Ácido clorhídrico
Antecedentes
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| Ácido clorhídrico | |
|---|---|
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Ácido clorhídrico | |
Otros nombres El ácido muriático, Espíritu de sal | |
| Identificadores | |
| CAS | 7647-01-0 |
| Número RTECS | MW4025000 |
| Propiedades | |
| Fórmula molecular | HCl en agua (H 2 O) |
| Masa molar | 36.46 g / mol (HCl) |
| Apariencia | Claro incoloro a líquido de color amarillo claro |
| Punto de fusion | -26 ° C (247 K) |
| Punto de ebullicion | 110 ° C (383 K), |
| Solubilidad en agua | Miscible. |
| Acidez (p K a) | -8,0 |
| Viscosidad | 1.9 mPa · s a 25 ° C, Solución de 31,5% |
| Peligros | |
| MSDS | MSDS externa |
| Frases R | R34, R37 |
| Frases S | S26, S36, S45 |
| Principal peligros | Corrosivo |
| NFPA 704 |  3 1 |
| Punto de inflamabilidad | No es inflamable. |
| Compuestos relacionados | |
| Otros aniones | HF, HBr, HOLA |
| Relacionados ácidos | Ácido bromhídrico Acido hidrofluorico Ácido yodhídrico Ácido sulfúrico |
| Página de datos complementaria | |
| Estructura y propiedades | n, ε r, etc. |
| Termodinámica datos | Comportamiento de fase Sólido, líquido, gas |
| Los datos espectrales | UV, IR, RMN , MS |
| Excepto cuando se indique lo contrario, los datos se den materiales en su condiciones normales (25 ° C, 100 kPa) | |
| Exenciones y referencias | |
El ácido clorhídrico es el acuosa solución de gas cloruro de hidrógeno ( H Cl ). Es un ácido fuerte, y el componente principal de ácido gástrico. También se utiliza ampliamente en la industria. El ácido clorhídrico debe ser manejado con apropiada medidas de seguridad, ya que es un gran corrosivo líquido .
El ácido clorhídrico o ácido muriático por su nombre histórico, pero todavía se utiliza de vez en cuando,, ha sido un importante y de uso frecuente-química de la historia temprana, y fue descubierto por el alquimista Jabir Ibn Hayyan alrededor del año 800. Fue utilizado durante los Edad Media por los alquimistas en la búsqueda de la piedra filosofal, y más tarde por varios países de Europa científicos incluidos Glauber, Priestley, y Davy con el fin de ayudar a establecer los conocimientos químicos moderna.
Desde la Revolución Industrial , se convirtió en un producto químico industrial muy importante para muchas aplicaciones, incluyendo la producción a gran escala de orgánicos compuestos, tales como cloruro de vinilo para PVC de plástico , y MDI / TDI para poliuretano, y en menor escala las aplicaciones, como la producción de gelatina y otra ingredientes en los alimentos, y el tratamiento del cuero. Cerca de 20 millones de toneladas métricas de gas HCl se producen anualmente.
Historia
El ácido clorhídrico fue descubierto por primera vez alrededor del año 800 dC por el alquimista Jabir Ibn Hayyan (Geber), mediante la mezcla de sal común con vitriolo ( ácido sulfúrico ). Jabir descubrió muchas sustancias químicas importantes, y registró sus hallazgos en más de una veintena de libros, lo que llevó a su conocimiento químico de ácido clorhídrico y otros productos básicos de química durante cientos de años. El invento de Jabir del oro de disolución agua regia, que consiste en ácido clorhídrico y ácido nítrico , fue de gran interés para los alquimistas en busca de la la piedra filosofal.
