Klorin (Cl)

Mengapa massa atomnya 35,45?

Karena klorin alami adalah dua unsur dalam satu botol, jika dilihat dari segi massa.

Klorin 35 memiliki 18 neutron dan menyusun sekitar 76 % dari seluruhnya. Klorin 37 memiliki 20 dan membentuk 24 % sisanya. Keduanya stabil dan tak terbedakan secara kimia: keduanya memiliki 17 elektron dan bereaksi dengan cara yang sama.

Rata-rata terbobotnya, 0,76 × 34,969 + 0,24 × 36,966, memberi kira-kira 35,45. Tidak ada atom klorin yang berbobot demikian; itu sebuah rata-rata.

Inilah contoh yang dipakai hampir semua kuliah untuk menjelaskan mengapa massa atom bukan bilangan bulat, dan ia berakibat praktis yang kasatmata.

Dalam spektrometer massa, senyawa apa pun dengan satu atom klorin memperlihatkan dua puncak yang terpisah dua satuan, dengan keamatan berbanding kira-kira 3:1. Dengan dua atom klorin muncul tiga puncak berbanding 9:6:1. Sidik jari itu memungkinkan penghitungan jumlah klor dalam molekul yang belum dikenal dalam sekali pandang.

Bagaimana ia mendisinfeksi air?

Klorin yang larut dalam air bereaksi dengannya:

Cl₂ + H₂O  ⇌  HClO + HCl

Asam hipoklorit yang terbentuk adalah disinfektan yang sesungguhnya. Ia molekul kecil, netral, tanpa muatan, dan kenetralan itulah yang menentukan: ia menembus membran lipid sebuah bakteri tanpa kesulitan.

Di dalam sel ia mengoksidasi gugus tiol enzim, merusak protein pengangkut, dan mengganggu DNA. Bakteri itu mati karena kerusakan yang menumpuk, bukan karena satu mekanisme tunggal.

Asam hipoklorit berada dalam kesetimbangan dengan ion hipoklorit:

HClO  ⇌  H⁺ + ClO⁻

Ion itu tidak masuk ke dalam sel karena muatannya menghalanginya, dan ia tujuh puluh sampai seratus kali kurang manjur. Kesetimbangannya bergantung pada pH: di bawah 7,5 bentuk netral yang aktif mendominasi; di atasnya, ionnya. Karena itu kolam renang menjaga pH antara 7,2 dan 7,6, jalan tengah antara kemanjuran disinfeksi dan kenyamanan mata.

⚠️ Bau khas kolam renang bukanlah klorin melainkan kloramin, yang terbentuk ketika klorin bereaksi dengan keringat dan urea para perenang. Bau yang kuat menandakan air yang kotor, bukan kelebihan klorin.

Klorinasi air minum, yang meluas sejak awal abad XX, barangkali merupakan tindakan kesehatan masyarakat yang paling banyak menyelamatkan nyawa dalam sejarah.

Apa yang terjadi di Ypres pada 1915?

Pada 22 April 1915, tentara Jerman melepaskan sekitar 168 ton klorin dari tabung yang dijajarkan di depan parit Sekutu dekat Ypres. Angin membawa awan kuning kehijauan ke atas posisi Prancis dan Aljazair.

Klorin dua setengah kali lebih rapat daripada udara, sehingga ia menumpuk di dalam parit alih-alih menyebar. Saat menyentuh kelembapan selaput lendir ia membentuk asam klorida dan hipoklorit, yang menghancurkan jaringan paru. Korbannya mati tenggelam dalam cairan tubuhnya sendiri.

Serangan itu membuka celah sepanjang beberapa kilometer di garis depan, meski pihak Jerman tidak memanfaatkannya: mereka tidak menduga keberhasilannya dan tidak memiliki cadangan pasukan.

Fritz Haber, kimiawan yang proses sintesis amonianya kini memberi makan separuh umat manusia, memimpin program itu secara langsung. Istrinya Clara Immerwahr, yang juga kimiawan, bunuh diri beberapa hari setelah serangan tersebut.

Klorin segera dilampaui fosgen dan gas mustar, yang lebih mematikan. Namun ia membuka era perang kimia industri, dan Protokol Jenewa 1925 ditulis sebagai tanggapan atas pengalaman itu.

Bagaimana ia diproduksi secara industri?

Lewat elektrolisis air garam, dalam apa yang disebut proses klor-alkali:

2 NaCl + 2 H₂O  →  Cl₂ + H₂ + 2 NaOH

Klorin keluar lewat anode, hidrogen lewat katode, dan tersisalah natrium hidroksida dalam larutan. Ketiga produknya berharga, dan itulah keistimewaan ekonomi prosesnya: klorin tidak dapat dibuat tanpa membuat soda, dan sebaliknya.

Perbandingannya ditetapkan stoikiometri, dan jika pasar menuntut lebih banyak soda daripada klorin, produsen menghadapi persoalan. Kekakuan ini membentuk seluruh industri kimia anorganik.

Teknologinya berkembang. Sel raksa, yang dominan selama beberapa dekade, ditinggalkan karena emisinya; sel diafragma asbes juga sedang ditarik. Teknologi sekarang adalah sel membran, dengan membran polimer yang meloloskan ion natrium tetapi tidak klorida.

Tujuan utama klorin adalah PVC. Menyusul plastik berklor lain, pelarut, dan sintesis senyawa organik tempat klorin dipakai sebagai zat antara dan tidak muncul pada produk akhirnya: sebagian besar obat melewati satu tahap berklor.

Apa perannya dalam tubuh?

Ion klorida adalah anion paling melimpah dalam cairan luar sel, dan ia menyertai natrium dalam pengaturan volume dan tekanan osmotik.

Fungsinya yang paling khas ada di lambung. Sel parietal mukosa lambung memompa ion hidrogen ke dalam rongga lambung dan menyertainya dengan klorida, menghasilkan asam klorida pada kadar yang membawa pH ke nilai antara 1,5 dan 3,5.

Asam itu mendenaturasi protein makanan, mengaktifkan pepsin, dan mensterilkan sebagian besar yang tertelan. Mukosanya melindungi diri dengan lapisan lendir dan bikarbonat; ketika perlindungan itu gagal muncullah tukak.

Klorida juga ikut serta dalam apa yang disebut pergeseran klorida dalam sel darah merah, pertukaran dengan bikarbonat yang memungkinkan pengangkutan karbon dioksida dari jaringan ke paru-paru.

⚠️ Fibrosis kistik disebabkan mutasi pada gen CFTR, yang menyandi sebuah saluran klorida. Tanpa pengangkutan klorida yang memadai, sekresi menjadi kental dan menyumbat paru-paru serta pankreas. Penyakit berat yang disebabkan satu ion yang salah diangkut.