Klorür

Klorür, klor elementinin bir elektron kazanmasıyla oluşan, 17 atom numarasına ve 35.453 g/mol moleküler ağırlığa sahip, negatif yüklü bir tür olan klorür anyonudur (Cl⁻); monovalent bir inorganik anyon ve halojendir.^[1] Sulu çözeltide renksizdir ve hidroklorik asidin (HCl) eşlenik bazı olarak temel bir rol oynar.^[1]

Doğada klorür bol miktarda bulunur ve esas olarak bileşik halde, en belirgin olarak deniz suyunun birincil tuz bileşeni olan sodyum klorür (NaCl) şeklinde ortaya çıkar; burada ağırlıkça toplam anyonların yaklaşık %55’ini oluşturur. Ayrıca halit, karnalit ve silvit gibi mineral yataklarında da bulunur.^[2]^[3] Deniz suyu yaklaşık 19.000 mg/L klorür iyonu içerir ve bu da onu deniz ortamlarında en yaygın anyon yaparken, tatlı sularda konsantrasyonlar çok daha düşüktür, tipik olarak 250 mg/L’nin altındadır.^[4] Klorür ayrıca biyolojik sistemlerde ve topraklarda bulunur; bunlar genellikle deniz serpintisi, kaya ayrışması veya yol tuzu gibi antropojenik kaynaklardan türetilir.

Biyolojik olarak klorür iyonları, hücre dışı sıvıda en bol bulunan anyon olarak görev yapan ve ozmotik basıncı, asit-baz dengesini ve hücre zarları arasındaki sıvı dağılımını korumada kritik roller oynayan temel elektrolitlerdir.^[5] İnsan fizyolojisinde klorür; pH homeostazı, kas kasılması, sinir impulsu iletimi ve mide özsuyundaki hidroklorik asit yoluyla sindirim dahil olmak üzere hücresel işlevleri düzenler.^[6] Gen ekspresyonunu, hücre çoğalmasını, enzim aktivitesini ve iyon kanalı işlevini etkileyen bir sinyal iyonu olarak hareket eder; dengesizlikler veya bozulmuş taşınma, kistik fibrozis, hipertansiyon ve metabolik alkaloz gibi durumlarla bağlantılıdır.^[7]^[8] Bitkilerde klorür, fotosentezi, enzim aktivasyonunu ve ozmotik ayarlamayı destekleyen faydalı bir makro besin maddesi olarak işlev görür, ancak aşırı seviyeler toksisiteye neden olabilir.^[9]

Kimyasal olarak, klorür iyonları çoğu metalle iyonik bileşikler oluşturur ve suda yüksek çözünürlük sergileyerek yaygın çevresel hareketliliklerine katkıda bulunur.^[10] Redoks reaksiyonlarına katılırlar, dezenfeksiyon için hipoklorit oluşumunda oksitleyici ajanlar olarak görev yaparlar ve klor-alkali üretimi ve PVC imalatı gibi endüstriyel süreçlerin ayrılmaz bir parçasıdırlar.^[11] Atmosfer kimyasındaki rolleri nedeniyle, deniz tuzu aerosollerinden gelen klorür, asidik parçacıklar oluşturan reaksiyonlara katılarak hava kalitesini ve iklimi etkiler.^[12]

Temel Özellikler

Tanım ve Yapı

Klorür, nötr bir klor atomunun bir elektron kazanmasıyla veya sulu çözeltide hidroklorik asidin (HCl) ayrışmasıyla oluşan, Cl⁻ kimyasal formülüne sahip tek değerlikli anyondur.^[1] Bu anyon, sodyum (Na⁺) veya potasyum (K⁺) gibi katyonların pozitif yüklerini dengelediği iyonik bileşiklerde merkezi bir rol oynar.^[1]

“Klorür” terimi, Yunanca yeşilimsi sarı anlamına gelen chloros kelimesinden türetilmiştir ve bu, 1774 yılında İsveçli kimyager Carl Wilhelm Scheele tarafından hidroklorik asidin manganez dioksit ile reaksiyonu yoluyla ilk kez izole edilen klor gazının (Cl₂) rengine atıfta bulunur. Scheele başlangıçta gazı “flojistonsuzlaştırılmış muriatik asit havası” olarak tanımladı, ancak daha sonra 1810’da Humphry Davy tarafından bir element olarak tanındı ve Davy ona “klor” ve dolayısıyla iyonik formuna “klorür” adını verdi.

Sodyum klorür (NaCl) gibi iyonik tuzlarda, klorür iyonu 6 koordinasyon sayısı için 181 pm’lik efektif bir iyonik yarıçap sergiler. NaCl, kaya tuzu yapısında, yüzey merkezli kübik bir düzenlemede (uzay grubu Fm-3m) kristalleşir; burada her Cl⁻ iyonu, altı Na⁺ iyonu tarafından oktahedral olarak koordine edilir ve bu da yaklaşık 5.64 Å’luk bir kafes parametresiyle sonuçlanır.^[13]

Klorür, organoklor bileşiklerinde olduğu gibi kovalent bağa katıldığında, klorun daha yüksek elektronegatifliği nedeniyle polar bağlar oluşturur. Örneğin, metil klorürdeki (CH₃Cl) C–Cl bağ uzunluğu 1.785 Å’dur.^[14] Alkil klorürlerdeki tipik C–Cl bağ uzunlukları, karbon hibridizasyonu ve sübstitüentlerle birlikte biraz değişerek 1.73 ila 1.79 Å arasında değişir.^[15]

Elektronik Konfigürasyon

Nötr klor atomunun temel hal elektron konfigürasyonu [Ne] 3s² 3p⁵ şeklindedir ve değerlik 3p alt kabuğunda beş elektron olmak üzere toplam 17 elektrona sahiptir.^[2] Klorür iyonunu (Cl⁻) oluşturmak için bir elektron kazanıldığında, konfigürasyon [Ne] 3s² 3p⁶ olur; bu, argonun ([Ar]) soy gaz konfigürasyonuna eşdeğerdir ve anyona dolu bir değerlik kabuğu nedeniyle olağanüstü kararlılık kazandırır. Bu kapalı kabuk yapısı reaktiviteyi en aza indirir ve iyon eşleşmemiş elektronlar olmadan oktet tamamlanmasına ulaştığından klorür bileşiklerinde iyonik bağları destekler.

Cl⁻’nin kararlılığı, atomik durumda değerlik elektronları için güçlü nükleer çekimi yansıtan 12.97 eV’lik nispeten yüksek birinci iyonlaşma enerjisi ile de kanıtlanmaktadır.^[16] Tersine, klorun elektron ilgisi 3.617 eV’dir; bu, bir elektronu kabul etme yönünde güçlü bir eğilimi gösterir, çünkü Cl⁻ oluşumu üzerine salınan enerji, birçok ortamda iyon solvatasyonunun maliyetinden daha ağır basar.^[17] Bu termodinamik özellikler, klorür iyonlarının kimyasal sistemlerde neden nötr klor atomlarına baskın geldiğini ve tuzlarda ve sulu çözeltilerdeki yaygınlığına katkıda bulunduğunu vurgular.

