氯（拼音：lǜ，注音：ㄌㄩˋ，粤拼：luk6；英语：Chlorine），是一种化学元素，其化学符号为Cl，原子序数为17，原子量为35.453 u，属于卤族（即周期系ⅦA族）。氯是第二轻的卤素，处于氟和溴之间，因此氯的非金属性介于它们之间。氯在室温下是一种有强烈刺激性气味的黄绿色气体，剧毒。它是反应性极强的元素和强氧化剂。在所有元素中，氯拥有最高的电子亲和力并且是鲍林电负度中第三高阴电性的元素，仅次于氧和氟。
从远古时期，人们就知道一种含氯的化合物——氯化钠（俗称食用盐）。1630年，氯气在一次偶然的实验中第一次被合成出来，但并不被当时的人们认为是一种重要的物质。卡尔·威廉·舍勒在1774年写了一篇关于氯气的描述，推测它是新元素的氧化物。1809年，约瑟夫·路易·盖-吕萨克和路易·雅克·泰纳尔认为这种气体是一种新的化学元素，而这个假设由英国化学家汉弗里·戴维在1810年证实。他以该种气体的颜色“淡绿色”（古希腊文：χλωρός、罗马文：khlôros）为之命名。
因为它的高度反应性，在地壳中所有的氯皆以氯离子化合物的形式存在，例如食盐。这是含量第二多的卤素（仅次于氟元素），也是地壳中含量排名第二十多的元素（0.031%）。这些地壳中氯沉积物与海水中氯化物含量相比则相形见绌。
最常见的氯化合物——氯化钠在古代就已知。考古学家发现的证据表明，早在公元前 3000 年，人类就已经开始使用岩盐，早在公元前 6000 年已经开始使用卤水。[3]它在食物中的重要性在古典时代是众所周知的，有时用作支付罗马将军和军事看守所服务的费用。
早期发现
约 900年时，贾比尔和波斯医师兼炼金术士拉齐正在研究sal ammoniac（氯化铵），当它与Vitriol（各种金属硫酸盐的水合物）混合时，会产生氯化氢。[4] 然而，在这些早期的氯化物实验中，气态产物似乎被丢弃了，在发现它可以用于化学用途之前，氯化氢可能已经被合成了很多次。[5]氯的一个重要的发展是拟贾比尔的发现。他把氯化铵和硝酸混合，得到一种可以溶解金的溶剂，也就是王水。[6] 虽然王水是一种不稳定的混合物，会持续散发含有氯气的烟雾，但这堆氯气在之前一直被忽视。直到 1630年，扬·巴普蒂斯塔·范·海尔蒙特才发现到它是一种气态物质。[7][note 1]
分离
1809年，约瑟夫·路易·盖-吕萨克和路易·雅克·泰纳尔尝试分解“脱燃素的盐酸气”。他们把碳和“脱燃素的盐酸气”反应，试图得到muriaticum（和二氧化碳）。[9] 他们没有成功并发表了一份报告，其中他们考虑了“脱燃素的盐酸气”是一种元素的可能性，但没有被说服。[13]
1810年，汉弗里·戴维重试了这个实验，并确认这种物质是一种元素，不是化合物。[9]同年11月15日，他向皇家学会宣布了他的结果。[7] 当时，他把这种元素称为chlorine。这个词来源于希腊文χλωρος（chlōros），意为“黄绿色”，也就是氯气的颜色。[14]1823年，迈克尔·法拉第首次取得液氯。[15][16][17]
之后的用处
1785年，克劳德·贝托莱发现氯气可以漂白布料。[18][19]现在的漂白剂都是贝托莱的进一步工作。1789年，他在自己位于雅弗尔（现在是巴黎的一部分）的实验室里，通过氯气通过碳酸钠溶液首次合成了次氯酸钠。反应得到的液体被称为“Eau de Javel”（雅弗尔水），为次氯酸钠的溶液。这个过程不是很有效，并且人们都在寻求替代生产方法。Charles Tennant首先生产了次氯酸钙（氯化石灰）溶液，然后是固体次氯酸钙（漂白粉）。[18]这些化合物产生的氯含量低，并且可以比次氯酸钠更有效地运输。它们仍为稀溶液，因为当经过提纯以消除水时，它会成为一种危险、强大且不稳定的氧化剂。在19世纪末，E. S. Smith 获得了一种次氯酸钠生产方法的专利。这个方法涉及电解卤水以生产氢氧化钠和氯气，然后混合形成次氯酸钠。[20] 这被称为氯碱法，于 1892 年首次以工业规模引入，现在是大部分氯气和氢氧化钠的来源。[21] 1884 年，德国的 Chemischen Fabrik Griesheim 开发了另一种氯碱法，并于 1888 年进入商业生产。[22]
