Carlos del Porto Blanco

Pocas sustancias químicas han tenido un impacto tan profundo en la vida cotidiana como el cloro. Aunque suele asociarse con el olor de las piscinas o con los productos de limpieza doméstica, este elemento químico desempeña un papel fundamental en la potabilización del agua, la fabricación de plásticos, medicamentos, desinfectantes y miles de productos industriales. A la vez, su historia está marcada por importantes avances científicos y por episodios controvertidos, como su empleo como arma química durante la Primera Guerra Mundial.

El cloro es un elemento químico de símbolo Cl, pertenece al grupo de los halógenos de la tabla periódica y su número atómico es 17. En condiciones normales se presenta como un gas amarillo verdoso, de olor penetrante e irritante, aproximadamente 2.5 veces más denso que el aire. Ebulle a ?34.4 grados Celsius. Es extremadamente reactivo, por lo que rara vez se encuentra libre en la naturaleza; en su lugar, abunda formando compuestos, principalmente cloruro de sodio (sal común) y cloruro de potasio. El cloro es un potente agente oxidante. Esa capacidad de captar electrones explica por qué puede inactivar microorganismos, blanquear pigmentos o intervenir en numerosas síntesis industriales A este elemento químico dedicaré la columna de hoy.

La química es necesariamente una ciencia experimental: las conclusiones se extraen de datos y sus principios son apoyados por la evidencia de los hechos. Michael Faraday

Descubrimiento y consolidación como elemento

El cloro fue aislado por primera vez en 1774 por el farmacéutico sueco Carl Wilhelm Scheele. Mientras estudiaba el dióxido de manganeso, Scheele hizo reaccionar a ese mineral con ácido clorhídrico y obtuvo un gas amarillo verdoso de olor sofocante. A pesar de la incomodidad que le producía, comprendió que había obtenido una sustancia nueva y la denominó «ácido muriático deflogisticado», en el marco de la teoría del flogisto entonces vigente. Scheele no reconoció que se trataba de un elemento químico. Además de su carácter asfixiante, descubrió que decoloraba muchos pigmentos vegetales

La anécdota más conocida es que Scheele fue uno de los científicos más brillantes y menos afortunados del siglo XVIII. Descubrió varias sustancias fundamentales, entre ellas el oxígeno y el cloro, pero en numerosos casos otros investigadores recibieron antes el reconocimiento científico debido a retrasos en la publicación de sus trabajos.

Poco después, Claude Louis Berthollet llevó ese descubrimiento a la práctica, para el blanqueo de tejidos, utilizando una disolución de cloro en agua. Leonard Alban y Mathieu Vallet introdujeron una mejora muy importante, al disolver el cloro en una solución de potasa en agua, lo que reducía el desprendimiento de vapores tóxicos. Por su parte, Charles Tennant obtuvo el hipoclorito de calcio, haciendo reaccionar el cloro gas con cal sólida. Ese material era más eficaz como decolorante, y más fácil de manejar.

No fue hasta 1809-1810 cuando el químico británico Humphry Davy demostró mediante una serie de experimentos que el gas no contenía oxígeno y que era, en realidad, un cuerpo simple. Davy le dio el nombre de «cloro», derivado del griego (??????) chloros, que significa «verde pálido». Esa denominación se consolidó con el tiempo y desplazó definitivamente la nomenclatura basada en el flogisto.

En 1823, Michael Faraday logró por primera vez la licuefacción del cloro, demostrando que bajo alta presión o baja temperatura el gas se transforma en un líquido denso de color amarillo verdoso, paso previo fundamental para su envasado e industrialización masiva.

A mediados del siglo XIX, la higiene hospitalaria era precaria y la teoría microbiológica de la enfermedad aún no se había consolidado. En la década de 1840, el médico húngaro Ignaz Semmelweis observó que las tasas de mortalidad por fiebre puerperal entre las mujeres ingresadas en las maternidades caían drásticamente cuando los médicos se lavaban las manos con una solución de hipoclorito de calcio (cloro de cal) antes de atender los partos. Aunque sus ideas fueron recibidas con escepticismo inicial por la comunidad médica, el experimento de Semmelweis sentó las bases metodológicas de la antisepsia moderna.

