Struktura, właściwości i zastosowania kwasu solnego (HCl)

3252
Philip Kelley
Struktura, właściwości i zastosowania kwasu solnego (HCl)

Plik kwas chlorowodorowy (HCl) lub kwas solny jest związkiem nieorganicznym, który powstaje w wyniku rozpuszczenia w wodzie chlorowodoru, zapoczątkowującego jon hydroniowy (H3LUB+) i jon chlorkowy (Cl-). Dokładniej, jest to wodorowęglan chlorowcowego chloru z wodorem.

HCl to mocny kwas, który całkowicie jonizuje w wodzie, a jego produkty jonizacji są stabilne. O całkowitej jonizacji HCl świadczy fakt, że pH 0,1 M roztworu HCl wynosi 1.

Autor: Walkerma, en.wikipedia [domena publiczna], źródło Wikimedia Commons

Główną metodą przemysłowej produkcji HCl jest chlorowanie związków organicznych do produkcji np. Dichlorometanu, trichloroetylenu, perchloroetylenu czy chlorku winylu. HCl jest produktem ubocznym reakcji chlorowania.

Znajduje zastosowanie w miareczkowaniu zasad w licznych reakcjach chemicznych, przy chemicznym roztwarzaniu związków organicznych itp..

Opary kwasu solnego (chlorowodoru) mogą poważnie uszkodzić oczy. Ponadto mogą powodować podrażnienia i poważne problemy z drogami oddechowymi.

Światło żołądka ma kwaśne pH (1-3) z wysokim stężeniem HCl. Obecność kwasu sprzyja sterylizacji treści żołądkowej, inaktywując liczne bakterie obecne w pożywieniu. To wyjaśniałoby zapalenie żołądka i jelit związane ze stanem achlorhydrii.

Ponadto HCl ułatwia trawienie białek poprzez aktywację enzymu proteolitycznego pepsyny..

Stosuje się go przy czyszczeniu basenów, zwykle wystarczy zwykły detergent, ale między płytkami są plamy, które wymagają w takich przypadkach użycia kwasu solnego.

Jest stosowany do kontroli pH w farmaceutykach, żywności i wodzie pitnej. Znajduje również zastosowanie w unieszkodliwianiu strumieni ścieków zawierających materiał alkaliczny..

Kwas solny jest stosowany do regeneracji żywic jonowymiennych, wykorzystywanych do sekwestracji jonów metali lub innych rodzajów jonów w przemyśle, laboratoriach badawczych oraz do oczyszczania wody pitnej..

Z drugiej strony można również zauważyć, że chlorowodór, związek gazowy, jest cząsteczką dwuatomową i tworzące ją atomy są połączone wiązaniem kowalencyjnym. Tymczasem kwas solny jest związkiem jonowym, który w roztworze wodnym dysocjuje na H.+ i Cl-. Interakcja między tymi jonami jest elektrostatyczna..

Indeks artykułów

  • 1 Struktura chemiczna
  • 2 Szkolenie
  • 3 Gdzie się znajduje?
    • 3.1 Gastrin
    • 3.2 Histamina
    • 3.3 Acetylocholina
    • 3.4 Inne źródła biologicznego HCl
  • 4 Właściwości fizyczne i chemiczne
    • 4.1 Masa cząsteczkowa
    • 4.2 Kolor
    • 4.3 Zapach
    • 4.4 Smak
    • 4.5 Temperatura wrzenia
    • 4.6 Temperatura topnienia
    • 4.7 Rozpuszczalność w wodzie
    • 4.8 Rozpuszczalność w metanolu
    • 4.9 Rozpuszczalność w etanolu
    • 4.10 Rozpuszczalność w eterze
    • 4.11 Gęstość
    • 4.12 Gęstość gazu
    • 4.13 Gęstość par
    • 4.14 Prężność par
    • 4.15 Stabilność
    • 4.16 Samozapłon
    • 4.17 Rozkład
    • 4.18 Korozyjność
    • 4.19 Napięcie powierzchniowe
    • 4.20 Polimeryzacja
  • 5 zastosowań
    • 5.1 Przemysł i dom
    • 5.2 Synteza i reakcje chemiczne
  • 6 Zagrożenia i toksyczność
  • 7 Zapobieganie uszkodzeniom spowodowanym przez kwas solny
  • 8 Odniesienia

Struktura chemiczna

Rysunek 1: Formy kwasu solnego przez rozpuszczenie HCl w wodzie

Każda cząsteczka HCl składa się z atomu wodoru i atomu chloru. Chociaż w temperaturze pokojowej HCl jest trującym i bezbarwnym gazem, po rozpuszczeniu w wodzie daje kwas solny..

Trening

Rysunek 2: wygląd kwasu solnego.

-Może być wytwarzany przez elektrolizę NaCl (chlorku sodu), który jest źródłem Hdwa (g), Cldwa (g), 2Na (ac) i OH- (ac). Później:

H.dwa +  Cldwa => 2 HC1

To jest reakcja egzotermiczna.

-HCl jest wytwarzany w reakcji chlorku sodu z kwasem siarkowym. Proces, który można opisać w następujący sposób:

NaCl + Hdwapołudniowy zachód=> NaHSO4   +   HCl

Następnie zbiera się chlorowodór, a chlorek sodu poddaje się reakcji z wodorosiarczynem sodu zgodnie z następującą reakcją:

NaCl + NaHSO4 => Nadwapołudniowy zachód4   +    HCl

Ta reakcja została wprowadzona przez Johana Glaubera w XVII wieku do produkcji kwasu solnego. Obecnie jest używany głównie w laboratoriach, ponieważ spadło znaczenie jego przemysłowego zastosowania.

