Cloro - La chimica - TecnEcologia dell'Acqua ®

Il cloro come disinfettante è generalmente usato in una delle tre forme: cloro gassoso, ipoclorito di sodio o ipoclorito di calcio. Qui di seguito si riporta una breve descrizione della chimica di questi tre prodotti.
 
1. Gas di Cloro
 
Il gas di cloro si idrolizza rapidamente nell’acqua per formare acido ipocloroso (HOCl). L’equazione seguente indica la reazione di idrolisi:

Cl2(g) + H2O     -------->      HOCl + H+ Cl   -Equazione 1
 
Notare che l’aggiunta di cloro gassoso all’acqua riduce il pH dell’acqua stessa, per la produzioni di ioni di idrogeno. L’acido ipocloroso è debole (pKa di circa 7.5), e si dissocia facilmente in ioni di idrogeno e di ipoclorito, come si nota nell’equazione 2:
 
HOCl     <---> H+ +O Cl   -Equazione 2
 
Tra i pH 6.5 e 8.5 questa dissociazione è incompleta ed entrambi gli HOCl e le speci OCl sono presenti in una certa misura. Sotto il pH 6.5, non avvengono dissociazioni di HOCl, mentre sopra il pH 8.5, avviene la completa dissociazione in OCl-. Poiché l’effetto germicida del HOCl è molto maggiore di quello degli OCl-, è preferibile la clorazione a pH più basso.
 
2. Ipoclorito
 
In aggiunta alla forma gassosa, il cloro è disponibile anche in forma di ipoclorito, sia come soluzione acquosa sia in forma solida. La più comune soluzione acquosa è l’ipoclorito di sodio. La più comune forma solida è l’ipoclorito di calcio (White, 1992).
 
   2 a. Ipoclorito di Sodio.
L’ipoclorito di sodio si produce quando il gas di cloro si dissolve in una soluzione di idrossido di sodio. L’ipoclorito di Sodio contiene generalmente il 12,5 percento di cloro disponibile. Un litro di Ipoclorito di sodio al 12,5% contiene l’equivalente di 125 g di cloro. La reazione tra il sodio ipoclorito e l’acqua è mostrata nella seguente formula:
NaOCl + H2O ------->  HOCl + Na+ + OH-    -Equazione 3
 
L’equazione 3 mostra che l’aggiunta di sodio ipoclorito all’acqua produce acido ipocloroso, similarmente all’idrolisi del cloro gassoso (Equazione 1) Tuttavia, a differenza dell’idrolisi del cloro, l’aggiunta di ipoclorito di sodio all’acqua produce ioni idrossili che aumentano il pH dell’acqua. Inoltre, l’eccesso di idrossido di sodio usato per produrre il sodio ipoclorito aumenterà ulteriormente il pH dell’acqua.
 
    2 b.  Ipoclorito di Calcio.

Il calcio ipoclorito è formato dal precipitato che risulta dalla dissoluzione del cloro gassoso in una soluzione di ossido di calcio (calce) e idrossido di sodio. Il calcio ipoclorito in commercio contiene normalmente il 65 percento di cloro disponibile. Ciò significa che 150 g di calcio ipoclorito contengono 100 g di cloro disponibile. La reazione tra il calcio ipoclorito e l’acqua è indicato nella reazione seguente:

  
Ca(OCl)2 + 2H2O  ------->  2HOCl + Ca++ + 2OH-      Equazione 4

L’equazione 4 mostra che l’utilizzo di calcio ipoclorito nell’acqua produce anche acido ipocloroso, come nell’idrolisi del cloro gassoso (equazione 1). Similarmente alla soluzione di sodio ipoclorito, l’aggiunta di calcio ipoclorito libera ioni idrossili che aumentano il pH dell’acqua.