塩素のソースを表示

{{Elementbox
|name=chlorine
|japanese name=塩素
|pronounce={{IPAc-en|ˈ|k|l|ɔər|iː|n}} {{Respell|KLOR|een}}
|number=17
|symbol=Cl
|left=[[硫黄]]
|right=[[アルゴン]]
|above=[[フッ素|F]]
|below=[[臭素|Br]]
|series=ハロゲン
|series comment=
|group=17
|period=3
|block=p
|series color=
|phase color=
|appearance=黄緑色気体
|image name=Chlorine ampoule.jpg
|image size=
|image name comment=
|image name 2=
|image name 2 comment=
|atomic mass=35.453
|atomic mass 2=2
|atomic mass comment=
|electron configuration=&#91;[[ネオン|Ne]]&#93; 3s<sup>2</sup> 3p<sup>5</sup>
|electrons per shell=2, 8, 7
|color=
|phase=気体
|phase comment=
|density gplstp=3.2
|density gpcm3nrt=
|density gpcm3nrt 2=
|density gpcm3mp=
|density gpcm3bp=1.5625<ref>[http://encyclopedia.airliquide.com/Encyclopedia.asp?LanguageID=11&CountryID=19&Formula=&GasID=13&UNNumber=&EquivGasID=3&PressionBox=&VolLiquideBox=&MasseLiquideBox=&VolGasBox=&MasseGasBox=&RD20=29&RD9=8&RD6=64&RD4=2&RD3=22&RD8=27&RD2=20&RD18=41&RD7=18&RD13=71&RD16=35&RD12=31&RD19=34&RD24=62&RD25=77&RD26=78&RD28=81&RD29=82 Chlorine], Gas Encyclopaedia, Air Liquide</ref>
|melting point K=171.6
|melting point C=&minus;101.5
|melting point F=&minus;150.7
|boiling point K=239.11
|boiling point C=&minus;34.04
|boiling point F=&minus;29.27
|triple point K=
|triple point kPa=
|critical point K=416.9
|critical point MPa=7.991
|heat fusion=(Cl<sub>2</sub>) 6.406
|heat fusion 2=
|heat vaporization=(Cl<sub>2</sub>) 20.41
|heat capacity=(Cl<sub>2</sub>) 33.949
|vapor pressure 1=128
|vapor pressure 10=139
|vapor pressure 100=153
|vapor pressure 1 k=170
|vapor pressure 10 k=197
|vapor pressure 100 k=239
|vapor pressure comment=
|crystal structure=orthorhombic
|japanese crystal structure=[[斜方晶系]]
|oxidation states='''7''', 6, '''5''', 4, '''3''', 2, '''1''', '''&minus;1'''（強[[酸性酸化物]]）
|electronegativity=3.16
|number of ionization energies=4
|1st ionization energy=1251.2
|2nd ionization energy=2298
|3rd ionization energy=3822
|atomic radius=
|atomic radius calculated=
|covalent radius=[[1 E-10 m|102±4]]
|Van der Waals radius=[[1 E-10 m|175]]
|magnetic ordering=[[反磁性]]<ref>{{PDF|[https://web.archive.org/web/20040324080747/http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elementmagn.pdf Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds]}}（2004年3月24日時点の[[インターネットアーカイブ|アーカイブ]]）, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.</ref>
|electrical resistivity=
|electrical resistivity at 0=
|electrical resistivity at 20=> 10&nbsp;
|thermal conductivity={{val|8.9|e=-3}}
|thermal conductivity 2=
|thermal diffusivity=
|thermal expansion=
|thermal expansion at 25=
|speed of sound=（気体、0 {{℃}}）206
|speed of sound rod at 20=
|speed of sound rod at r.t.=
|Young's modulus=
|Shear modulus=
|Bulk modulus=
|Poisson ratio=
|Mohs hardness=
|Vickers hardness=
|Brinell hardness=
|CAS number=7782-50-5
|isotopes=
{{Elementbox_isotopes_stable | mn=[[塩素35|35]] | sym=Cl | na=75.77 % | n=18}}
{{Elementbox_isotopes_decay2 | mn=[[塩素36|36]] | sym=Cl
 | na=[[微量放射性同位体|trace]] | hl=[[1 E12 s|{{val|3.01|e=5}} y]]
 | dm1=[[ベータ崩壊|β<sup>&minus;</sup>]] | de1=0.709 | pn1=[[アルゴン36|36]] | ps1=[[アルゴン|Ar]]
 | dm2=[[電子捕獲|ε]] | de2=- | pn2=[[硫黄36|36]] | ps2=[[硫黄|S]]}}
{{Elementbox_isotopes_stable | mn=[[塩素37|37]] | sym=Cl | na=24.23 % | n=20}}
|isotopes comment=
}}
'''塩素'''（えんそ、{{lang-en-short|chlorine}}）は[[原子番号]]17の[[元素]]。[[元素記号]]は'''Cl'''。[[原子量]]は35.45。[[ハロゲン元素]]のひとつ。

