塩素（Cl）：水道と塩化ビニルを支える塩の化学

塩素は、水道水の衛生管理と、配管・電線をつくる材料の両方に関わっています。出発点は身近な塩です。電気分解から始まる塩素の流れを追うと、暮らしを支える化学工業が見えてきます。

Cl｜原子番号17｜塩素
第3周期・第17族のハロゲン。単体は黄緑色の気体Cl₂で、塩化物では主にCl⁻として存在します。

見てみよう：姿・色・三態の変化

黄緑色の気体で、冷却すると液体になります。単体はCl₂分子からできています。食塩に入るCl⁻イオンは、電子の数も結合の相手も違います。食塩が白く、塩素ガスが黄緑色であることは、物質を元素名だけで説明できない例です。

項目	状態・温度
20℃・約1気圧	気体
融点の目安	約−101.5℃
沸点の目安	約−34℃
三態の見取り図	融点より低温で固体、融点と沸点の間で液体、沸点より高温で気体（約1気圧・平衡状態の目安）

温度は純物質の代表値を読みやすく丸めています。約1気圧を基本とし、同素体・純度・圧力で値は変わります。融解や沸騰の境界では二つの相が共存します。

通常の単体はCl₂で、代表的な別分子型の同素体はありません。固体でも基本単位はCl₂分子です。固体・液体・気体の変化では主に分子間の距離や並び方が変わり、化学反応では結合の組み替えが起こります。

³⁵Clが約4分の3、³⁷Clが約4分の1です。塩素の原子量が約35.45で整数にならない大きな理由は、異なる質量の原子を混ぜた平均だからです。原子量を「陽子と中性子の数」と混同しない入口になります。

同位体は、陽子の数が同じで、中性子の数が異なる原子です。次はCIAAWの2024年版にある代表組成、または試料間で認められる範囲です。割合は質量ではなく原子の個数で表します。

同位体	代表的な割合・範囲（原子数％）
³⁵Cl	75.5–76.1％
³⁷Cl	23.9–24.5％

割合は近似値です。測定の不確かさは表では省略し、原資料に示されています。範囲の上下端は異なる試料の値で、上下端どうしを足して100％にするものではありません。100％の表記でも、特殊な環境や人工試料まで他核種が存在しないという意味ではありません。

1774年、カール・ヴィルヘルム・シェーレは塩素の気体を得て、その性質を調べました。当初は酸素を含む化合物という理解が広がりました。1810年、デービーは塩素を元素として位置付け、黄緑色に由来する名称を与えました。物質を得ることと、それが元素だと解釈することは、科学史の中で異なる段階を占めます。

水の消毒では、塩素系の薬剤から生じる次亜塩素酸などの作用を利用します。一方、食塩の塩化物イオンや、樹脂の分子に結び付いた塩素は、同じ反応性を示しません。元素名だけで用途を説明せず、分子やイオンの形まで追うことで、消毒剤と樹脂の違いを整理できます。

ポリ塩化ビニルは、炭素の鎖に塩素を含む高分子です。配合や加工によって硬い配管にも柔らかい電線被覆にもなります。配管では耐薬品性や加工性、電線では絶縁性などを生かします。原料の塩から長寿命の設備へと、塩素は形を変えて社会に組み込まれています。

主な原料は塩水です。塩は中国、米国、インドなどで大量に生産され、世界各地のクロルアルカリ工場で塩素と水酸化ナトリウムに加工されます。塩素ガスを長距離運ぶ工程を減らすため、塩化ビニルなどの原料工場と結び付いた立地が重要になります。塩の産出国を見るだけで、塩素製品の供給力を判断することはできません。

塩素と水酸化ナトリウムは同時に製造されます。建設向けの樹脂需要と、製紙・アルミナ向けの水酸化ナトリウム需要のずれが、工場の操業や価格に影響します。電力価格も競争力を左右します。貿易では塩素ガスそのものに加え、樹脂や中間原料として国境を越える流れを追うことが重要です。

塩素ガスは有毒です。家庭用の塩素系洗浄剤は表示に従い、酸性の製品と混ぜないでください。塩の産出量と塩素ガスの製造量は別区分です。

資料確認：2026年10月。資源統計の対象年は各出典に記載しています。