Klorür içeren bileşiklerde, özellikle koordinasyon komplekslerinde, klorür ligandları genellikle merkezi metal atomundaki orbital hibridizasyonu yoluyla sigma bağına katılır. Örneğin, [ZnCl₄]²⁻ gibi tetrahedral komplekslerde, çinko merkezi sp³ hibridizasyonu sergiler ve klorür donörlerini 109.5° bağ açılarıyla barındıran dört eşdeğer hibrit orbital oluşturur.^[18] Bu hibridizasyon, simetrik elektron dağılımını kolaylaştırır ve yönlü örtüşme yoluyla kompleks kararlılığını artırır.

Spektroskopik olarak, klorür iyonu, yük transferi-çözücü (CTTS) geçişlerine atfedilen karakteristik ultraviyole-görünür absorpsiyon sergiler; sulu ortamda 200 nm civarında önemli bir absorpsiyon, elektronun iyondan çevreleyen çözücü moleküllerine yükseltilmesinden kaynaklanır.^[19] Bu bant, bir 3p elektronunun suyu içeren dağınık bir orbitale yükseltilmesinden kaynaklanır ve iyon-çözücü etkileşimleri ve hidrasyon dinamikleri hakkında fikir verir.

Kimyasal Davranış

Metaller ve Asitlerle Reaksiyonlar

Birçok metal, doğrudan birleşme reaksiyonları yoluyla klorür iyonları içeren metal klorürleri oluşturmak için klor gazı ile reaksiyona girer; bu süreç genellikle başlatmak için yüksek sıcaklıklar veya ateşleme gerektirir. Örneğin, sodyum metali klor gazı ile şiddetli bir şekilde reaksiyona girerek sodyum klorür üretir:

$$ 2\mathrm{Na}(s) + \mathrm{Cl_2}(g) \longrightarrow 2\mathrm{NaCl}(s) $$

Bu ekzotermik reaksiyon, alkali metallerin halojenlerle yüksek reaktivitesini gösterir ve açığa çıkan yoğun ısı ve ışığı yönetmek için kontrollü koşullar altında kararlı iyonik bileşikler oluşturur.^[20]

Asit-baz reaksiyonlarında, hidroklorik asit gibi klorür içeren asitler bazları nötralize ederek klorür tuzları ve su verir. Temsili bir nötralleşme, hidroklorik asit ve sodyum hidroksit arasındaki reaksiyondur:

$$ \mathrm{HCl}(aq) + \mathrm{NaOH}(aq) \rightarrow \mathrm{NaCl}(aq) + \mathrm{H_2O}(l) $$

Bu süreç, klorür iyonunun bazdan gelen metal katyonu ile eşleştiği ve tuzun nötr bir çözeltisiyle sonuçlanan proton transferi yoluyla çözünür klorür tuzlarının oluşumunu örneklendirir.

Klorür, klor gazına oksitlendiği elektrokimyasal süreçlerde özellikle redoks davranışı sergiler. Tuzlu su gibi sulu klorür çözeltilerinin elektrolizinde, klorür iyonları anotta şu yarı reaksiyona göre oksitlenir:

$$ 2\mathrm{Cl^-}(aq) \rightarrow \mathrm{Cl_2}(g) + 2\mathrm{e^-} $$

Ters çift olan $$ \mathrm{Cl_2}(g) + 2\mathrm{e^-} \rightarrow 2\mathrm{Cl^-}(aq) $$ için standart indirgenme potansiyeli +1.36 V’tur; bu da klor-alkali işlemi gibi endüstriyel ortamlarda uygulanan voltaj altında klorür oksidasyonunun göreceli kolaylığını gösterir.^[21]

Çoğu metal klorür suda oldukça çözünürdür ve genel çözünürlük kurallarına göre gümüş(I), kurşun(II) ve cıva(I) iyonlarınınkiler hariç klorürleri çözünür olarak sınıflandırır. Bu istisnaların düşük çözünürlükleri, küçük çözünürlük çarpımı sabitlerinden ($$ K_{sp} $$) kaynaklanır: $$ \mathrm{AgCl}(s) \rightleftharpoons \mathrm{Ag^+}(aq) + \mathrm{Cl^-}(aq) $$ için $$ K_{sp} = 1.8 \times 10^{-10} $$; $$ \mathrm{PbCl_2}(s) \rightleftharpoons \mathrm{Pb^{2+}}(aq) + 2\mathrm{Cl^-}(aq) $$ için $$ K_{sp} = 1.6 \times 10^{-5} $$; ve $$ \mathrm{Hg_2Cl_2}(s) \rightleftharpoons \mathrm{Hg_2^{2+}}(aq) + 2\mathrm{Cl^-}(aq) $$ için $$ K_{sp} = 1.1 \times 10^{-18} $$. Bu değerler sınırlı çözünmeyi nicelendirir ve kalitatif analiz şemalarında çökelmeye yol açar.^[22]^[23]

Kompleks Oluşumu

Klorür iyonları, koordinasyon bileşiklerinde tek dişli (monodentate) ligandlar olarak hareket eder; öncelikle yalnız çift elektronlarından metal merkezine sigma bağışı yoluyla, kompleksin genel kararlılığına katkıda bulunan kovalent bağlar oluştururlar. Temsili bir örnek, klor ligandının oktahedral bir geometride bir koordinasyon bölgesini işgal ettiği kloropentaaminkobalt(III) iyonu, [Co(NH₃)₅Cl]²⁺’dur; bu, amonyağa kıyasla klorürün zayıf alan ligandı rolünü gösterir.^[24] Bu sigma bağı etkileşimi, klorürün dolu p-orbitalleri nedeniyle minimum pi-geri bağlanması ile halojenür ligandlarının karakteristiğidir.^[25]

Klorür içeren komplekslerin kararlılığı, metal iyonlarının klorür ligandlarına olan afinitesini yansıtan kademeli veya genel oluşum sabitleri (β_n) ile nicelendirilir. Cıva(II) için, tetrakloro kompleksi [HgCl₄]²⁻, tipik iyonik koşullar altında sulu çözeltide ardışık klorür ilaveleriyle yönlendirilen log β₄ ≈ 15.1 ile yüksek kararlılık sergiler.^[26] Bu tür sabitler, klorürün cıva gibi yumuşak metallerle kararlı tetrahedral geometriler oluşturmadaki etkinliğini vurgular; burada elektrostatik ve kovalent katkılar, sulanma (aquation) yerine kompleksleşmeyi desteklemek için dengelenir.

