproductos que contienen cloro. Las hierbas medicinales también contienen cloro. El primer anestésico utilizado durante cirugías fue el cloroformo (CHCl3).

La industria química crea decenas de miles de productos de cloro utilizando un pequeño número de químicos que contienen cloro. Ejemplos de productos que contienen cloro son pegamentos, pinturas, disolventes, espumas de caucho, parachoques de autos, aditivos alimentarios, pesticidas y anticongelantes. Una de las sustancias que contienen cloro más comúnmente utilizadas es el PVC (policloruro de vinilo). El PVC se usa ampliamente, por ejemplo en tuberías de drenaje, cables de aislamiento, pisos, ventanas, botellas y ropa impermeable.

El blanqueador a base de cloro se aplica como desinfectante a gran escala. Las sustancias también se utilizan para blanquear papel. El blanqueo ocurre como resultado de la oxidación por cloro o hipoclorito.

Aproximadamente el 65% del cloro industrializado se utiliza para producir químicos orgánicos, como plásticos. Alrededor del 20% se usa para producir blanqueadores y desinfectantes. El cloro restante se utiliza para producir compuestos inorgánicos a partir de cloro y varios elementos diferentes, como zinc (Zn), hierro (Fe) y titanio (Ti).

El cloro como desinfectante

El cloro es uno de los desinfectantes más ampliamente utilizados. Es muy aplicable y muy efectivo para la inactivación de microorganismos patógenos. El cloro puede aplicarse, medirse y controlarse fácilmente. Es bastante persistente y relativamente económico.

El cloro se ha utilizado durante más de doscientos años para aplicaciones como la inactivación de patógenos en agua potable, agua de piscinas y aguas residuales, para la desinfección de áreas domésticas y para el blanqueo de textiles. Cuando se descubrió el cloro no sabíamos que las enfermedades eran causadas por microorganismos. En el siglo XIX, médicos y científicos descubrieron que muchas enfermedades son contagiosas y que la propagación de enfermedades puede prevenirse mediante la desinfección de áreas hospitalarias. Poco después, comenzamos a experimentar con el cloro como desinfectante. En 1835, el médico y escritor Oliver Wendel Holmes aconsejó a las parteras que se lavaran las manos con hipoclorito de calcio (Ca(ClO)2-4H2O) para prevenir## la propagación de la fiebre puerperal.

Sin embargo, solo comenzamos a usar desinfectantes a mayor escala en el siglo XIX, después de que Louis Pasteur descubrió que los microorganismos propagaban ciertas enfermedades. El cloro ha jugado un papel importante en el aumento de la esperanza de vida de los humanos.

El cloro como blanqueador

Las superficies pueden desinfectarse mediante blanqueo. El blanqueador consiste en gas cloro disuelto en una solución alcalina, como hidróxido de sodio (NaOH). Cuando el cloro se disuelve en una solución alcalina, se forman iones hipoclorito (OCl-) durante una reacción autoredox. El cloro reacciona con el hidróxido de sodio para formar hipoclorito de sodio (NaOCl). Este es un muy buen desinfectante con un efecto estable.

El blanqueador no puede combinarse con ácidos. Cuando el blanqueador entra en contacto con ácidos, el hipoclorito se vuelve inestable, haciendo que escape gas cloro venenoso. El ácido hipocloroso acompañante no es muy estable.

También se puede usar polvo blanqueador (CaOCl2). Este se produce haciendo pasar cloro a través de hidróxido de calcio (CaOH). La ventaja del polvo blanqueador es que es sólido. Esto facilita su aplicación como desinfectante en áreas médicas, además de su uso como blanqueador. Cuando el polvo blanqueador se disuelve, reacciona con agua para formar ácido hipocloroso (HOCl) e iones hipoclorito (OCl-).

¿Qué es el cloro activo libre y combinado?

Cuando se agrega cloro al agua con fines de desinfección, generalmente comienza a reaccionar con compuestos orgánicos e inorgánicos disueltos en el agua. Después de eso, el cloro ya no puede usarse para desinfección, porque ha formado otros productos. La cantidad de cloro utilizada durante este proceso se denomina "demanda de cloro" del agua.

