Chlor

Związki chloru są znane od niepamiętnych czasów, sól będąca z punktu widzenia chemii chlorkiem sodu towarzyszy człowiekowi od zawsze. Chlorek amonu występuje w stanie rodzimym w postaci minerału o nazwie salmiak rodzimy, i chociaż jego rozpowszechnienie w przyrodzie jest niewielkie to jednak również był znany od czasów starożytnych. Alchemicy znali wodę królewską będącą mieszaniną kwasów azotowego i solnego, a sam kwas solny został opisany w XVI wieku przez Andreasa Libaviusa, niemieckiego lekarza i alchemika, który otrzymywał go przez prażenie soli w tyglu. Wcześniej, bo w XV wieku, otrzymywanie kwasu solnego opisywał inny alchemik Basilius Valentinus, który pisał o reakcji pomiędzy chlorkiem sodu (solą) a kwasem siarkowym. Nie ulega wątpliwości, że wśród wielu badaczy, którzy stosowali w swoich eksperymentach związki tego pierwiastka wydzielanie się gazowego chloru musiało zostać zaobserwowane. Wśród nich można wymienić niemieckiego aptekarza Johanna Rudolfa Glaubera, który otrzymał uwodniony siarczan sodu, sól glauberską, w reakcji soli (chlorku sodu) z kwasem siarkowym, czy też Jana Baptistę van Helmonta, który zaklasyfikował chlor do gazów.

Odkrywcą chloru jako pierwiastka jest szwedzki chemik C. Scheele. Odkrycie przypadło na okres schyłkowy teorii flogistonowej co miało wpływ na pierwsze charakterystyki tego pierwiastka. Scheele otrzymał chlor w sposób, który do dzisiaj jest wykorzystywany na lekcjach chemii w szkole. Uczony otrzymał gazowy chlor działając kwasem solnym na naturalny dwutlenek manganu czyli minerał piroluzyt. Jednak pozostając pod wpływem obowiązującej ówcześnie teorii nie uznał otrzymanego gazu za nowy pierwiastek; miała to być jakaś odmiana „palnego powietrza” podobnego do wodoru. Problem jednak stanowiły odmienne właściwości tego gazu, znacznie odróżniające go od innych znanych produktów reakcji kwasów z metalami. Przede wszystkim był on zielonożółtej barwy i charakteryzował się bardzo nieprzyjemnym, duszącym zapachem. Dodatkowo niszczył korki zamykające kolby używane do reakcji, odbarwiał kwiaty i liście roślin, a nawet reagował z metalami. W reakcji pomiędzy tym gazem a wodą amoniakalną powstawały gęste, białe dymy. Scheele, opierając się na współczesnej mu wiedzy, nie używał określenia „nowy pierwiastek chemiczny”, ale zgodnie z jego wiedzą i logiką gaz ten był podstawowym elementem natury. Ostatecznie w oparciu o teorię flogistonową określił odkryty przez siebie gaz „kwasem solnym pozbawionym flogistonu”. Swoje doświadczenia oraz wnioski z nich wypływające opisał w doniesieniach do uczonych zajmujących się badaniem natury, w tym do H. Cavendisha. Wszyscy oni twierdzili, że „palne powietrze” (wodór) jest flogistonem, a odkryty przez Scheele’go gaz jest również substancją prostą. Pomimo tego, że żaden z uczonych nie zidentyfikował wtedy chloru jako pierwiastka, co wynikało z obowiązującej ówcześnie błędnej teorii mającej wyjaśniać prawa natury, rok 1774 przyjmuje się za datę odkrycia chloru.

Lavoisier obalił teorię flogistonu, a nazwa nowego gazu „kwas solny pozbawiony flogistonu” budziła w nim silny opór. W jego opinii kwas solny zawierał w swoim składzie tlen i w związku z tym chlor uzyskał nazwę „odtlenionego kwasu solnego”. Podejście francuskiego uczonego wynikało z faktu, że uznawał on, że wszystkie kwasy zawierają w swoich cząsteczkach tlen w połączeniu z innymi pierwiastkami. Ponieważ w reakcji kwasu solnego z tlenkiem manganu(IV) wydzielał się gaz będący według niego rodnikiem tworzącym kwas solny podczas łączenia się z tlenem. Sytuacja stała się paradoksalnie skomplikowana. Lavoisier chcąc uprościć teorię budowy materii, skomplikował ją przynajmniej w odniesieniu do chloru. Część badaczy opierając się na poglądach Lavoisiera próbowało uzyskać chlor jednak bez rezultatu. Przykładowo w roku 1809 J. L. Gay-Lusac i L. J. Thénard próbowali uzyskać chlor w wyniku redukcji kwasu solnego węglem.

Od roku 1807 H. Davy rozpoczął badania kwasu solnego mające na celu rozwikłanie problemu chloru. Elektroliza roztworu kwasu nie dała wyniku potwierdzającego rozkład substancji z wydzieleniem zredukowanej formy kwasu. Dodatkowo po elektrolizie otrzymany gaz reagował z metalami dając typowe sole chlorkowe. Nie pozostało nic innego jak uznać, że „rodnik chlorowy” Lavoisiera jest substancją prostą, a gaz odkryty ponad trzydzieści lat wcześniej jest pierwiastkiem. Davy taką konkluzję ze swoich badań przedstawił 19 listopada 1910 roku na forum Królewskiego Towarzystwa Naukowego proponując jednocześnie nazwę dla tego pierwiastka „chlorek” wywodząc ją od greckiego słowa χλωρος (chlōros) czyli żółtozielony. Dwa lata później Francuz Gay-Lusac zmienił nazwę pierwiastka z „chlorku” na „chlor”. W roku 1813 Gay-Lusac i Thénard, którzy również prowadzili badania nad chlorem i kwasem solnym uznali doniesienie Davy’go. Natomiast Berzelius przez długi czas nie zgadzał się z twierdzeniem, że chlor jest substancją prostą, chociaż i on po pewnym czasie uznał chlor za pierwiastek, a po odkryciu bromu i jodu problem ten stał się bezdyskusyjny. W 1811 roku Schweiger zaproponował nazwę „halogen” od greckich słów oznaczających tworzący sole, nazwa nie została przyjęta, ale potem to właśnie Berzelius wprowadził ją jako ogólną nazwę pierwiastków 17 grupy układu okresowego. Skroplenie gazowego chloru udało się M. Faraday’owi w roku 1823, który również określił że zestalony chlor występuje jako hydrat Cl₂·H₂O.