Biyoinorganik uygulamalarda, klorido ligandları terapötik ajanlar için koordinasyon öncülerinde labil gruplar olarak hizmet eder; özellikle DNA bağlanmasını sağlamak için trans klorido ligandlarının hidrolize uğradığı [Pt(NH₃)₂Cl₂] gibi platin(II) antikanser ilacı sisplatinde dikkat çeker.^[27] Bu labilite, Pt-Cl’nin orta düzeydeki bağ gücünden kaynaklanır ve fizyolojik ortamlarda kontrollü aktivasyona izin verir.

Stereokimya ile ilgili olarak, klorürün nispeten büyük iyonik yarıçapı (koordinasyon sayısı 6 için yaklaşık 1.81 Å), oktahedral komplekslerdeki konumsal tercihini etkiler ve özellikle bozulmuş veya şelatlı sistemlerde bitişik ligandlarla sterik etkileşimleri azaltmak için genellikle ekvatoryal bölgeleri tercih eder.^[28] Bu tercih, optimum metal-ligand mesafelerini korumada daha hacimli ligandlar için genel eğilimlerle uyumludur.

İlgili Klor Bileşikleri

Halojenür Karşılaştırmaları

Klorür, periyodik tablonun 17. grubundaki halojenür iyonları (F⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻) arasında merkezi bir konuma sahiptir ve elektronegatiflik ve boyuttaki temel eğilimleri yansıtır. Elektronegatiflik, artan atom numarası ve perdeleme etkileri nedeniyle grup aşağısına doğru azalır; klorun Pauling değeri 3.16, florun 3.98’i ile bromun 2.96’sı (iyotun 2.66’dır) arasındadır. Bu, Cl⁻’yi orta derecede elektronegatif yapar ve F⁻’ye göre daha az, Br⁻ ve I⁻’ye göre ise daha fazla elektron çekici olarak bağlanma eğilimlerini etkiler. Eş zamanlı olarak, ek elektron kabukları eklendikçe iyonik yarıçaplar grup aşağısına doğru artar; F⁻ 133 pm ile en küçüktür, Cl⁻ 181 pm, Br⁻ 196 pm ve I⁻ 220 pm ile en büyüktür (koordinasyon sayısı VI için Shannon yarıçapları). Bu boyut farklılıkları, bileşiklerdeki solvatasyon enerjilerini ve kafes kararlılıklarını etkileyerek Cl⁻’yi polarize olabilirlik açısından kompakt F⁻ ile daha dağınık I⁻ arasında konumlandırır.

Halojenürler arasındaki reaktivite modelleri, özellikle redoks davranışında klorürün ara rolünü vurgular. Ana halojenlerin (X₂) oksitleme gücü grup aşağısına doğru azalır; Cl₂, F₂’den daha az güçlüdür ancak Br₂ veya I₂’den daha güçlüdür; örneğin, Cl₂, $$ \mathrm{Cl_2} + 2\mathrm{Br^-} \rightarrow 2\mathrm{Cl^-} + \mathrm{Br_2} $$ gibi reaksiyonlarla sulu çözeltilerden Br⁻ ve I⁻’yi yerinden eder, ancak F⁻’yi edemez. Tersine, halojenür iyonlarının indirgeme gücü grup aşağısına doğru artar, çünkü daha büyük iyonlar değerlik elektronlarını daha gevşek tutar. Bu nedenle Cl⁻, Br⁻ veya I⁻’den daha zayıf bir indirgeyici ajandır ancak F⁻’den daha güçlüdür; özellikle Cl⁻, I₂’ye oksitlenen ve H₂S üreten I⁻’nin aksine, konsantre H₂SO₄’ü H₂S veya SO₂’ye indirgemez.

Hidrojen halojenürlerdeki bağ güçleri bu eğilimleri daha da vurgular; H-X bağ ayrışma enerjileri HCl’den (431 kJ/mol) HI’ya (299 kJ/mol) doğru, daha büyük halojenürlerle daha zayıf orbital örtüşmesi nedeniyle azalır. Bu zayıflama, iyon boyutuyla eşlenik baz kararlılığı arttıkça grup aşağısına doğru artan asitlikle ilişkilidir; HCl’nin pKa’sı -6.3 iken, HI’nınki -9.3’tür ve bu da HI’yı aralarında en güçlü asit yapar. Tüm halojenür iyonları soy gaz elektron konfigürasyonlarına sahiptir: F⁻ ([Ne]), Cl⁻ ([Ar]), Br⁻ ([Kr]), I⁻ ([Xe]), bu da kapalı kabuk kararlılıklarına katkıda bulunur.

Endüstriyel olarak, klorürün dengeli reaktivitesi – ne florür kadar agresif ne de iyodür kadar inert – polivinil klorür (PVC) üretimi gibi büyük ölçekli uygulamalardaki hakimiyetini sağlar. Etilen klorlamasından türetilen vinil klorür, boru tesisatı ve inşaatta kullanılan çok yönlü bir emtia plastiği olan PVC’ye kolayca polimerleşirken, florürler PTFE gibi maliyetli, özel floropolimerlere yol açar ve bromürler veya iyodürler, toksisite veya daha düşük reaktivite nedeniyle eşdeğer ölçeklenebilirlikten yoksundur.

Klorun Oksianyonları

Klorun oksianyonları, klorun bir veya daha fazla oksijen atomuna bağlı merkezi atom olarak görev yaptığı ve +1 ila +7 arasında pozitif oksidasyon durumları sergilediği çok atomlu anyonlardır. Bu iyonlar karşılık gelen oksiasitlerden türetilir ve sistematik bir isimlendirmeyi takip eder: “klorat” temel adı ClO₃⁻ (+5 oksidasyon durumu) için atanır; oksijen içeriğindeki ve dolayısıyla oksidasyon durumundaki sapmaları gösteren ön ekler ve son ekler ile — hipoklorit (ClO⁻, +1), klorit (ClO₂⁻, +3) ve perklorat (ClO₄⁻, +7).