En la Edad Media , el ácido clorhídrico se conocía a los alquimistas europeos como espíritu de sal o acidum salis. HCl gaseoso se llama aire ácido marino. El viejo (pre- nombre del ácido muriático sistemático) tiene el mismo origen (medios muriático "perteneciente a la salmuera o sal"), y este nombre todavía se utiliza a veces. Notable producción fue grabada por Basilio Valentín, el Alchemist- canónigo de la Benedictino priorato Sankt Peter en Erfurt, Alemania en el siglo XV. En el siglo XVII, Johann Rudolf Glauber desde Karlstadt am Main, Alemania utiliza sal de cloruro de sodio y ácido sulfúrico para la preparación de sulfato de sodio en el Proceso Mannheim, liberando gas cloruro de hidrógeno. Joseph Priestley de Leeds, Inglaterra preparó cloruro de hidrógeno puro en 1772, y en 1818 Humphry Davy de Penzance, Inglaterra demostró que la composición química incluido hidrógeno y cloro .
Durante la Revolución Industrial en Europa, la demanda de sustancias alcalinas tales como ceniza de sosa aumentó, y el nuevo proceso de sosa industrial por Nicolas Leblanc ( Issoundun, Francia) permitió la producción barata a gran escala. En el Proceso Leblanc, la sal se convierte en carbonato de sodio, utilizando ácido sulfúrico, piedra caliza, y el carbón, la liberación de cloruro de hidrógeno como un subproducto. Hasta el Alkali Act de 1863, el exceso de HCl se ventiló al aire. Después de la aprobación de la ley, los productores de ceniza de sosa se vieron obligados a absorber el gas residual en el agua, la producción de ácido clorhídrico en una escala industrial.
Cuando a principios del siglo XX el proceso Leblanc fue reemplazado efectivamente por el Proceso Solvay sin el ácido clorhídrico subproducto, ácido clorhídrico ya estaba completamente resuelta como un producto químico importante en numerosas aplicaciones. El interés comercial inició otros métodos de producción que todavía se utilizan hoy en día, como se describe a continuación. Hoy en día, el ácido clorhídrico se hace más mediante la absorción de cloruro de hidrógeno a partir de la producción de compuestos orgánicos industrial .
El ácido clorhídrico se muestra como un precursor de la Tabla II bajo el 1988 Convención contra el Tráfico Ilícito de Estupefacientes y Sustancias Psicotrópicas, debido a su uso en la producción de heroína, cocaína, y metanfetamina.
Química
El cloruro de hidrógeno (HCl) es un ácido monoprótico , que significa que puede disociar (es decir, ionizar) sólo una vez a renunciar a uno de iones H + (un solo protón ). En acuosa de ácido clorhídrico, el H + se une a una molécula de agua para formar una ion hidronio, H3O +:
- HCl + H2O ⇌ H3O + + Cl -
El otro ion formado es Cl -, la ion cloruro. Por lo tanto, el ácido clorhídrico se puede usar para preparar sales de llamadas cloruros, tales como cloruro de sodio . El ácido clorhídrico es un ácido fuerte, ya que se disocian completamente en agua.
Ácidos monopróticos tienen uno constante de disociación del ácido, K A, que indica el nivel de disociación en agua. Para un ácido fuerte como HCl, la K a es grande. Intentos teóricos para asignar un K una de HCl se han hecho. Cuando se añaden sales de cloruro tales como NaCl a HCl acuoso tienen prácticamente ningún efecto sobre la pH, lo que indica que Cl - es un extremadamente débil base conjugada y que HCl se disocian completamente en solución acuosa. Para intermedia a fuertes soluciones de ácido clorhídrico, la suposición de que H + molaridad (una unidad de concentración) es igual HCl molaridad es excelente, acordando cuatro dígitos significativos.
De los siete ácidos fuertes comunes en la química, todos ellos inorgánico , ácido clorhídrico es el ácido monoprótico menos probabilidades de someterse a una interferir reacción de oxidación-reducción. Es uno de los ácidos fuertes peligrosos menos de manejar; a pesar de su acidez, que produce el ión cloruro menos reactivo y no tóxico. Soluciones de ácido clorhídrico al Intermedio son bastante estables, manteniendo sus concentraciones con el tiempo. Estos atributos, más el hecho de que está disponible como una pura reactivo, significa que el ácido clorhídrico es un excelente reactivo acidificante y valorante ácido (para determinar el importe de una cantidad desconocida de de base en titulación). Valorantes ácidos fuertes son útiles porque dan puntos finales más distintas en una titulación, haciendo la valoración más precisa. El ácido clorhídrico se utiliza con frecuencia en el análisis químico y de digerir las muestras para el análisis. El ácido clorhídrico concentrado se disolverá algunos metales para formar cloruros de metales oxidados y de hidrógeno gas. Se va a producir cloruros de metales a partir de compuestos básicos tales como carbonato de calcio o óxido de cobre (II). También se utiliza como un ácido sencilla catalizador para algunas reacciones químicas .