En la naturaleza se encuentran dos isótopos estables de cloro. Uno de masa 35 uma (unidad de masa atómica), y el otro de 37 uma, con unas proporciones relativas de 3:1 respectivamente, lo que da un peso atómico para el cloro de 35.5 uma.

El cloro tiene nueve isótopos con masas desde 32 uma hasta 40 uma. Solo tres de estos se encuentran en la naturaleza: el ³⁵Cl, estable y con una abundancia del 75 %-77  %, el ³⁷Cl, también estable y con una abundancia del 24.23  %, y el isótopo radiactivo ³⁶Cl. La relación de ³⁶Cl con el Cl estable en el ambiente es de aproximadamente 700 × 10^?15:1.

El ³⁶Cl se produce en la atmósfera a partir del ³⁶Ar por interacciones con protones de rayos cósmicos. En el subsuelo se genera ³⁶Cl principalmente mediante procesos de captura de neutrones del ³⁵Cl, o por captura de muones del ⁴⁰Ca. El ³⁶Cl decae a ³⁶S y a ³⁶Ar, con un periodo de semidesintegración combinado de 200 090 años.

El período de desintegración de este isótopo hidrofílico y no reactivo lo hace útil para la datación geológica en el rango de 60 mil a un millón de años. Además, se produjeron grandes cantidades de ³⁶Cl por la irradiación de agua de mar durante las detonaciones atmosféricas de armas nucleares entre 1952 y 1958. El tiempo de residencia del ³⁶Cl en la atmósfera es de aproximadamente una semana. Así pues, es un marcador para las aguas superficiales y subterráneas de los años 1950, y también es útil para la datación de aguas que tengan menos de 50 años. El ³⁶Cl se ha empleado en otras áreas de las ciencias geológicas, incluyendo la datación de hielo y sedimentos.

Tres isótopos de cloro (35, 36 y 37) tienen espines nucleares, lo que les permite ser estudiados por Resonancia Magnética Nuclear.

El organismo humano necesita iones cloruro (Cl?). Estos participan en el equilibrio eléctrico de los líquidos corporales y contribuyen a mantener el equilibrio osmótico y ácido-base.

Propiedades y usos: de la desinfección a la industria

La utilidad del cloro deriva de su elevada reactividad. Su aplicación más conocida es la desinfección del agua. Aunque ya en 1835 se empleaba para eliminar olores, fue a partir de 1890 cuando se demostró su eficacia como agente desinfectante para reducir enfermedades transmitidas por el agua. Esta situación disparó la importancia del elemento a principios del siglo XX gracias a su capacidad para destruir bacterias, virus y otros patógenos presentes en el agua. La cloración del agua potable se convirtió en una de las medidas sanitarias más eficaces de la historia moderna.

En 1897, se documenta el uso de hipoclorito para desinfectar una conducción de agua en Maidstone, Inglaterra, Reino Unido, tras un brote de fiebre tifoidea. El primer uso continuado de cloro gaseoso para desinfectar un suministro de agua potable se produjo en 1903 en Middlekerke, Bélgica, y en Estados Unidos se adoptó de forma generalizada tras la instalación de un clorador en la planta filtrante de Belmont, Filadelfia. En 1908, en Jersey City se inicia la desinfección municipal continua del agua con cloro en Estados Unidos; días después de una prueba en Chicago con agua contaminada de los corrales de ganado. La idea del médico John L. Leal encontró fuerte oposición entre sus colegas. En 1912, se realiza en Niagara Falls el primer uso a gran escala de cloro líquido para desinfectar agua en Estados Unidos.