Hipoklorit iyonu, ClO⁻, +1 oksidasyon durumunda klor içerir ve iki atomlu yapısı nedeniyle doğrusal bir yapı benimser; yaklaşık 1.69 Å uzunluğunda tek bir Cl–O bağı içerir. Yaygın olarak, klor gazının alkali çözeltide orantısızlaşması (disproporsiyonasyon) yoluyla hazırlanır:

$$ \mathrm{Cl_2} + 2\mathrm{OH^-} \rightarrow \mathrm{Cl^-} + \mathrm{ClO^-} + \mathrm{H_2O} $$

Bu reaksiyon oda sıcaklığında kolayca gerçekleşir ve ekzotermiktir, iyonun oluşumunu destekler.^[29]^[30]

Daha yüksek oksianyonlar — klorit (ClO₂⁻, +3 oksidasyon durumu), klorat (ClO₃⁻, +5) ve perklorat (ClO₄⁻, +7) — artan koordinasyon ve yapısal karmaşıklık sergiler. Klorit, VSEPR elektron geometrisinde klor üzerindeki iki bağlayıcı çifti ve iki yalnız çifti yansıtan yaklaşık 111°’lik bir O–Cl–O bağ açısı ile bükülmüş bir geometri benimser. Klorat, üç Cl–O bağı ve merkezi klor atomu üzerindeki bir yalnız çift nedeniyle 107°’ye yakın bağ açıları ile trigonal piramidal bir moleküler şekle sahiptir. Buna karşılık perklorat, dört Cl–O bağının tamamının eşdeğer olduğu (uzunluk ~1.44 Å) ve bağ açılarının 109.5° olduğu düzenli bir tetrahedral geometri sergiler.^[30]^[31]

Bu oksianyonlar arasındaki kararlılık, klorun oksidasyon durumu ile artar; çünkü oksijen ile daha yüksek koordinasyon, negatif yükü daha etkili bir şekilde delokalize eder ve reaktiviteyi azaltır. Perklorat, ortam koşullarında oldukça kararlıdır ve yüksek sıcaklıklarda bile bozunmaya direnirken, hipoklorit en az kararlı olandır ve termal veya fotolitik olarak klorür ve oksijene ayrışır:

$$ 2\mathrm{ClO^-} \rightarrow 2\mathrm{Cl^-} + \mathrm{O_2} $$

Bu bozunma asidik ortamda veya ışığa maruz kalmayla hızlanır ve iyonun oksitleyici doğasını vurgular. Klorit ve klorat ara konumlarda bulunur; klorit orta derecede kararsızlık ve orantısızlaşma eğilimi gösterir.^[32]

Klor oksianyon isimlendirmesi ve kimyasının gelişimi 19. yüzyılın başlarındaki araştırmalara kadar uzanır; özellikle, perkloratın atası olan perklorik asit (HClO₄), ilk olarak 1815 civarında Fransız eczacı Georges-Simon Serullas tarafından potasyum kloratın konsantre sülfürik asit ile reaksiyonu yoluyla hazırlanmış ve katı monohidrat elde edilerek karakterize edilmiştir.^[33]

Doğal Oluşum

Jeolojik ve Okyanusal Dağılım

Klorür, Yer kabuğunun ağırlıkça yaklaşık %0.015’ini oluşturur, bu da milyonda yaklaşık 145 parçaya eşdeğerdir ve onu jeolojik ortamlarda nispeten küçük ama her yerde bulunan bir bileşen yapar.^[34] Esas olarak, kurak havzalarda ve eski deniz ortamlarında konsantre brinlerin (tuzlu suların) çökelmesiyle geniş evaporit yataklarında oluşan halit (sodyum klorür, NaCl) minerali olarak bulunur.^[35] Teksas’taki Permian Havzası ve Avrupa’daki Zechstein Formasyonu gibi bu yataklar, deniz suyunun buharlaşmasından jeolojik zaman ölçeklerinde biriken geniş klorür rezervlerini temsil eder.^[36]

Okyanus ortamlarında klorür, deniz suyunda litre başına ortalama 19.4 gram konsantrasyonla en bol bulunan anyondur ve litre başına 35 gramlık toplam tuzluluğun kabaca %55’ini oluşturur.^[37] Bu klorür büyük ölçüde volkanik gaz çıkışı ve okyanus ortası sırtlarındaki hidrotermal bacalardan kaynaklanır; burada okyanusa salınan hidrojen klorür (HCl), kabuk kayalarıyla reaksiyona girerek çözünür sodyum klorür oluşturur.^[38] Milyarlarca yıl boyunca bu süreçler, klorürün küresel okyanustaki korunumlu dağılımını sürdürmüş, yitim (subduction) veya evaporit oluşumu dışında minimal kayıpla varlığını korumuştur.^[39]

Klorürün başlıca doğal konsantrasyonları, önemli jeolojik rezervler olarak hizmet eden hipersalin iç göllerde bulunur. Örneğin Ölü Deniz, kapalı havzasındaki aşırı buharlaşmanın etkisiyle litre başına yaklaşık 212 gram klorür seviyeleri sergiler.^[40] Benzer şekilde, Utah’taki Büyük Tuz Gölü, buharlaşma, giriş ve su yönetimi nedeniyle zamanla değişen yüksek klorür konsantrasyonlarına sahiptir; 2025 başı itibariyle, güney kolundaki tuzluluk seviyeleri (klorür birincil bileşendir) ortalama 115 gram/litre civarındayken, kuzey kolu son yıllarda devam eden evaporatif zenginleşmeyi yansıtarak 200 gram/litreyi aşan daha yüksek konsantrasyonlar sergilemiştir.^[41]

Klorürün jeokimyasal döngüsü, ayrışma ve akarsu taşınımı sırasında korunumlu davranışı ile karakterize edilir; çünkü evaporatif ortamlarda halit oluşturmadığı sürece tipik yüzey koşulları altında nadiren tortulara adsorbe olur veya çökelme reaksiyonlarına katılır.^[42] Bu hareketlilik, nehirlerin çözünmüş klorürü önemli bir kayıp olmaksızın okyanuslara ve göllere taşımasını sağlayarak Dünya üzerindeki klor döngüsünün uzun vadeli dengesine katkıda bulunur.^[43]

Biyolojik Roller

Klorür iyonları (Cl⁻), hücre dışı sıvıda sodyuma (Na⁺) birincil karşı iyon olarak hizmet ederek ozmoregülasyonda çok önemli bir rol oynar ve vücuttaki ozmotik dengeyi ve sıvı hacmini korumaya yardımcı olur. İnsan plazmasında klorür konsantrasyonu yaklaşık 98–106 mM’dir; bu, toplam plazma anyonlarının yaklaşık üçte birini oluşturur ve hücre dışı sıvıların ozmotik basıncına önemli ölçüde katkıda bulunur.^[5] Bu denge, hücresel şişmeyi veya büzülmeyi önlemek için esastır, çünkü klorürün zarlar arasındaki hareketi ozmotik gradyanlara yanıt olarak su düzenlemesini kolaylaştırır.^[44]

Asit-baz homeostazında, klorür midede gastrik asit üretiminin ayrılmaz bir parçasıdır. Mide mukozasındaki paryetal hücreler, apikal kanallar yoluyla mide lümenine aktif olarak klorür salgılar; burada H⁺/K⁺-ATPaz tarafından pompalanan hidrojen iyonlarıyla birleşerek 160 mM’ye varan konsantrasyonlarda hidroklorik asit (HCl) oluşturur.^[45] Bu süreci desteklemek için klorür, bazolateral Cl⁻/HCO₃⁻ değiştiricisi yoluyla kan dolaşımından paryetal hücreye girer; bu değiştirici aynı zamanda hücre içi pH’ı tamponlamak için bikarbonatı dışarı atar ve venöz kanda yemek sonrası “alkali gelgitine” katkıda bulunur.^[46]

