Ácido clorídrico

Ácido clorídrico
Nome IUPAC Ácido clorídrico
Outros nomes Ácido muriático, Espírito de sal
Identificadores
Número CAS	7647-01-0
Número RTECS	MW4025000
Propriedades
Fórmula molecular	HCl em água (H2O)
Massa molar	36,46 g / mol (HCl)
Aparência	Claro para incolor líquido amarelo claro
Ponto de fusão	-26 ° C (247 K) Solução 38%.
Ponto de ebulição	110 ° C (383 K), Solução de 20,2%; 48 ° C (321 K), Solução 38%.
Solubilidade em água	Miscível.
Acidez (p Ka)	-8.0
Viscosidade	1.9 mPa.s a 25 ° C, Solução de 31,5%
Perigos
MSDS	MSDS External
Frases R	R34, R37
Frases-S	S26, S36, S45
Principal Perigos	Corrosivo
NFPA 704	3 1
Ponto de centelha	Não inflamável.
Os compostos relacionados
Outros aniões	HF, HBr, HI
Relacionados ácidos	Ácido bromídrico Ácido fluorídrico Ácido iodídrico Ácido sulfúrico
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Estrutura e Propriedades	N, ε r, etc.
Termodinâmica dados	Comportamento de fase Sólido, líquido, gasoso
Os dados espectrais	UV, IV, RMN , MS
Excepto quando indicado, os dados são dados para materiais no seu estado normal (a 25 ° C, 100 kPa)
Referências de Infobox

O ácido clorídrico é o aquosa de solução de de gás de cloreto de hidrogénio ( H Cl ). É um ácido forte, e o componente principal do ácido gástrico. É também largamente usada na indústria. Ácido clorídrico devem ser manuseados com adequada precauções de segurança porque ele é um altamente corrosivo líquido .

Ácido clorídrico, ácido muriático ou pelo seu nome histórico, mas ainda ocasionalmente usado, tem sido um importante produto químico e frequentemente utilizadas a partir da história de madrugada, e foi descoberto pelo alquimista Jabir ibn Hayyan por volta do ano 800. Foi utilizado ao longo dos Idade Média por alquimistas em busca do pedra filosofal, e mais tarde por vários países europeus cientistas, incluindo Glauber, Priestley, e Davy , a fim de ajudar a estabelecer conhecimentos química moderna.

A partir da revolução industrial , tornou-se um produto químico industrial muito importante para muitas aplicações, incluindo a produção em larga escala de orgânicas , tais como compostos cloreto de vinilo para PVC plástico , e MDI / TDI para poliuretano, e em menor escala aplicações, tais como produção de gelatina e outras ingredientes de alimentos, e processamento de couro. Cerca de 20 milhões de toneladas métricas de gás HCl são produzidas anualmente.

História

Ácido clorídrico foi descoberto pela primeira vez cerca de 800 dC pelo alquimista Jabir ibn Hayyan (Geber), através da mistura de sal comum com vitríolo ( ácido sulfúrico ). Jabir descoberto muitos produtos químicos importantes, e gravou suas descobertas em mais de vinte livros, que carregava seu conhecimento químico de ácido clorídrico e outros produtos químicos de base para centenas de anos. Invenção da dissolução de ouro de Jabir água régia, que consiste em ácido clorídrico e ácido nítrico , era de grande interesse para alquimistas procurando Pedra filosofal.

