Kyselina chlorovodíková - Hydrochloric acid

Struktura kyseliny chlorovodíkové jako disociovaných chloridových a hydroniových iontů
3D model chlorovodíku
3D model vody
3D model chloridového aniontu
3D model hydroniového kationtu
Vzorek kyseliny chlorovodíkové v lahvi
Jména
Název IUPAC
Chlorane
Ostatní jména
Identifikátory
CHEMBL
ChemSpider
Informační karta ECHA 100,210,665 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
E číslo E507 (regulátory kyselosti, ...)
UNII
UN číslo 1789
Vlastnosti
HCl (aq)
Vzhled Bezbarvá, průhledná kapalina, při koncentraci výpary ve vzduchu
Zápach Štiplavá charakteristika
Bod tání V závislosti na koncentraci-viz tabulka
Bod varu V závislosti na koncentraci-viz tabulka
log P 0,00
Kyselost (p K a ) −5,9 (plynný HCl)
Farmakologie
A09AB03 ( WHO ) B05XA13 ( WHO )
Nebezpečí
Bezpečnostní list Viz: datová stránka
Piktogramy GHS GHS07: Zdraví škodlivýGHS05: Žíravý
Signální slovo GHS Nebezpečí
H290 , H314 , H335
P260 , P280 , P303+361+353 , P305+351+338
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Související sloučeniny
Související sloučeniny
Stránka doplňkových údajů
Index lomu ( n ),
dielektrická konstantar ) atd.
Termodynamická
data
Fázové chování
pevná látka – kapalina – plyn
UV , IR , NMR , MS
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N. ověřit  ( co je to   ?) šekY☒N.
Reference na infobox

Kyselina chlorovodíková , známý také jako kyselina solné , je vodný roztok o chlorovodíku ( chemický vzorec : HCl). Je to bezbarvý roztok s výraznou štiplavou vůní. Je klasifikován jako silná kyselina . Je součástí žaludeční kyseliny v trávicím systému většiny živočišných druhů, včetně lidí. Kyselina chlorovodíková je důležitým laboratorním činidlem a průmyslovou chemikálií.

Dějiny

Na počátku desátého století prováděl perský lékař a alchymista Abu Bakr al-Razi ( asi 865–925, latinsky: Rhazes) experimenty se sal amoniakem ( chlorid amonný ) a vitriolem (hydratované sírany různých kovů), které společně destiloval. , čímž vzniká plyn chlorovodík. Přitom se al-Razi velmi přiblížil objevu kyseliny chlorovodíkové, ale zdá se, že ignoroval plynné produkty svých experimentů a soustředil se místo toho na barevné změny, které by mohly být ve zbytku provedeny. Čerpat z pokusů al-Razi, tím De aluminibus et salibus ( „On kamence a soli“, An eleventh- nebo dvanácté století arabský text falešně připsaný k al-Razi a přeložený do latiny v druhé polovině dvanáctého století od Gerard Cremona (1144-1187) popsal ohřev kovů různými solemi, který v případě rtuti vedl k produkci chloridu rtuťnatého (korozivní sublimát). V tomto procesu se ve skutečnosti začala tvořit kyselina chlorovodíková, která však okamžitě reagovala se rtutí za vzniku korozivního sublimátu. Latinští alchymisté 13. století, pro které byl De aluminibus et salibus jednou z hlavních referenčních prací, byli fascinováni chloračními vlastnostmi korozivního sublimátu a brzy zjistili, že když jsou kovy eliminovány z procesu zahřívání vitriolů, kamenců , a soli, silné minerální kyseliny lze přímo destilovat. Jedním důležitým vynálezem, který vyplynul z objevu minerálních kyselin, je aqua regia , směs kyseliny dusičné a kyseliny chlorovodíkové v poměru 1: 3, schopná rozpouštět zlato. Tento byl poprvé popsán v pseudo-Geber je De Inventione Veritatis ( ‚na objevu pravda‘, poté c. 1300), kde lučavka byla připravena přidáním chloridu amonného na kyselinu dusičnou. Samotná výroba kyseliny chlorovodíkové (tj. Spíše jako izolovaná látka než v již smíšené s kyselinou dusičnou) však závisela na použití účinnějšího chladicího zařízení, které se vyvine až v následujících stoletích. Recepty na výrobu kyseliny chlorovodíkové se tedy objevují až na konci šestnáctého století, nejranější jsou v Giovanni Battista Della Porta (1535–1615) Magiae naturalis („Přírodní magie“) a v dílech jiných současných chemiků, jako je Andreas Libavius (c. 1550–1616), Jean Beguin (1550–1620) a Oswald Croll (c. 1563– 1609). Znalost minerálních kyselin, jako je kyselina chlorovodíková, by měla klíčový význam pro chemiky sedmnáctého století, jako jsou Daniel Sennert (1572–1637) a Robert Boyle (1627–1691), kteří využili své schopnosti rychle rozpustit kovy při demonstracích kompozitu povaha těl.