Klorür iyonları ayrıca, özellikle γ-aminobütirik asit tip A (GABA_A) reseptörleri aracılığıyla inhibitör nörotransmisyon için nöronal sinyalleşmede hayati öneme sahiptir. Nörotransmitter GABA tarafından aktive edilen bu ligand kapılı iyon kanalları, nöronlara klorür girişine izin vererek zar potansiyelini hiperpolarize eder ve böylece merkezi sinir sistemindeki uyarıcı sinyalleri sönümlemek için aksiyon potansiyeli ateşlemesini engeller.^[47]

Hipokloremi olarak bilinen klorür eksikliği, bu işlevleri bozar ve bozulmuş bikarbonat atılımı ve aşırı hidrojen iyonu kaybı nedeniyle metabolik alkaloza yol açabilir; genellikle kas zayıflığı, dehidrasyon ve solunum sorunları gibi semptomlarla kendini gösterir.^[48] Yetişkinlerde klorür için önerilen yeterli alım miktarı günde 2.3 gramdır ve bu dengesizlikleri önlemek için esas olarak sodyum klorür gibi diyet kaynaklarından elde edilir.^[49]

Üretim ve Sentez

Endüstriyel Ekstraksiyon

Klorürün endüstriyel ekstraksiyonu, öncelikle doğal tuzlu sulardan veya deniz suyundan sodyum klorür (NaCl) elde edilmesini içerir; bu, akış aşağı klor üretimi için temel hammadde görevi görür. En yaygın yöntemler, tuzlu çözeltilerden NaCl’yi konsantre eden ve kristalleştiren buharlaştırma işlemleridir. Açık tuz tavalarında güneş enerjisiyle buharlaştırma, kurak bölgelerde kullanılan geleneksel, düşük enerjili bir yaklaşımdır; burada güneş ışığı ve rüzgar, deniz suyundan veya yeraltı yataklarından pompalanan tuzlu sudan suyu doğal olarak buharlaştırır ve geride kalsiyum ve magnezyum sülfatlar gibi safsızlıkların çökeltilmesinden sonra hasat edilen NaCl kristallerini bırakır. Bu yöntem, özellikle yüksek güneş maruziyetine sahip kıyı bölgelerinde küresel tuz üretiminin önemli bir bölümünü oluşturur.^[50]

Daha yüksek saflık gereksinimleri için vakumlu buharlaştırma kullanılır; burada genellikle kaya tuzu yataklarının çözelti madenciliğinden elde edilen tuzlu su, kaynama noktasını düşürmek ve kristalleşmeyi hızlandırmak için çok etkili buharlaştırıcılarda düşük basınç altında ısıtılır. Bu endüstriyel ölçekli işlem, kimyasal hammaddeler için uygun, %99.5’in üzerinde NaCl saflığına sahip rafine vakum tuzu verir ve sodyum karbonat üretimi için Solvay amonyak-soda yöntemi gibi işlemlerde bir yan ürün akışıdır. Tuzlu su kaynakları sıklıkla yaklaşık %1.9 klorür iyonu (19.000 mg/L) içeren ve buharlaştırmadan önce konsantre edilen deniz suyunu içerir.^[51]^[52]

Klorür değerlendirmesi için önemli bir yol, saflaştırılmış NaCl tuzlu suyunun klor gazı (Cl₂) olarak klorürü serbest bırakmak için elektrolize uğradığı klor-alkali işlemidir. 1980’lerden beri baskın olan membran hücre varyantında, bir iyon değişim membranı anot ve katot bölmelerini ayırır; anotta klorür iyonları Cl₂’ye oksitlenirken ($$ 2\mathrm{Cl^-} \rightarrow \mathrm{Cl_2} + 2\mathrm{e^-} $$), katotta su NaOH ve H₂’ye indirgenir. Bu sulu elektroliz, metalik sodyum ve Cl₂ üretmek için yüksek sıcaklıklarda (yaklaşık 600°C) erimiş NaCl kullanan Downs hücresi işlemiyle tezat oluşturur, ancak Downs hücresi enerji talepleri nedeniyle daha az yaygındır ve esas olarak sodyum metali için kullanılır. Klor-alkali işlemi, kostik soda ve hidrojenin yanı sıra birincil klorür türevi ürün olarak Cl₂ üretir.^[53]^[54]^[55]

Endüstriyel klorür işlemesi için bir vekil görevi gören küresel klor üretimi, 2022’de yaklaşık 97 milyon metrik tona ulaştı. 2023’te üretim 100 milyon metrik tonu aştı; Çin, üretimin %40’ından fazlasını oluştururken, onu yaklaşık %12 ile Amerika Birleşik Devletleri izledi, Avrupa ve Japonya da toplama önemli ölçüde katkıda bulundu. Bu rakamlar, klorun neredeyse tamamının NaCl hammaddelerinden elde edilmesi nedeniyle tuzlu su bazlı ekstraksiyonun ölçeğini yansıtmaktadır. 2024 itibariyle küresel üretimin yaklaşık 105 milyon metrik ton olduğu tahmin edilmektedir.^[56]^[57]^[58]

Enerji verimliliğindeki gelişmeler, özellikle seçici iyon taşınımı ve en aza indirilmiş hidroksit geri göçü sayesinde 3 V civarında daha düşük voltajlarda ve daha yüksek akım yoğunluklarında (6 kA/m²’ye kadar) çalışmayı sağlayan membran hücre teknolojisi ile çok önemli olmuştur; bu teknoloji, 1980’lerde üretilen kg Cl₂ başına güç tüketimini, daha önceki cıva hücrelerindeki 3.0-3.5 kWh/kg’ye kıyasla 2.2-2.5 kWh’ye düşürdü. Modern kurulumlar, oksijen-depolarize katotlar ve yenilenebilir enerji entegrasyonu yoluyla bunu 2.1-2.3 kWh/kg’ye daha da optimize etmektedir. Son gelişmeler, kimyasal üretimde atık akışlarını geri dönüştürmek için HCl elektrolizi gibi enerji tasarruflu yöntemleri içermektedir.^[59]^[60]^[61]^[62]

Laboratuvar Hazırlığı

Laboratuvar ortamlarında klorür bileşikleri, analitik, eğitim veya araştırma uygulamaları için uygun yöntemlerle, basitlik ve kontrole odaklanılarak küçük ölçekte sentezlenir. Birincil yaklaşım, metal hidroksitlerin hidroklorik asit ile reaksiyona girerek çözünür metal klorürleri oluşturduğu nötralleşmedir. Örneğin, sodyum hidroksit hidroklorik asidi nötralize ederek sodyum klorür üretir:

$$ \mathrm{NaOH} + \mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{NaCl} + \mathrm{H_2O} $$