一般に「塩素」という場合は、塩素の[[単体]]である'''塩素分子'''（Cl<sub>2</sub>、二塩素、塩素ガス）を示すことが多い。ここでも合わせて述べる。塩素分子は常温常圧では特有の刺激臭を持つ[[黄緑]]色の気体で、腐食性と強い毒を持つ。

== 名称 ==
[[1774年]]に[[スウェーデン]]の[[カール・ヴィルヘルム・シェーレ]]が「脱[[フロギストン]]海塩酸気{{efn|Dephlogisticated muriatic acid air.<ref>{{cite journal|title=History of the chlorine industry|author=Robert T. Baldwin|journal= J. Chem. Educ.|year= 1927|volume= 4|issue= 3|pages= 313–319|doi=10.1021/ed004p313}}</ref>}}」と命名した。

[[1810年]]に[[ハンフリー・デービー]]が、気体が[[黄緑]]色である点から、ギリシャ語で「黄緑色」を意味する {{lang|el|χλωρος}} ({{lang|grc-latn|Chloros}}) を取って {{lang|en|'''chlorine'''}} と命名した<ref>ロンドン王立協会哲学論文集第101巻1811年 "The Balerian Lecture. On some of the Combinations of Oxymuriatic Gas and Oxygene, and on the chemical Relations of these Principles, to inflammable Bodies. By Humphry Davy, Esq. LL.D.Sec. R.S. Prof. Chem.R.I."[https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=mdp.39015034564297&view=1up&seq=2]P.32、によれば「"After consulting some of the most eminent chemical philosophers in this country, it has been judged most proper to suggest a name founded upon one of its obvious and characteristic properties – its colour, and to call it Chlorine, or Chloric gas.* *From χλωρος."」とある。</ref>。日本語では原義から'''緑気'''（りょっき）とも呼ばれた<ref>{{cite journal|和書|title=グリフィス講述『化学筆記』について|author=沖 久也|journal=化学史研究|year=2012|volume=39|issue=4|pages=13–20|url=https://u-fukui.repo.nii.ac.jp/records/23314}}P.17に「水素及ビ緑気（塩素）･･･」と記述あり。</ref>。

日本語の「塩素」（鹽素）は江戸時代後期に[[宇田川榕菴]]が著書「遠西医方名物考補遺」で用いたのが最初である<ref>{{Cite book |author=[[宇田川榕菴]] |year=1834 |url= https://www.wul.waseda.ac.jp/kotenseki/html/ya09/ya09_00857_0037/index.html|title=遠西医方名物考補遺 |publisher= |location= |volume =8 |language = |isbn= |page = |chapter =元素編第二 |chapterurl = https://archive.wul.waseda.ac.jp/kosho/ya09/ya09_00857/ya09_00857_0044/ya09_00857_0044_p0005.jpg|quote= }}</ref>。オランダ語 {{lang|nl|zoutstof}} の訳語であり、食塩の主成分である点による命名である。