Etymologie

Protože byla vyrobena z kamenné soli podle metod Johanna Rudolpha Glaubera , byla kyselina chlorovodíková evropskými alchymisty historicky nazývána lihovinami soli nebo acidum salis (solná kyselina). Oba názvy jsou stále používány, zejména v jiných jazycích, jako je němčina : Salzsäure , holandština : Zoutzuur , švédština : Saltsyra , španělština : Salfumán , turečtina : Tuz Ruhu , polština : kwas solny , maďarština : sósav a čeština : kyselina solná

Plynný HCl se nazýval mořský kyselý vzduch . Název kyseliny muriatové má stejný původ ( muriatic znamená „náležící k solnému roztoku nebo soli“, proto muriate znamená hydrochlorid ), a tento název je stále někdy používán. Název kyselina chlorovodíková vytvořil francouzský chemik Joseph Louis Gay-Lussac v roce 1814.

Průmyslový vývoj

Během průmyslové revoluce v Evropě vzrostla poptávka po zásaditých látkách. Nový průmyslový proces vyvinutý Nicolasem Leblancem z Issoudunu ve Francii umožnil levnou velkovýrobu uhličitanu sodného (sody). V tomto Leblancově procesu se běžná sůl převádí na sodu, za použití kyseliny sírové, vápence a uhlí, přičemž se jako vedlejší produkt uvolňuje chlorovodík. Až do britského zákona o zásadách z roku 1863 a podobné legislativy v jiných zemích byl přebytečný HCl často vypouštěn do vzduchu. Časnou výjimkou byly Bonningtonské chemické závody, kde se v roce 1830 začala zachytávat HCl a produkovaná kyselina chlorovodíková se používala při výrobě sal amoniaku ( chloridu amonného ). Po schválení zákona byli výrobci sody povinni absorbovat odpadní plyn ve vodě a v průmyslovém měřítku vyrábět kyselinu chlorovodíkovou.

Ve 20. století byl Leblancův proces účinně nahrazen Solvayovým procesem bez vedlejšího produktu kyseliny chlorovodíkové. Vzhledem k tomu, že kyselina chlorovodíková byla již plně usazena jako důležitá chemikálie v mnoha aplikacích, obchodní zájem zahájil další výrobní metody, z nichž některé se používají dodnes. Po roce 2000 se kyselina chlorovodíková vyrábí převážně absorpcí vedlejších produktů chlorovodíku z výroby průmyslových organických sloučenin .

Struktura a reakce

Kyselina chlorovodíková je sůl protonované vody a chloridu. Jeho ionty jsou často psány jako H 3 O + Cl - , ačkoli kation je ve skutečnosti často vázán na jiné molekuly vody. Kombinovaný IR, Raman, rentgenové a neutronové difrakce studie koncentrované kyseliny chlorovodíkové bylo zjištěno, že primární forma H + (aq) v těchto roztocích je H 5 O 2 + , který, spolu s chloridový anion, je vodík vázán na sousední molekuly vody několika způsoby. ( Další diskusi o tomto problému viz Hydronium .)

Kyselost

Jako silné kyseliny, chlorovodíku má velkou K A . Teoretické odhady naznačují, že p K a chlorovodíku je -5,9. Je však důležité rozlišovat mezi plynným chlorovodíkem a kyselinou chlorovodíkovou. Vzhledem k vyrovnávacímu účinku , s výjimkou případů, kdy je vysoce koncentrovaný a chování se odchyluje od ideality, je kyselina chlorovodíková (vodná HCl) kyselá pouze jako nejsilnější donor protonů dostupný ve vodě, zvodněný proton (lidově známý jako „hydroniový ion“). Když jsou chloridové soli, jako je NaCl, přidány do vodné HCl, mají pouze malý vliv na pH , což naznačuje, že Cl - je velmi slabá konjugovaná báze a že HCl je plně disociována. Zředěné roztoky HCl mají pH blízké tomu, které je předpovězeno za předpokladu úplné disociace na hydratované H + a Cl - .

Fyzikální vlastnosti

Hmotnostní
zlomek
Koncentrace Hustota Molarita pH Viskozita Specifické
teplo
páry
tlak
Boiling
point

Bod tání
kg HCl/kg  kg HCl/m 3 Baumé kg/l mol/l mPa · s kJ/(kg · K) kPa ° C ° C
10% 104,80 6.6 1,048 2,87 −0,5 1.16 3,47 1,95 103 −18
20% 219,60 13 1,098 6.02 −0,8 1,37 2,99 1,40 108 −59
30% 344,70 19 1,149 9.45 −1,0 1,70 2,60 2.13 90 −52
32% 370,88 20 1,159 10,17 −1,0 1,80 2,55 3,73 84 −43
34% 397,46 21 1,169 10,90 −1,0 1,90 2,50 7.24 71 −36
36% 424,44 22 1,179 11,81 −1,1 1,99 2,46 14.5 61 −30
38% 451,82 23 1,189 12,39 −1,1 2.10 2.43 28.3 48 −26
Referenční teplota a tlak pro výše uvedenou tabulku jsou 20 ° C a 1 atmosféra (101,325 kPa).
Hodnoty tlaku par jsou převzaty z mezinárodních kritických tabulek a vztahují se k celkovému tlaku par roztoku.
Teplota tání jako funkce koncentrace HCl ve vodě

Fyzikální vlastnosti kyseliny chlorovodíkové, jako jsou teploty varu a teploty tání , hustota a pH , závisí na koncentraci nebo molaritě HCl ve vodném roztoku. Pohybují se od vody ve velmi nízkých koncentracích blížících se 0% HCl až po hodnoty pro dýmavou kyselinu chlorovodíkovou při více než 40% HCl.

Kyselina chlorovodíková jako binární (dvousložkové) směsi kyseliny chlorovodíkové a H 2 O má konstantní teplotou varu azeotropu při 20,2% kyseliny chlorovodíkové a 108,6 ° C (227 ° F). Existují čtyři konstantním krystalizace eutektické body pro kyselinu chlorovodíkovou, mezi krystalické formě [H 3 O] Cl (68% HCl), [H 5 O 2 ] Cl (51% HCl), [H 7 O 3 ] Cl ( 41% kyseliny chlorovodíkové), [H 3 O] Cl · 5H 2 O (25% HCl) a ledu (0% HCl). Mezi ledem a krystalizací [H 7 O 3 ] Cl existuje také metastabilní eutektický bod na 24,8% . Všechno jsou to hydroniové soli .

Výroba

Kyselina chlorovodíková se obvykle průmyslově připravuje rozpuštěním chlorovodíku ve vodě. Chlorovodík může být generován mnoha způsoby, a proto existuje několik prekurzorů kyseliny chlorovodíkové. Výroba kyseliny chlorovodíkové ve velkém měřítku je téměř vždy integrována s průmyslovou výrobou jiných chemikálií , jako je tomu v procesu chloralkálií, který produkuje hydroxid , vodík a chlor, přičemž poslední z nich lze kombinovat za vzniku HCl.

Průmyslový trh

Kyselina chlorovodíková se vyrábí v roztocích až do 38% HCl (koncentrované čistoty). Vyšší koncentrace až o něco více než 40% jsou chemicky možné, ale rychlost odpařování je pak tak vysoká, že skladování a manipulace vyžadují zvláštní opatření, jako je natlakování a chlazení. Hromadná průmyslová kvalita je proto 30% až 35%, optimalizovaná tak, aby vyvažovala efektivitu přepravy a ztráty produktu odpařováním. Ve Spojených státech se roztoky mezi 20% a 32% prodávají jako kyselina muriatová. Roztoky pro domácí účely v USA, většinou čisticí, jsou obvykle 10% až 12%, se silnými doporučeními, které je třeba před použitím zředit. Ve Spojeném království, kde se prodává jako „duchovní sůl“ pro domácí čištění, je účinnost stejná jako v USA pro průmyslové účely. V jiných zemích, jako je Itálie, se kyselina chlorovodíková pro domácí nebo průmyslové čištění prodává jako „Acido Muriatico“ a její koncentrace se pohybuje od 5% do 32%.

Mezi hlavní světové producenty patří Dow Chemical s 2 miliony metrických tun ročně (2 Mt/rok), počítáno jako plynný HCl, Georgia Gulf Corporation , Tosoh Corporation , Akzo Nobel a Tessenderlo po 0,5 až 1,5 Mt/rok. Celková světová produkce, pro účely srovnání, vyjádřená jako HCl, se odhaduje na 20 Mt/rok, 3 Mt/rok z přímé syntézy, a zbytek jako sekundární produkt z organických a podobných syntéz. Většinu kyseliny chlorovodíkové spotřebuje výrobce v zajetí. Velikost trhu otevřeného světa se odhaduje na 5 Mt/rok.

Aplikace

Kyselina chlorovodíková je silná anorganická kyselina, která se používá v mnoha průmyslových procesech, jako je rafinace kovů. Aplikace často určuje požadovanou kvalitu produktu. V průmyslové organické chemii, např. Pro vinylchlorid a dichlorethan , se v širším měřítku používá chlorovodík, nikoli kyselina chlorovodíková .

Moření oceli

Jedna z nejdůležitějších aplikací kyseliny chlorovodíkové je při moření oceli, k odstranění rzi nebo oxidu železitého ze železa nebo oceli před následným zpracováním, jako je vytlačování , válcování , zinkování a další techniky. Technická kvalita HCl v typicky 18% koncentraci je nejčastěji používaným mořicím činidlem pro moření tříd uhlíkové oceli .

Použitá kyselina je již dlouho znovu použít jako železo (II) chlorid (také známý jako chlorid železnatý) řešení, ale s vysokým těžkých kovů úrovních v mořicí kapalině se snížily tuto praxi.

Průmysl moření oceli vyvinul procesy regenerace kyseliny chlorovodíkové , jako je sprejová pračka nebo proces regenerace HCl ve vířivém loži, které umožňují získání HCl z použitého mořícího louhu. Nejběžnějším regeneračním procesem je proces pyrohydrolýzy s použitím následujícího vzorce:

Rekuperací vyčerpané kyseliny se vytvoří uzavřená kyselá smyčka. Vedlejší produkt oxidu železitého při regeneračním procesu je cenný a používá se v řadě sekundárních průmyslových odvětví.

Výroba anorganických sloučenin

Kyselina chlorovodíková se k moření používá k rozpouštění mnoha kovů, oxidů kovů a uhličitanů kovů. Konverze je často znázorněna ve zjednodušených rovnicích:

Zn + 2 HCl → ZnCl 2 + H 2
NiO + 2 HCl → NiCl 2 + H 2 O
CaCO 3 + 2 HCl → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O

Tyto procesy se používají k výrobě chloridů kovů pro analýzu nebo další výrobu.

Regulace a neutralizace pH

Kyselinu chlorovodíkovou lze použít k regulaci kyselosti ( pH ) roztoků.

V průmyslu vyžadujícím čistotu (potraviny, farmaceutika, pitná voda) se k regulaci pH proudů technologické vody používá vysoce kvalitní kyselina chlorovodíková. V méně náročném průmyslu postačuje k neutralizaci odpadních proudů a regulaci pH bazénu technická kvalita kyseliny chlorovodíkové .

Regenerace iontových výměníků

Při regeneraci iontoměničových pryskyřic se používá vysoce kvalitní kyselina chlorovodíková . Kationtová výměna je široce používána k odstraňování iontů, jako je Na + a Ca 2+, z vodných roztoků za vzniku demineralizované vody . Kyselina se používá k opláchnutí kationtů z pryskyřic. Na + je nahrazen H + a Ca 2+ 2 H + .

Iontové výměníky a demineralizovaná voda se používají ve všech chemických průmyslech, výrobě pitné vody a mnoha potravinářských odvětvích.

Laboratorní použití

Ze šesti běžných silných minerálních kyselin v chemii je kyselina chlorovodíková monoprotická kyselina, u níž je nejméně pravděpodobné, že podstoupí interferenční oxidačně-redukční reakci. Je to jedna z nejméně nebezpečných silných kyselin, s nimiž se dá zacházet; navzdory své kyselosti se skládá z nereaktivního a netoxického chloridového iontu. Středně silné roztoky kyseliny chlorovodíkové jsou při skladování poměrně stabilní a jejich koncentrace se v průběhu času udržují. Tyto atributy a skutečnost, že je k dispozici jako čisté činidlo , činí z kyseliny chlorovodíkové vynikající okyselující činidlo. Je to také levné.

Kyselina chlorovodíková je výhodná kyselina při titraci pro stanovení množství zásad . Silné kyselé titrátory poskytují přesnější výsledky díky výraznějšímu koncovému bodu. Azeotropní nebo "konstantní vroucí" kyselina chlorovodíková (zhruba 20,2%) může být použita jako primární standard v kvantitativní analýze , ačkoli její přesná koncentrace závisí na atmosférickém tlaku, když se připravuje.

jiný

Kyselina chlorovodíková se používá pro velké množství drobných aplikací, jako je zpracování kůže, úklid domácností a stavba budov. Produkci ropy lze stimulovat vstřikováním kyseliny chlorovodíkové do skalní formace ropného vrtu , rozpuštěním části horniny a vytvořením struktury s velkými póry. Okyselení ropných vrtů je běžným procesem v severomořském průmyslu těžby ropy .

Kyselina chlorovodíková se používá k rozpouštění uhličitanu vápenatého, například k odstraňování okují z kotlů a k čištění malty ze zdiva. Při použití na zdivo reakce s maltou pokračuje pouze do té doby, než je kyselina přeměněna, za vzniku chloridu vápenatého , oxidu uhličitého a vody:

Při výrobě potravin, potravinářských přísad a potravinářských přídatných látek se používá mnoho chemických reakcí zahrnujících kyselinu chlorovodíkovou . Mezi typické produkty patří aspartam , fruktóza , kyselina citrónová , lysin , hydrolyzované rostlinné bílkoviny jako zesilovač potravin a při výrobě želatiny . V případě potřeby lze pro konečný produkt použít potravinářskou (extra čistou) kyselinu chlorovodíkovou.

Přítomnost v živých organismech

Schéma alkalické slizniční vrstvy v žaludku s obrannými mechanismy sliznice

Žaludeční kyselina je jednou z hlavních sekrecí žaludku. Skládá se především z kyseliny chlorovodíkové a okyseluje se obsah žaludku na hodnotu pH 1 až 2. chlorid (Cl - ) a vodíku (H + ionty) jsou vylučovány samostatně v fundu žaludku oblasti v horní části žaludku parietálními buňkami z žaludeční sliznice do sekreční sítě zvané canaliculi, než vstoupí do lumen žaludku.

Žaludeční kyselina působí jako bariéra proti mikroorganismům při prevenci infekcí a je důležitá pro trávení potravy. Jeho nízké pH denaturuje proteiny a tím je činí náchylnými k degradaci trávicími enzymy , jako je pepsin . Nízké pH také aktivuje prekurzor enzymu pepsinogen na aktivní enzym pepsin samočinným štěpením. Po opuštění žaludku, kyselina chlorovodíková v tráveniny se neutralizuje v dvanáctníku od hydrogenuhličitanu .

Samotný žaludek je chráněn před silnou kyselinou sekrecí tlusté vrstvy hlenu a pufrem indukovaným sekretinem s hydrogenuhličitanem sodným . Při selhání těchto mechanismů se může vyvinout pálení žáhy nebo peptické vředy . Léky ze skupiny antihistaminik a inhibitorů protonové pumpy mohou inhibovat produkci kyseliny v žaludku a k neutralizaci přebytečné kyseliny se používají antacidy .

Bezpečnost

Štítek ve tvaru kosočtverce s písmeny 8 a „žíravými“, což znamená, že kapky kapaliny korodují materiály a lidské ruce. Způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí. Může způsobit podráždění dýchacích cest.

Kyselina chlorovodíková je silná kyselina a je korozivní pro živou tkáň a pro mnoho materiálů, ale ne pro gumu. Při manipulaci s koncentrovanými roztoky se obvykle používají gumové ochranné rukavice a související ochranné pomůcky.

Hmotnostní
zlomek
Klasifikace Seznam
H-vět
10% ≤ C <25% Dráždí kůži, Způsobuje vážné podráždění očí, H315 , H319
C ≥ 10% Může způsobit podráždění dýchacích cest H335
C ≥ 25% Způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí H314

Kyselina chlorovodíková byla uvedena jako prekurzor tabulky II podle Úmluvy OSN proti nezákonnému obchodování s omamnými a psychotropními látkami z roku 1988, protože se používá při výrobě heroinu , kokainu a metamfetaminu .

Viz také

Reference

externí odkazy

Poslechněte si tento článek ( 20 minut )
Mluvená ikona Wikipedie
Tento zvukový soubor byl vytvořen z revize tohoto článku ze dne 23. dubna 2005 a neodráží následné úpravy. ( 2005-04-23 )
Všeobecné bezpečnostní informace
Informace o znečištění