Propiedades físicas
La propiedades físicas de ácido clorhídrico, tales como punto de ebullición y puntos de fusión, densidad , y pH depende de la concentración o molaridad del HCl en la solución de ácido. Ellos pueden ir de los de agua a 0% de HCl a los valores de ácido clorhídrico fumante en más del 40% de HCl.
| Conc. (W / w) c: kg de HCl / kg | Conc. (W / v) c: kg HCl / m 3 | Conc. Baumé | Densidad ρ: kg / l | Molaridad M | pH | Viscosidad η: mPa · s | Específico calor s: kJ / (kg · K) | Vapor presión P HCl: Pa | Ebullición punto pb | Fusión punto 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 |
El ácido clorhídrico que el binario (de dos componentes) mezcla de HCl y H 2 O tiene un punto de ebullición constante azeótropo en 20,2% de HCl y 108,6 ° C (227 ° F). Hay cuatro constante- cristalización puntos eutécticas para el ácido clorhídrico, entre el cristal de forma de HCl · H 2 O (68% HCl), HCl · 2H 2 O (51% HCl), HCl · 3H 2 O (41% HCl), HCl · 6H 2 O ( 25% HCl) y hielo (0% HCl). También hay un punto eutéctico metaestable a 24,8% entre el hielo y el HCl · 3H 2 O cristalización
Producción
El ácido clorhídrico se prepara disolviendo cloruro de hidrógeno en agua. El cloruro de hidrógeno puede ser generado de muchas maneras, y existe por lo tanto, varios precursores distintos al ácido clorhídrico. El gran escala producción de ácido clorhídrico es casi siempre integrado con otra escala industrial producción de sustancias químicas.
Mercado industrial
El ácido clorhídrico se produce en soluciones de hasta 38% de HCl (grado concentrado). Superior concentraciones de hasta poco más del 40% son químicamente posible, pero el tasa de evaporación es entonces tan alta que almacenamiento y manipulación necesitan precauciones adicionales, tales como presión y baja temperatura . A granel de calidad industrial es, por tanto, del 30% al 34%, optimizado para una eficaz transporte y la pérdida de producto limitada por HCl vapores. Soluciones para la casa, la mayoría de limpieza, son de un 10% a 12%, con fuertes recomendaciones para diluir antes de su uso.
Los principales productores a nivel mundial incluyen Dow Chemical en 2 millones de toneladas métricas anuales (2 Mt / año), calculado como gas HCl, y FMC, Georgia Gulf Corporation, Tosoh Corporation, Akzo Nobel, y Tessenderlo en 0,5 a 1,5 Mt / año cada uno. La producción mundial total, a efectos comparativos expresados como HCl, se estima en 20 millones de toneladas / año, con 3 Mt / año a partir de la síntesis directa, y el resto como secundaria producto de síntesis orgánicas y similares. Por el momento, la mayor parte de todo el ácido clorhídrico se consume de forma cautiva por el productor. El tamaño abierto mercado mundial se estima en 5 millones de toneladas / año.
Aplicaciones
El ácido clorhídrico es un ácido inorgánico fuerte que se utiliza en muchos procesos industriales. La aplicación a menudo determina la calidad del producto requerido.
La regeneración de intercambiadores de iones
Una aplicación importante de ácido clorhídrico de alta calidad es la regeneración de resinas de intercambio iónico. De intercambio catiónico se utiliza ampliamente para eliminar iones tales como Na + y Ca2 + desde soluciones acuosas, produciendo desmineralizada agua.