1820年代，早在疾病的细菌学说建立前，法国最初用溶于碱的氯溶液（次氯酸钠和次氯酸钙）来作为抗尸体腐败剂和消毒剂。这种做法是由Antoine-Germain Labarraque开创的，他改编了贝托莱的“雅弗尔水”漂白剂和其他氯的制备方法。[23] 自那以后，氯元素在局部消毒（伤口冲洗液等）和公共卫生，尤其是游泳和饮用水方面持续发挥作用。[10]
名称由来
实验室中可以通过盐酸和二氧化锰反应取得少量氯气，但由于这些氯气随时可用，因此很少出现这种需求。在工业上，氯通常是通过电解溶解在水中的氯化钠来生产的。这个方法被称为氯碱法，在 1892年工业化，现在是提供大部分工业氯气的方法。[21]这个反应也会生成氢气和氢氧化钠。这个反应如下：[30]
氯化物溶液的电解均按照以下方程式进行：
在隔膜电解槽电解中，石棉（或聚合物纤维）隔膜将阴极和阳极隔开，防止在阳极生成的氯与在阴极生成的氢氧化钠和氢重新混合。[31] 盐水溶液被连续送入阳极室，并通过隔膜流到阴极室，在那里产生腐蚀性碱并耗掉部分盐水。隔膜法产生的碱是略为不纯的稀碱，但没有汞处理的问题，而且更节能。[21]
在Deacon法中，氯化氢被氧气氧化，生成氯气：
该反应需要催化剂。正如 Deacon介绍的那样，早期的催化剂是基于铜的。现在已转向使用铬基和钌基催化剂。 [33]
氯是卤素的第二个元素，在元素周期表中为第17族，因此它的特性与氟、溴和碘很相似，它的大部分特性介于氟与溴之间。氯的电子轨域组态为[Ne]3s23p5，在第三以及最外层轨域的电子有七个，其表现为七个价电子，如同所有的卤素，氯也比完整的八隅体少了一个电子，因此为很强的氧化剂，会与许多元素反应以使它的外层轨域变得完整。[34]对应于周期表的位置，氯的电负度介于氟与溴之间（氟：3.98、氯：3.16、溴：2.96、碘：2.66），活性比氟低，但比溴活跃，氯和氟相比为较弱的氧化剂，和溴相比则为较强的氧化剂。[34]因为氯的原子半径介于氟与溴之间，因此氯的许多原子特性延续了碘至溴的趋势，例如第一游离能、电子亲和力、X2的分子解离焓（X为氯、溴、碘）、离子半径以及X和X之间的键长度。（氟因为较小所以较为特异）。[34]
四个较稳定的卤素皆受分子间凡得瓦尔力的吸引，且凡得瓦尔力的强度会随着同核双原子分子电子的数目而增加，因此氯的融点与沸点介于氟与溴之间，氯的融点为−101.0 °C且沸点为−34.0 °C，由于卤素越往周期表下方分子量越高，氯的熔化热和气化热也介于氟和溴之间，由于双原子分子结构的原因，它们的气化热相当的低（造成较易挥发）。[34]卤素一族越往下颜色越深，氟是淡黄色气体，氯是明显的黄绿色，会有这样的趋势是因为卤素越往周期表下方所吸收的可见光波长增加所致。[34]当电子由最高占有反键结πg分子轨域跃迁至最低反键结σu分子轨域时便会形成卤素的颜色。[35]这些颜色会在较低温下退色，因此在−195 °C固态的氯是几近无色的。[34]
像固态的溴以及碘、固态的氯在斜方晶系的结晶为氯分子的层状晶格，它的化学键距离是198 pm（相当接近氯气化学键的距离199 pm）且在一层中氯分子与分子的距离为332 pm，而层与层之间的距离是382 pm（相较于氯的凡得瓦尔半径为180 pm），这结构表示氯是很差的导电体，实际上氯的导电度也确实极低而无法测量。[34]