Jabir ibn Hayyan, desenho manuscrito medieval

Na Idade Média , ácido clorídrico era conhecido por alquimistas europeus como espírito de sal ou acidum salis. HCl gasoso foi chamado ácido ar marinho. O velho (pré- ) Nome do ácido muriático sistemática tem a mesma origem (meio muriático "pertencente a salmoura ou sal"), e este nome ainda é usado às vezes. Produção notável foi gravado por Basilius Valentinus, o alchemist- cânone do Beneditino convento em Sankt Peter Erfurt, Alemanha, no século XV. No século XVII, Johann Rudolf Glauber a partir de Karlstadt am Main, Alemanha utilizado sal de cloreto de sódio e ácido sulfúrico para a preparação de sulfato de sódio na Processo de Mannheim, libertando de gás de cloreto de hidrogénio. Joseph Priestley de Leeds, Inglaterra preparado cloreto de hidrogênio puro em 1772, e em 1818 Humphry Davy de Penzance, Inglaterra provou que a composição química incluídos hidrogénio e cloro .

Durante a Revolução Industrial na Europa, a demanda por substâncias alcalinas, tais como carbonato de sódio aumentou, e o novo processo de refrigerante industrial por Nicolas Leblanc ( Issoundun, França) permitiu a produção em grande escala barato. No Processo Leblanc, o sal é convertido em carbonato de sódio, usando ácido sulfúrico, pedra calcária, e carvão, libertando cloreto de hidrogénio como um produto secundário. Até o Alkali Act de 1863, um excesso de HCl foi ventilado para o ar. Após a passagem do ato, os produtores de carbonato de sódio foram obrigados a absorver o gás residual na água, produzindo ácido clorídrico em escala industrial.

Quando no início do século XX, o processo Leblanc foi efetivamente substituído pelo Processo Solvay sem o ácido clorídrico subproduto, ácido clorídrico foi já integralmente liquidada como uma importante substância química em inúmeras aplicações. O interesse comercial iniciado outros métodos de produção que são ainda utilizados hoje em dia, como descrito abaixo. Hoje em dia, a maior parte do ácido clorídrico é feito através da absorção de cloreto de hidrogénio a partir de compostos orgânicos de produção industrial .

O ácido clorídrico é listado como um precursor Tabela II sob a 1988 Convenção contra o Tráfico Ilícito de Estupefacientes e Substâncias Psicotrópicas, devido à sua utilização na produção de heroína, cocaína, e metanfetamina.

Química

Titulação ácido

Ácido clorídrico (HCl) é um ácido monoprótico , o que significa que pode dissociar (ou seja, ionizar) apenas uma vez para dar-se um íon H ⁺ (um único próton ). Em ácido clorídrico aquoso, a H ⁺ junta-se uma molécula de água para formar uma ião hidrónio, H ₃ O ^+:

HCl + _H2O ⇌ _H3O ⁺ + Cl ^-

O outro ião formado é Cl ^-, o de iões cloreto. O ácido clorídrico pode, portanto, ser utilizados para preparar sais de cloretos de chamadas, tais como cloreto de sódio . O ácido clorídrico é um ácido forte, uma vez que é totalmente dissociados em água.

Ácidos monopróticos ter um constante de dissociação de ácido, _um K, o que indica o grau de dissociação em água. Para um ácido forte tal como HCl, a _uma K é grande. Teórico tentativas para atribuir um K para _uma HCl foram feitas. Quando os sais de cloreto tais como NaCl são adicionados HCl aquoso que tem praticamente nenhum efeito sobre pH, indicando que Cl ^- é um extremamente fraco base conjugada de HCl e que é totalmente dissociado em solução aquosa. Para o intermediário a fortes soluções de ácido clorídrico, a suposição de que o H ⁺ molaridade (uma unidade de concentração) é igual a HCl molaridade é excelente, concordando com quatro dígitos significativos.