La cloración del agua potable se ha convertido en la barrera más eficaz contra el cólera, la fiebre tifoidea y la disentería. Se estima que el 80 % de las enfermedades y un tercio de las muertes en países en desarrollo están causadas por el consumo de agua contaminada.

Más allá del tratamiento de aguas, el cloro es la base de una enorme industria química. Se utiliza en la fabricación de papel, tinturas, textiles, medicamentos, insecticidas, pinturas y plásticos. Su uso principal es la producción de policloruro de vinilo (PVC), que consume aproximadamente el 35 % del cloro producido mundialmente. La Royal Society of Chemistry estima que alrededor del 20 % del cloro producido se destina a la fabricación de PVC. Asimismo, interviene en la síntesis de disolventes, poliuretanos, productos farmacéuticos y numerosos intermediarios químicos. Se estima que más del 50 % de la industria química europea depende del cloro o de sus derivados.

Producción y principales productores

El cloro se obtiene industrialmente mediante la electrólisis de una disolución acuosa de cloruro de sodio (salmuera) o de cloruro de potasio. Existen tres tecnologías principales: celdas de mercurio, celdas de diafragma y celdas de membrana. La tecnología de membrana es la más moderna y la que menor impacto ambiental genera, al no utilizar ni mercurio, ni amianto en el proceso.

Durante décadas se usaron celdas de mercurio y diafragmas de asbesto. La celda de membrana, desarrollada en 1970, permitió abandonar el mercurio. En Europa, la tecnología de mercurio debió cesar a más tardar el 11 de diciembre de 2017. Un acuerdo voluntario reconocido por la Asociación Mundial sobre el Mercurio fijó 2025 como fecha de abandono global, en línea con el Convenio de Minamata.

Las cifras recientes de producción de sal ilustran la escala de las reservas y cadenas de suministro. Para 2025, el USGS estimó una producción mundial aproximada de 270 millones de toneladas de sal; China encabezó la producción con alrededor de 56 millones de toneladas, seguida por Estados Unidos con 40 millones e India con 30 millones. Esas cifras no equivalen directamente a producción de cloro, pero muestran dónde se concentran parte de los recursos minerales que alimentan la industria cloroalcalina. Entre las empresas líderes históricas se encuentran Solvay, ICI, Dow, Bayer, BASF y AkzoNobel. China, India, Alemania y Japón figuran también entre los principales países productores.

La concentración geográfica no coincide necesariamente con la producción de sal. China, Estados Unidos, India y Europa occidental poseen grandes capacidades químicas debido a la combinación de materias primas, generación eléctrica, mercados de PVC y demanda de tratamiento de agua. En Europa, Alemania concentra cerca del 43 % de la capacidad conjunta señalada para determinados mercados continentales, seguida por Francia, Bélgica y Países Bajos; España representa aproximadamente 2.5 % en esa comparación sectorial.

La Royal Society of Chemistry señala que el cloro o compuestos clorados intervienen en alguna fase de fabricación de aproximadamente el 85 % de los productos farmacéuticos. Eso no significa que el medicamento final contenga necesariamente cloro: puede utilizarse un compuesto clorado durante alguna etapa de su síntesis y posteriormente desaparecer del producto.

Reservas: una abundancia prácticamente inagotable

El cloro es el vigésimo elemento más abundante en la corteza terrestre, con una concentración media estimada entre 126 y 640 miligramos por kilogramo según las fuentes. El cloro se encuentra en la naturaleza combinado con otros elementos formando principalmente sales iónicas; como es el caso del cloruro sódico y cálcico; también con la mayoría de metales; desde el cloruro de hafnio hasta el cloruro de plata. Podría decirse que el cloro combina de forma natural bastante bien con la mayoría de elementos, excepto con los de su grupo, halógenos y gases nobles, aunque en las últimas décadas de manera sintética forma parte de los mismos en compuestos conocidos como son los fluorocloruros y cloruros de xenón.