同位素
| X | XX | HX | BX3 | AlX3 | CX4 |
|---|---|---|---|---|---|
| F | 159 | 574 | 645 | 582 | 456 |
| Cl | 243 | 428 | 444 | 427 | 327 |
| Br | 193 | 363 | 368 | 360 | 272 |
| I | 151 | 294 | 272 | 285 | 239 |
氯化氢
最简单的氯化合物是氯化氢，化学式 HCl, 是工业和实验室中的主要化学品，常温下为气体，溶于水形成盐酸。它可以由氢气在氯气里燃烧而成，也是氯化碳氢化合物产生的副产物。另外一种制备盐酸的方法是氯化氢和浓硫酸反应：[41]
和除了氟化氢以外的卤化氢一样，常温下的氯化氢是一种无色气体。氯化氢是气体的原因是氢不能和较大的氯原子形成氢键。不过，低温下的氯化氢晶体里有弱氢键。这类似于氟化氢的结构，在温度升高时开始出现无序。[41] 盐酸是一种强酸 (pKa = −7) ，这是由于氢键太弱，防止不了解离而成的。HCl/H2O 系统里有很多 HCl·nH2O 水合物，其中n = 1, 2, 3, 4和 6。在氯化氢和水的 1:1 混合物之后，该系统完全分离成两个独立的液相。盐酸会形成一种共沸物，沸点 108.58 °C，在100g 溶液里有 20.22 g HCl。比这个更浓的盐酸不能通过蒸馏制备。[42]
不像无水氟化氢，无水氯化氢难以作为溶剂，因为它的沸点低，液态范围小，相对电容率低，不会电离成 H2Cl+ 和 HCl−2 离子。后者类似于氟化氢根离子（HF−2）。这个离子里，氢和氯之间有极弱的氢键，对应的Cs+和NR+4 (R = Me、Et、Bun）盐仍可被提取。无水氯化氢是一种弱溶剂，只能溶解像是亚硝酰氯和苯酚这样的小分子，或是晶格能极低的四烷基卤化铵。它可以质子化含有孤对电子或π键的亲电体。和溶剂反应、配体互换反应和氧化反应在氯化氢溶液中广泛存在：[43]
其它二元氯化物
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几乎所有元素都可以形成二元氯化物。不能形成二元氯化物的原因有三个：极度惰性，难以参与化学反应（例如惰性气体，会形成极不稳定的XeCl2 和 XeCl4 的氙除外）；放射性极强，会在反应前衰变（大部分铋后元素）；以及电负性比氯大（氧和氟），这时形成的化合物不叫氯化物，而是氧化物或氟化物。[44]
在有可变氧化态的金属中，使用 Cl2 氯化金属会比使用 Br2 溴化金属得到的氧化态高。举个例子：钼分别被氯和溴卤化会分别得到MoCl5 和MoBr3。氯化物也可以由元素单质或它的氧化物、氢氧化物和碳酸盐和盐酸反应而成，然后在中高温下，通过低压或无水氯化氢气体结合来脱水。制备低氧化态氯化物可以由氢气或金属还原高价氯化物而成。它们也可以通过歧化反应或分解产生：[44]
大部分碱金属、碱土金属和3族元素，还有处于 +2 和 +3 氧化态的镧系元素和锕系元素形成的氯化物是离子型的，而非金属还有氧化态大于 +3 的金属会形成共价分子型氯化物。氯化银不溶于水，可以用来检测氯离子。[44]
多氯化合物
虽然氯气是一种强氧化剂，有很高的电离能，在极端条件下它也可以被电离成 Cl+2 阳离子。它非常不稳定，只有在低压放电管中产生时才具有其电子带谱的特征。黄色的 Cl+3 阳离子比较稳定，可以通过下面的方法产生：[45]