- Na + se sustituye por H 3 O +
- Ca2 + se sustituye por 2 H 3 O +
Los intercambiadores de iones y agua desmineralizada se utilizan en todas las industrias químicas, beber agua de producción, y muchos alimentos industrias.
Control de pH y neutralización
Una aplicación muy común de ácido clorhídrico es regular la basicidad ( pH) de las soluciones.
- OH - + HCl → H 2 O + Cl -
En la industria exigiendo pureza (alimentos, productos farmacéuticos, agua potable), ácido clorhídrico de alta calidad se utiliza para controlar el pH de las corrientes de agua de proceso. En la industria, menos exigente, ácido clorhídrico calidad técnica suficiente para neutralizar los flujos de residuos y nadar tratamiento piscina.
Decapado de acero
Decapado es un paso esencial en el metal de tratamiento de superficies, para eliminar óxido o cascarilla de óxido de hierro de hierro o de acero antes de su procesamiento posterior, como extrusión, laminados, galvanización, y otras técnicas. Técnica calidad HCl a típicamente concentración del 18% es el agente de decapado más comúnmente utilizado para el decapado de grados de acero al carbono.
- Fe 2 O 3 + Fe + 6 HCl → 3 FeCl2 + 3 H 2 O
La ácido gastado ha sido re-utilizado durante mucho tiempo como soluciones de cloruro ferroso, pero de alta niveles de metales pesados en el licor de decapado se ha reducido esta práctica.
En los últimos años, la industria de decapado de acero ha, sin embargo, desarrollado procesos de regeneración de ácido clorhídrico, como el tostador de pulverización o el proceso de regeneración HCl lecho fluidizado, que permiten la recuperación de HCl a partir de licor de decapado gastado. El proceso de regeneración más común es el proceso pirohidrólisis, aplicando la siguiente fórmula:
- 4 FeCl2 + 4 H 2 O + O 2 → 8 HCl + 2 Fe 2 O 3
Por recuperación del ácido gastado, se establece un bucle cerrado ácido. El óxido férrico por producto del proceso de regeneración es un subproducto valioso, que se utiliza en una variedad de industrias secundarias.
HCl no es un agente de decapado común para grados de acero inoxidable.
Producción de compuestos inorgánicos
Numerosos productos se pueden producir con ácido clorhídrico en normales reacciones ácido-base , dando como resultado inorgánicos compuestos. Estos incluyen productos químicos de tratamiento de agua tales como hierro (III) cloruro y cloruro de polialuminio (PAC).
- Fe 2 O 3 + 6 HCl → 2 FeCl3 + 3 H 2 O
Tanto hierro (III) cloruro y PAC se utilizan como agentes de floculación y coagulación en tratamiento de aguas residuales, agua potable producción, y la producción de papel.
Otros compuestos inorgánicos producidos con ácido clorhídrico incluyen la aplicación sal del camino de cloruro de calcio , níquel (II) cloruro de galvanoplastia, y cloruro de zinc para la industria de la galvanización y la producción de baterías.
Producción de compuestos orgánicos
El consumo de ácido clorhídrico es más grande en la producción de compuestos orgánicos , tales como cloruro de vinilo para PVC, y MDI y TDI para poliuretano. Esto es a menudo el uso interno, el consumo de ácido clorhídrico de producción local que en realidad nunca llega al mercado abierto. Otros orgánicos compuestos producidos con ácido clorhídrico incluyen bisfenol A para policarbonato, carbón activado, y ácido ascórbico, así como numerosos productos farmaceuticos.
Otras aplicaciones
El ácido clorhídrico es un producto químico fundamental, y como tal se utiliza para un gran número de aplicaciones a pequeña escala, tales como el tratamiento del cuero, hogar limpieza, y edificio construcción. Además, una manera de estimular la producción de petróleo es mediante la inyección de ácido clorhídrico en la formación de roca de una pozo de petróleo, disolviendo una porción de la roca, y la creación de una estructura de poro grande. Acidificación del pozo de petróleo es un proceso común en el petróleo del Mar del Norte industria de producción.
