Acid clorhidric

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Acid clorhidric
Formula structurala
Model 3D al moleculei
Numele IUPAC
clorură de hidrogen
Denumiri alternative
acid clorhidric
acid marin
acid clorhidric
acid sărat
Caracteristici generale
Formula moleculară sau brută acid clorhidric
Masa moleculară ( u ) 36,4609
Aspect gaz incolor
numar CAS 7647-01-0
Numărul EINECS 231-595-7
PubChem 313
DrugBank DB13366
Proprietăți fizico-chimice
Densitate (g / cm 3 , în cs ) 1.187
Densitate (kg m −3 , în cs ) 1.6392
Indicele de refracție 1.254 (lichid. La 283,16 K), 1.0004456 (gaz la 273,16 K) [1]
Constanta de disociere a acidului la 298 K. ~ 10 7
Solubilitate în apă 82,3 g / 100 g apă (0 ° C), 67,3 g / 100 g apă (30 ° C) [2]
Temperatură de topire −114,22 ° C
Δ fus H 0 (kJ mol −1 ) 1,97
Δ fus S 0 (J K −1 mol −1 ) 12.54
Temperatura de fierbere −85,05 ° C
Δ eb H 0 (kJ mol −1 ) 16.15
Punct triplu 158,9 K (-114,25 ° C)
Punct critic 324,55 K (51,4 ° C)
8,26 × 10 6 Pa
Presiunea vaporilor ( Pa ) la 288 K. 3,79 × 10 6
Proprietăți termochimice
Δ f H 0 (kJ mol −1 ) −92,312
Δ f G 0 (kJ mol −1 ) −95,3
S 0 m (J K −1 mol −1 ) 186,9
C 0 p, m (J K −1 mol −1 ) 29.1
Proprietăți toxicologice
LD 50 (mg / kg) 900 (ORL-RBT) [3]
40 (IPR-MUS) [3]
Informații de siguranță
TLV (ppm) 5 ppm [3] [4]
Simboluri de pericol chimic
toxicitate acuta coroziv gaz comprimat
Pericol
Fraze H 280 - 314 - 331
Sfaturi P 261 - 280 - 305 + 351 + 338 - 310 - 410 + 403 [5]
O probă de acid clorhidric

Acidul clorhidric este un hidracid cu formula HCI. Fiind utilizat în mod obișnuit în soluții apoase, denumirea de " acid clorhidric " se referă adesea la astfel de soluții, în timp ce pentru HCl anhidru se folosește denumirea de clorură de hidrogen .

Este un acid mineral puternic (adică se ionizează complet în soluție apoasă ) monoprotic (adică fiecare moleculă, disociind , eliberează doar un ion hidrogen ) și este principalul constituent al sucului gastric , precum și fiind un reactiv utilizat în mod obișnuit în industrie . Acidul clorhidric, în soluție apoasă, este un lichid coroziv . Prin urmare, trebuie manipulat cu grijă. Este gazos la temperatura camerei , incolor, cu miros și acțiune iritantă. Are un TLV -C (ACGIH) de 2 ppm . Se estimează producția de acid clorhidric în prezent [ De când? ] în jur de 20 de milioane de tone pe an. [6]

Din punct de vedere comercial, denumirea de "acid muriatic" corespunde unei soluții de HCI la o concentrație de 10%, adesea de culoare galbenă datorită prezenței ionilor de fier (II). [7]

Istorie

Jabir ibn Hayyan într-un manuscris în 1166

Acidul clorhidric a fost descoperit în secolul al IX-lea de alchimistul persan Jabir ibn Hayyan , care l-a obținut prin amestecarea sării de rocă (NaCl) cu vitriol verde ( acid sulfuric H 2 SO 4 în soluție apoasă). [8] Jabir a descoperit mulți compuși chimici și a scris peste douăzeci de lucrări pe această temă, permițând astfel diseminarea cunoștințelor sale despre acidul clorhidric și alți acizi, cum ar fi acidul sulfuric. De asemenea, invenția sa a fost aqua regia , un amestec de acid clorhidric și acid azotic , capabil să dizolve aurul ; în Evul Mediu, de asemenea, acest acid, care la acea vreme era cunoscut sub numele de „spirit de sare” [9] sau acidum salis , a fost luat în considerare pentru cercetarea pietrei filosofale .

Lavoisier l-a botezat acid muriatic , din latinescul muria ( saramură ), care înseamnă „sare” sau „apă de mare”, iar acest nume a rămas în uz în domeniul comercial până astăzi [10] .

O altă versiune a numelui este urmărită înapoi la Berthollet , care prin reacția HCl cu dioxid de mangan (oxid de mangan IV) a văzut dezvoltarea unui gaz verzui ( clor molecular). În mod eronat în acel moment, s-a crezut că toți acizii conțin oxigen și, prin urmare, el a emis ipoteza că acel gaz este oxidul (sau mai bine zis anhidrida ) unui element nemetalic încă de identificat și pe care l-a numit murio . [11]

În secolul al XV-lea, Basilius Valentinus , un stareț- alchimist al abației din Erfurt , a produs o cantitate mare prin reacția sării de rocă cu vitriolul verde . [9]