== 性質 ==
塩素原子の[[電子親和力]]は非常に大きく、通常[[イオン化]]する際は1価の[[陰イオン]]となる（''EA''=3.617&nbsp;[[電子ボルト|eV]]<ref name="binran">{{Cite book |和書 |author=日本化学会（編） |title=化学便覧 基礎編 |edition=改訂4版 |publisher=丸善 |year=1993}}</ref>）。

単体（塩素ガス）は、常温常圧では特有の臭いを有する黄緑色の[[気体]]。[[分子量]]70.90。[[融点]]{{val|-101|u=degC}}、[[沸点]]{{val|-34.1|u=degC}}、[[比重]]2.49。非常に反応性が高く、多くの金属や有機物と反応し[[塩化物]]を形成する。

強い[[漂白]]・[[殺菌]]作用を持つため、[[パルプ]]や衣類の漂白剤や、[[水道水]]や[[プール]]の殺菌剤として使用される。ただし、気体を扱うのは困難であり、また保存性の点から[[水酸化ナトリウム]] (NaOH) 水溶液と反応させた[[次亜塩素酸ナトリウム]]の形で利用されることが多い<ref name="daijiten">{{Cite book | 和書 |title=化学大辞典 |publisher=共立出版 |year=1993}}</ref>。

== 地球上の塩素の存在 ==
地球上において、92ある天然[[元素]]のうち18番目に多く存在し、鉱物やイオン、気体などとして[[マントル]]に99.6パーセント、[[地殻]]に0.3パーセント、[[海水]]に0.1パーセントが保有されている<ref>『塩素白書』p10-21</ref>。
* マントル - [[アルステア・キャメロン]]による隕石の分析で、ケイ素原子10000個に対し塩素原子190個が含まれていると考えられていることから、地球の質量約6000&nbsp;[[ヨタ|Y]][[グラム|g]]に対し22&nbsp;Yg ({{val|22|e=24|u=g}})の塩素が存在すると推測される。
* 地殻 - 塩素が地殻の総重量の0.19パーセントを占めると考えられていることから、約60 [[ゼタ|Z]]g（{{val|60|e=21|u=g}}）の塩素が地殻に存在すると推測される。火山噴火により毎年0.4&ndash;11&nbsp;[[テラ|T]]g（{{val|0.4|-|11|e=12|u=g}}）の塩素がおもに塩化水素の形で対流圏に放出され、その大部分が地表や海洋に降下する。
* 海水 - 約{{val|1.36|e=8|u=km3}}の海水の総量のうち、平均塩素濃度19.354&nbsp;g/kgであることから、26&nbsp;Zgがおもに[[塩化ナトリウム]] (NaCl)として存在すると推測される。海面上で生じる[[波]]により、年間6&ndash;18&nbsp;[[ペタ|P]]g（{{val|6|-|18|e=15|u=g}}）が大気中に放出される。大部分が海洋に戻るが、一部は揮発性塩素となる。
* [[川|河川水]]・[[湖|湖水]] - 河川・湖の水の総量は約{{val|1|e=5|u=km3}}であり、河川水には約5.8&nbsp;mg/[[リットル|L]]含まれていることから、河川・湖水総量に対し580&nbsp;Tgが含まれていると推測される。
* [[地下水]] - 帯水層および土壌中の地下水は地球の水量のおよそ8パーセントであり、標準的塩素濃度が40&nbsp;mg/Lであることから、地下水中の塩素含有総量は320&nbsp;Pgと推測される。
* [[雪氷圏]] - 極地や大陸の氷原には、0.5 [[ギガ|G]]g（{{val|0.5|e=9|u=g}}）の塩素が存在すると推測される。
* [[対流圏]] - 大気中では主に[[塩化水素]]や[[クロロメタン]]の状態で存在し、塩化水素は地表近くでは体積濃度{{val|100|-|300|e=-12|u=m3/m3}}、都市部の高濃度域では{{val|3000|e=-12|u=m3/m3}}が測定される。クロロメタンや、より高層の塩化水素、海水からのエアロゾルなどを含めると、5.3&nbsp;Tgが存在していると推測される。対流圏から成層圏へは年間約0.03&nbsp;Tgが放出され、成層圏から対流圏へもほぼ同量が移動する。
* [[成層圏]] - 成層圏には約{{val|3|e=-12|u=m3/m3}}の塩素が含まれ、約0.4 Tgの塩素が存在すると推測される。