Reaksiyon, hidroksitin sulu çözeltisinin seyreltik hidroklorik asit ile nötrlüğe kadar titre edilmesi, ardından çözeltinin buharlaştırılarak klorür tuzu kristallerinin elde edilmesiyle gerçekleştirilir. Bu yöntem, basit stokiyometrisi ve yüksek verimi nedeniyle alkali metal klorürlerin hazırlanmasında yaygın olarak kullanılır.^[63]

Benzer şekilde, nötralleşme alüminyum hidroksit gibi amfoterik hidroksitler için de geçerlidir; bunlar aşırı hidroklorik asitte çözünerek alüminyum klorür oluşturur:

$$ \mathrm{Al(OH)_3} + 3\mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{AlCl_3} + 3\mathrm{H_2O} $$

Hidroksit suda süspansiyon haline getirilir ve asit karıştırılarak ve hafifçe ısıtılarak kademeli olarak eklenir, böylece tam reaksiyon sağlanır; bu işlem kristalleştirme için konsantre edilip soğutulabilen berrak bir çözelti üretir. Bu teknik, reaktif metallerin doğrudan işlenmesini önler ve hidratlı klorür tuzlarının üretilmesinde etkilidir.^[64]

Çökelme, belirli klorür bileşiklerini izole etmek, özellikle de klorür içeriğini nicelendirmek için gravimetrik analizde önemli bir yöntemdir. Sodyum klorürden gelen gibi klorür iyonları içeren sulu bir çözelti, gümüş nitrat çözeltisi ile karıştırılır ve hemen beyaz, çözünmez bir gümüş klorür çökeltisi oluşur:

$$ \mathrm{AgNO_3} + \mathrm{NaCl} \rightarrow \mathrm{AgCl}(s) + \mathrm{NaNO_3} $$

Karışım, koloidal çökeltiyi pıhtılaştırmak için ısıtılır, ardından filtrelenir, safsızlıkları gidermek için seyreltik nitrik asit ile yıkanır, 110°C’de kurutulur ve tartılır. Bu prosedür, gümüş klorürün düşük çözünürlük çarpımının ($$ K_{sp} = 1.8 \times 10^{-10} $$) kantitatif geri kazanım sağlamasıyla, çökeltinin kütlesine dayalı olarak klorür konsantrasyonunun hassas bir şekilde belirlenmesini sağlar.^[65]

Klorür iyonları ayrıca klor gazının sulu indirgenmesi yoluyla da üretilebilir; bu süreç, tezgah ölçeğinde elektrolitik ilkeleri yansıtır. Temel yarı reaksiyon şöyledir:

$$ \mathrm{Cl_2} + 2\mathrm{e^-} \rightarrow 2\mathrm{Cl^-} $$

Klor gazı, hidrojen peroksitli alkali bir çözelti gibi indirgeyici bir ortamdan geçirilir; burada peroksit oksitlenirken klor orantısızlaşır veya klorüre indirgenir. Ortaya çıkan çözelti, bir metal katyon kaynağı eklenerek ve buharlaştırılarak tuzlar halinde izole edilebilen klorür iyonları içerir. Klorun güçlü oksitleyici doğası (standart indirgeme potansiyeli E° = 1.36 V), kontrollü hacimlerde bu verimli dönüşümü kolaylaştırır.^[66]

Sodyum klorür ile örneklendirilen ham klorür tuzlarının saflaştırılması, yüksek saflık elde etmek için genellikle su-etanol karışımlarından yeniden kristalleştirmeyi kullanır. Tuz, doymuş bir çözelti oluşturmak için minimum sıcak suda çözülür, ardından bir antisolvent olarak etanol eklenir; bu, (etanolün daha düşük dielektrik sabiti nedeniyle) NaCl çözünürlüğünü azaltır ve soğutma veya tohumlama üzerine kendiliğinden kristalleşmeyi indükler. Kristaller filtrelenir, soğuk etanol ile yıkanır ve kurutulur; böylece çözünmüş halde kalan iyonik safsızlıklar etkili bir şekilde ayrılır. Bu yöntem, spektroskopik veya elektrokimyasal çalışmalar için uygun, %99’u aşan saflıkta kristaller verir.

Uygulamalar ve Kullanımlar

Su Arıtma ve İşleme

Klor bazlı dezenfeksiyon işlemleri su arıtımında kilit bir yöntemdir; burada klor gazı (Cl₂) suya eklenerek hipokloröz asit (HOCl) ve hipoklorit iyonları (OCl⁻) oluşturulur. Bunlar bakteri, virüs ve protozoa gibi patojenleri etkisiz hale getirmek için güçlü oksitleyici ajanlar olarak hareket eder. Bu süreçler, dezenfektanların parçalanması yoluyla arıtılmış sudaki toplam klorür içeriğine katkıda bulunur.^[67] Genellikle yerinde üretilen veya çözelti olarak sağlanan sodyum hipoklorit, bu amaç için birincil form olarak hizmet eder; organik maddeyi parçalayan ve mikrobiyal güvenliği sağlayan bir ağartma ve dezenfeksiyon ajanı olarak işlev görür. İçme suyu arıtımında serbest klor için tipik dozajlar 0.2 ila 2.0 mg/L arasında değişir ve aşırı yan ürünler olmadan sürekli koruma sağlamak için kalıntılar 0.02–0.3 mg/L’de tutulur.^[68] Bu seviyeler, etkili dezenfeksiyon sağlarken trihalometanlar gibi dezenfeksiyon yan ürünlerinin oluşumunu en aza indirmek için pH, sıcaklık ve organik içerik gibi su kalitesi faktörlerine göre ayarlanır.

Arıtılmış içme suyundaki klorür iyonu (Cl⁻) konsantrasyonu için düzenleyici standartlar, doğrudan sağlık risklerinden ziyade estetik ve pratik kaygılara odaklanır; çünkü aşırı klorür önemli bir toksisite oluşturmaz ancak tuzlu bir tat verebilir ve dağıtım sistemlerinde korozyonu artırabilir. Dünya Sağlık Örgütü (WHO), içme suyunda klorür için 250 mg/L’lik bir kılavuz değer önermektedir; bunun üzerinde belirgin tat sorunları ortaya çıkabilir, ancak tüketiciler olumsuz etkiler olmadan 1.000 mg/L’ye kadar seviyelere uyum sağlayabilir.^[69] Bu sınır, lezzetliliği korumaya ve altyapıyı korumaya yardımcı olur; arıtılmış sudaki ortalama klorür seviyeleri, kaynak seçimi ve izleme yoluyla tipik olarak 10–20 mg/L’nin altında tutulur.

