Acide chlorhydrique
Renseignements généraux
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| Acide chlorhydrique | |
|---|---|
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Acide chlorhydrique | |
Autres noms L'acide chlorhydrique, Esprit de sel | |
| Identificateurs | |
| Numéro CAS | 7647-01-0 |
| Numéro RTECS | MW4025000 |
| Propriétés | |
| Formule moléculaire | HCl dans l'eau (H 2 O) |
| Masse molaire | 36,46 g / mol (HCl) |
| Apparence | Incolore à liquide jaune clair |
| Point de fusion | -26 ° C (247 K) |
| Point d'ébullition | 110 ° C (383 K), |
| Solubilité dans l'eau | Miscible. |
| Acidité (p K a) | -8,0 |
| Viscosité | 1,9 mPa.s à 25 ° C, Solution de 31,5% |
| Risques | |
| FS | MSDS externe |
| Phrases-R | R34, R37 |
| Phrases S | S26, S36, S45 |
| Principal dangers | Corrosif |
| NFPA 704 |  3 1 |
| Point d'éclair | Ininflammable. |
| Des composés apparentés | |
| D'autres anions | HF, HBr, HI |
| Connexes acides | L'acide bromhydrique L'acide fluorhydrique L'acide iodhydrique Acide sulfurique |
| Page de données supplémentaire | |
| Structure et propriétés | n, ε r, etc. |
| Thermodynamique données | comportement de phase Solide, liquide, gaz |
| Les données spectrales | UV, IR, RMN , MS |
| Sauf indication contraire, les données sont données pour le matériel dans leur état standard (à 25 ° C, 100 kPa) | |
| Références d'Infobox | |
L'acide chlorhydrique est le aqueuse solution de gaz de chlorure d'hydrogène ( H Cl ). C'est un acide fort, et le composant principal de acide gastrique. Il est également largement utilisé dans l'industrie. L'acide chlorhydrique doit être manipulé avec appropriée les précautions de sécurité car ce est un très corrosive liquide .
L'acide chlorhydrique, ou l'acide chlorhydrique par son nom historique, mais encore parfois utilisé, a été un produit chimique important et fréquemment utilisé de l'histoire au début, et a été découvert par le alchimiste Jabir ibn Hayyan autour de l'an 800. Il a été utilisé dans les Moyen Age par les alchimistes dans la quête pour la pierre philosophale, et plus tard par plusieurs pays européens y compris scientifiques Glauber, Priestley, et Davy pour aider à établir les connaissances modernes chimique.
De la révolution industrielle , il est devenu un produit chimique industriel très important pour de nombreuses applications, y compris la production à grande échelle de organiques composés, tels que le chlorure de vinyle pour PVC plastique , et MDI / TDI polyuréthanne, et à plus petite échelle, des applications telles que la production de la gélatine et d'autres ingrédients dans les aliments, et le traitement du cuir. Environ 20 millions de tonnes métriques de gaz HCl sont produites annuellement.
Histoire
L'acide chlorhydrique a été découvert vers l'an 800 par le alchimiste Jabir ibn Hayyan (Geber), en mélangeant le sel commun avec vitriol ( acide sulfurique ). Jabir a découvert de nombreux produits chimiques importants, et a enregistré ses conclusions dans plus de vingt livres, qui a effectué sa connaissance chimique de l'acide chlorhydrique et d'autres produits chimiques de base pour des centaines d'années. L'invention de Jabir de l'or-dissolution l'eau régale, constitué de l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique , était d'un grand intérêt pour la recherche de la alchimistes pierre philosophale.
Dans le Moyen Age , l'acide chlorhydrique a été connu pour alchimistes européens que l'esprit de sel ou acidum salis. HCl gazeux a été appelé air acide marin. Le vieux (pré- ) de l'acide chlorhydrique de nom systématique a la même origine (moyens muriatique "se rapportant à la saumure ou en sel»), et ce nom est encore parfois utilisé. Production notable a été enregistrée par Basile Valentin, le alchemist- chanoine de la Bénédictin prieuré Sankt Peter en Erfurt, Allemagne au XVe siècle. Au XVIIe siècle, Johann Rudolf Glauber partir Karlstadt am Main, Allemagne utilisé le sel de chlorure de sodium et d'acide sulfurique pour la préparation de sulfate de sodium dans le Procédé Mannheim, libérant gaz de chlorure d'hydrogène. Joseph Priestley de Leeds, en Angleterre préparé chlorure d'hydrogène pur en 1772, et en 1818 Humphry Davy de Penzance, Angleterre se est avéré que la composition chimique comprend de l'hydrogène et du chlore .