氯的氟化物
一氟化氯 (ClF) 是热力学稳定的，可以以 500克钢瓶的形式商购。它是一种无色气体，熔点 −155.6 °C，沸点 −100.1 °C。它可以由氟和氯在 225 °C下直接反应而成，需要和三氟化氯和反应物分离。它的性质大多介于氟和氯之间。它会氟化很多金属和非金属，并放出氯。它也是一种氟氯化试剂，会把一氧化碳氟氯化成碳酰氟氯（化学式 COFCl），在氟化钾催化下和六氟丙酮（化学式 (CF3)2CO）反应成次氯酸七氟异丙酯，化学式 (CF3)2CFOCl。一氟化氯也会和腈 RCN 反应，形成 RCF2NCl2。它也和硫氧化物 SO2 和SO3 反应，分别形成 ClSO2F和 ClOSO2F。它会和含有–OH 和–NH 基团的物质（像是水和氨）激烈反应。[46]
三氟化氯 (ClF3) 是一种挥发性的无色液体，熔点 −76.3 °C ，沸点 11.8 °C。它可以由氟气和一氟化氯在 200–300 °C下反应而成。它是已知活性最大的物质之一，会与许多在通常情况下被认为具有化学惰性的物质发生反应，像是石棉、混凝土和沙。它会和很多有机物和水反应，发生爆炸。它可以点燃很多元素，包括氢、钾、磷、砷、锑、硫、硒、碲、溴、碘，还有粉末状的钼、钨、铑、铱和铁。它和钠、镁、铝、锌、锡和银反应会形成不透水的氟化物层，可以通过加热去除。当加热时，连抗腐蚀金属，像是钯、铂和金都会被反应，连惰性气体氙和氡都逃脱不了氟化。镍容器通常用来储存三氟化氯，因为它会形成活性低的氟化镍保护层。它和肼反应，形成氟化氢、氯气和氮气，可用于实验火箭发动机，但问题主要源于其极端的燃料自燃性，导致点火没有任何可测量的延迟。今天，三氟化氯主要用于核燃料，把铀氟化成六氟化铀来得到浓缩铀和分离钚。它也是一种氟离子供体或受体，虽然它不会电离成 ClF+2 和ClF−4 离子。[48]
五氟化氯 (ClF5)可以由氯和大量的氟气在 350 °C 和250 atm下反应而成。它的熔点为 −103 °C ，沸点为 −13.1 °C。它是一种非常强的氟化剂，尽管它仍然不如三氟化氯有效。它和五氟化砷和五氟化锑反应，形成离子型加合物 [ClF4]+[MF6]− (M = As, Sb) 。五氟化氯与水剧烈反应：[49]
产物氯酰氟是五种已知的氟氧化氯之一，其它四种分别是热力学不稳定的 FClO 、活性不太高的高氯酰氟 FClO3、F3ClO 和 F3ClO2。它们的性质类似于氯的氟化物，也是非常强的氧化剂和氟化剂。[50]
氯的氧化物
一氧化二氯 (Cl2O) 是一种棕黄色气体，可以由氯气和黄色的氧化汞反应而成。它易溶于水，会和次氯酸 (HOCl)形成平衡。它是一种有效的漂白剂，可以制备次氯酸盐。它在加热、火花或存在氨气时爆炸。[51]
二氧化氯 (ClO2) 是第一种被发现的氯的氧化物，于 1811年由汉弗里·戴维发现。它是一种顺磁性的黄色液体，有奇数颗电子。由于未配对电子的离域，它不会二聚。它在 −40 °C 以上爆炸，因此用于木浆漂白和水处理的二氧化氯必须是低浓度的。它通常以还原氯酸盐的方法制备：[51]
因此，其生产与氯含氧酸的氧化还原反应密切相关。它是一种强氧化剂，会和硫、磷、卤化磷和硼氢化钾反应。它在水中放热溶解，形成深绿色溶液，在黑暗中非常缓慢地分解。不过在光照下，这个溶液会迅速分解成盐酸和氯酸。单独的 ClO2 分子的光解会产生 ClO 和 ClOO自由基，在室温下会产生氯、氧，还有一些 ClO3 和Cl2O6。Cl2O3可以通过在 −78 °C光解二氧化氯固体而成。它是一种深棕色固体，在 0 °C以下爆炸。 ClO 自由基可通过以下反应，破坏大气中的臭氧：[51]