Tuzsuzlaştırma işlemlerinde, özellikle ters ozmozda (RO), klorür konsantrasyonları yan ürün tuzlu suyunda (brine) yoğunlaşır ve deşarj ve kaynak geri kazanımı için yönetim zorlukları yaratır. Tipik klorür seviyeleri 19.000 mg/L civarında olan deniz suyu, iyonların yarı geçirgen membranlar tarafından reddedilmesi nedeniyle, %50 geri kazanım oranlarında genellikle yaklaşık 38.000 mg/L’ye iki katına çıkan yüksek konsantrasyonlu tuzlu su verir.^[70] Bazı yüksek geri kazanımlı sistemlerde, tuzlu sudaki klorür 50.000 mg/L’ye ulaşabilir ve alıcı sularda artan tuzluluk gibi çevresel etkilerden kaçınmak için dikkatli bertaraf gerektirir.^[71]

Atıksu arıtımında klorür yönetimi konusundaki son gelişmeler, nötr ortamlarda seçici klorür giderimi için bizmut bazlı elektrotlar gibi elektrokimyasal yöntemleri içerir; bu yöntemler, zararlı yan ürünler üretmeden klorürü az çözünür bizmut oksiklorür olarak çökelterek yüksek verimlilik (%90’a kadar) sağlar. Monovalent seçici membranlara sahip elektrodiyaliz gibi membran entegreli elektrokimyasal sistemlerdeki 2020 sonrası gelişmeler, tuzlu sulardan ve endüstriyel atıklardan hedeflenen klorür ekstraksiyonunu mümkün kılarak, klor-alkali üretimi gibi süreçlerde yeniden kullanım için geri kazanılmasını sağlarken arıtma maliyetlerini %20–30 oranında azaltır. Bu teknolojiler, yüksek klorürlü atıksulardaki eski zorlukları ele alarak su yeniden kullanım uygulamalarında sürdürülebilirliği artırır.^[72]

Gıda ve Beslenme Yönleri

Klorür, öncelikle diyet yoluyla elde edilen temel bir elektrolittir ve çoğunluğu, ağırlıkça yaklaşık %60 klorür içeren sofra tuzu olarak bilinen sodyum klorürden (NaCl) gelir. Diğer doğal diyet kaynakları arasında işlenmemiş etler ve balıklar (4 mg/g’a kadar) ile domates, marul, kereviz, zeytin ve çavdar gibi sebzeler bulunur, ancak bunlar eklenen tuza kıyasla yalnızca mütevazı miktarlarda katkıda bulunur. Amerika Birleşik Devletleri’nde, diyetle alınan klorürün yaklaşık %75’i evde yemek pişirme veya sofra kullanımından ziyade gıda işleme ve üretim sırasında eklenen tuzdan kaynaklanmaktadır. Yetişkinler arasında ortalama günlük klorür alımı tipik olarak 3 ila 6 gram arasında değişir ve işlenmiş ve restoran gıdalarının yüksek tüketimi nedeniyle genellikle önerileri aşar.^[73]^[74]^[75]^[76]

Gıda korumada, özellikle turşulamada, sodyum klorür kilit bir rol oynar; ozmoz yoluyla mikrobiyal hücrelerden suyu çeken yüksek ozmotik basınçlı bir ortam yaratarak dehidrasyona yol açar ve bakteriyel büyümeyi engeller. Bu ozmotik stres, salatalık, lahana ve zeytin gibi fermente veya tuzlu su ürünlerinde bozulmayı önleyerek soğutma olmadan güvenli depolama sağlar. İşlem, tuzlu su çözeltilerinde tipik olarak %5 ila %20 arasında değişen tuz konsantrasyonlarına dayanır ve su aktivitesini çoğu patojenin hayatta kalamayacağı 0.85’in altındaki seviyelere etkili bir şekilde düşürür.^[77]^[78]

Klorür için beslenme kuralları, 14 ila 50 yaş arası yetişkinler için günlük 2.3 gram Yeterli Alım (AI) seviyesi olarak belirlenmiştir; yaşlı popülasyonlarda azalan ihtiyaçları hesaba katmak için biraz daha düşük değerler (51-70 yaş için 2.0 gram ve 70 yaş üstü için 1.8 gram) belirlenmiştir; bu değerler Tıp Enstitüsü’nün sodyum önerileriyle eş molardır. Ağırlıklı olarak sodyum klorür yoluyla aşırı klorür alımı, hipertansiyon riskinin artmasıyla ilişkilidir; çünkü yüksek tuz yükleri sıvı tutulması ve vasküler etkiler yoluyla kan basıncını yükseltir. 1990 Beslenme Etiketleme ve Eğitim Yasası, çoğu işlenmiş gıdada beslenme gerçekleri panellerini zorunlu kılar ve tüketicilerin alımı izlemesine yardımcı olmak için sodyum içeriğinin beyan edilmesini gerektirir; bu, diyet klorürünün %90’ından fazlası sodyuma eşlik ettiğinden klorürle doğrudan ilişkilidir.^[79]^[80]^[81]

Çevresel ve Materyal Etkileri

Korozyon Mekanizmaları

Klorür iyonları (Cl⁻), metallerde, özellikle paslanmaz çelik gibi demir ve krom bazlı alaşımlarda çukurcuk korozyonunun (pitting corrosion) başlıca başlatıcısıdır; burada metal yüzeyine adsorbe olurlar ve hızlı malzeme bozulmasını teşvik eden lokalize anodik bölgeler oluştururlar.^[82] Bu adsorpsiyon tercihen inklüzyonlar veya kusurlar gibi yüzey kusurlarında meydana gelir ve bozulmamış yüzeydeki daha büyük katodik alanlarla çevrili küçük anodik bölgeler yaratır.^[82] Östenitik paslanmaz çelikler için çukurlaşma eşikleri alaşım ve koşullara göre değişir; tipik olarak sıcaklık ve pH gibi faktörlere bağlı olarak 304 için 100 ppm ve 316 için 200-1000 ppm veya daha yüksektir; bu değerlerin ötesinde başlama riski önemli ölçüde artar.^[83]

Temel mekanizma, Cl⁻ iyonlarının Fe/Cr alaşımlarını tekdüze korozyondan koruyan pasif oksit tabakasına (esas olarak Cr₂O₃) nüfuz etmesini ve bozmasını içerir, bu da lokalize bozulmaya ve çukur oluşumuna yol açar.^[82] Başlatıldıktan sonra, Cl⁻ elektrostatik çekim altında gelişen çukura göç eder ve hidrolizle hidroklorik asit (HCl) oluşturarak anodik çözünmeyi daha da hızlandırır:

$$ \mathrm{Fe} \rightarrow \mathrm{Fe}^{2+} + 2\mathrm{e^-} $$

Bu reaksiyon, çevredeki alanın oksijen indirgenmesi yoluyla bir katot görevi görmesiyle çukurun büyümesini sürdürür ve malzemeyi delebilecek derin, nüfuz edici boşluklarla sonuçlanır.^[82] Süreç oldukça otokatalitiktir, çünkü asidik çukur ortamı Cl⁻ çözünürlüğünü ve metal iyonu salınımını artırır, genellikle çukur ağzında Fe(OH)₃ gibi demir hidroksitler oluşturur.^[82]