El principal reservorio de cloro es el océano: el agua de mar contiene aproximadamente 19 000 partes por millón de cloro en forma de cloruro. La sal común constituye el 2.9 % de los océanos del mundo, y se estima que la cantidad total de cloruro de sodio disuelto en los mares ronda los 10²? toneladas. Además, existen enormes depósitos de sal gema en minas continentales, como las de Cheshire (Reino Unido) o las de Luisiana, Texas y Míchigan (Estados Unidos). En conjunto, las reservas de cloro son prácticamente inagotables a escala humana.

En Estados Unidos, por ejemplo, el USGS estimó para 2025 una producción de aproximadamente 40 millones de toneladas de sal, procedentes de 60 plantas operadas por 25 empresas en 15 estados. Kansas, Luisiana, Michigan, Nueva York, Ohio, Texas y Utah concentraron aproximadamente el 95 % de la producción estadounidense.

Riesgos y preocupaciones

A pesar de sus beneficios, el cloro y sus compuestos plantean riesgos significativos. El gas cloro es tóxico por inhalación: a concentraciones bajas irrita la nariz, la garganta y los ojos, y a concentraciones elevadas puede causar edema pulmonar, shock e incluso la muerte. Esas propiedades lo convirtieron en el primer agente de guerra química utilizado a gran escala. El 22 de abril de 1915, durante la Segunda Batalla de Ypres en Bélgica, el ejército alemán liberó unas 160 toneladas de cloro gaseoso desde más de 5700 cilindros, causando entre 800 y 1400 muertes y unos 4000 heridos graves en apenas diez minutos. Al ser más denso que el aire, el gas se acumulaba en trincheras y zonas bajas. El químico Fritz Haber, responsable de la operación, justificó su uso con argumentos patrióticos, mientras su esposa, también química, se opuso radicalmente a lo que consideraba una «perversión de la ciencia».

En el ámbito ambiental, la producción y el uso del cloro generan contaminantes organoclorados persistentes, como dioxinas, bifenilos policlorados (PCB) y plaguicidas como el DDT, que se bioacumulan en la cadena trófica y tienen efectos tóxicos sobre la fauna y la salud humana. Asimismo, la desinfección del agua con cloro puede producir subproductos como los trihalometanos, algunos de los cuales son mutagénicos y están asociados a riesgos de cáncer a largo plazo. La contaminación por mercurio en las plantas de celdas de mercurio, aunque en declive, ha sido otra fuente histórica de preocupación ambiental.

Hechos importantes y anécdotas

Además de la guerra química, el cloro ha protagonizado episodios curiosos. A principios del siglo XX, algunas personalidades, incluido el presidente estadounidense Calvin Coolidge, utilizaron voluntariamente «cámaras de cloro» con la esperanza de prevenir la gripe. Durante la Primera Guerra Mundial, el cloro también se empleó como agente blanqueador en la fabricación de explosivos, lo que lo convirtió en un insumo estratégico. Y en el ámbito doméstico, la lejía (hipoclorito de sodio) se ha convertido en un producto de uso cotidiano, aunque su mezcla inadvertida con productos ácidos puede liberar cloro gaseoso y provocar accidentes graves.

El cloro es un elemento paradójico. Por un lado, ha sido el principal responsable de la desinfección del agua potable, salvando millones de vidas y permitiendo el desarrollo de una industria química que sostiene buena parte de la economía moderna. Por otro, su toxicidad, su papel en la guerra química y su contribución a la contaminación por compuestos organoclorados lo convierten en una sustancia cuya gestión exige un equilibrio cuidadoso entre beneficios y riesgos. Comprender su historia, sus aplicaciones y sus limitaciones es esencial para valorar su papel en el mundo contemporáneo y para tomar decisiones informadas sobre su uso.

Referencias

• Chlorine. Enciclopedia Británica. https://www.britannica.com/science/chlorine
• Cloro. Wikipedia. https://es.wikipedia.org/wiki/Cloro