高氯酸氯 (ClOClO3) 是一种浅黄色液体，稳定性比 ClO2低，在室温下分解成氯、氧和六氧化二氯 (Cl2O6)。[51]高氯酸氯可以看作是高氯酸 (HOClO3)的氯衍生物，类似于其它含氧酸不稳定的氯衍生物如：硝酸氯（ClONO2，高反应性和爆炸性）和氟磺酸氯（ClOSO2F，比较稳定，不过还是高反应性和易水解）。[52]六氧化二氯是一种深红色液体，在 −180 °C下为黄色固体。它可以由二氧化氯和氧气反应而成。比起是 ClO3的二聚体，它的结构更像是 [ClO2]+[ClO4]−。它水解成氯酸和高氯酸，而与氟化氢的反应不完全。[51]
七氧化二氯 (Cl2O7) 是高氯酸 (HClO4) 的酸酐，可以由磷酸在 −10 °C 下对高氯酸进行脱水，并在 −35 °C 和1 mmHg下蒸馏而成。它是一种对冲击敏感的无色油状液体。它是氯的氧化物中反应性最低的，也是唯一一种不会让有机物在室温下着火的氯的氧化物。它可溶于水，形成高氯酸或溶于碱水溶液，形成高氯酸盐。不过，通过弄断其中一个中心 Cl–O 键，七氧化二氯会爆炸性热分解成 ClO3 和 ClO4 自由基，然后迅速分解成氯气和氧气。[51]
氯含氧酸和含氧酸盐
大多数氯的含氧酸可以通过歧化反应来生产。次氯酸 (HOCl) 具有高反应性且非常不稳定，它的盐——次氯酸盐主要用于漂白和杀菌。它们都是很强的氧化剂，会向无机分子放出一个氧原子。亚氯酸 (HOClO)更不稳定，不能在不分解的情况下分离或浓缩，从二氧化氯水溶液的分解中可知。不过，亚氯酸钠是一种稳定的盐，可用于漂白和剥离纺织品，也是一种氧化剂和二氧化氯的前体。氯酸 (HOClO2)是一种强酸，30% 浓度的氯酸在冷水稳定，但加热时会分解成氯和二氧化氯。减压蒸发可以使氯酸进一步浓缩至约 40%，但随后分解为高氯酸、氯气、氧气、水和二氧化氯。最重要的氯酸盐是氯酸钠，多用于制造二氧化氯以漂白纸浆。实验室里，从氯酸盐分解成氯化物和氧气的反应可以用来得到少量的氧气。氯化物和氯酸盐可以归中产生氯气：[53]
高氯酸盐和高氯酸 (HOClO3) 是氯最稳定的含氧化合物。高氯酸和高氯酸盐的水溶液在加热时是强氧化剂，这与它们在室温下大多不活泼的性质形成鲜明对比，因为这些反应出于动力学原因具有高活化能。高氯酸盐是通过氧化电解氯酸钠制成的，而高氯酸可以由高氯酸钠或高氯酸钡和浓盐酸反应，然后滤去沉淀的氯化物。无水高氯酸是一种无色可流动液体，对震动敏感，与大多数有机化合物接触会爆炸，使碘化氢和亚硫酰氯着火，甚至氧化银和金。虽然高氯酸根是一种很弱的配体，比水还弱，但一些含有ClO−4 配体的物质是已知的。[53]
有机氯化合物
类似其它碳-卤键， C–Cl 键是一种常见的键，组成了有机化学核心的一部分。具有该官能团的化合物可视为氯离子的有机衍生物。由于氯 (3.16) 和碳 (2.55) 之间的电负性不同，C-Cl 键中的碳是缺电子的，因此有亲电性。氯化以多种方式改变碳氢化合物的物理性质：有机氯化合物通常比水重，这是由于氯的原子量大导致的。此外，脂肪族有机氯化合物是烷基化试剂，因为氯是一种离去基团。[54]
烷烃和芳烃可以在自由基下（紫外线照射）被氯化。然而，氯化程度难以控制：该反应不是区域选择性的，并且经常合成具有不同氯化程度的各种异构体的混合物。如果产物容易分离，这可能是被允许的。氯代芳烃可以由和氯气的傅-克反应制备而成，催化剂为路易斯酸。[54]卤仿反应使用氯和氢氧化钠，也能够从甲基酮和相关化合物中生成卤代烷。氯可以加成到双键或三键上，形成二氯化物和四氯化物。然而，由于氯的费用和反应性，有机氯化合物更常使用氯化氢，或是其它氯化剂，像是五氯化磷 (PCl5) 和氯化亚砜 (SOCl2)。使用氯化亚砜在实验室中非常方便，因为反应中所有副产物都是气态的，不必蒸馏出来。[54]
