A cosa serve

In generale si può affermare che l'importanza del cloro nella produzione di derivati organoclorurati sia incentrata su:

a) materiali plastici contenenti cloro nella loro unità strutturale:

  • il PVC (policloruro di vinile), la plastica più usata nel mondo dopo il polietilene. Si utilizza fra l'altro per produrre materiali isolanti, tubazioni, infissi, pavimentazioni; strumenti chirurgici e attrezzature ospedaliere per dialisi e trasfusioni. E' largamente utilizzato nei settori dell'auto, dell'edilizia e dell'imballaggio. Il PVC è un polimero, come il resto dei materiali che seguono, ovvero una molecola ottenuta dal legame di altre molecole (dette monomeri) che si ripetono regolarmente lungo la catena del polimero e contiene atomi di cloro nella sua struttura. E' stato uno dei primi polimeri ad essere scoperto, nel 1835 dal chimico francese Victor Regnault, ma un processo industriale per la sua sintesi su larga scala fu messo a punto solo nel 1912. Il PVC viene prodotto a partire da molecole a basso costo ovvero il cloruro di sodio, il comune sale da cucina di formula NaCl (57%), e dall'etilene (43%), un idrocarburo ottenibile dalla distillazione del petrolio. Il passaggio di corrente elettrica (elettrolisi) attraverso soluzioni acquose di cloruro di sodio genera cloro molecolare (Cl2) che, combinandosi con l'etilene forma dapprima l'1,2-dicloroetano da cui, per eliminazione di una molecola di acido cloridrico (HCl) si ottiene il cloruro di vinile (VCM), che rappresenta l'unità di base (monomero) che andrà a costituire il PVC. Le singole molecole di cloruro di vinile vengono poi legate le une alle altre mediante un processo chiamato "polimerizzazione" per formare una polvere bianca, il PVC. A questo materiale si aggiungono poi in genere altri composti denominati "additivi" per modulare le proprietà del polimero, come flessibilità, impermeabilità, resistenza meccanica, termoresistenza, etc. a seconda delle esigenze e degli usi a cui questa materia plastica sarà destinata;
  • nel campo delle gomme naturali modificate si devono ricordare la "gomma cloridrata" (denominata commercialmente pliofilm) e la "gomma clorurata"; la prima viene ottenuta dalla gomma naturale (caucciù) per trattamento con acido cloridrico (HCl) in rapporto del 28%-30%; è impiegata, ridotta in fogli sottilissimi, come materiale da imballaggio; la gomma clorurata invece si ottiene per trattamento del caucciù con cloro molecolare e viene utilizzato come componente di vernici e adesivi gomma-metallo;
  • il neoprene, è un polimero ottenuto dalla polimerizzazione del cloroprene, nome commerciale del 2-cloro-1,3-butadiene, quindi contiene atomi di cloro nella sua struttura; esistono diversi tipi di neopreni a seconda dei quali altri componenti (isoprene, stirene e altri) sono presenti al momento della formazione del polimero. Si tratta più precisamente di una gomma sintetica (elastomero) praticamente incombustibile, molto resistente all'azione di agenti esterni ed all'azione solvente di molti idrocarburi; la buona capacità isolante fa sì che il neoprene sia uno dei materiali con cui vengono realizzate mute da sub in particolare quelle da utilizzare in immersioni durante la stagione invernale o in acque con fondali dalla bassa temperatura;
  • il PVDC (polivinilidencloruro), è un altro polimero, noto anche con il nome commerciale di "Saran", che contiene atomi di cloro nella sua struttura. Viene ottenuto per polimerizzazione del dicloroetilene, che ne rappresenta il monomero; questo organoclorurato viene a sua volta sintetizzato dalla combinazione tra cloro (vide sopra) e acetilene, altro idrocarburo ottenibile dalla frazione gassosa del petrolio. Possiede ottime proprietà di materiale impermeabile per questo motivo trova una vasta applicazione nel campo della fabbricazione di imballaggi per confezioni di alimenti;

b) materiali plastici che non contengono cloro, ma che necessitano per la loro produzione di composti clorurati:

  • i poliuretani, sono polimeri che non contengono nella loro struttura atomi di cloro, ma un composto contenente cloro, il fosgene è indispensabile per l'unione dei monomeri a formare per l'appunto la catena polimerica (si dice che il fosgene come tutte le molecole in grado di indurre la polimerizzazione di un monomero agisce da "agente reticolante"); dalla reazione tra fosgene e i monomeri si sviluppa acido cloridrico (HCl) che viene normalmente riutilizzato per la sintesi di cloruro di vinile monomero (VCM) e quindi per la sintesi di PVC;
  • i policarbonati, come nel caso dei poliuretani, anche questi polimeri non contengono atomi di cloro nella loro struttura, ma il fosgene è indispensabile come reagente in grado di promuovere il legame tra i singoli monomeri, ovvero per indurre la polimerizzazione;
  • le resine epossidiche, come nel caso di poliuretani e policarbonati, anche le resine epossidiche non contengono atomi di cloro nella loro struttura ma una molecola a tre atomi di carbonio contenente cloro, l'epicloridrina, è indispensabile non solo per promuovere la polimerizzazione ma come parte integrante della catena polimerica;
  • i poliesteri e le poliammidi, altri polimeri non contenenti cloro nella loro struttura ma che possono essere sintetizzati anche a partire da derivati clorurati, i cloruri degli acidi carbossilici; ad esempio una via per la sintesi del polietilenetereftalato, più familiarmente noto come PET, il materiale con cui si fabbricano le bottiglie di plastica, prevede la reazione tra glicol etilenico e tereftaloil cloruro; Altra importante applicazione dei derivati organoclorurati è quella di gas refrigeranti dei frigoriferi dei condizionatori d'aria (i cosiddetti freon) anche noti come clorofluorocarburi o CFC; vista la pericolosità ambientale di questi derivati organoclorurati (reagiscono con l'ozono presente nell'atmosfera trasformandolo chimicamente e causando il fenomeno meglio noto come "buco dell'ozono"; è da ricordare a questo proposito che lo strato di ozono presente nell'atmosfera agisce come filtro per le radiazioni ultraviolette ad alta energia irradiate dal sole, altrimenti pericolose per l'uomo e per l'ambiente in generale poiché in grado di aumentare la temperatura del globo terrestre) oggi nei moderni impianti frigoriferi e di condizionamento i CFC sono stati totalmente banditi (in alcuni paesi anche per legge) e sono stati sostituiti con pari efficacia dagli idroclorofluorocarburi (HCFC), strutturalmente simili ai CFC ma con un atomo di idrogeno al posto di un atomo di fluoro. Mentre questa piccola diversità strutturale non porta a mutamenti in quanto ad utilizzo pratico, ha grossi benefici in quanto a degradazione, molto più veloce rispetto ai CFC; ciò comporta che solo una piccolissima parte degli HCFC raggiunge come tale l'atmosfera e più in particolare lo strato d'ozono arrecando danni insignificanti. Anzi si può dire che la sostituzione dei CFC con gli HCFC ha ridotto l'effetto potenziale globale di assottigliamento dello strato di ozono a meno del 3% rispetto ai valori calcolati all'inizio degli anni novanta. Con il termine di "solventi organici clorurati" (diclorometano, cloroformio, 1,2-dicloroetano, 1,1,1-tricloroetano, dicloroetilene, percloroetilene e altri), infine intendiamo i composti ottenuti per clorurazione diretta con cloro molecolare di piccoli idrocarburi come metano, etano, etilene ed acetilene, ricavabili dalle frazioni gassose del petrolio. Grazie alle loro ottime proprietà solventi di molecole apolari e alla loro non infiammabilità, trovano utilizzo nello sgrassaggio di impianti meccanici industriali e non (automobili ed aeromobili) e nel lavaggio industriale;

Derivati inorganici del cloro:

  • ipoclorito di sodio, composto di formula NaClO, viene ricavato per dissoluzione del cloro molecolare in una soluzione acquosa diluita di idrossido di sodio (soda, NaOH); noto più comunemente come "candeggina" o "varechina", l'ipoclorito si trova solo allo stato di soluzione acquosa e trova utilizzo nell'igienizzazione delle acque ad uso potabile e non, di ambienti domestici, ospedalieri e in genere di tutti i luoghi pubblici, come sbiancante di biancheria, etc. visto il suo elevatissimo potere germicida; azione simile ha il calcio ipoclorito (Ca(ClO)2) che viene usato principalmente come agente disinfettante delle acque di piscine in quanto, rispetto al sodio ipoclorito, che sciolto in acqua la rende alcalina, ha il vantaggio di mantenere le acque trattate vicino alla neutralità. Una soluzione di acido ipocloroso (HClO) e sodio cloruro (NaCl), commercialmente nota come "amuchina" viene anch'essa utilizzata per la potabilizzazione delle acque; fonti di ipoclorito, una volta sciolte in acqua sono, anche le clorammine, composti organoclorurati contenenti un legame azoto-cloro ottenute per azione del cloro molecolare su ammine o ammidi; il prodotto commercializzato come "euclorina", impiegato per scopi come igiene personale e degli alimenti, contiene la cloramina T, nome commerciale della N-cloro-paratoluensolfonammide.
  • acido cloridrico, composto di formula HCl, viene ottenuto dalla reazione di idrogeno molecolare (H2) e cloro molecolare (Cl2); si presenta normalmente come un gas, ma più comunemente lo si trova sotto forma di soluzioni acquose più o meno concentrate. L'HCl è anche il sottoprodotto di molte reazioni di derivati organoclorurati . Soluzioni diluite di acido cloridrico, note anche con il termine di "acido muriatico", sono utilizzate industrialmente per il decapaggio dei metalli e in ambito domestico e non come anticalcare di tubazioni; soluzioni a grandi diluizione di acido cloridrico sono anche usate in medicina quale reintegratori gastrici nei casi di scarsa secrezione da parte delle ghiandole della mucosa dello stomaco, una patologia nota come "acloridria" o "ipocloridria".