Соляная кислота

Соля́ная кислота́ (также хлороводоро́дная, хлористоводоро́дная кислота) — раствор хлороводорода (<chem>HCl</chem>) в воде, сильная одноосновная кислота. Бесцветная, прозрачная, едкая жидкость, «дымящаяся» на воздухе (техническая соляная кислота — желтоватого цвета из-за примесей железа, хлора и пр.). В концентрации около 0,5 % присутствует в желудке человека. Соли соляной кислоты называются хлоридами.

История

Впервые хлороводород получил алхимик Василий Валентин, нагрев гептагидрат сульфата железа с поваренной солью и назвав полученное вещество «духом соли» (лат. Шаблон:Langi). Иоганн Глаубер в XVII в. получил соляную кислоту из поваренной соли и серной кислоты. В 1790 году британский химик Гемфри Дэви получил хлороводород из водорода и хлора, таким образом установив его состав. Возникновение промышленного производства соляной кислоты связано с технологией получения карбоната натрия: на первой стадии этого процесса поваренную соль вводили в реакцию с серной кислотой, в результате чего выделялся хлороводород. В 1863 году в Англии был принят закон «Alkali Act», согласно которому запрещалось выбрасывать этот хлороводород в воздух, а необходимо было пропускать его в воду. Это привело к развитию промышленного производства соляной кислоты. Дальнейшее развитие произошло благодаря промышленным методам получения гидроксида натрия и хлора путём электролиза растворов хлорида натрияШаблон:Sfn.

Физические свойства

Физические свойства соляной кислоты сильно зависят от концентрации растворённого хлороводорода:

Конц. (вес), мас. %	Конц. (г/л), кг HCl/м³	Плотность, кг/л	Молярность, M	Водородный показатель (pH)	Вязкость, мПа·с	Удельная теплоемкость, кДж/(кг·К)	Давление пара, Па	Т. кип., °C	Т. пл., °C
10 %	104,80	1,048	2,87	−0,4578	1,16	3,47	0,527	103	−18
20 %	219,60	1,098	6,02	−0,7796	1,37	2,99	27,3	108	−59
30 %	344,70	1,149	9,45	−0,9754	1,70	2,60	1,410	90	−52
32 %	370,88	1,159	10,17	−1,0073	1,80	2,55	3,130	84	−43
34 %	397,46	1,169	10,90	−1,0374	1,90	2,50	6,733	71	−36
36 %	424,44	1,179	11,64	−1,06595	1,99	2,46	14,100	61	−30
38 %	451,82	1,189	12,39	−1,0931	2,10	2,43	28,000	48	−26

При 20 °C, 1 атм (101 кПа)

При низкой температуре хлороводород с водой даёт кристаллогидраты составов <chem>HCl.H2O</chem> (т. пл. −15,4 °С), <chem>HCl.2H2O</chem> (т. пл. −18 °С), <chem>HCl.3H2O</chem> (т. пл. –25 °С), <chem>HCl.6H2O</chem> (т. пл. −70 °С). При атмосферном давлении (101,3 кПа) хлороводород с водой образуют азеотропную смесь с т. кип. 108,6 °С и содержанием <chem>HCl</chem> 20,4 мас. %Шаблон:Sfn.

475px

Химические свойства

• Взаимодействие с металлами, стоящими в ряду электрохимических потенциалов до водорода, с образованием соли и выделением газообразного водорода:

<chem>2Na + 2HCl -> 2NaCl + H2 ^</chem>,

<chem>Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2 ^</chem>,

<chem>2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2 ^</chem>.

• Взаимодействие с оксидами металлов с образованием растворимой соли и воды:

<chem>Na2O + 2HCl -> 2NaCl + H2O</chem>,

<chem>MgO + 2HCl -> MgCl2 + H2O</chem>,

<chem>Al2O3 + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H_2O</chem>.

• Взаимодействие с гидроксидами металлов с образованием растворимой соли и воды (реакция нейтрализации):

<chem>NaOH + HCl -> NaCl + H2O</chem>,

<chem>Ba(OH)2 + 2HCl -> BaCl2 + 2H_2O</chem>,

<chem>Al(OH)3 + 3HCl -> AlCl3 + 3H_2O</chem>.

• Взаимодействие с солями металлов, образованных более слабыми кислотами, например угольной:

<chem>Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + H2O + CO2 ^</chem>.

• Взаимодействие с сильными окислителями (перманганат калия, диоксид марганца) с выделением газообразного хлора:

<chem>2KMnO4 + 16HCl -> 5Cl_2 ^ + 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O</chem>.