氯可以作为一种较便宜的消毒剂，一般的自来水及游泳池就常采用它来消毒。但由于氯气的水溶性较差、毒性较大、会放出特殊气味，且容易产生有致癌风险的三卤甲烷等有机氯化合物，故中国、美国等国常改用二氧化氯（ClO2）、氯胺或臭氧等代替氯气作为水的消毒剂。
除了用于消毒，氯气也是一种重要的化工原料，用于制造盐酸和漂白粉、制造氯代烃。也可以用于制造多种农药、制造氯仿等有机溶剂。此外氯气还广泛用于造纸、纺织、有机合成、金属冶炼等行业，也有作为化学武器的纪录：氯气弹在1915年由德国陆军首次在军事用途上使用，对比利时境内伊普雷的英法联军，使用此武器，造成重大伤亡及战果。
氯化钠是最常见的氯化合物，是化学工业所需氯的主要来源。大约有 15000 种氯化合物可进行商业交易，包括氯代甲烷、氯代乙烷、氯乙烯、聚氯乙烯 (PVC)、三氯化铝等多种化合物。镁、钛、锆和铪的氯化物是取得这些元素单质的中间体。[10]
在生产的所有氯单质中，约 63% 用于制造有机化合物，18% 用于制造无机氯化合物。[62]商业上使用了大约 15000 种氯化合物。[63]剩下 19% 的氯则用于漂白剂和消毒产品。[64]以产量计，最重要的有机氯化合物是1,2-二氯乙烷和氯乙烯，它们都是生产 PVC的中间体。其它重要的有机氯化合物包括氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、1,1-二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、烯丙基氯、环氧氯丙烷、氯苯、二氯苯和三氯苯。主要的无机氯化合物包括 HCl、Cl2O、HOCl、NaClO3、氯代异氰尿酸盐、AlCl3、SiCl4、SnCl4、PCl3、PCl5、POCl3、AsCl3、SbCl3、SbCl5、BiCl3、S2Cl2、SCl2、SOCl2、ClF3、ICl、ICl3、TiCl3、TiCl4、MoCl5、FeCl3和ZnCl2等等。[64]
卫生、消毒和防腐
在法国（和其他地方一样），动物的肠可被加工制成乐器的弦、Goldbeater的皮肤等产品。这是在“肠道工厂”中完成的，是一个很臭和不健康的过程。大约在 1820 年左右，民族工业激励协会会对发现一种化学或机械方法来分离动物肠道 的腹膜而不会导致尸体腐败的人给出奖赏。[65][66]这个奖赏是由安托万-日耳曼·拉巴拉克，一个 44岁的法国化学家和药剂师得到的。他发现贝托莱的“雅弗尔水”不仅破坏了动物组织分解的腐烂气味，而且还延缓了分解。[66][23]
拉巴拉克的研究导致“肠道工厂”使用氯化物、次氯酸钙和次氯酸钠。人们还发现这些化学品可用于厕所、下水道、市场、屠宰场、解剖剧院和太平间的常规消毒和除臭。[67] 这些化合物还在医院、检疫站、监牢、丝仓、马厩、牛棚等方面取得了成功。它们也在埋葬、[68] 防腐、流行病爆发、发烧和牛的黑脚病中有益。[65]
1908 年，新泽西州泽西市首次在美国饮用水中应用氯化法。[69]到了 1918 年，美国财政部呼吁对所有饮用水进行氯消毒。 氯是目前用于水净化（例如在水处理厂）、消毒剂和漂白剂中的重要化学品。 现在，即使是小水源也经常被氯化。[70]