Au cours de la révolution industrielle en Europe, la demande de des substances alcalines telles que du carbonate de soude a augmenté, et le nouveau procédé industriel de soude par Nicolas Leblanc ( Issoundun, France) a permis pas cher production à grande échelle. Dans le Procédé Leblanc, le sel est converti en carbonate de sodium, l'acide sulfurique, le calcaire, le charbon et, en libérant du chlorure d'hydrogène comme sous-produit. Jusqu'à ce que le Alkali Act de 1863, l'excès de HCl a été purgé à l'air. Après le passage de la loi, les producteurs de carbonate de soude ont été obligés d'absorber le gaz résiduaire dans l'eau, la production de l'acide chlorhydrique à l'échelle industrielle.
Lorsque au début du XXe siècle, le procédé Leblanc a été effectivement remplacé par le Procédé Solvay sans l'acide chlorhydrique sous-produit, l'acide chlorhydrique a été déjà entièrement réglé comme un produit chimique important dans de nombreuses applications. L'intérêt commercial initié d'autres méthodes de production qui sont encore utilisés aujourd'hui, comme décrit ci-dessous. Aujourd'hui, la plupart de l'acide chlorhydrique est effectuée par absorption du chlorure d'hydrogène à partir de la production industrielle de composés organiques .
L'acide chlorhydrique est répertorié comme un précurseur tableau II sous le 1988 Convention contre le trafic illicite de stupéfiants et de substances psychotropes en raison de son utilisation dans la production de héroïne, la cocaïne, et méthamphétamine.
Chimie
Le chlorure d'hydrogène (HCl) est un acide monoprotique , ce qui signifie qu'il peut dissocier (c.-à ioniser) qu'une seule fois à renoncer à une ion H + (un seul proton ). Dans l'acide chlorhydrique aqueux, la H + se joint à une molécule d'eau pour former une ion hydronium, H 3 O +:
- HCl + H 2 O ⇌ H 3 O + + Cl -
L'autre est formé ion Cl -, la ion chlorure. L'acide chlorhydrique peut donc être utilisé pour préparer des sels chlorures appelés, tels que le chlorure de sodium . L'acide chlorhydrique est un acide fort, étant donné qu'il est complètement dissocié dans l'eau.
Monoprotiques acides ont un constante de dissociation acide, Ka, qui indique le degré de dissociation dans l'eau. Pour un acide fort comme HCl, le K a est grande. Tentatives théoriques pour attribuer un K a à HCl ont été faites. Lorsque des sels de chlorure, tels que NaCl sont ajoutés à du HCl aqueux ils ne ont pratiquement aucun effet sur pH, indiquant que Cl - est excessivement faible conjugué de base et que HCl est totalement dissociés en solution aqueuse. Pour intermédiaire de solutions solides de l'acide chlorhydrique, l'hypothèse que H + molarité (une unité de concentration) est égal HCl molarité est excellent, acceptant de quatre chiffres significatifs.
Parmi les sept acides forts courants en chimie, chacun d'eux inorganique acide, l'acide chlorhydrique est l'acide monoprotique moins susceptibles de subir une interférence réaction d'oxydo-réduction. Ce est l'un des acides forts moins dangereux à manipuler; en dépit de son acidité, il produit l'ion chlorure et moins réactif non toxique. Solutions d'acide chlorhydrique de force intermédiaire sont tout à fait stable, le maintien de leur concentration au cours du temps. Ces caractéristiques, ainsi que le fait qu'il est disponible en tant que pur réactif, signifie que l'acide chlorhydrique est un excellent réactif acidifiant et titrant l'acide (pour déterminer le montant d'une quantité inconnue de base dans titrage). Réactifs de titrage d'acides forts sont utiles parce qu'ils donnent paramètres distincts en plus un titrage, ce qui rend le dosage plus précis. L'acide chlorhydrique est fréquemment utilisé dans l'analyse chimique et à digérer des échantillons pour analyse. Acide chlorhydrique concentré va se dissoudre certains métaux pour former des chlorures de métaux oxydés et l'hydrogène gazeux. Il va produire des chlorures de métaux à partir de composés basiques tels que carbonate de calcium ou cuivre (II) oxyde. Il est également utilisé comme un simple acide catalyseur pour des réactions chimiques .