Dos sete ácidos fortes comuns em química, todos eles inorgânico , ácido clorídrico é o ácido monoprótico menos susceptíveis de sofrer uma interferência reacção de oxidação-redução. Ele é um dos ácidos fortes menos perigosos para lidar com; apesar da sua acidez, que produz o ião cloreto menos reactivos e não tóxicos. Soluções de ácido clorídrico resistência intermediária são bastante estáveis, mantendo as suas concentrações ao longo do tempo. Estes atributos, além do facto de que está disponível como um puro reagente, significa que o ácido clorídrico é uma excelente reagente acidificante e titulação ácido (para determinação da quantidade de uma quantidade desconhecida de de base em titulação). Titulantes ácido forte são úteis porque eles dão pontos de extremidade mais distintos numa titulação, fazendo a titulação mais precisa. O ácido clorídrico é freqüentemente usada em análise química e de digerir amostras para análise. O ácido clorídrico concentrado vai dissolver alguns metais para formar cloretos de metais oxidados e hidrogénio gás. Ele irá produzir cloretos de metais a partir de compostos básicos tais como carbonato de cálcio ou óxido de cobre (II). É também usado como um simples ácido catalisador para algumas reacções químicas .

Propriedades físicas

O Propriedades físicas de ácido clorídrico, tal como ebulição e os pontos de fusão, densidade , e pH dependerá da concentração ou molaridade de HCl na solução de ácido. Eles podem variar desde aqueles de água a 0% de HCl para valores de vapores de ácido clorídrico em mais de 40% de HCl.

Ácido clorídrico como o binário (de dois componentes) mistura de HCl e H ₂ O possui um ponto de ebulição constante azeótropo em 20,2% de HCl e 108,6 ° C (227 ° F). Existem quatro Constant cristalização Os pontos eutéticas para o ácido clorídrico, entre o cristal de forma de HCl · _H2O (68% de HCl), HCl-2H ₂ O (51% de HCl), HCl-3H ₂ O (41% de HCl), HCl · _H2O (6H HCl a 25%) e gelo (0% de HCl). Há também um ponto eutético metaestável em 24,8% entre o gelo e o HCl 3H ₂ O cristalização

Produção

O ácido clorídrico é preparado por dissolução de cloreto de hidrogénio em água. O cloreto de hidrogénio pode ser gerado de diversas maneiras, e existem, portanto, vários precursores diferentes para o ácido clorídrico. O grande escala produção de ácido clorídrico é quase sempre integrada com a outra escala industrial produção de produtos químicos.

Mercado industrial

O ácido clorídrico é produzido em soluções até 38% de HCl (concentrado de grau). Superior concentrações até pouco mais de 40% são quimicamente possível, mas a taxa de evaporação é tão grande que, em seguida, armazenamento e manipulação precisa de precauções adicionais, tais como pressão e baixa temperatura . De grau industrial em massa é, portanto, de 30% para 34%, otimizado para a efetiva transportes e perda de produto limitado por HCl vapores. Soluções para fins domésticos, limpeza em sua maioria, são tipicamente de 10% a 12%, com fortes recomendações para diluir antes da utilização.

Os principais produtores a nível mundial incluem Dow Chemical em 2 milhões de toneladas métricas anuais (2 Mt / ano), calculada como gás de HCl, e FMC, Geórgia Golfo Corporation, Tosoh Corporation, Akzo Nobel, e Tessenderlo em 0,5 a 1,5 Mt / ano cada. Produção mundial total, para fins de comparação, expresso em HCl, é estimado em 20 Mt / ano, com 3 Mt / ano a partir de síntese direta, eo restante como produto secundário a partir de sínteses orgânicas e similares. De longe, a maioria de todo o ácido clorídrico é consumido de forma cativa pelo produtor. A dimensão do mercado mundial aberto é estimado em 5 milhões de toneladas / ano.

Aplicações

O ácido clorídrico é um reagente de laboratório comum.

O ácido clorídrico é um ácido inorgânico forte que é usado em muitos processos industriais. O aplicativo muitas vezes determina a qualidade do produto desejado.

Regeneração de permutadores de iões

Uma aplicação importante de ácido clorídrico de alta qualidade é a regeneração de resinas de troca iônica. A troca de catiões é amplamente utilizada para remover iões tais como Na ⁺ e Ca ²⁺ a partir de soluções aquosas, produzindo desmineralizada água.