În secolul al XVII-lea , Johann Rudolph Glauber din Karlstadt a folosit sarea de masă (NaCl) și acidul sulfuric pentru a prepara sulfatul de sodiu (Na 2 SO 4 ), obținând acid clorhidric gazos ca produs secundar. [9] Joseph Priestley din Leeds în 1772 a produs și acid clorhidric, iar în 1790 Humphry Davy ( Regatul Unit ), producând acid clorhidric (HCl) din hidrogen molecular (H 2 ) și clor molecular (Cl 2 ), a arătat că această substanță chimică constă din: hidrogen și clor . [9] [12]

În timpul revoluției industriale , cererea de substanțe alcaline , în special carbonat de sodiu , a crescut puternic în Europa . Nicolas Leblanc (originar din Issoudun ) a fost responsabil pentru dezvoltarea unui proces de producție pentru această substanță. În procesul Leblanc , sarea este transformată în carbonat de sodiu folosind acid sulfuric ca reactiv, împreună cu sulfat de calciu (CaSO 4) și carbon (C), cu o producție secundară de acid clorhidric. [9] Având în vedere că acidul clorhidric era la mare căutare pe piață, producătorilor nu le-a plăcut să fie eliberat ca „deșeuri” în aer , așa că au decis să recupereze acidul clorhidric produs și să-l vândă la scară industrială .

Acidul clorhidric a devenit o substanță de o importanță considerabilă atunci când substanțele organice au început să fie tratate pentru a obține compuși sintetici, cum ar fi clorura de vinil și clorura de polivinil sau ca amestec de difenilmetan diizocianat și toluen diizocianat ( 4,4'-MDI / TDI ) pentru producția de poliuretan , dar și pentru aplicații secundare precum producția de jeleuri sau pentru tratarea pielii .

În secolul al XX-lea, procesul Leblanc a fost înlocuit cu procesul Solvay . Problema care a apărut a constat în faptul că până atunci singura modalitate de a produce carbonat de sodiu, obținând și acid clorhidric ca produs secundar, a fost utilizarea acidului sulfuric ca reactiv (metoda Leblanc). S-a realizat că nu era convenabil să se utilizeze metoda Leblanc, având în vedere costul mai mare al acidului sulfuric în comparație cu cel al acidului clorhidric, prin urmare, din motive economice , metoda Solvay a fost preferată în timp, care, totuși, exploatând carbonatul de calciu și sarea de rocă pentru sinteza bicarbonatului de sodiu, nu vede acidul clorhidric ca un produs secundar. Făcând acest lucru, totuși, producția de acid clorhidric a scăzut considerabil și acest lucru i-a alarmat pe marii industriași, care au investit capital mare pe producția de acid clorhidric prin sinteză directă, pentru a umple dezechilibrul apărut. [ neclar ]

Proprietăți chimice

Acid clorhidric în soluție apoasă

Acidul clorhidric este un acid puternic și monoprotic (adică disocierea completă a unei molecule de acid asigură un ion hidrogen); de fapt, în apă se disociază complet (se ionizează ), eliberând un ion H + (un proton ) și un ion clor Cl - . În soluție apoasă ionul H + se leagă de apă ( baza Brønsted ) pentru a da un ion H 3 O + hidroniu .

Acidul clorhidric poate fi, de asemenea, utilizat pentru a prepara săruri care conțin cel puțin un ion Cl - numite cloruri , cum ar fi clorura de sodiu (NaCl). Sărurile sale se numesc cloruri și sunt aproape toate solubile în apă . O excepție (frecvent utilizată în analiza chimică ) este clorura de argint care formează un precipitat cazeos alb. Cea mai cunoscută clorură este clorura de sodiu , sarea normală de masă.

Reacție între acidul clorhidric și amoniac, cu dezvoltarea fumurilor de clorură de amoniu

Acizii Monoprotic posedă un unic acidă constantă de disociere K a, care este legat de rata de disociere acidă în soluție. Pentru ca acid clorhidric acid puternic, K este un foarte mare (> 1). Unii oameni de știință [ Clarifică ... cine? ] a încercat să atribuie un K a HCl, dar este imposibil, deoarece este un număr prea mare. Pentru a descoperi că era un K o mare, au făcut această observație : o clorură , cum ar fi NaCl trebuie să aibă o constantă similară cu acid clorhidric; o măsurare a pH - ului a fost testată pe o soluție salină , dar este practic neutră, ceea ce arată că ionul Cl - este o bază extrem de slabă , prin urmare se deduce că acidul conjugat , adică acidul clorhidric, este un acid extrem de puternic . Pentru soluțiile de acid clorhidric concentrat sau diluat, ipoteza că molaritatea ionilor H + este egală cu molaritatea HCl este mare, prin dispunerea a patru cifre semnificative .

Printre acizii puternici se numără acidul monoprotic care este mai puțin afectat de reacțiile redox parazitare. Este unul dintre acizii cel mai puțin periculoși: în afară de aciditatea sa, produce ioni clorură aproape inerți și netoxici . Soluțiile apoase de acid clorhidric de concentrație medie sunt stabile, iar raportul dintre acid și apă nu variază în timp . Aceste proprietăți, adăugate la faptul că poate fi un reactiv pur, fac din acidul clorhidric un reactiv excelent pentru diverse utilizări, chiar și pentru titrările acid-bazice . Acizii tari sunt utilizați pentru titrări, deoarece dau puncte de echivalență mai marcate, făcând analiza mai precisă .