氯通常以次氯酸的形式杀死饮用水供应和公共游泳池中的细菌和其他微生物。在大多数私人游泳池中，不会使用氯本身，而是使用次氯酸钠，由氯和 氢氧化钠反应而成，或是氯化三聚氰酸盐的固体片剂形成。在游泳池中使用氯的缺点是氯会与人类头发和皮肤中的蛋白质发生反应。与普遍的看法相反，游泳池里独特“氯气味”不是元素氯本身造成的，而是一氯胺，一种由游离溶解氯与有机物质中的胺反应产生的化合物造成的。作为水中的消毒剂，氯的对大肠杆菌的作用是溴的三倍以上，碘的六倍以上。[71]越来越多的一氯胺被直接添加到饮用水中以进行消毒，这一过程被称为氯胺化。[72]
储存和使用有毒的氯气来进行水处理通常是不切实际的，因此需要使用添加氯的替代方法。这些方法包括使用会在水中放出氯气的次氯酸盐溶液，二氯异氰尿酸钠（二水或无水）和1,3,5-三氯-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮。这些化合物在固态时是稳定的，可以以粉末、颗粒或片剂形式使用。当少量的这些化合物被添加到池水或工业用水系统中时，氯原子会从分子的其余部分水解，形成次氯酸 (HClO)，可作为一般的杀生物剂，杀死细菌、微生物、藻类等。[73][74]
用作武器
第一次世界大战的第二次伊珀尔战役期间，氯气于1915年4月22日首次被德意志帝国陆军用作武器[75][76] 正如士兵们所描述的，它有一种胡椒和凤梨混合的独特气味，也尝到了金属味，刺痛了喉咙和胸部的后部。氯会和肺粘膜中的水反应，形成盐酸, 对活组织具有破坏性并可能致命。防毒面具和活性炭或其他过滤器可以保护人体呼吸系统免受氯气的侵害，这使得氯气的致命性远低于其他化学武器。它是由德国科学家弗里茨·哈伯与法本公司合作开发的，后者开发了排放氯气的方法来对付壕沟里的敌人。[77]首次使用后，双方都使用氯作为化学武器，但很快就被更致命的光气和芥子气所取代。[78]
2007年，氯气也被用于安巴尔省的伊拉克战争，叛乱分子用迫击炮和氯气罐包装汽车炸弹。这次袭击造成两人死亡，超过 350 人患病。其中，大多数死亡是由爆炸的威力造成的，而不是氯的影响，因为有毒气体很容易随着爆炸在大气中分散和稀释。在一些爆炸事件中，一百多名平民因呼吸困难而住院。伊拉克当局加强了氯元素的保卫，这对于向民众提供安全饮用水至关重要。[79][80]
据报道，2014年10月23日，伊斯兰国曾在伊拉克的Duluiyah镇使用过氯气。[81] 对衣服和土壤样本的实验室分析证实，2015年1月23日，有人在摩苏尔附近的47号公路 Kiske 路口，对库尔德佩什梅格部队使用了氯气。[82]
通过测量仪器可以检测到 0.2 ppm 的氯气，在 3 ppm时可以嗅到。在 30 ppm 的氯气下会造成咳嗽和呕吐，在 60 ppm下会损害肺部。1000 ppm（0.1%）的氯气在几次呼吸中就可以造成生命危险。[10]氯气的立刻对生命和健康造成危险值为 10 ppm。[98] 呼吸低浓度氯气会加重呼吸系统的负担，暴露在氯气中会刺激眼睛。[99] 氯的危害来自于其强氧化性。当氯气的浓度在 30 ppm以上时，它会和水或体液反应，形成盐酸 (HCl) 和次氯酸 (HClO)。
在美国，职业安全与健康管理局 (OSHA) 把氯气的允许接触限值定在 1 ppm，或是 3 mg/m3。美国国家职业安全卫生研究所则把推荐接触限值定在 0.5 ppm （暴露超过15 分钟）。[98]
氯导致的材料开裂
氯广泛用于净化水，特别是饮用水和游泳池用水。 由于氯引起的不锈钢吊杆应力腐蚀开裂，游泳池天花板发生了几次灾难性的倒塌。[104]一些聚合物也对攻击敏感，包括聚甲醛和聚丁烯。这两种材料都用于冷热水家用管道，而应力腐蚀开裂在 1980 年代和 1990 年代在美国引起了广泛的故障。[105]
氯-铁火
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