== 生産 ==
{{See also|ソーダ工業}}
現在では一般的に、[[塩化ナトリウム]]水溶液からイオン交換と[[電気分解]]とを併用する[[イオン交換膜]]法によって、[[水酸化ナトリウム]]とともに生産される<ref name="Cotton">{{Cite book |和書 |author=F.A. コットン |author2=G. ウィルキンソン |coauthors=中原勝儼（訳） |title=コットン・ウィルキンソン無機化学 |publisher=培風館 |year=1987}}</ref>。さらに、水素を副生せずイオン交換膜法より消費電力の少ないガス拡散電極法も、[[2013年]]より東亞合成徳島工場を皮きりに商業運転が始まっている<ref>{{Cite press release|title=ガス拡散電極法を使用した電解槽設備の導入について|publisher=[[東亞合成]]|date=2013-08-06|url=http://www.toagosei.co.jp/whatsnew/news/n130806.pdf|format=pdf|和書|accessdate=2013-08-06}}</ref>。塩素ガスの2016年度日本国内生産量は343万9341トン、消費量は296万9305トン、液体塩素の2016年度日本国内生産量は47万3016トン、消費量は30万909トンである<ref>[https://www.meti.go.jp/statistics/tyo/seidou/result/ichiran/08_seidou.html#menu5 経済産業省生産動態統計年報　化学工業統計編]</ref>。[[高圧ガス保安法]]に基づく容器保安規則により、[[黄色]]い[[ボンベ]]に保管するように決められている<ref>{{Egov law|341M50000400050|容器保安規則}}</ref>。また液化塩素専用[[タンク車]]の[[国鉄タキ5450形貨車|タキ5450形]]も塗装は黄色である。

[[塩酸]]や[[クロロホルム]]など各種塩化物の原料、[[ポリ塩化ビニル]]や[[ポリ塩化ビニリデン]]などの[[合成樹脂]]原料として多方面で使用されるほか、合成中間体として[[シリコーン]]や[[ポリウレタン]]、各種[[ポリマー]]など塩素を含まない製品の製造にも用いられる<ref>『塩素白書』p45</ref>。

== 人体・環境への影響 ==

{{Chembox
|container_only = yes
|Section7={{Chembox Hazards
| ExternalSDS =
| GHSPictograms = {{GHS03}} {{GHS06}} {{GHS09}}
| GHSSignalWord = Danger
| HPhrases = {{H-phrases|270|315|319|331|335|400}}
| PPhrases = {{P-phrases|220|244|261|304|340|312|403|233|410}}
| EU分類 = {{Hazchem O}}{{Hazchem T}}{{Hazchem N}}
| EUIndex = Danger
| GHS_ref  = <ref>{{Cite web | url=https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/295132?lang=en&region=US | title=Chlorine 295132 |publisher=Sigma-Aldrich |date=2021-07-29 |access-date=2021-12-22}}</ref>

| NFPA-H = 3
| NFPA-F = 0
| NFPA-R = 0
| NFPA-S = OX
| NFPA_ref = <ref>{{Cite web | url=https://www.sigmaaldrich.com/MSDS/MSDS/DisplayMSDSPage.do?country=US&language=en&productNumber=295132&brand=ALDRICH&PageToGoToURL=https%3A%2F%2Fwww.sigmaaldrich.com%2Fcatalog%2Fproduct%2Faldrich%2F295132%3Flang%3Den | title=Msds – 295132}}</ref>
 }}
}}