Poate fi folosit pentru a dizolva unele metale prin formarea de cloruri și hidrogen gazos. De asemenea, este utilizat ca catalizator acid în unele reacții chimice .

Proprietăți fizice și reactivitate

Densitatea soluțiilor apoase
% Acid clorhidric g HCI / l Molaritatea Densitate ° Ei bine
10.5 110 3.06 1.050 6,87
15.5 166 4.61 1,075 10.07
20.4 224 6.22 1.100 13.12
22.3 248 6,89 1.110 14.3
24.3 272 7.56 1.120 15.46
26.2 296 8.22 1.130 16.6
28.2 321 8,92 1.140 17,72
30.1 347 9.64 1.150 18,82
32.1 373 10.36 1.160 19,91
34.2 400 11.11 1.170 20,97
36.2 428 11,89 1.180 22.01
38.3 456 12.67 1.190 23.04
40.4 485 13.47 1.200 24.05

Proprietățile fizice ale soluțiilor apoase de acid clorhidric, cum ar fi punctul de topire sau de fierbere , depind de concentrație .

Concentrația maximă obținută în apă este de 37% g / g (aproximativ 12 M ), în aceste condiții vaporii de acid sunt eliberați din soluție, motiv pentru care se numește acid clorhidric fumos .

Acidul clorhidric are o solubilitate ridicată în apă; la 0 ° C un litru de apă se dizolvă până la 525 litri de HCI gazos, egal cu 825 de grame. La temperatura camerei (20 ° C) solubilitatea este mai mică, 485 g / litru (egal cu 40,4%). Densitatea acestei soluții este de aproximativ 1.200 g / cm³.

Binar amestec de HCl și H 2 O are un azeotrop cu punct de fierbere de 108,6 ° C , cu o fracție de HCl de 20.17%.

În cristalizare , ea posedă patru eutectice pentru a forma cristalele de HClxH 2 O (68% HCI), HClx2H 2 O (51% HCI), HClx3H 2 O (41% HCI), HClx6H 2 O (HCI 25%) și gheață d 'apă (0% HCI).

Relația dintre densitatea și concentrația soluțiilor de acid clorhidric este rezumată în tabel alături; există și o corelație empirică între cele două aproximate prin formulă

C % = 200 · (D - 1)

Fiind un acid puternic, pH-ul soluțiilor sale diluate poate fi calculat cu ușurință presupunând că concentrația ionilor H + este practic egală cu cea a concentrației nominale a acidului. O soluție 0,1 M are deci un pH egal cu 1.

O soluție apoasă de acid clorhidric este un bun conductor electric , deoarece tot acidul este disociat în ioni H + și Cl - .

Acidul clorhidric dizolvă majoritatea metalelor , deoarece clorurile care se formează, fiind solubile, nu pot pasiva metalul. În afară de metalele nobile , tantalul , germaniu , cuprul și mercurul sunt excepții (acesta din urmă rezistă acțiunii acidului clorhidric numai în absența oxigenului ). Într-un amestec 3: 1 cu acid azotic, formează așa-numita aqua regia , unul dintre puținii reactanți capabili să atace aurul și platina datorită sinergiei dintre acțiunea oxidantă a acidului azotic și acțiunea de complexare a clorurii.

Reacția cu un metal produce clorura și hidrogenul gazelor corespunzătoare, de exemplu

Producție

Un echipament utilizat pentru producerea acidului clorhidric

Producția anuală estimată de acid clorhidric este de aproximativ 20 de milioane de tone [6] , pentru care acidul clorhidric face parte din „Produse chimice cu volum mare” (sau HVC) [13] [14] și, prin urmare, este clasificat în conformitate cu matricea Kline dintre mărfuri .

Sunt exploatate diferite metode de producție a acidului clorhidric, în funcție de disponibilitatea reactivilor , de necesitatea subproduselor sau de cerințele privind puritatea HCl. Cele mai importante sunt:

  • redresarea din industria organică;
  • reacția de deplasare a NaCI cu acid sulfuric;
  • Procesul Hargreaves, o variantă a celui precedent;
  • sinteză directă din elemente.

Sinteza directă

Prepararea prin reacția directă dintre clor gazos (Cl2) și hidrogen (H2) este procedeul preferat pentru a obține un produs cu un grad înalt de puritate. [15] Reacția este puternic exotermă și poate fi, de asemenea, explozivă , prin urmare necesită sisteme speciale cu absorbante de căldură foarte eficiente. Un alt dezavantaj este costul ridicat al reactivilor.

Producția de acid clorhidric la scară industrială este strâns legată de producerea altor compuși chimici. De exemplu, în producția de clor gazos, o soluție salină (NaCI) este supusă electrolizei , obținându-se, de asemenea, hidroxid de sodiu diluat și hidrogen . Clorul și hidrogenul obținut pot fi astfel reacționate pentru a produce HCI gazos pur:

(Feedback generator tacho ΔH = -184,74 kJ / mol) [16]

Acidul clorhidric care se formează nu poate fi comercializat în stare gazoasă, de fapt, este dizolvat în apă distilată pentru a obține HCI pur în soluție apoasă; acest lucru vă permite să reglați concentrația după bunul plac prin diluare sau concentrare.