El cloro puede reaccionar con amoníaco (NH3) para formar cloraminas, compuestos químicos que contienen cloro, nitrógeno (N) e hidrógeno (H). Estos compuestos se denominan "compuestos de cloro activo" (a diferencia del ácido hipocloroso y el hipoclorito, que se denominan "cloro activo libre") y son responsables de la desinfección del agua. Sin embargo, estos compuestos reaccionan mucho más lentamente que el cloro activo libre.

¿Qué dosis de cloro se aplican?

Al dosificar cloro, hay que tener en cuenta que el cloro reacciona con compuestos en el agua. La dosis debe ser lo suficientemente alta para que quede una cantidad significativa de cloro en el agua para la desinfección. La demanda de cloro está determinada por la cantidad de materia orgánica en el agua, el pH del agua, el tiempo de contacto y la temperatura. El cloro reacciona con la materia orgánica para formar subproductos de desinfección, como trihalometanos (THM) y ácidos acéticos halogenados (HAA). El cloro puede agregarse para desinfección de varias maneras diferentes. Cuando se aplica cloración ordinaria, el cloro simplemente se agrega al agua y no es necesario ningún tratamiento previo. La precloración y postcloración significa agregar cloro al agua antes y después de otros pasos de tratamiento. La recloración significa la adición de cloro al agua tratada en uno o más puntos del sistema de distribución para preservar la desinfección.

¿Qué es la cloración al punto de ruptura?

La cloración al punto de ruptura consiste en una adición continua de cloro al agua hasta el punto donde se satisface la demanda de cloro y todo el amoníaco presente se oxida, de modo que solo queda cloro libre. Esto generalmente se aplica para desinfección, pero también tiene otros beneficios, como el control de olores y sabores. Para alcanzar el punto de ruptura, se aplica una supercloración. Para lograrlo, se utilizan concentraciones de cloro que exceden en gran medida la concentración de 1 mg/L requerida para desinfección.

¿Qué concentración de cloro se aplica?

El gas cloro se puede obtener como gas fluido en recipientes a presión de 10 bar. Es altamente soluble en agua (3 L de cloro/1 L de agua). Para matar bacterias se requiere poco cloro; alrededor de 0,2-0,4 mg/L. Las concentraciones de cloro agregadas al agua suelen ser más altas, debido a la demanda de cloro del agua. Hoy en día, el gas cloro solo se usa para grandes instalaciones municipales e industriales de purificación de agua. Para aplicaciones más pequeñas, generalmente se usa hipoclorito de calcio o sodio.

¿Cuáles son los efectos del cloro en la salud?

La reacción del cuerpo humano al cloro depende de la concentración de cloro presente en el aire, y de la duración y frecuencia de la exposición. Los efectos también dependen de la salud de un individuo y las condiciones ambientales durante la exposición.

Cuando se inhalan pequeñas cantidades de cloro durante períodos cortos, esto puede afectar el sistema respiratorio. Los efectos varían desde tos y dolores en el pecho, hasta acumulación de líquido en los pulmones. El cloro también puede causar irritaciones en la piel y los ojos. Estos efectos no ocurren en condiciones naturales. Cuando el cloro entra al cuerpo no es muy persistente, debido a su reactividad.

El cloro puro es muy tóxico, incluso pequeñas cantidades pueden ser mortales. Durante la Primera Guerra Mundial, el gas cloro se usó a gran escala para herir o matar soldados enemigos. Los alemanes fueron los primeros en usar gas cloro contra sus enemigos.

El cloro es mucho más denso que el aire, lo que hace que forme un humo tóxico sobre el suelo. El gas cloro afecta las membranas mucosas (nariz, garganta, ojos). El cloro es tóxico para las membranas mucosas porque las disuelve, haciendo que el gas cloro termine en los vasos sanguíneos. Cuando se inhala gas cloro, los pulmones se llenan de líquido, haciendo que la persona prácticamente se ahogue.