لماذا كتلته الذرية 35.45؟
لأن الكلور الطبيعي عنصران في قارورة واحدة، من حيث الكتلة.
فالكلور 35 له 18 نيوترونًا ويشكّل نحو 76 % من المجموع. والكلور 37 له 20 ويكوّن الـ24 % الباقية. وكلاهما مستقر ولا يتمايزان كيميائيًّا: لكل منهما 17 إلكترونًا ويتفاعلان بالطريقة نفسها.
والمتوسط المرجّح، 0.76 × 34.969 + 0.24 × 36.966، يعطي نحو 35.45. ولا ذرة كلور تزن ذلك؛ إنما هو متوسط.
وهذا هو المثال الذي تستعمله معظم المقررات لتفسير لماذا لا تكون الكتل الذرية أعدادًا صحيحة، وله أثر عملي مرئي.
ففي مطياف الكتلة يُظهر أي مركّب فيه ذرة كلور قمتين يفصلهما وحدتان، بشدتين نسبتهما نحو 3:1. ومع ذرتَي كلور تظهر ثلاث قمم بنسبة 9:6:1. وتلك البصمة تتيح عدّ الكلورات في جزيء مجهول بنظرة واحدة.
كيف يطهّر الماء؟
يتفاعل الكلور المذاب في الماء معه:
Cl₂ + H₂O ⇌ HClO + HClوحمض الهيبوكلوروز الناتج هو المطهّر الحقيقي. فهو جزيء صغير متعادل بلا شحنة، وذلك التعادل هو الحاسم: إذ يعبر الغشاء الدهني لبكتيريا دون عناء.
وداخل الخلية يؤكسد مجموعات الثيول في الإنزيمات، ويتلف بروتينات النقل، ويتدخل في الحمض النووي. فتموت البكتيريا بتراكم الأضرار، لا بآلية واحدة.
وحمض الهيبوكلوروز في توازن مع أيون الهيبوكلوريت:
HClO ⇌ H⁺ + ClO⁻ولا يدخل الأيون الخلية لأن شحنته تمنعه، وهو أقل نجاعة بسبعين إلى مئة مرة. ويتوقف التوازن على الأس الهيدروجيني: فدون 7.5 تسود الصورة المتعادلة النشطة؛ وفوقه يسود الأيون. ومن هنا تحافظ المسابح على الأس بين 7.2 و7.6، وهو حلّ وسط بين نجاعة التطهير وراحة العين.
⚠️ والرائحة المميزة لمسبح ليست كلورًا بل كلورامينات، تتكوّن حين يتفاعل الكلور مع عرق المستحمّين وبولهم. فالرائحة القوية تدل على ماء متسخ، لا على فائض كلور.
وكلورة ماء الشرب، التي عمّت منذ مطلع القرن العشرين، هي على الأرجح إجراء الصحة العامة الذي أنقذ أكبر عدد من الأرواح في التاريخ.
ماذا حدث في إيبر عام 1915؟
في 22 نيسان 1915 أطلق الجيش الألماني نحو 168 طنًّا من الكلور من أسطوانات مصفوفة أمام خنادق الحلفاء قرب إيبر. فحملت الريح سحابة صفراء مخضرّة فوق المواقع الفرنسية والجزائرية.
والكلور أكثف من الهواء بمرتين ونصف، فتراكم في الخنادق بدل أن ينتشر. وعند ملامسته رطوبة الأغشية المخاطية يكوّن حمض الهيدروكلوريك والهيبوكلوروز، وهما يدمّران النسيج الرئوي. فيموت الضحايا غرقًا في سوائل أجسادهم.
وفتح الهجوم ثغرة بعدة كيلومترات في الجبهة، وإن لم يستثمرها الألمان: إذ لم يتوقعوا النجاح ولم يكن لديهم احتياطي.
وقاد فريتز هابر البرنامج بنفسه، وهو الكيميائي نفسه الذي تُطعم طريقته في تخليق النشادر اليوم نصف البشرية. وقد انتحرت زوجته كلارا إيمرفار، وهي كيميائية أيضًا، بعد الهجوم بأيام قليلة.
وسرعان ما تجاوز الكلور غاز الفوسجين وغاز الخردل، وهما أشد فتكًا. لكنه دشّن الحرب الكيميائية الصناعية، وكُتب بروتوكول جنيف لعام 1925 ردًّا على تلك التجربة.
كيف يُنتَج صناعيًّا؟
بالتحليل الكهربائي للمحلول الملحي، في ما يسمى عملية الكلور-صودا:
2 NaCl + 2 H₂O → Cl₂ + H₂ + 2 NaOHفيخرج الكلور من المصعد، والهيدروجين من المهبط، ويبقى هيدروكسيد الصوديوم في المحلول. والنواتج الثلاثة ثمينة، وتلك خصوصية العملية الاقتصادية: فلا يمكن صنع كلور دون صنع صودا، ولا العكس.
والنسبة تحددها الستوكيومترية، فإن طلبت السوق صودا أكثر من الكلور واجه المنتج مشكلة. وهذه الصلابة تحكم صناعة الكيمياء اللاعضوية كلها.
وقد تطورت التقنية. فخلايا الزئبق، التي هيمنت عقودًا، هُجرت لانبعاثاتها؛ وخلايا الحجاب الأسبستي في انسحاب أيضًا. والتقنية الحالية هي خلية الغشاء، بغشاء بوليمري يمرّر أيونات الصوديوم لا الكلوريد.
والوجهة الرئيسية للكلور هي PVC. تليها بلاستيكات مكلورة أخرى، ومذيبات، وتخليق مركّبات عضوية يُستعمل فيها الكلور وسيطًا ولا يظهر في الناتج النهائي: فجانب كبير من الأدوية يمرّ بمرحلة مكلورة.
ما دوره في الجسم؟
أيون الكلوريد أوفر الأنيونات في السائل خارج الخلوي، وهو يرافق الصوديوم في تنظيم الحجم والضغط الحلولي.
ووظيفته الأخص في المعدة. فالخلايا الجدارية في مخاطية المعدة تضخّ أيونات الهيدروجين إلى تجويف المعدة وترافقها بالكلوريد، منتجةً حمض هيدروكلوريك بتركيز يهبط بالأس الهيدروجيني إلى قيم بين 1.5 و3.5.
وذلك الحمض يفسد بروتينات الطعام، وينشّط الببسين، ويعقّم جانبًا كبيرًا مما يُبتلع. وتحمي المخاطية نفسها بطبقة من المخاط والبيكربونات؛ وحين تخفق تلك الحماية تظهر القرحة.
ويشارك الكلوريد أيضًا في ما يسمى إزاحة الكلوريد في كريات الدم الحمراء، وهي مبادلة مع البيكربونات تتيح نقل ثاني أكسيد الكربون من الأنسجة إلى الرئة.
⚠️ والتليف الكيسي سببه طفرات في الجين CFTR، الذي يشفّر قناة كلوريد. فبلا نقل كافٍ للكلوريد تصير الإفرازات لزجة وتسدّ الرئتين والبنكرياس. مرض خطير سببه أيون واحد يُنقل نقلًا خاطئًا.