Reacția de deplasare a NaCI cu acid sulfuric

Procesul era deja cunoscut la sfârșitul secolului al XVIII-lea , a fost utilizat în procesul Leblanc pentru producerea carbonatului de sodiu , din care a constituit prima etapă. Reacția are loc în două etape, prima efectuată la o temperatură de aproximativ 150-250 ° C, a doua într-un interval cuprins între 500 și 600 ° C: [15]

Prin urmare, avem următoarea reacție globală: [17]

2 NaCl + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2HCl↑

Echilibrul reacției ambelor reacții este deplasat spre dreapta datorită îndepărtării HCl gazos. În prima, în care se folosește un acid de rezistență comparabil cu clorhidric, temperatura este relativ scăzută, în a doua este esențială creșterea considerabilă a temperaturii, deoarece hidrogenul sulfat de sodiu este un acid mult mai slab decât acidul sulfuric și cel clorhidric. Această metodă permite obținerea unui produs cu un grad bun de puritate și, prin urmare, este utilizată și în laborator.

Acesta este un proces care nu poate fi fezabil din punct de vedere industrial (adică este neeconomic), deoarece acidul sulfuric costă mai mult decât acidul clorhidric.

Procesul Hargreaves

Procesul Hargreaves datează din secolul al XIX-lea și nu diferă prea mult de cel anterior, în acest caz clorura de sodiu reacționează cu dioxid de sulf , aer și apă. Reacția de această dată este exotermă și se efectuează în jurul valorii de 450 ° C: [15]

Similar reacției de deplasare, comoditatea metodei este legată de disponibilitatea NaCl și de cererea de sulfat de sodiu , care este utilizat în industria hârtiei și sticlei .

Recuperarea din procesele de sinteză organică

Răspândirea la nivel mondial a industriei chimice organice și utilizarea clorului în aceasta, în special în sinteza polimerilor , au pus la dispoziție o cantitate mare de acid clorhidric ca produs secundar. Această cale de producție reprezintă acum peste 90% din HCl pe piață.

Cea mai mare parte a producției de acid clorhidric se obține din tratamentul compușilor organici clorurați sau fluorurați , de exemplu teflon , freon sau alte CFC , clorură de acil derivată din acid acetic sau PVC . Adesea aceasta este o producție cu reutilizarea primului compus, pentru a obține două molecule de HCl. În timpul reacției , atomul de hidrogen al compusului organic este înlocuit cu un atom de clor dintr-o moleculă și se recombină cu celălalt atom de clor pentru a forma acid clorhidric.

Unele dintre reacțiile principale sunt:

  • reacții de schimb ale clorurilor de alchil cu acidul fluorhidric . Atomul de clor este înlocuit de atomul de fluor al acidului fluorhidric , o reacție care duce la formarea unei alte molecule de acid clorhidric. Această reacție poate fi utilizată pentru a converti RCl care provine din clorurarea alcanilor.

Cele menționate anterior nu sunt metodele preferate dacă doriți să obțineți un produs cu un grad ridicat de puritate, acidul clorhidric poate fi contaminat cu clor nereacționat, compuși organici clorurați și reziduuri de catalizator. Clorura de hidrogen gazoasă obținută este dizolvată în apă pentru a da acid clorhidric la concentrațiile dorite.

O mare parte din acidul clorhidric obținut din industria organică este reutilizat în aceeași instalație de producție, de exemplu prin regenerarea dicloretanului în funcție de reacție:

Piața industrială

Acidul clorhidric este produs în soluții de concentrație de până la 38 % HCI. Pregătirea soluțiilor cu concentrații mai mari este posibilă din punct de vedere chimic (1 litru de apă la 25 ° C dizolvă până la 700 g de acid clorhidric gazos ), dar peste 38% HCl evaporarea devine considerabil ridicată, prin urmare există o pierdere de pur HCl și precauții mai mari sunt necesare pentru manipularea acestei substanțe, cum ar fi depozitarea la temperaturi scăzute și presiuni ridicate. Soluțiile produse de industrii au concentrații apropiate de 30-34% HCI, pentru a evita pierderile de evaporare, dar se vând la cea mai mare concentrație posibilă. Soluțiile pentru uz casnic (în principal produse de curățare ) conțin aproximativ 10-12% HCI, de aceea se recomandă diluarea acestor soluții înainte de utilizare pentru a evita riscurile și complicațiile ulterioare.

Principalii producători de acid clorhidric la nivel mondial sunt Dow Chemical cu 2 milioane de tone pe an, dar și industrii precum plasticul Formosa , corporația golfului Georgia , corporația Tosoh , AkzoNobel și Tessenderlo cu producții anuale cuprinse între 0,5 și 1,5 milioane tone. Producția mondială totală este estimată la 20 de milioane de tone pe an, din care 3 milioane de tone prin sinteză directă, restul fiind în schimb aproape în totalitate produs prin sinteză organică. Cea mai mare parte a acidului clorhidric produs este utilizat de producătorii înșiși ca reactivi în scopurile lor industriale: piața mondială este estimată la aproximativ 5 milioane de tone pe an, doar un sfert din producția efectivă.

Utilizări

O sticlă care conține o soluție apoasă de acid clorhidric

Acidul clorhidric este un acid anorganic puternic utilizat într-o multitudine de procese industriale. [18] Calitatea HCl depinde de aplicația pentru care este utilizat.

De exemplu, este utilizat în tratamentul mineralelor brute și fosfaților , apare în procesele industriale organice ca reactiv sau subprodus, este utilizat în decapare și în tratarea suprafeței metalelor.