Файл:Hydrochloric acid ammonia.jpg

Соляная кислота (в стакане) взаимодействует с аммиаком

• Взаимодействие с аммиаком с образованием густого белого дыма, состоящего из мельчайших кристалликов хлорида аммония:

<chem>NH3 + HCl -> NH4Cl</chem>.

• Качественной реакцией на соляную кислоту и её соли является её взаимодействие с нитратом серебра, при котором образуется белый творожистый осадок хлорида серебра, нерастворимый в азотной кислоте:

<chem>HCl + AgNO3 -> AgCl v + HNO3</chem>.

Получение

Соляную кислоту получают растворением газообразного хлороводорода в воде. Хлороводород получают сжиганием водорода в хлоре, полученная таким способом кислота называется синтетической. Также соляную кислоту получают из абгазов — побочных газов, образующихся при различных процессах, например, при хлорировании углеводородов. Хлороводород, содержащийся в этих газах, называется абгазным, а полученная таким образом кислота — абгазной. В последние десятилетия доля абгазной соляной кислоты в объёме производства постепенно увеличивается, вытесняя кислоту, полученную сжиганием водорода в хлоре. Но полученная методом сжигания водорода в хлоре соляная кислота содержит меньше примесей и применяется при необходимости высокой чистоты.

В лабораторных условиях используется разработанный ещё алхимиками способ, заключающийся в действии концентрированной серной кислоты на поваренную соль:

<chem>NaCl\ + H2SO4 ->[150~^\circ\text{C}] NaHSO4\ + HCl</chem>.

При температуре выше 550 °C и избытке поваренной соли возможно взаимодействие:

<chem>2NaCl\ + H2SO4 ->[550~^\circ\text{C}] Na2SO4\ + 2HCl</chem>.

Возможно получение путём гидролиза хлоридов магния, алюминия (нагревается гидратированная соль):

<chem>MgCl2.6H2O ->[t,~^\circ\text{C}] MgO\ + 2HCl\ + 5H2O</chem>,

<chem>AlCl3.6H2O ->[t,~^\circ\text{C}] Al(OH)3\ + 3HCl\ + 3H2O</chem>.

Эти реакции могут идти не до конца с образованием основных хлоридов (оксихлоридов) переменного состава, например:

<chem>2MgCl2 + H2O -> Mg2OCl2 + 2HCl</chem>

В промышленности хлороводород получают реакцией горения водорода в хлоре:

<chem>H2 + Cl2 -> 2HCl ^</chem>

Хлороводород хорошо растворим в воде. Так, при 0 °C 1 объём воды может поглотить 507 объёмов <chem>HCl</chem>, что соответствует концентрации кислоты 45 %. Однако при комнатной температуре растворимость <chem>HCl</chem> ниже, поэтому на практике обычно используют 36-процентную соляную кислоту.

Применение

Файл:Вагон-цистерна для соляной кислоты f003.jpg

Перевозка соляной кислоты железнодорожным транспортом осуществляется в специализированных вагонах-цистернах

Промышленность

• Применяется в гидрометаллургии и гальванопластике (травление, декапирование), для очистки поверхности металлов при пайке и лужении, для получения хлоридов цинка, марганца, железа и др. металлов. В смеси с поверхностно-активными веществами используется для очистки керамических и металлических изделий (тут необходима ингибированная кислота) от загрязнений и дезинфекции.
• В пищевой промышленности зарегистрирована как регулятор кислотности (пищевая добавка E507). Применяется для изготовления зельтерской (содовой) воды.

Медицина

• Естественная составная часть желудочного сока человека. В концентрации 0,3—0,5 %, обычно в смеси с ферментом пепсином, назначается внутрь при недостаточной кислотности.

Особенности обращения

Шаблон:ECB Соляная кислота относится к веществам III класса опасности (ГОСТ 12.1.007-76). Рекомендуемая ПДК в рабочей зоне - 5 мг/м³. Высококонцентрированная соляная кислота представляет собой едкое вещество. При попадании на кожу вызывает сильные химические ожоги. Особенно опасным считается попадание в глаза (в значительном количестве). Для нейтрализации ожогов применяют раствор слабого основания, или соли слабой кислоты, обычно питьевой соды.

При открывании сосудов с концентрированной соляной кислотой пары хлороводорода, притягивая влагу воздуха, образуют туман, раздражающий глаза и дыхательные пути человека.

Реагируя с сильными окислителями (хлорной известью, диоксидом марганца, перманганатом калия) образует токсичный газообразный хлор.

В РФ оборот соляной кислоты концентрации 15 % и более — ограничен.

Литература

• Шаблон:Статья

Ссылки

• [www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4134.html «Соляная кислота» на www.xumuk.ru]