氯

自然分布

自然界中游离状态的氯存在于大气层中，是破坏臭氧层的单质之一。氯气受紫外线分解成两个氯原子（自由基）。大多数通常以氯化物(Cl⁻)的形式存在，常见的主要是氯化钠（食盐，NaCl）。

单质：Cl2

氯单质由两个氯原子构成，化学式为Cl₂。气态氯单质俗称“氯气”，液态氯单质俗称“液氯”。

名称由来

英文名称chlorine来自于希腊文khlôros（χλωρóς'，淡绿色）。19世纪70年代，中国化学家徐寿将其译为绿气。1933年，化学家郑贞文在《化学命名原则》中把这个字改为了“氯”。在日文与韩文中，因为氯是盐的主要成分之一而称为“盐素”（日本汉字现在写作“塩素”）。

特性

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[29]。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[29]，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）[29]。
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，拜双原子分子结构所赐，它们的气化热相当的低（造成较易挥发）[29]。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[29]，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[30]便会形成卤素的颜色，例如：氯，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[29]。
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[29]。

同位素

主文：氯的同位素
氯有两个稳定的同位素氯35和氯37，这两个同位素为氯在大自然中唯二存在的形式，其中同位素氯35占了76%，而氯37则占了剩下的24%，这两个同位素是由恒星经氧气燃烧以及硅燃烧过程而形成[31]，虽然核自旋幅度大于1/2会造成非球型核电荷分布，以及共振变广而造成非零值核四极矩与四极性迟缓，但两个同位素皆有核自旋3/2+，因此可用在核磁共振光谱，其他氯的同位素皆具放射性，且半衰期极短而无法存在自然界中，因此，最常用于实验室的是氯36（半衰期为3.0×105年）和氯38（半衰期为37.2分钟），氯36和氯38可借由自然界中氯的中子活化而制成[29]。
氯最稳定的放射性同位素为氯36，比氯35还轻的同位素主要的衰变模式是电子捕获而变成硫的同位素，比氯37还重的同位素会经beta衰变形成氩的同位素，而氯36会衰变成稳定的硫36或氩36[32]。作为宇宙源放射性同位素核种，氯36存在于自然界的量与稳定的氯同位素相比，比例约为7× 10−13–10× 10−13比1：它是由氩36接触宇宙射线中的质子作用后散裂于大气中而产生，在岩石圈的顶部，氯36主要是透过氯35的热中子活化以及钾39和钙40的散裂所产生，在地底下的环境，钙40会抓住缈子而产生氯36，此种方式对于产生氯36变得越来越重要[33][34]。

物理性质

在常温下，氯气是一种黄绿色、刺激性气味、有毒的气体。压力为1.01×10⁵Pa时，氯单质的沸点为−34.4℃，熔点为−101.5℃。氯气可溶于水和碱性溶液，易溶于二硫化碳和四氯化碳等有机溶剂，难溶于饱和氯化钠溶液，饱和时1体积水溶解2体积氯气。

毒性

氯气具有强烈的刺激性、窒息气味，可以刺激人体呼吸道黏膜，轻则引起胸部灼热、疼痛和咳嗽，严重者可导致死亡。

化学性质

氯气的化学性质很活泼，它是一种活泼的非金属单质。
氯原子的最外电子层有7个电子，在化学反应中容易结合一个电子，使最外电子层达到8个电子的稳定状态，因此氯气具有强氧化性。氯气的强氧化性表现为以下几个方面：

用途

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。氯气弹
氯也可以作为一种较不昂贵的消毒剂，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。
氯气还广泛用于造纸、纺织、有机合成、金属冶炼、化工原料等行业，也有作为化学武器的纪录。

氯离子的生物角色

氯离子为代谢作用很重要的物质，胃中盐酸的生成和细胞泵的功能皆需要氯[95]，饮食中主要的来源是餐桌上的盐或氯化钠，血液中过低或高浓度的氯为电解质失调的实例，在没有其他异常的情况下很少发生低氯血症（太少的氯），它有时与换气不足有关[96]，它可能与长期呼吸酸中毒有关[97]，高氯血症（太多的氯）通常没有症状，当有症状也与高血钠症很像（太多钠），血中氯含量的减少会导致脑缺水，症状通常起因于快速复水后的脑水肿，高氯血症会影响氧气的运输[98]。