=== 単体の毒性 ===
塩素は強い毒性を持つため、人類初の本格的な[[化学兵器]]としても使われた。[[第一次世界大戦]]中の[[1915年]][[4月22日]]、[[第二次イーペル会戦|イープル]]戦線でのことである。このときに[[ドイツ軍]]の化学兵器部隊の司令官を務めていたのは、後年（[[1918年]]）[[ノーベル化学賞]]を受賞する[[フリッツ・ハーバー]]である。塩素ガスは、色がついていて重いためすぐにばれ、周りへの被害が少ない。支給されたマスクは中和液を含ませたガーゼマスクだった。

塩素を吸引すると、まず[[呼吸器]]に損傷を与える。[[空気]]中である程度以上の[[濃度]]では、[[皮膚]]の[[粘膜]]を強く刺激する。[[目]]や呼吸器の粘膜を刺激して[[咳]]や[[嘔吐]]を催し、重大な場合には[[呼吸不全]]で[[死]]に至る場合もある。液体塩素の場合には、塩素に直接触れた部分が炎症を起こす。

塩素を浴びてしまった場合、ただちにその場から離れ、着ていた[[衣服]]を脱ぎ、[[毛布]]に包まるなどして体を温めなければならない。ただちに[[医療機関]]での処置を要する。[[呼吸]]が停止している場合には一刻も早く[[人工呼吸]]による[[蘇生]]を行わなければならない。呼吸が苦しい場合には[[酸素マスク]]の着用を要する。

毒物および劇物取締法により劇物に指定されている<ref>[https://www.mhlw.go.jp/web/t_doc?dataId=81097000&dataType=0&pageNo=1&mode=0 毒物及び劇物指定令 昭和四十年一月四日 政令第二号 第二条 十七の三]</ref>。また、[[労働安全衛生法]]の[[特定化学物質#第2類物質|第2類特定化学物質]]に指定されている。

=== 塩素ガス発生事故等 ===
特に塩素を含む漂白剤（[[次亜塩素酸ナトリウム]]）と酸性の物質（おもに[[便所|トイレ]]用の洗剤）を混合すると、有毒な単体の塩素ガスが遊離し危険な状態となる。このため、漂白剤や酸性のトイレ用の洗剤には「混ぜるな危険」との大きく目立つ表示がある。このような表示がされる前（当時も小さな注意書き自体は存在した）には1986年には徳島県で、1989年には長野県で、実際に塩素系漂白剤と酸性洗浄剤を混ぜたことにより、塩素ガスが発生し死亡した事故が起こっている。

工場レベルでもミスがあると類似の事故が発生する。[[1976年]][[3月26日]]、[[東大阪市]]の[[メッキ]]廃液処理場では、清掃業者が塩素酸ソーダのタンクに誤って硫酸を投入、大量の塩素ガスが発生して周辺住民約100人が入院する騒ぎとなった<ref>塩素ガス漏れ住民バタバタ 東大阪約百人が入院『朝日新聞』1976年（昭和51年）3月26日夕刊、3版、11面</ref>。

=== オゾン層への影響 ===
{{See also|一酸化塩素}}
塩素は[[オゾンホール]]の原因物質としても指摘されている。[[フロン]]などの塩素原子を含む化合物が[[紫外線]]に当たると、結合が切断され'''[[ラジカル|塩素ラジカル]]'''が生じる。塩素ラジカルは周囲の[[オゾン]]と反応して触媒的にオゾンを[[酸素]]分子へと分解するため、[[オゾン層]]の破壊効果が大きい。

== 歴史 ==
[[1774年]]に[[スウェーデン]]の[[カール・ヴィルヘルム・シェーレ]]が、海塩酸（[[塩酸]]）と[[二酸化マンガン]]を加熱させることによって単体を分離。

[[1810年]]に[[ハンフリー・デービー]]が元素であると認めた。

== 塩素の化合物 ==
塩化物イオンあるいは置換基として塩素を含む化合物は'''塩化物'''あるいは'''塩素化合物'''と呼ばれる。塩素はほとんどすべての元素と安定な化合物を形成し、また有機化合物にも塩素を含むものが多く知られている（記事[[塩化物]]に詳しい）。個々の化合物については、「[[:Category:塩化物|塩化物のカテゴリ]]」および「[[:Category:有機ハロゲン化合物|有機ハロゲン化合物のカテゴリ]]」を参照されたい。

