为什么氯气有毒却可以给自来水消毒,氯气对自来水消毒原理

氯（Cl）在元素周期表中排名第17位，其相对原子质量为35.5，氯原子核外有三个电子层，第一层有两个电子，第二层有8个电子，第三层有7个电子。氯原子在形成氯气（Cl2）的过程中，两个氯原子之间共用一对电子对，形成稳定的结构。那么，氯气是有谁发现的呢？

最早发现氯气的人是瑞典化学家舍勒，他将软锰矿与浓盐酸混合加热时，发现有黄绿色的气体产生，这种气体有刺激性气味，容易引起人的咳嗽，也容易永久性的漂白人的衣物，在当时条件限制下，人们以为这种气体为混合物。

反应式：MnO2 4HCl（浓）=MnCl2 2H2O Cl2↑（条件加热）

后来在法拉第与他的师傅戴维通过电解食盐水的方法发现了带黄绿色的气体单质，遂将黄绿色的气体单质命名为氯气。那么，氯气有哪些物理化学性质呢？

氯气的颜色为黄绿色的气体，密度比空气大，其密度为3.17g/L，因此收集氯气时应采用瓶口向上排空气法。氯气溶于水，其溶解度为10L水中能够溶解20L的氯气。当温度降低至-35℃时，氯气就变成了液氯。

由于氯的最外层有7个电子，因此在与其它物质化合反应时，即容易得到一个电子，故而氯的非金属性很强，常常作为氧化剂。例如：Cu Cl2=CuCl2（条件点燃），在这个反应中，铜能在氯气中燃烧，说明燃烧也可以不在氧气中进行。

氯气不仅能把金属单质氧化成最高价态，同样也能氧化非金属，例如：Cl2 SO2 2H2O=H2SO4 2HCl，这两个例子充分说明了氯气有很强的氧化性。

既然0价态的氯气有如此大的氧化性，那么处于正一价的氯的氧化性也应该更高，在给自来水净化消 毒的过程中，就是利用正一价态的氯。当氯气溶于水后，会发生如下反应：Cl2 H2O=HCl HClO。由于生成的次氯酸具有强氧化性，它能把蛋白质氧化变形，从而起到消 毒 杀 菌的目的。

从上面的那个化学反应也能看出，当氯气吸入人体后，生成的盐酸会使呼吸道黏膜发炎，引起人咳嗽。同时生成的次氯酸也能使上呼吸道黏膜氧化，从而引起炎 症，所以，氯气对人体是有毒的，但是当1000L水中通入2g氯气时，不仅能净化水质，还对人体无害。

氯气不仅能消 毒，它还能破坏臭氧层。那么，它是如何破坏臭氧层的呢？

正如前面所说，氯气中的两个氯原子是靠共价键结合的，在紫外线的照射下，这个共价键极易断裂，当两个氯原子中间的共价电子对被两个氯原子平分后，此时的氯就处于游离态的自由基，正是这些游离态氯的自由基遇到臭氧时，它们就会与臭氧争夺电子而使自己达到稳态，从而破坏臭氧层。

根据大量的实验表明，自然界中处处都有自由基，当这些自由基进入人体后，当它们与人体中的蛋白质结合后，就会争夺蛋白质中的电子，使蛋白质发生畸变，发生畸变的蛋白质同样会向别的的蛋白质争夺电子，如此恶性循环下去，畸变的蛋白质会越来越多，最后就发展到了癌变了。

那么，问题来了，人体为什么不会轻易被自由基给癌变化呢？

这是因为人体在与自由基长期的过程中，能够保持人体内自由基的一个正常水平。当有自由基进入人体后，人体中的负离子会把多的电子分给自由基，让它不去伤害到蛋白质，从而达到不易癌变的目的。但是，人体吸入的自由基一旦超出了一定的水平，则必然会发生癌变。

据科学家研究表明，香烟在点燃时会产生至少十几种自由基，这些自由基在进入肺部时，容易夺去肺部的蛋白质中的电子，从而使人患上肺 癌。