Acidul clorhidric este, de asemenea, un reactiv important în analiza chimică. În analiza calitativă permite recunoașterea prezenței ionilor de argint , plumb și mercur (I) („primul grup analitic” sau „grupul clorură”). Este cel mai utilizat titrant pentru măsurători de alcalinitate .

Ca aditiv alimentar, este clasificat cu numărul E 507 .

Producerea de compuși anorganici

Clor

Primele procese s-au bazat pe oxidarea sub presiune cu catalizatori pe bază de oxigen și azot : [19]

gazul a fost uscat cu acid sulfuric . Astăzi aceste procese au foarte puțină valoare industrială.

În prezent funcționează prin electroliză : [20]

cu ajutorul unui ddp de 2 V. Celula electrolitică este similară celulei cu membrană pentru producerea hidroxidului de sodiu , în acest caz membrana se află în clorură de polivinil . Electrozii sunt din grafit și există o supratensiune catodică care poate fi redusă prin adăugarea unor cantități mici de metale nobile . [21] În general, acidul clorhidric utilizat este cel provenit din recuperări din industria compușilor organici; acidul este absorbit adiabatic în soluții diluate și căldura dezvoltată servește la eliminarea oricăror compuși organici volatili care ar putea fi prezenți. [21]

Dioxid de clor

Prin reacția cloratului de sodiu și a acidului clorhidric, se formează dioxid de clor:

Randamentul procesului poate fi scăzut de reacția parazită:

care pot fi reduse la minimum prin diluare (ClO 2 este mult mai solubil în apă decât Cl2). În prezent, fabricile industriale au randamente de aproximativ 90%. [22]

Săruri

Acidul clorhidric este, de asemenea, utilizat la producerea multor săruri cu reacții acid-bazice pentru a obține diferite cloruri. Dintre acestea, cele mai importante sunt clorura de fier (III) și clorura de aluminiu utilizate la purificarea apei .

Clorura de fier (III) și clorura de aluminiu sunt de asemenea utilizate ca agenți de coagulare, dar și pentru purificarea apei și în industria hârtiei .

Printre ceilalți compuși anorganici, cei mai importanți sunt clorura de calciu (CaCl 2 ) pentru sărarea drumurilor pentru a preveni înghețarea apei, clorura de nichel (NiCl 2 ) utilizată pentru nichelarea metalelor prin galvanizare și clorura de zinc (ZnCl 2 ) utilizate pentru zincare și producerea de baterii și alte cloruri utilizate pentru galvanizarea metalelor.

Producția de compuși organici

Majoritatea acidului clorhidric este utilizat pentru producerea de compuși organici sintetici, cum ar fi clorura de vinil pentru sinteza PVC sau 4,4'-MDI / TDI pentru poliuretan . Pentru a produce acest compus, companiile produc cantitatea de acid clorhidric de care au nevoie pentru aplicațiile lor la nivel local, fără a fi nevoie să-l cumpere de la alte companii. Mulți alți compuși organici necesită, de asemenea, acid clorhidric în timpul tratamentului lor, cum ar fi bisfenolul A pentru sinteza policarbonaților , cărbunelui activ și acidului ascorbic (vitamina C), dar și numeroase produse farmaceutice.

Regenerarea schimbătorilor de ioni

Un utilizzo importante dell'acido cloridrico di alta qualità è la rigenerazione delle resine a scambio ionico . Lo scambio dei cationi viene utilizzato per eliminare ioni come Na + o Ca 2+ da soluzioni acquose per produrre acqua demineralizzata :

  • Na + è sostituito da H 3 O +
  • Ca 2+ è sostituito da 2H 3 O +

Le resine scambiatrici di ioni e l'acqua demineralizzata sono molto utilizzate nell' industria chimica , nella produzione di acqua potabile (filtri dell' acquedotto ) e nell'industria agroalimentare.

Neutralizzazione e controllo del pH

L'acido cloridrico è spesso usato per regolare l'acidità (pH) delle soluzioni acquose:

Poiché l'anione Cl - è una base trascurabile, nel caso specifico il pH della soluzione risulterà neutro.

Nelle industrie che necessitano di un elevato grado di purezza (industrie farmaceutiche, agroalimentari e produzione di acqua potabile), il controllo del pH dell'acqua viene effettuato con acido cloridrico proveniente da sintesi diretta di altissima qualità. Nelle altre industrie, viene adoperato acido cloridrico di minore purezza, anche per neutralizzare le acqua di scarico, o per il trattamento delle acque delle piscine.

Decapaggio dell'acciaio

Il decapaggio è una tappa essenziale del trattamento superficiale di un metallo, in particolar modo dell'acciaio, per eliminare la pellicola di ossido prima di sottoporlo a procedure di estrusione , galvanizzazione e altre lavorazioni. Il reagente più utilizzato per le operazioni di decapaggio è l'acido cloridrico di media qualità, di concentrazione circa 18%.

Il prodotto della reazione in passato veniva riutilizzato poiché si otteneva una soluzione di cloruro di ferro(II) , ma la scoperta di una concentrazione considerevole di metalli pesanti non consente più tale utilizzo.