Propriétés physiques
Le les propriétés physiques de l'acide chlorhydrique, tels que l'ébullition et les points de fusion, la densité , et pH dépend de la concentration ou molarité d'HCl dans la solution acide. Ils peuvent aller de celles de l'eau à 0% de HCl à des valeurs pour l'acide chlorhydrique fumant à plus de 40% de HCl.
| Conc. (P / p) c: HCl kg / kg | Conc. (P / v) c: HCl kg / m 3 | Conc. Baumé | Densité ρ: kg / l | Molarité M | pH | Viscosité η: mPa.s | Spécifique chaleur s: kJ / kg (K) · | Vapeur pression P HCl: Pa | Ébullition point pb | Fusion point mp |
| 10% | 104,80 | 6.6 | 1,048 | 2,87 M | -0,5 | 1,16 | 3,47 | 0,527 | 103 ° C | -18 ° C |
| 20% | 219,60 | 13 | 1,098 | 6,02 M | -0,8 | 1,37 | 2,99 | 27,3 | 108 ° C | -59 ° C |
| 30% | 344,70 | 19 | 1,149 | 9,45 M | -1,0 | 1,70 | 2,60 | 1410 | 90 ° C | -52 ° C |
| 32% | 370,88 | 20 | 1,159 | 10,17 M | -1,0 | 1,80 | 2,55 | 3130 | 84 ° C | -43 ° C |
| 34% | 397,46 | 21 | 1,169 | 10,90 M | -1,0 | 1,90 | 2,50 | 6733 | 71 ° C | -36 ° C |
| 36% | 424,44 | 22 | 1,179 | 11,64 M | -1,1 | 1,99 | 2,46 | 14100 | 61 ° C | -30 ° C |
| 38% | 451,82 | 23 | 1,189 | 12,39 M | -1,1 | 2.10 | 2,43 | 28000 | 48 ° C | -26 ° C |
L'acide chlorhydrique que le mélange binaire (deux composants) de HCl et de H 2 O a une constante d'ébullition azéotrope HCl à 20,2% et 108,6 ° C (227 ° F). Il ya quatre constant- cristallisation des points eutectiques de l'acide chlorhydrique, entre le cristal sous forme de HCl · H 2 O (68% HCl), du HCl · 2H 2 O (51% HCl), du HCl · 3H 2 O (41% HCl), du HCl · 6H 2 O ( HCl à 25%), et la glace (0% HCl). Il ya aussi un point eutectique métastable à 24,8% entre la glace et l'HCl · 3H 2 O cristallisation
Production
L'acide chlorhydrique est préparée en dissolvant du chlorure d'hydrogène dans l'eau. Le chlorure d'hydrogène peut être généré de plusieurs façons, et existe donc plusieurs précurseurs différents à l'acide chlorhydrique. La grande échelle production d'acide chlorhydrique est presque toujours intégré avec d'autres échelle industrielle production de produits chimiques.
Marché industriel
L'acide chlorhydrique est produit dans des solutions à 38% de HCl (concentré de qualité). Supérieur concentrations jusqu'à un peu plus de 40% sont chimiquement possible, mais le taux d'évaporation est alors tellement élevé que le stockage et la manutention doivent précautions supplémentaires, tels que pression et basse température . Vrac de qualité industrielle est donc de 30% à 34%, optimisé pour une efficacité des transports et de la perte de produit limitée par HCl vapeurs. Solutions pour usages domestiques, principalement le nettoyage, sont généralement de 10% à 12%, avec de fortes recommandations pour diluer avant utilisation.
Les principaux producteurs sont dans le monde entier Dow Chemical à 2 millions de tonnes métriques par année (2 Mt / an), calculée en HCl gazeux, et FMC, Georgia Gulf Corporation, Tosoh Corporation, Akzo Nobel, et Tessenderlo de 0,5 à 1,5 Mt / an chacun. La production mondiale totale, aux fins de comparaison exprimés en HCl, est estimée à 20 Mt / an, avec 3 Mt / an à partir de la synthèse directe, et le reste en tant que produit secondaire à partir de synthèses organiques et similaires. De loin, surtout l'acide chlorhydrique est consommée de façon captive par le producteur. La taille ouverte du marché mondial est estimé à 5 Mt / an.