Na ⁺ é substituído por H ₃ O ⁺

Ca2 ⁺ é substituído por 2 H ₃ O ⁺

Trocadores de íons e água desmineralizada são usados em todas as indústrias químicas, água potável produção, e muitos alimentos indústrias.

Controlo do pH e neutralização

Uma aplicação muito comum de ácido clorídrico é o de regular o basicidade ( pH) de soluções.

OH ^- + HCl → _H2O + Cl ^-

Na indústria exigindo pureza (alimentar, farmacêutica, água de beber), ácido clorídrico de alta qualidade é usado para controlar o pH das correntes de água de processo industrial. Na indústria menos exigente, ácido clorídrico técnico-qualidade suficiente para neutralizar fluxos de resíduos e tratamento de piscinas.

Decapagem de aço

Decapagem é um passo essencial no metal de tratamento de superfície, para remover ferrugem ou escala de óxido de ferro de ferro ou aço , antes do processamento posterior, tais como extrusão, rolamento, galvanização, e outras técnicas. Técnico-HCl a qualidade tipicamente concentração de 18% é o agente de decapagem mais comumente usado para a decapagem de tipos de aço carbono.

Fe ₂ O ₃ + Fe + 6 HCl → 3 FeCl 3 + _{2 H2O}

O ácido gasto tem sido re-utilizados como ferrosos soluções de cloreto, mas alta níveis de metais pesados no licor de decapagem diminuiu essa prática.

Nos últimos anos, a indústria de decapagem de aço tem, contudo, desenvolveram processos de regeneração de ácido clorídrico, tal como o torrador de pulverização ou o leito fluidizado processo de regeneração de HCl, o que permite a recuperação de HCl a partir de licor de decapagem. O processo de regeneração mais comum é o processo pyrohydrolysis, aplicando a seguinte fórmula:

4 FeCl ₂ + 4H ₂ O + O ₂ → 8 HCl + 2 Fe ₂ O ₃

Por recuperação do ácido usado, um loop fechado ácido é estabelecida. O óxido férrico pelo produto do processo de regeneração é um valioso subproduto, utilizado em uma variedade de indústrias secundárias.

HCl não é um agente comum para decapagem tipos de aço inoxidável.

Produção de compostos inorgânicos

Numerosos produtos podem ser produzidos com ácido clorídrico em normais reacções de ácido-base , resultando em inorgânicos compostos. Estes incluem produtos químicos de tratamento de água, tais como ferro (III) e cloreto de polialumínio (PAC).

Fe ₂ O ₃ + 6 HCl → 2 FeCl ₃ + 3 _H2O

Ambos ferro (III) e cloreto de PAC são utilizados como agentes de floculação e coagulação em tratamento de águas residuais, água potável produção, e produção de papel.

Outros compostos inorgânicos produzidos com ácido clorídrico incluir a aplicação de sal de estrada de cloreto de cálcio , níquel (II), cloreto de galvanoplastia, e cloreto de zinco para o indústria de galvanização e produção de pilhas.

Produção de compostos orgânicos

O maior consumo de ácido clorídrico é na produção de compostos orgânicos , tais como cloreto de vinilo para PVC, e E MDI TDI para poliuretano. Isso é muitas vezes o uso cativo, consumindo o ácido clorídrico produzido localmente que na verdade nunca chega ao mercado aberto. Outros orgânicos compostos produzidos com ácido clorídrico incluir bisfenol A para policarbonato, carvão activado, e ácido ascórbico, bem como numerosos produtos farmacêuticos.

Outras aplicações

O ácido clorídrico é um produto químico básico, e, como tal, é usado para um grande número de aplicações em pequena escala, tais como a processamento de couro doméstico limpeza, e construção construção. Além disso, uma forma de estimular a produção de petróleo é através da injeção de ácido clorídrico para a formação de rocha de um poço de petróleo, dissolvendo uma parte da rocha, e criação de uma estrutura de poros grandes. Oil-well acidizing é um processo comum no petróleo do Mar do Norte indústria de produção.

Muitas reacções químicas que envolvem o ácido clorídrico são aplicadas na produção de comida , alimentos ingredientes, e aditivos alimentares. Produtos típicos incluem aspartame, frutose, ácido cítrico, lisina, hidrolisado (vegetal) proteína como potenciador de alimentos, e, a produção de gelatina. De grau alimentício ácido clorídrico (extra-pura) podem ser aplicadas quando necessário para o produto final.

Presença em organismos vivos

Fisiologia e patologia

Ácido clorídrico constitui a maioria da ácido gástrico, o humano fluido digestivo. Em um processo complexo e a uma grande carga de energia, que é segregada pela células parietais (também conhecidas como células oxínticas). Essas células contêm uma vasta rede secretora (chamado canalículos) a partir do qual o HCl segregado para o lúmen do estômago. Eles fazem parte do glândula gástrica (também conhecido como glândulas oxínticas) na estômago.

Os mecanismos de segurança que impedem o dano do epitélio do tracto digestivo por ácido clorídrico são os seguintes:

• Reguladores negativos de seu lançamento
• A espessura camada de muco que cobre o epitélio
• O bicarbonato de sódio secretado pelas células epiteliais gástricas e pâncreas
• A estrutura do epitélio ( junções apertadas)
• Fornecimento de sangue adequado
• Prostaglandinas (muitos efeitos diferentes: eles estimulam a secreção de muco e bicarbonato, manter a integridade da barreira epitelial, permitir o fornecimento de sangue adequado, estimular a cicatrização da mucosa danificada)

Quando, devido a razões diferentes, esses mecanismos falharem, azia ou úlceras pépticas podem desenvolver. Medicamentos chamados inibidores da bomba de protões impedir que o corpo de tomada de ácido em excesso no estômago, enquanto antiácidos neutralizar o ácido existente.

Em alguns casos, o estômago não produz ácido clorídrico suficiente. Estes estados patológicos são indicadas pelos termos hypochlorhydria e achlorhydria. Eles têm o potencial de levar a gastroenterite .

Armas químicas

Fosgénio (COCl ₂₎ foi um comum agente de guerra química usada na Primeira Guerra Mundial . O principal efeito da resultados de fosgénio a dissolução do gás nas membranas mucosas profundas na pulmão, onde é convertido pela hidrólise em ácido carbônico e do ácido clorídrico corrosivo. Este último interrompe a alvéolo- capilar membranas de modo que o pulmão fica cheia com fluido ( edema pulmonar).

O ácido clorídrico é também, em parte, responsáveis pelos efeitos prejudiciais ou formação de bolhas gás mostarda. Na presença de água , tal como sobre a superfície húmida dos olhos ou dos pulmões, o gás mostarda decompõe formar ácido clorídrico.

Segurança

Etiquetas de mercadorias perigosas

Ácido clorídrico em concentrações elevadas forma névoas ácidas. Tanto a névoa ea solução ter um efeito corrosivo sobre o tecido humano, com o potencial de danificar órgãos respiratórios, olhos, pele e intestinos. Após a mistura do ácido clorídrico com produtos químicos oxidantes comuns, tais como lixívia (NaClO) ou permanganato (KMnO ₄₎ , o gás tóxico de cloro é produzido. Para minimizar os riscos ao trabalhar com ácido clorídrico, devem ser tomadas as devidas precauções, inclusive vestindo luvas de borracha ou PVC, óculos de olho de proteção e roupas resistentes a produtos químicos.

Os perigos de soluções de ácido clorídrico depende da concentração. A tabela a seguir lista o Classificação da UE de soluções de ácido clorídrico:

O Taxas de Agência de Proteção Ambiental e regula ácido clorídrico como um toxina.