L' industria metallurgica ha sviluppato un processo di rigenerazione di acido cloridrico permettendo il riutilizzo della stessa sostanza del decapaggio, senza produrne di nuova. Il processo maggiormente utilizzato è il processo Dependeg :

In questo modo, l'acido cloridrico segue un circuito chiuso, e non viene quindi più acquistato. L'ossido ferrico prodotto costituisce un sottoprodotto pregiato, soprattutto utilizzato nei processi all' altoforno .

L'acido cloridrico non viene però utilizzato come agente di decapaggio per gli acciai inossidabili (è preferibile usare in quel caso una soluzione a base di acido fluoridrico ).

Pulizie

Nel campo delle pulizie trova utilizzo in svariate applicazioni: [23]

  • pulizia di cantiere dopo la posa di pavimenti resistenti agli acidi per eliminare tracce di cemento e stucco;
  • pulizia dei servizi igienici (eliminazione di residui calcarei); [24]
  • pulizia di pietre.

Tuttavia il suo utilizzo è sempre sconsigliato visto il suo potere fortemente corrosivo ed è preferibile utilizzare detergenti acidi specificatamente studiati per tali impieghi. Sempre nel campo delle pulizie risulta particolarmente dannoso se utilizzato su marmi e pietre calcaree (le rovina irrimediabilmente).

Deve sempre e comunque essere utilizzato da solo e mai mescolato con altre sostanze con le quali potrebbe reagire producendo sostanze molto nocive; il caso più frequente è l'avvelenamento da cloro causato dal mescolamento di acido muriatico con la varechina .

Altri utilizzi

L'acido cloridrico è un prodotto chimico fondamentale utilizzato in moltissime applicazioni su grande e piccola scala, come il trattamento del cuoio e per prodotti di uso domestico. Anche la produzione di petrolio è agevolata dall'iniezione di acido cloridrico nelle rocce che costituiscono la trappola , poiché ne corrode parzialmente la struttura rendendola porosa. Questo processo viene utilizzato soprattutto per l'estrazione petrolifera nel Mare del Nord , ove le trappole sono costituite da rocce estremamente dure, molto difficili da penetrare, per cui diviene quasi obbligatorio acidificarle.

L'acido cloridrico ha una funzione di rilievo nella produzione di ingredienti culinari o di additivi alimentari . I più importanti di questi prodotti sono l' aspartame , il fruttosio , l' acido citrico , la lisina , le proteine idrolizzate e la gelatina. L'acido cloridrico utilizzato è rigorosamente di qualità extra-puro.

L'acido cloridrico e gli esseri viventi

Fisiologia

L'acido cloridrico è il principale componente del succo gastrico (in particolare, è presente in concentrazioni dello 0,3-0,5% nel succo gastrico umano [15] ). È quindi presente nello stomaco , ove contribuisce alla digestione degli alimenti. Viene secreto dalle cellule parietali con un meccanismo molto complesso e con un gran dispendio di energia. Queste cellule contengono una riserva di succo nei canalicoli, dai quali il secreto viene riversato nello stomaco. Queste cellule fanno parte del sistema delle ghiandole epiteliali gastriche. Il corpo umano produce circa 1,5 litri 1 M di acido cloridrico al giorno, tuttavia tiene sotto controllo il pH sanguigno mediante efficaci sistemi tampone (proteine, bicarbonato, nitrato), la respirazione e la filtrazione renale.

Patologia

I meccanismi che proteggono l'epitelio gastrico dalla potente azione corrosiva dell'acido cloridrico sono:

  • una retroazione negativa delle secrezioni acide
  • uno strato protettivo di muchi che ricoprono l'epitelio gastrico
  • la secrezione di bicarbonato di sodio da parte delle cellule epiteliali dello stomaco e del pancreas
  • la struttura dello stesso epitelio gastrico
  • un adeguato afflusso sanguigno
  • la presenza di cellule in grado di produrre prostaglandine (derivati dell'acido arachidonico che stimolano la secrezione di bicarbonato e muco, mantenendo al riparo l'epitelio, inoltre, queste sostanze permettono un corretto afflusso sanguigno e stimolano la riparazione delle cellule danneggiate dal succo gastrico).

Quando questi meccanismi non funzionano adeguatamente, possono svilupparsi delle erosioni o delle ulcerazioni. Dei particolari farmaci, chiamati " inibitori della pompa protonica " ( omeprazolo , esomeprazolo , pantoprazolo ) permettono di evitare un'eccessiva produzione di acido cloridrico e una cura di antiacidi ( idrossido di magnesio , idrossido di alluminio ) aiuta a neutralizzare l'eccesso di acidi presenti nel succo gastrico. Ulteriori farmaci, come il misoprostolo che mima l'azione delle prostaglandine e gli inibitori del recettore H 2 per l'istamina ( ranitidina ) possono essere utili come protettori gastrici in corso di terapia con FANS e nella terapia delle ulcerazioni gastriche. Esiste inoltre una patologica chiamata sindrome di Zollinger-Ellison caratterizzata da una massiccia produzione di acido cloridrico in seguito alla presenza di una neoplasia secernente gastrina ( gastrinoma ), un ormone in grado di stimolare la secrezione acida gastrica.