Applications
L'acide chlorhydrique est un acide inorganique fort qui est utilisé dans de nombreux procédés industriels. L'application détermine souvent la qualité du produit est nécessaire.
La régénération des échangeurs d'ions
Une application importante de l'acide chlorhydrique de qualité est la régénération de résines échangeuses d'ions. L'échange de cations est largement utilisé pour éliminer des ions tels que Na + et Ca2 + à partir de des solutions aqueuses, produisant déminéralisée eau.
- Na + est remplacé par H 3 O +
- Ca 2+ est remplacé par 2 H 3 O +
Les échangeurs d'ions et de l'eau déminéralisée sont utilisés dans toutes les industries chimiques, l'eau potable la production, et de nombreux produits alimentaires industries.
le contrôle et la neutralisation du pH
Une application très commun de l'acide chlorhydrique est de réglementer la basicité ( pH) des solutions.
- OH - + HCl → H 2 O + Cl -
Dans l'industrie exigeante pureté (alimentaire, pharmaceutique, eau potable), de l'acide chlorhydrique de haute qualité est utilisé pour contrôler le pH des flux d'eau de procédé. Dans l'industrie moins exigeant, l'acide chlorhydrique qualité technique suffit à neutraliser les flux de déchets et natation traitement de la piscine.
Décapage de l'acier
Décapage est une étape essentielle dans le métal traitement de surface, pour éliminer rouille ou couche d'oxyde de fer en fer ou en acier avant un traitement ultérieur, tel que extrusion, roulant, galvanisation, et d'autres techniques. Technique de qualité généralement HCl à concentration de 18% est l'agent de décapage plus couramment utilisé pour le décapage des nuances d'acier au carbone.
- Fe 2 O 3 + Fe + 6 HCl → 3 FeCl 2 + 3 H 2 O
Le acide usé a longtemps été réutilisé comme ferreux Les solutions de chlorure, mais haute les niveaux de métaux lourds dans la liqueur de décapage a diminué cette pratique.
Au cours des dernières années, l'industrie du décapage de l'acier a toutefois développé d'acide chlorhydrique processus de régénération, tels que le four de grillage par pulvérisation ou le lit procédé de régénération fluidisé de HCl, ce qui permet la récupération de HCl à partir de la liqueur de décapage. Le procédé de régénération la plus courante est le processus de pyrohydrolyse, en appliquant la formule suivante:
- 4 FeCl 2 + 4 H 2 O + O 2 → 8 HCl + 2 Fe 2 O 3
Par la récupération de l'acide usé, une boucle fermée d'acide est établi. L'oxyde ferrique par produit du processus de régénération est un sous-produit précieux, utilisé dans une variété d'industries secondaires.
HCl ne est pas un agent de décapage commun pour nuances d'acier inoxydable.
Production de composés inorganiques
De nombreux produits peuvent être fabriqués avec de l'acide chlorhydrique dans normales réactions acide-base , entraînant inorganiques composés. Il se agit notamment des produits chimiques de traitement des eaux tels que le fer (III) chlorure et polychlorure d'aluminium (PAC).
- Fe 2 O 3 + 6 HCl → 2 FeCl 3 + 3 H 2 O
Tant fer (III) chlorure et PAC sont utilisés comme floculation et de coagulation des agents dans traitement des eaux usées, l'eau potable la production, et la production de papier.
D'autres composés inorganiques produites avec de l'acide chlorhydrique route comprennent l'application de sel de chlorure de calcium , nickel (II) chlorure de la galvanoplastie, et de chlorure de zinc pour la industrie de la galvanisation et production de la batterie.
La production de composés organiques
La plus grande consommation d'acide chlorhydrique est dans la production de composés organiques tels que le chlorure de vinyle pour PVC, et MDI et TDI polyuréthane. Ce est souvent l'usage captif, la consommation de l'acide chlorhydrique produit localement qui ne atteint jamais le marché libre. Autres organiques composés produits par l'acide chlorhydrique comprennent de bisphénol A un polycarbonate, du charbon actif, et l'acide ascorbique, ainsi que de nombreux produits pharmaceutiques.
D'autres applications
L'acide chlorhydrique est un produit chimique fondamentale, et comme tel il est utilisé pour un grand nombre d'applications à petite échelle, tels que le traitement du cuir, ménage nettoyage, et bâtiment construction. En outre, un moyen de stimuler la production de pétrole est en injectant de l'acide chlorhydrique dans la formation rocheuse d'un puits de pétrole, la dissolution d'une partie de la roche, et la création d'une structure à larges pores. Puits de pétrole acidification est un processus commun dans le pétrole de la mer du Nord industrie de la production.
Beaucoup de réactions chimiques impliquant l'acide chlorhydrique sont appliqués dans la production de la nourriture , la nourriture ingrédients, et les additifs alimentaires. Produits typiques comprennent l'aspartame, fructose, acide citrique, la lysine, l'hydrolyse (végétal) protéine comme activateur de la nourriture, et en la production de gélatine. De qualité alimentaire d'acide (extra-pur) chlorhydrique peut être appliquée en cas de besoin pour le produit final.
Présence dans les organismes vivants
Physiologie et la pathologie
L'acide chlorhydrique constitue la majorité des acide gastrique, l'humain fluide digestif. Dans un procédé complexe et à une charge importante d'énergie, il est sécrété par cellules pariétales (aussi appelées cellules pariétales). Ces cellules contiennent un vaste réseau de sécrétion (appelé canalicules) à partir de laquelle l'HCl est sécrétée dans le lumière de l'estomac. Ils font partie de la glandes fundiques (également connu sous le nom glandes pariétales) dans le estomac.
mécanismes de sécurité qui empêchent les dégâts de la épithélium du tractus digestif par l'acide chlorhydrique sont les suivantes:
- Régulateurs négatifs de sa sortie
- Une épaisse couche de mucus recouvrant l'épithélium
- Le bicarbonate de sodium sécrétée par les cellules epitheliales gastriques et du pancréas
- La structure de l'épithélium ( jonctions serrées)
- Approvisionnement en sang adéquat
- Prostaglandines (de nombreux effets différents: ils stimulent la sécrétion de mucus et de bicarbonate, de maintenir l'intégrité de la barrière épithéliale, permettra l'approvisionnement en sang adéquat, de stimuler la guérison de la muqueuse endommagée)
Lorsque, pour des raisons différentes, ces mécanismes échouent, brûlures d'estomac ou ulcères peptiques peuvent se développer. Médicaments appelés Les inhibiteurs de la pompe à protons empêchent le corps de prise de l'excès d'acide dans l'estomac, tandis que antiacides neutralisent l'acide existant.
Dans certains cas, l'estomac ne produit pas assez d'acide chlorhydrique. Ces états pathologiques sont désignés par les termes hypochlorhydrie et achlorhydrie. Ils ont le potentiel de mener à une gastro-entérite .
Armes chimiques
Phosgène (COCl 2) était une commune agent de guerre chimique utilisé dans la Première Guerre mondiale . Le principal effet de Résultats de phosgène à partir de la dissolution du gaz dans les membranes muqueuses de profondeur dans le poumon, où il est converti par hydrolyse en l'acide carbonique et l'acide chlorhydrique corrosif. Celle-ci perturbe la alveolar- capillaire de sorte que les membranes du poumon se remplit de fluide ( œdème pulmonaire).
L'acide chlorhydrique est aussi en partie responsable des effets nuisibles ou de cloques gaz moutarde. En présence d' eau , par exemple sur la surface humide des yeux ou des poumons, le gaz moutarde décompose formant de l'acide chlorhydrique.
Sécurité
| Marchandises dangereuses étiquettes | |
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L'acide chlorhydrique dans des concentrations élevées forme brouillards acides. Tant la brume et la solution ont un effet corrosif sur les tissus humains, avec le potentiel d'endommager les organes respiratoires, les yeux, la peau et les intestins. Lors du mélange de l'acide chlorhydrique avec des produits chimiques oxydants courants, tels que l'eau de Javel (NaClO) ou le permanganate (KMnO 4) , le gaz toxique de chlore est produit. Pour minimiser les risques tout en travaillant avec de l'acide chlorhydrique, des précautions appropriées devraient être prises, y compris en caoutchouc ou porter des gants en PVC, lunettes de protection et des vêtements résistant aux produits chimiques.
Les risques de solutions d'acide chlorhydrique dépendent de la concentration. Le tableau suivant dresse la liste des Classification des solutions d'acide chlorhydrique de l'UE:
| Concentration en poids | Classification | Phrases R |
|---|---|---|
| 10% -25% | Irritant (Xi) | R36 / 37/38 |
| > 25% | Corrosif (C) | R34 R37 |
Le Taux et régule l'acide chlorhydrique comme l'Environmental Protection Agency toxine.