Deniz suyunun yaklaşık 19.000 ppm’lik yüksek Cl⁻ konsantrasyonunun gemi gövdelerinde ve yapılarında çukurlaşmaya yol açtığı, yapısal zayıflamaya neden olduğu ve sık bakım gerektirdiği deniz ortamlarında belirgin bir örnek görülür.^[37]^[84] Bu tür ortamlarda, Cl⁻’nin mekanik stresler ve değişen oksijen seviyeleri ile kombinasyonu, tuzlu suya maruz kalan çelik bileşenler üzerindeki lokalize saldırıyı şiddetlendirir.^[84]

Azaltma stratejileri, Cl⁻’nin yüzeyle etkileşimini önlemeye veya elektrokimyasal itici güçlere karşı koymaya odaklanır. Metal potansiyelini korozyon eşiğinin altına kaydırmak için harici bir akım uygulayan katodik koruma, deniz tesisatları gibi klorür yüklü sistemlerde çukurlaşmayı etkili bir şekilde bastırır.^[85] Tarihsel olarak, kromatlar gibi inhibitörler pasif filmi onarmak ve korumak için yaygın olarak kullanılıyordu, ancak toksisiteleri ve çevresel tehlikeleri nedeniyle 2000’lerin başından beri büyük ölçüde aşamalı olarak kaldırıldı ve molibdatlar veya organik bileşikler gibi daha yeşil alternatiflere geçişi teşvik etti.^[86]

Ekolojik ve Sağlık Endişeleri

Soğuk iklimlerde otoyolların buzunu çözmek için kullanılan ve esas olarak sodyum klorür (NaCl) olan yol tuzu, kış akışı yoluyla tatlı su ekosistemlerindeki klorür kirliliğine önemli ölçüde katkıda bulunur. Bu akış, akarsu, göl ve sulak alanlardaki klorür konsantrasyonlarını kentsel alanlarda 1.000 mg/L’yi aşan seviyelere, yani 1-10 mg/L’lik doğal arka plan seviyelerinin çok üzerine çıkarabilir.^[87] Bu tür artışlar, sucul organizmalardaki ozmotik dengeyi bozarak büyüme, üreme ve hayatta kalma oranlarının azalmasına yol açar; örneğin, 2000’lerden bu yana yapılan çalışmalar, 300-1.000 mg/L kadar düşük konsantrasyonlara maruz kalan ağaç kurbağaları (Rana sylvatica) ve benekli semenderler (Ambystoma maculatum) gibi amfibi larvalarında omurga ve uzuv malformasyonları gibi gelişimsel bozuklukların daha yüksek oranlarda olduğunu belgelemiştir.^[88]^[89] Bu etkiler, mikrobiyal topluluklardaki değişimler ve hassas makro omurgasız popülasyonlarındaki düşüşler dahil olmak üzere daha geniş ekolojik zararlara uzanır ve etkilenen su havzalarında biyolojik çeşitlilik kaybını şiddetlendirir.^[90]

Klorürün kendisi düşük akut toksisite sergiler; sıçanlarda oral LD50’si vücut ağırlığı başına yaklaşık 3.000 mg/kg’dır ki bu da büyük miktarlarda tuz yutmaya eşdeğerdir.^[91] Ancak kronik maruziyet, özellikle içme suyunu arıtmak için klor (hipoklorit, ClO⁻ olarak) kullanıldığında ve organik madde ile reaksiyona girerek trihalometanlar (THM’ler) ürettiğinde oluşan dezenfeksiyon yan ürünleri yoluyla daha büyük riskler oluşturur. Kloroform ve bromodiklorometan dahil olmak üzere bu THM’ler, çevresel maruziyet seviyelerinde karaciğer ve böbrek hasarı, üreme toksisitesi ve artan kanser riski ile ilişkilidir; fare çalışmaları THM karışımları için 707-1.550 mg/kg’lık LD50 değerleri bildirmektedir.^[92] Aşırı klorür, çevresel seviyeler insanlarda ve vahşi yaşamda fizyolojik toleransları aştığında, hücresel süreçlerdeki iyon düzenlemesi gibi temel biyolojik rolleri de dolaylı olarak bozabilir.^[93] 2025 itibariyle, ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA), klorür için 230 mg/L’lik önerilen bir kronik sucul yaşam kriterini sürdürmekte ve en iyi yönetim uygulamaları yoluyla yol tuzu etkilerini ele alma çabalarını sürdürmektedir.^[94]

İklim değişikliğiyle tetiklenen yükselen deniz seviyeleri, tuzlu suyu daha iç kesimlere iterek kıyı bölgelerindeki yeraltı suyu tuzlanmasını yoğunlaştırıyor ve böylece içme ve sulama için kullanılan akiferlerdeki klorür konsantrasyonlarını artırıyor. 2024 itibariyle projeksiyonlar, ılımlı emisyon senaryoları altında küresel haliçlerde tuz girişi uzunluklarında yaklaşık %9’luk medyan artışlarla birlikte, Mekong Deltası gibi savunmasız bölgelerde 2050 yılına kadar etkilenen alanların %10-27 oranında genişleyebileceğini göstermektedir.^[95]^[96] Bu tuzlanma, milyonlarca insan için tatlı su kaynaklarını tehdit ederek yeraltı suyunu tarım ve içme suyu kullanımı için uygunsuz hale getirirken, kıyı ekosistemlerinde toprak bozulmasını ve habitat kaybını teşvik etmektedir.

Düzenleyici çerçeveler, su kaynaklarında klorür sınırlarını belirleyerek bu endişeleri hafifletmeyi amaçlamaktadır. Amerika Birleşik Devletleri’nde, Çevre Koruma Ajansı (EPA), tat sorunlarını ve korozyonu önlemek için içme suyunda klorür için 250 mg/L’lik ikincil bir maksimum kirletici seviyesi belirlemiştir, ancak bu uygulanabilir değildir.^[97] Avrupa Birliği’nde, (AB) 2020/741 Yönetmeliği ve onu tamamlayan Komisyon Yetki Devri Yönetmeliği (AB) 2024/1261 kapsamındaki son direktifler, tarımsal sulama için güvenli su yeniden kullanımını teşvik ederken, toplam tuzları kontrol etmek için ≤750 μS/cm’lik bir elektriksel iletkenlik sınırı gibi standartlarla uyumlu olarak, toprak ve mahsul sağlığı için risk değerlendirmelerinde kilit bir parametre olarak klorür dahil tuzluluk risklerini ele almaktadır.^[98] Bu önlemler, yol tuzu uygulaması gibi kirlilik kaynaklarını sınırlamak için izlemeyi ve alternatif uygulamaları teşvik etmektedir.