Può presentarsi però una patologia opposta quando le ghiandole epiteliali secernono troppo poco acido cloridrico. Questo stato patologico è conosciuto con il nome di ipocloridria o acloridria; la mancanza della barriera difensiva acida porta a una maggiore predisposizione a sviluppare infezioni del tratto gastroenterico. Ad esempio, in presenza di normale secrezione acida gastrica, occorre ingerire circa 10 8 batteri del genere Vibrio per sviluppare il colera ; viceversa, in presenza di acloridria, la carica necessaria per sviluppare colera si abbassa a 10 3 -10 5 . [25]

Armi chimiche

Durante la Prima Guerra Mondiale, il fosgene (COCl 2 ) venne utilizzato molto spesso come arma chimica. Il principale effetto di quest'arma è la dissoluzione del gas nella pleura , ove viene idrolizzato in acido carbonico e acido cloridrico. Quest'ultimo rompe le sottili membrane alveolari ei polmoni si riempiono di acido carbonico e la morte sopraggiunge per edema polmonare acuto .

L'acido cloridrico è ritenuto responsabile degli effetti del gas mostarda , ove in presenza di acqua (nei polmoni o sugli occhi), reagisce formando acido cloridrico che ne corrode i tessuti.

Analisi

La presenza di acido cloridrico può essere rilevata mediante semplici saggi qualitativi :

Quantitativamente viene misurato con titolazione acido-base.

Sicurezza

Referenza UN per il trasporto di sostanze pericolose

Un serbatoio per il trasporto su strada di acido cloridrico. È visibile una targhetta arancione riportante il numero UN e il numero di identificazione del rischio associati all'acido cloridrico.

Ecco le referenze UN per il trasporto dell'acido cloridrico (UN significa United Nations, le norme in materia di trasporto di materie pericolose derivano dall' Orange Book di fonte ONU): [26]

In soluzione
Anidro
  • Classe: 2.3 + 8 (gas tossici) + (sostanze corrosive)
  • Numero UN: 1050 (Acido cloridrico)
  • Numero di identificazione del rischio (Numero Kemler): 68
Liquefatto
  • Classe: 2.3 + 8 (gas tossici) + (sostanze corrosive)
  • Numero UN: 2186 (Acido cloridrico)
  • Numero di identificazione del rischio (Numero Kemler): 268

Precauzioni

L'acido cloridrico, oltre a essere abbastanza corrosivo se concentrato, è molto solubile in acqua con reazione esotermica ; in forma concentrata può causare gravi ustioni per contatto con la pelle , specie se quest'ultima presenta lesioni.

L'acido cloridrico a elevate concentrazioni forma dei vapori acidi. Sia la soluzione sia i vapori hanno effetti fortemente corrosivi sui tessuti, possono danneggiare l' apparato respiratorio , [27] gli occhi , la pelle e l' apparato digerente . [28]

Il cloro , un gas estremamente tossico, viene prodotto quando l'acido cloridrico è mescolato con prodotti chimici ossidanti, come ipoclorito di sodio (NaClO) o permanganato di potassio (KMnO 4 ).

Per minimizzare i rischi che potrebbe procurare la manipolazione in laboratorio dell'acido cloridrico, bisogna prendere le opportune precauzioni. Per esempio, mai versare acqua nell'acido per evitare schizzi acidi, ma sempre versare l'acido nell'acqua. [29] È comunque raccomandato portare occhiali protettivi, un camice abbottonato, guanti di sicurezza e stivali in gomma. [30]

In caso di contatto con la pelle o con gli occhi, è necessario immergere immediatamente e completamente la parte che è venuta a contatto con l'acido cloridrico in acqua abbondante. [30]

Rilascio nell'ambiente

Nell'ambito della Toxics Release Inventory (TRI), è stato stimato che negli Stati Uniti il rilascio totale (in aria, nell'acqua, nel sottosuolo, ecc.) di acido cloridrico ammonti a più di 270 milioni di chilogrammi all'anno. [31] Sempre secondo la stessa fonte, la maggior parte dell'acido cloridrico rilasciato (circa l'88,5%) riguarda i servizi elettrici. [32]

Incidenti

  • Nel giugno del 2004 a New York un automezzo per la raccolta dei rifiuti utilizzato impropriamente per il trasporto di acido cloridrico ha riversato circa 38 litri di acido cloridrico, colpendo due uomini, dimessi dall'ospedale dopo un ricovero immediato. [33]
  • Nel maggio 2006 , a seguito della corrosione del fondo di una nave cisterna , circa 20.000 litri di acido cloridrico si sono riversati a Saint Paul (Minnesota). Sette persone sono state colpite dalla nube di acido cloridrico che si è sprigionata dall'evento riportando danni agli occhi e alle vie respiratorie. [33]
  • Nel dicembre 2009 un operaio dello stabilimento di Terni della ThyssenKrupp è morto per aver inalato vapori di acido cloridrico durante le operazioni di travaso da una cisterna a delle taniche. [34]

