Chlor ist in reiner Form ein stechend riechendes, ätzendes Gas. Diese unangenehme Eigenschaft rührt daher, dass Chlor mit Wasser zu starken Säuren reagiert. Das hat aber für die technische Anwendung eine wichtige Bedeutung.
Die chemische Industrie stellt mit dem Element viele organische Verbindungen her, die ein großes Spektrum von Anwendungen haben.
In Form von Kochsalz ist Chlorid für den Menschen unentbehrlich.
Nun gehen wir etwas mehr ins wissenschaftliche Detail. Wen das weniger interessiert, kann im Absatz „Wichtige Verbindungen“ weiter lesen.
Bei Chlor handelt es sich um ein Mengenelement mit dem chemischen Symbol “Cl”, welches die Ordnungszahl 17 trägt. Es handelt sich also hier um ein Atom mit 17 Protonen im Kern.
Chlor gehört wie Fluor, Brom, Jod zu den Halogenen, also den sogenannten „Salzbildnern“. Im molekularen Zustand, in dem 2 Chlor-Atome ein Molekül (CL2) bilden, ist Chlor ein grünliches Gas. „Chloros“ bedeutet im griechischen „grün“ (Daher heißt Blattgrün auch “Chlorophyll”, nicht aber, weil es Chlor enthält).
Chlor ist ein sehr reaktives Nichtmetall. Grund dafür ist die hohe Elektronegativität der Atome, die leicht Elektronen an sich ziehen. Dadurch ist das Element auch ein starkes Oxidationsmittel, denn in den meisten Verbindungen „raubt“ das Chlor-Atom seinem Reaktions-Partner ein Elektron.
In Verbindungen mit Metallen entstehen so kristalline Minerale wie das Kochsalz. Dieses Natriumchlorid ist die bekannteste und wichtigste Chlor-Verbindung, die in großen Mengen im Meer vorkommt.
Dadurch belegt das Element immerhin noch Rang 19 in der Häufigkeit des Auftretens im Erdmantel, hinter Kohlenstoff und Schwefel.
Wegen der hohen Reaktivität ist Chlor einerseits sehr giftig, kommt andererseits aber nie ungebunden in elementarer Form vor.
Chlorgas (Cl2) ist für Organismen deswegen toxisch, weil es mit Wasser zu Salzsäure (HCl) und hypochloriger Säure (HOCl) reagiert. Beide Säuen sind chemisch sehr aggressiv. Darauf beruht der Einsatz von Chlorgas zur Desinfektion von Wasser.
Wichtige Chlorverbindungen
Chlor-Verbindungen kommen in unserem Alltag in vielerlei Gestalt vor. Beispiele dafür sind Kunststoffe (Polyvinylchlorid, PVC), Medikamente (z. B. das Schlafmittel Chloralhydrat), Lösungsmittel (Tetrachlorkohlenstoff) und Pestizide.
Zu diesen letzteren zählen die in der EU inzwischen verbotenen Mittel DDT, Lindan und Hexachlorbenzol (HCB). Stark eingeschränkt ist auch der Einsatz der Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), die den Ozon-Schutzmantel der Stratosphäre zerstören.
Physiologische Bedeutung
Rund 2200 orgnanische Chlor-Verbindungen sind bisher bekannt geworden, die im Stoffwechsel produziert werden. Den größten Teil davon konnten Wissenschaftler in Meeresbewohnern wie Schwämmen, Seetang und Korallen identifizieren. In Landelebewesen gibt es deutlich weniger bioorganische Chlorverbindungen.
Im tierischen Organismus einschließlich des Menschen spielt Chlor als Chlorid-Anion eine wichtige Rolle. Diese negativ geladenen Ionen in wässriger Lösung entstammen größtenteils dem Natriumchlorid. Natrium stellt als positiv geladenes Kation den “Gegenspieler” dar.
Beide Elemente bilden den Hauptbestandteil der Elektrolyte unseres Körpers.
Der menschliche Körper enthält etwa 75 bis 100 g Chlorid. Rund 56 % dieser Menge befindet sich in gelöster Form in der Gewebsflüssigkeit, dem Interstitium oder Extrazellular-Raum.
In den Körperzelln, also „intrazellulär“, sind nur 12 % des gesamten Chlorid-Anteils gelöst – wie ja auch Natrium überwiegend dort und weniger in den Zellen vorkommt. Weitere 32 % des Chlorids in uns bildet mineralische Knochen-Subtsanz.
Im Folgenden wird es wieder detaillierter. Im Absatz „Spezielle Funktionen von Chlorid im Körper“ geht es einfacher weiter.
Als Elektrolyt-Bestandtteil dienen die Chlor-Ionen der Regulierung des osmotischen Drucks. Dies ist essenziell für den Wasserhaushalts des Körpers. Nicht nur das Gesamtvolumen des Körperwassers muss genau eingtestellt werden, sondern auch die Verteilung des Wassers zwischen den Kompartimente (Zellen, Interstituim).