[[有機塩素化合物]]は、安定で、かつ安価に合成できるために、[[クロロホルム]]や[[ジクロロメタン]]のような代表的な[[有機溶媒]]として、あるいはポリ塩化ビニルなどの[[プラスチック]]として、大量に生産・使用されている。

反面、多くは毒性を持ち、[[環境]]中に放出された際に[[化学分解]]されにくい点、さらに焼却時には[[ダイオキシン]]を発生する点から、法令などで規制されている物質も多い。

=== 塩素のオキソ酸 ===
塩素のオキソ酸は慣用名を持つ。次にそれらを挙げる。
{| class="wikitable"
|-
! オキソ酸の名称 
! style="white-space:nowrap"| 化学式（酸化数）
! style="white-space:nowrap"| オキソ酸塩の名称 
! 備考
|-
| [[次亜塩素酸]]<br />（hypochlorous acid）|| <chem>HClO</chem> (+I)|| [[次亜塩素酸塩]]<br />（ - hypochlorite）|| 次亜塩素酸塩は[[塩基性]]を示し、[[遊離酸]]よりも安定で漂白剤、殺菌剤として使用される。
|-
| [[亜塩素酸]]<br />（chlorous acid）|| <chem>HClO2</chem> (+III)|| [[亜塩素酸塩]]<br />（ - chlorite）|| 亜塩素酸は中程度の酸（pKa2.31）。亜塩素酸塩は[[危険物#第1類|危険物第1類]]。
|-
| [[塩素酸]]<br />（chloric acid）|| <chem>HClO3</chem> (+V)|| [[塩素酸塩]]<br />（ - chlorate）|| 塩素酸は強酸。塩素酸塩は[[危険物#第1類|危険物第1類]]で[[マッチ]]や[[火薬]]などの[[酸化]]剤として用いられる。
|-
| [[過塩素酸]]<br />（perchloric acid）|| <chem>HClO4</chem> (+VII)|| [[過塩素酸塩]]<br />（ - perchlorate）|| 過塩素酸は強酸で[[危険物#第6類|危険物第6類]]。過塩素酸塩は[[危険物#第1類|危険物第1類]]。
|}
※オキソ酸塩名称の '-' には[[イオン (化学)|カチオン]]種の名称が入る。

塩素のオキソ酸はいずれも[[酸化力]]が強い。代表的な化合物に次のようなものがある。
* [[次亜塩素酸ナトリウム]]（<chem>NaClO</chem>）
* [[次亜塩素酸カルシウム]]（さらし粉（<chem>CaCl(ClO).H2O</chem>） - 不純物として原料の<chem>Ca(OH)2</chem>を含む

== 同位体 ==
{{Main|塩素の同位体}}

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
=== 注釈 ===
{{notelist}}

=== 出典 ===
{{Reflist|25em}}

== 参考文献 ==
* {{Cite book|和書
|author=[[国際純正・応用化学連合|IUPAC]]編、宮本純之監訳
|year=2000
|title=塩素白書
|publisher=[[化学工業日報社]]
|isbn=4-87326-346-8
}}

== 外部リンク ==
{{Commons|Chlorine}}
* {{Hfnet|614|塩素}}
* {{ICSC|0126}}
* {{Kotobank}}

{{元素周期表}}
{{塩素の化合物}}
{{二原子分子}}
{{Chemical warfare}}
{{ハロゲン間化合物}}
{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:えんそ}}
[[Category:塩素|*]]
[[Category:元素]]
[[Category:ハロゲン]]
[[Category:第3周期元素]]
[[Category:必須ミネラル]]
[[Category:劇物]]
[[Category:窒息剤]]
[[Category:産業用ガス]]
[[Category:有毒ガス]]