Muchas reacciones químicas que implican ácido clorhídrico se aplican en la producción de alimentos , alimentos ingredientes, y aditivos alimentarios. Los productos típicos incluyen aspartamo, fructosa, ácido cítrico, lisina hidrolizada, (vegetal) proteína como potenciador de la comida, y en la producción de gelatina. De categoría alimenticia de ácido clorhídrico (extra-puro) se puede aplicar cuando sea necesario para el producto final.
Presencia en los organismos vivos
Fisiología y patología
El ácido clorhídrico constituye la mayoría de ácido gástrico, el humano líquido digestivo. En un proceso complejo y en una carga grande de la energía, que es secretada por células parietales (también conocidas como células oxínticas). Estas células contienen una extensa red secretora (llamado canalículos) de la que el HCl se secreta en el lumen del estómago. Ellos son parte de la glándulas fúndicas (también conocidos como glándulas oxínticas) en la estómago.
Mecanismos de seguridad que impiden el daño de la epitelio del tracto digestivo por el ácido clorhídrico son los siguientes:
- Reguladores negativos de su lanzamiento
- Una gruesa capa de moco que cubre el epitelio
- El bicarbonato de sodio secretada por las células epiteliales gástricas y el páncreas
- La estructura del epitelio ( uniones estrechas)
- Suministro adecuado de sangre
- Prostaglandinas (muchos efectos diferentes: que estimulan la secreción de moco y bicarbonato, mantener la integridad de la barrera epitelial, permitirá el suministro adecuado de sangre, estimular la cicatrización de la mucosa dañada)
Cuando, debido a diferentes razones, estos mecanismos fallan, acidez o Las úlceras pépticas pueden desarrollar. Medicamentos llamados inhibidores de la bomba de protones impiden que el cuerpo produzca exceso de ácido en el estómago, mientras que antiácidos neutralizan el ácido existente.
En algunos casos, el estómago no produce suficiente ácido clorhídrico. Estos estados patológicos se denotan por los términos hipoclorhidria y aclorhidria. Tienen el potencial de conducir a la gastroenteritis .
Armas químicas
El fosgeno (COCl 2) fue un común agente de guerra química utilizada en la Primera Guerra Mundial . El principal efecto de resultados de fosgeno a partir de la disolución del gas en las membranas mucosas de profundidad en el pulmón, donde se convierte por hidrólisis en ácido carbónico y el ácido clorhídrico corrosivo. Este último interrumpe la alveolar- capilar membranas de modo que el pulmón se llena de fluido ( edema pulmonar).
El ácido clorhídrico también es en parte responsable de los efectos nocivos o ampollas de gas mostaza. En presencia de agua , como en la superficie húmeda de los ojos o los pulmones, gas mostaza se descompone formando ácido clorhídrico.
Seguridad
| Etiquetas de mercancías peligrosas | |
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El ácido clorhídrico en concentraciones elevadas forma nieblas ácidas. Tanto la niebla y la solución tienen un efecto corrosivo en los tejidos humanos, con el potencial de dañar los órganos respiratorios, los ojos, la piel y los intestinos. Tras la mezcla de ácido clorhídrico con productos químicos oxidantes comunes, tales como lejía (NaClO) o permanganato (KMnO 4) , el gas tóxico de cloro se produce. Para minimizar los riesgos mientras se trabaja con ácido clorhídrico, se deben tomar las precauciones apropiadas, incluso de goma que llevaba o guantes de PVC, gafas de protección ocular y ropa resistente a productos químicos.
Los peligros de soluciones de ácido clorhídrico dependen de la concentración. La siguiente tabla muestra el Clasificación de las soluciones de ácido clorhídrico de la UE:
| Concentración por peso | Clasificación | Frases-R |
|---|---|---|
| 10% -25% | Irritante (Xi) | R36 / 37/38 |
| > 25% | Corrosivo (C) | R34 R37 |
La Las tasas de la Agencia de Protección Ambiental y regula el ácido clorhídrico como toxina.