Der osmotische Druck entsteht, wenn die Konzentrationen eines Stoffes diesseits und jenseits einer semipermeablen (halb durchlässigen) Membran unterschiedlich sind.
Wasser durchströmt dann die Membran zur höheren Konzentration beispielsweise eines Elekrolyten hin. Die großen Ionen können die Membran praktisch nicht durchdringen. Daher erfolgt ein Ausgleich durch den Wasserübertritt. Im biologischen System hingegen sind Ionen-Transporter in die Membran eingelagert. So können Chlorid- und andere Ionen hindurchdringen. Die Carrier-Proteine unterliegen einer physiologischen Steuerung, wodurch ein gezielte Regulierung der Wassergehalte zwischen Intra- und Extrazellular-Raum möglich ist.
Die Ungleichverteilung von positiven und negativen Ionen erzeugt eine elektrische Spannung über der Zellmembran. Dieses „Ruhepotenzial“ ist Merkmal aller lebenden Zellen. Gesteuert wird es über die Verteilung von Kalium und Natrium. Diesen Kationen stehen immer Anionen wie Chlorid gegnüber.
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Spezielle Funktionen von Chlorid im Körper
Eine andere “Anwendung” des Körpers für Chlorid-Ionen ist der Magensaft, der hohe Konzentrationen an Salzsäure und damit Chlorid-Ionen enthält. Die Salzsäure im Magen dient der Verdauung und Abtötung eines großen Teils der mit der Nahrung einfallenden Pathogene. Der Magen hat dazu in seinem Fundus eine Reihe von Drüsen, die die Säure produzieren. Die tropft dann quasi von der Decke in den Mageninhalt, da der Fundus beim Magen im oberen Teil beheimatet ist.
Die Nieren kontrollieren den Chlorid-Gehalt im Körper. Ausscheidung und Zurückhaltung der Anionen werden bedarfsabhängig durch das Hormon Aldosteron gesteuert.
Der überwiegende Teil des Chlorids im Organismus stammt aus Speisesalz, das mit der Nahrung aufgenommen wird. Man nimmt im Durchschnitt 3 g täglich als Erwachsener auf. Der eigentliche Bedarf beträgt aber nur rund 0,8 g. Für Säuglinge gilt die Empfehlung, ein halbes Gramm nicht zu überschreiten.
Ursachen, Symptome, Diagnose und Therapie eines Chlorid-Mangels
Starkes Schwitzen, Durchfall und Erbrechen oder eine extreme Fehlernährung können zu Salzverlust und Chlorid-Mangel (Hypochlorämie) führen. Der Elektrolyt-Mangel kann auch verursacht werden durch harntreibende Medikamente (Diuretika), eine Nierenschwäche, Darm-Resorptions-Störungen, Hormon-Ungleichgewichte (Aldosteron-Überproduktion, Hyperaldosteronismus) sowie eine Untersäuerung des Blutes (Alkalose).
Symptome der Hypochlorämie sind starker Durst, Ödeme, Muskelschwäche sowie Krämpfe und Herzbeschwerden mit labilem Kreislauf bis zur Bewusstlosigkeit. Bei diesen Anzeichen wird der Arzt die Blut-Elektrolyte mit dem Chlorid-Gehalt bestimmen. Werte unter 95 mmol/l weisen die Hypochlorämie nach. Daneben kontrolliert der Mediziner die Chlorid-Ausscheidung mit einem „24-Stunden-Urin“.
Die Grundursache des Chlorid-Mangels muss abgeklärt und möglichst therapeutisch beitigt werden. Doch zunächst muss der Elektrolyt-Mangel mit Infusionen oder oralen Medikationen ausgeglichen werden.
Ursachen, Symptome, Diagnose und Therapie eines Chlorid-Überschusses
Ein Chlorid-Überschuss (Hyperchlorämie) wird verursacht durch übertriebene Salzaufnahme, Durchfall mit Bicarbonat-Verlust bei Hyperventilation, Nierenversagen, Insulin-Mangel bei Diabetes sowie durch Medikamente (Carboanhydrase-Hemmer).
Oft verläuft die Hyperchlorämie ohne Symptome, kann aber auch zu Kreislaufschwäche, Muskelerlahmung und gesteigertem Durstgefühl führen. Anhand der Blutuntersuchung erkennt der Arzt die Störung an Chlorid-Werten oberhalb von 112 mmol/l.
Es muss abgeklärt werden, ob eine Grunderkrankung vorliegt, die den Elektrolyt-Überschuss hervorgerufen hat. Neben einer Salz-Restriktion muss die Konzentration von Chlorid durch Wasseraufnahme verdünnt werden.
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