Note

  1. ^ Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 4th ed. Volumes 1: New York, NY. John Wiley and Sons, 1991-Present., p. V13: 896 (1995)
  2. ^ O'Neil, MJ (ed.). The Merck Index - An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals. 13th Edition, Whitehouse Station, NJ: Merck and Co., Inc., 2001., p. 857
  3. ^ a b c ( EN ) Msds For Hydrochloric Acid , su aben.cornell.edu . URL consultato il 30 luglio 2010 (archiviato dall' url originale il 12 settembre 2006) .
  4. ^ Safety (MSDS) data for hydrochloric acid
  5. ^ riferito a gas cloruro di idrogeno anidro; Sigma Alrich, rev. del 09.09.2011
  6. ^ a b "Chemicals Economics Handbook", SRI International 2001, pagg. 733.4000A–733.3003F
  7. ^ Villavecchia , p. 107 .
  8. ^ ( FR ) Jâbir Ibn Hayyân - Un grand chimiste , su islamophile.org , 5 luglio 2002. URL consultato il 23 novembre 2009 .
  9. ^ a b c d e Ullmann's , cap. 1 .
  10. ^ Muria , su etimo.it .
  11. ^ Giua , vol. 2, p. 158 .
  12. ^ I termini "idrogeno" e "cloro" vengono adottati per indicare sia gli elementi (H e Cl) sia la loro forma molecolare (H 2 e Cl 2 ).
  13. ^ ( EN ) Hydrochloric acid -Chemical Profile
  14. ^ ( EN ) High Production Volume (HPV) Chemicals
  15. ^ a b c d Villavecchia , p. 106 .
  16. ^ Wiberg , p. 428 .
  17. ^ a b Ullmann's , cap. 3 .
  18. ^ ( EN ) Hydrochloric acid - Industrial uses
  19. ^ Büchner , p. 182 .
  20. ^ Büchner , p. 180 .
  21. ^ a b Büchner , p. 181 .
  22. ^ Büchner , p. 190 .
  23. ^ RED facts - Mineral acids
  24. ^ ( EN ) Hydrochloric acid - Consumer Products
  25. ^ Patrick R. Murray, Microbiologia medica - 5° ed , Roma, EMSI, 2008, Pag. 350 , ISBN 978-88-86669-56-6 .
  26. ^ BG-Institute for Occupational Safety and Health Archiviato il 13 agosto 2011 in Internet Archive .
  27. ^ Kaplan .
  28. ^ ( EN ) NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards - Hydrogen chloride
  29. ^ Da cui l'espressione "non dare da bere all'acido".
  30. ^ a b Ullmann's , cap. 7 .
  31. ^ ( EN ) Industrial Sectors with Reported Total Environmental Releases
  32. ^ ( EN ) Industrial Sectors with Reported Total Environmental Releases (Electric, Gas, And Sanitary Services)
  33. ^ a b ( EN ) Hazardous Substances Data Bank
  34. ^ Morto operaio alla Thyssen di Terni Ricoverati anche i due soccorritori , in la Repubblica , 1º dicembre 2009. URL consultato il 1º dicembre 2009 .

Bibliografia

  • Vittorio Villavecchia, Gino Eigenmann, Nuovo dizionario di merceologia e chimica applicata , Hoepli editore, 1982, ISBN 88-203-0528-3 .
  • W. Büchner, R. Schliebs; G. Winter; KH Büchel, Chimica inorganica industriale , Piccin, ISBN 88-299-1348-0 .
  • Michele Giua, Chimica industriale , USES, 1975.
  • Chemicals Economics Handbook, Hydrochloric Acid , SRI International, 2001, p. 733.4000A-733.3003F
  • Van Dorst, WCA, et al. , technical product brochure Hydrochloric Acid , Akzo Nobel Base Chemicals, 2004 (public document)
  • Van Dorst, WCA, various technical papers , Akzo Nobel Base Chemicals, 1996-2002 (not for open publication)
  • Lide, David, NIST, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press, 61st edition, 1980-1981
  • Aspen Technology, Aspen Properties , binary mixtures modelling software, calculations by Akzo Nobel Engineering, 2002-2003
  • Evison D, Hinsley D, Rice P. Chemical weapons. 2002;324(7333):332-5. PMID 11834561
  • Arthur C., MD Guyton, John E. Hall, Textbook of Medical Physiology , WB Saunders Company; 10th edition (August 15, 2000), ISBN 0-7216-8677-X
  • Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann, pp. 946–48, ISBN 0-7506-3365-4
  • ( EN ) Robert Perry , Dow. W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook , 8ª ed., McGraw-Hill Professional, 2007, ISBN 0-07-142294-3 .
  • ( EN ) Harold L. Kaplan, Antonio Anzueto, Walter G. Switzer, Robert K. Hinderer, Effects of hydrogen chloride on respiratory response and pulmonary function of the baboon , in Journal of Toxicology and Environmental Health, Parte A , vol. 23, n. 4, aprile 1988, pp. 473-493, DOI : 10.1080/15287398809531129 .
  • ( EN ) Severin Austin, Arndt Glowacki, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, "Hydrochloric Acid" , Wiley-VCH, 2000, DOI : 10.1002/14356007.a13_283 .
  • ( EN ) Egon Wiberg, Nils Wiberg, Arnold Frederick Holleman, Inorganic chemistry , Academic Press, 2001, ISBN 0-12-352651-5 .
  • ( EN ) Assembly of Life Sciences (US). Committee on Medical and Biologic Effects of Environmental Pollutants, Chlorine and hydrogen chloride , National Academy of Sciences, 1976, ISBN 0-309-02519-2 .

Voci correlate

Altri progetti

Collegamenti esterni

Controllo di autorità Thesaurus BNCF 12807 · LCCN ( EN ) sh85063381 · GND ( DE ) 4178993-3 · NDL ( EN , JA ) 00562001
Chimica Portale Chimica : il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia