氯
氯是一種非金屬元素，屬於鹵族之一。
氯氣常溫常壓下為黃綠色氣體，
化學性質十分活潑，具有毒性。
氯以化合態的形式廣泛存在於自然界當中，
對人體的生理活動也有重要意義。
發現簡史
1774年，瑞典化學家舍勒在從事軟錳礦的研究時發現：
軟錳礦與鹽酸混合後加熱就會生成一種令人窒息的黃綠色氣體。
當時，大化學家拉瓦錫認為氧是酸性的起源，一切酸中都含有氧。
舍勒及許多化學家都堅信拉瓦錫的觀點， 認為這種黃綠色的氣體是一種化合物，
是由氧和另外一種未知的基所組成的， 所以舍勒稱它為“氧化鹽酸”。
但英國化學家大衛卻持有不同的觀點，
他想盡了一切辦法也不能從氧化鹽酸中把氧奪取出來，均告失敗。
他懷疑氧化鹽酸中根本就沒有氧存在。
1810年，大衛以無可辯駁的事實證明了所謂的氧化鹽酸不是一種化合物，而是一種化學元素的單質。
他將這種元素命名為“Chlorine”。
它的希臘文原意是“綠色”。中文譯名為氯。
自然分佈
自然界中游離狀態的氯存在於大氣層中，
是破壞臭氧層的主要單質之一。
氯氣受紫外線分解成兩個氯原子（自由基）。
大多數通常以氯化物(Cl-)的形式存在，
常見的主要是氯化鈉（食鹽，NaCl）。
單質：Cl₂
氯單質由兩個氯原子構成，化學式為Cl2。氣態氯單質俗稱氯氣，液態氯單質俗稱液氯。
名稱由來
英文名稱chlorine來自于希臘文khlros（淡綠色），中文取該氣體為綠色之意造了“氯”字，
日文與韓文則因為氯是鹽的主要成分之一而稱為“鹽素”（日本漢字寫作“塩素”）。
化合物
無機：氯化物、次氯酸、次氯酸鹽、亞氯酸、亞氯酸鹽、氯酸、氯酸鹽、高氯酸、高氯酸鹽有機氯化合物。
同位素
氯元素有35Cl和37Cl兩種穩定同位素。核外電子構型都為 [Ne]3s23p5。
相對原子品質分別為34.968 852和36.965 903。天然豐度分別為75.77%和24.23%。
氯離子的檢驗
檢驗水中是否含有氯離子可以向其中加入硝酸酸化的銀離子（如硝酸銀）（加入酸性硝酸銀可以排除其他離子干擾），
銀離子和氯離子反應會生成氯化銀白色沉澱，反應式：(Ag+)+(Cl-) →
AgCl↓
物理性質
氯氣為黃綠色氣體，密度比空氣大(3.214g/L)，熔點−101.0℃，沸點−34.4℃，有強烈的刺激性氣味。
氯氣分子由兩個氯原子組成，微溶于水，易溶於堿液，易溶於四氯化碳、二硫化碳等有機溶劑。
氯有26種同位素，其中只有35Cl和37Cl是穩定的，其餘同位素均具有放射性。
營養功能
參與光合作用
在光合作用中，氯作為錳的輔助因數參與水的光解反應。
水光解反應是光合作用最初的光化學反應，氯的作用位元點在光系統II。
研究工作表明，在缺氯條件下，植物細胞的增殖速度降低，葉面積減少，生長量明顯下降（大約60%），
但氯並不影響植物體中光合速率。
由此可見，氯對水光解放O2反應的影響不是直接作用，氯可能是錳的配合基，
有助於穩定錳離子，使之處於較高的氧化狀態。
氯不僅為希爾反應放O2所必需，它還能促進光合磷酸化作用。
調節氣孔運動
氯對氣孔的開張和關閉有調節作用。當某些植物葉片氣孔開張時，
K+流入是由有機酸陰離子（主要是蘋果酸根）作為陪伴離子，這些離子在代謝過程中是靠消耗澱粉產生的；
但是對某些澱粉含量不多的作物（如洋蔥），當K+流入保衛細胞時，由於缺少蘋果酸根則需由Cl-作為陪伴離子。
缺氯時，洋蔥的氣孔就不能自如地開關，而導致水分過多地損失。
由於氯在維持細胞膨壓、調節氣孔運動方面的明顯作用，從而能增強植物的抗旱能力。
啟動H+-泵ATP酶
以往人們瞭解較多的是原生質上的H+-ATP酶，它受K+的啟動。
而在液泡膜上也存在有H+-ATP酶。
與原生質上的H+-ATP酶不同，這種酶不受一價陽離子的影響，而專靠氯化物啟動。
該酶可以把原生質中的H+轉運到液泡內，使液泡膜內外產生pH梯度（胞液，pH>7；液泡，pH<<6）。
缺氯時，植物根的伸長嚴重受阻，這可能和氯的上述功能有關。
因為缺氯時，影響活性溶質滲入液泡內，從而使根的伸長受到抑制（Hagerh和Helrnle，1981）。
抑制病害發生
施用含氯肥料對抑制病害的發生有明顯作用。
據報導，2013以前年至少有10種作物的15個品種，其葉、根病害可通過增施含氯肥料而明顯減輕。
例如冬小麥的全蝕病、條銹病，春小麥的葉銹病、枯斑病，
大麥的根腐病，玉米的莖枯病，馬鈴薯的空心病、褐心病等。
根據研究者的推論，氯能抑制土壤中銨態氮的硝化作用。
當施入銨態氮肥時，氯使大多數銨態氮不能被轉化，而迫使作物吸收更多的銨態氮；
在作物吸收銨態氮肥的同時，根系釋放出H+離子，使根際酸度增加。
許多土壤微生物由於適宜在酸度較大的環境中大量繁衍，從而抑制了病菌的滋生，
如小麥因施用含氯肥料而減輕了全蝕病病害的發生。
還有一些研究者從C1-和NO3-存在吸收上的競爭性來解釋。
施含氯肥料可降低作物體內NO3-的濃度，一般認為NO3-含量低的作物很少發生嚴重的根腐病。
其他作用
在許多陰離子中，Cl-是生物化學性質最穩定的離子，
它能與陽離子保持電荷平衡，維持細胞內的滲透壓。
植物體內氯的流動性很強，輸送速度較快，
能迅速進入細胞內，提高細胞的滲透壓和膨壓。
滲透壓的提高可增強細胞吸水，
並提高植物細胞和組織束縛水分的能力。
這就有利於促進植物從外界吸收更多的水分。
在乾旱條件下，也能減少植物丟失水分。
提高膨壓後可使葉片直立，延長功能期。 作物缺氯時，葉片往往失去膨壓而萎蔫。
氯對細胞液緩衝體系也有一定的影響。
氯在離子平衡方面的作用，可能有特殊的意義。
氯對酶活性也有影響。氯化物能啟動利用穀氨醯胺為底物的天冬醯胺合成酶，促進天冬醯胺和谷氨酸的合成。
氯在氮素代謝過程中有重要作用。
適量的氯有利於碳水化合物的合成和轉化。
化學性質
氯原子的最外電子層有7個電子，在化學反應中容易結合一個電子，使最外電子層達到8個電子的穩定狀態，
因此氯氣具有強氧化性，能與大多數金屬和非金屬發生化合反應。
氯氣遇水歧化為鹽酸和次氯酸，次氯酸不穩定易分解放出游離氧，所以氯氣具有漂白性（比SO2強且加熱不恢復原色）。
氯氣也能和很多有機物發生加成或取代反應，在生活中有廣泛應用。氯氣具有較大的毒性，曾被用作軍用毒氣。
檢驗水中是否含有氯離子可以向其中加入可溶的銀離子（硝酸銀）（加入酸性硝酸銀可以排除其他離子干擾），
銀離子和氯離子反應會生成氯化銀白色沉澱。再取白色沉澱，加入稀硝酸，沉澱不溶解，則說明含氯離子。
含氧酸
1.
次氯酸(HClO)及其鹽
(1)
製備
①通氯氣于冰水中：Cl₂
+ H₂O
= HClO + HCl
②通氯於堿液中可得次氯酸鹽：Cl₂+
2NaOH
→ NaClO + NaCl + H₂O
③工業上用電解冷濃食鹽水並劇烈攪拌來製備NaClO
(2)性質
①是弱酸，但為很強的氧化劑，且具有漂白性
②受熱易發生氧化還原反應 3ClO－→ ClO₃－
+ 2Cl－
(3)
用途
1.製造漂白粉Ca(ClO)₂
漂白粉：Cl₂與Ca(OH)₂反應
2Cl₂
+ 2Ca(OH)₂
= Ca(ClO)₂+
+CaCl₂
+2H₂O
2.
亞氯酸(HClO₂)及其鹽
亞氯酸是唯一的亞鹵酸，非常不穩定。
(1)
製備
①ClO₂在水中分解：2ClO₂
+ H₂O
= HClO₂
+ HClO₃
②通ClO₂於Na₂O₂或NaOH與H₂O₂可得亞氯酸鹽
2ClO₂
+ Na₂O₂
=2NaClO₂
+ O₂；2ClO₂
+ H₂O₂
+ OH 2ClO= 2－
+O₂
+ H₂O
(2)
性質與用途
①非常不穩定的化合物，但亞氯酸鹽較穩定。
②具有漂白性
3.
氯酸(HClO₃)及其鹽，濃度高於40%則不穩定
(1)
製備
①次氯酸根水溶液加熱，產生自身氧化還原反應（歧化反應）：3ClO－→
ClO₃－
+ 2Cl－
②電解熱氯化鈉水溶液並加以攪拌：3Cl₂
+ 6OH－
→ ClO₃－
+ 5Cl－ + 3H₂O
(2)
性質及用途
①氯酸和氯酸鹽皆為強氧化劑
②氯酸鉀用於製造炸藥
③KClO₃受熱反應
A.無催化劑，微熱：4KClO₃
=3KClO₄
+ KCl (約100℃)
B.催化劑(MnO₂)：2KClO₃
=2KCl + 3O₂↑
(約300℃)
4.
高氯酸(HClO₄)及其鹽
(1)
製備
①低壓蒸餾KClO₄與H₂SO₄的混合液：KClO₄
+ H₂SO₄
= HClO₄
+ KHSO₄
②電解食鹽水時，陽極產生的氯氣被氧化：1/2Cl₂
+ 4H₂O
=ClO₄－+
8H+ + 7e－
③氯酸鹽受熱分解：4KClO₃
= 3KClO₄
+ KCl
性質與用途
①氯最穩定的含氧酸，不易分解
②非常強的酸（高中範圍內最強的酸，強於100%硫酸，但弱於氟銻酸等超強酸）[1]
工業制法
通常用電解飽和食鹽水來制取，電解飽和食鹽水時，陰極出氫（放有鐵絲）：
2H₂O+2e-=H₂↑+2OH-，陽極出氯（放有石墨）：2Cl-=Cl₂+2e-。
化學方程式為：2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑。（條件：通電。）
實驗室制法
反應原理：在酸性條件下，用氧化劑氧化－1價的氯的化合物制得。
實驗室中可以用濃鹽酸和二氧化錳共熱來制取，也可以用濃鹽酸和高錳酸鉀反應來制取。
反應方程式：MnO₂+4HCl=MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O。（條件：加熱。）或2KMnO₄+16HCl=2MnCl₂+2KCl+5Cl₂↑+8H₂O。
主要用途
工業
氯主要用於化學工業尤其是有機合成工業上，以生產塑膠、合成橡膠、染料及其他化學製品或中間體，
還用於漂白劑、消毒劑、合成藥物等。氯氣亦用作製造漂白粉、漂白紙漿和布匹、合成鹽酸、製造氯化物、
飲水消毒、合成塑膠和農藥等。提煉稀有金屬等方面也需要許多氯氣。
生理
氯是人體必需常量元素之一，是維持體液和電解質平衡中所必需的，也是胃液的一種必需成分。
自然界中常以氯化物形式存在，最普通形式是食鹽。
氯在人體含量平均為1.17g/kg,總量約為82～100g，占體重的0.15%，廣泛分佈於全身。
主要一氯離子形式與鈉、鉀化合存在。
其中氯化鉀主要在細胞內液，而氯化鈉主要在細胞外液中。
膳食氯幾乎完全來源於氯化鈉，僅少量來自氯化鉀。因此食鹽及其加工食品醬油、醃制肉或煙熏食品、
醬菜類以及鹹味食品等都富含氯化物。一般天然食品中氯的含量差異較大；天然水中也幾乎都含有氯。
主要生理功能：
1．維持體液酸堿平衡。
2.氯離子與鈉離子是細胞外液中維持滲透壓的主要離子，二者約占總離子數的80%左右，
調節與控制著細胞外液的容量和滲透壓。
3．參與血液CO二價離子運輸。
4．氯離子還參與胃液中胃酸形成，胃酸促進維生素B12和鐵的吸收；啟動唾液澱粉酶分解澱粉，促進食物消化；
刺激肝臟功能，促使肝中代謝廢物排出；氯還有穩定神經細胞膜電位的作用等。