-Kwas solny może być wytwarzany jako produkt uboczny chlorowania związków organicznych, na przykład: przy produkcji dichlorometanu.

dodwaH.4   +   Cldwa  => C.dwaH.4Cldwa

dodwaH.4Cldwa  => C.dwaH.3Cl + HCl

Ta metoda wytwarzania HCl jest częściej stosowana w przemyśle, obliczając, że 90% HCl produkowanego w Stanach Zjednoczonych pochodzi z tej metody.

-I wreszcie HCl jest wytwarzany podczas spalania chlorowanych odpadów organicznych:

do4H.6Cldwa      +       5 Odwa   => 4 COdwa    +     2 godzdwaO + 2 HCl

Gdzie to się znajduje?

Kwas solny jest skoncentrowany w świetle żołądka, gdzie osiąga pH równe 1. Istnienie bariery śluzowej, bogatej w wodorowęglany, zapobiega uszkodzeniom komórek żołądka spowodowanym niskim pH żołądka..

Istnieją trzy główne fizjologiczne bodźce do wydzielania H.+ przez komórki okładzinowe żołądka: gastrynę, histaminę i acetylocholinę.

Gastrin

Gastryna to hormon wydzielany w okolicy odźwiernika żołądka, który działa poprzez zwiększenie wewnątrzkomórkowego stężenia Ca, pośrednika w aktywacji aktywnego transportu H+ w kierunku światła żołądka.

Transport aktywny jest wykonywany przez enzym ATPazę, który wykorzystuje energię zawartą w ATP do przenoszenia H.+ w kierunku światła żołądka i wprowadzić K+.

Histamina

Jest wydzielana przez tak zwane komórki enterochromafinopodobne (SEC) żołądka. W jej działaniu pośredniczy wzrost stężenia cyklicznego AMP i działa poprzez zwiększenie, podobnie jak gastryna, aktywnego transportu H+ w kierunku światła żołądka za pośrednictwem pompy H.+-K.+.

Acetylocholina

Jest wydzielana przez nerwowe zakończenia nerwu błędnego, podobnie jak gastryna pośredniczy w jej działaniu poprzez wzrost wewnątrzkomórkowego Ca, aktywując działanie pompy H.+-K.+.

H+ komórek okładzinowych pochodzi z reakcji COdwa z HdwaO, aby utworzyć H.dwaWSPÓŁ3  (kwas węglowy). To później rozkłada się na H.+ i HCO3-. H+ jest aktywnie transportowany do światła żołądka przez błonę wierzchołkową żołądka. Tymczasem HCO3- jest wprowadzany do krwi w połączeniu z wejściem Cl-.

Mechanizm przeciwtransportowy lub anty-transportowy Cl-HCO3- która występuje w błonie podstawnej komórek okładzinowych powoduje wewnątrzkomórkową akumulację Cl-. Następnie jon przechodzi do światła żołądka, towarzysząc H.+. Szacuje się, że wydzielanie HCl w żołądku ma stężenie 0,15 M.

Inne źródła biologicznego HCl

Istnieją inne bodźce do wydzielania HCl przez komórki okładzinowe, takie jak kofeina i alkohol.

Wrzody żołądka i dwunastnicy występują, gdy naruszona zostaje bariera chroniąca komórki żołądka przed szkodliwym działaniem HCl..

Eliminując wspomniane działanie ochronne, bakterie Helicobacter pylori, kwas acetylosalicylowy oraz niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ) przyczyniają się do powstawania wrzodów..

Wydzielanie kwasu ma za zadanie eliminację drobnoustrojów obecnych w pożywieniu i zainicjowanie trawienia białek poprzez działanie pepsyny. Główne komórki trzonu żołądka wydzielają pepsynogen, proenzym, który jest przekształcany w pepsynę pod wpływem niskiego pH światła żołądka.

Fizyczne i chemiczne właściwości

Waga molekularna

36,458 g / mol.

Kolor

Jest to bezbarwna lub lekko żółtawa ciecz.

Zapach

Jest to drażniący, gryzący zapach.

Smak

Próg degustacji czystej wody to stężenie 1,3 x 10-4 moli / l.

Temperatura wrzenia

-121º F przy 760 mmHg. -85,05º C do 760 mmHg.

Temperatura topnienia

-174º F (-13,7º F) dla 39,7% w / w roztworu HCl w wodzie), -114,22º C.

Rozpuszczalność w wodzie

Roztwór HCl może mieć 67% wag./wag. W 86 ° F; 82,3 g / 100 g wody w 0 ° C; 67,3 g / 100 g wody o temperaturze 30 ° C i 63,3 g / 100 g wody o temperaturze 40 ° C.

Rozpuszczalność w metanolu

51,3 g / 100 g roztworu w 0 ° C i 47 g / 100 g roztworu w 20 ° C

Rozpuszczalność w etanolu

41,0 / 100 g roztworu o temperaturze 20 ° C

Rozpuszczalność w eterze

24,9 g / 100 roztworu w temperaturze 20 ° C.

Gęstość

1,059 g / ml w 59 ° F w 10,17% w / w roztworze.

Gęstość gazu

100045 g / l

Gęstość pary

1268 (w odniesieniu do powietrza przyjętego jako 1)

Ciśnienie pary

32 452 mmHg w 70 ° F; 760 mmHg przy -120,6 ° F

Stabilność

Posiada wysoką stabilność termiczną.

Samozapłon

Nie jest łatwopalny.

Rozkład

Rozkłada się podczas ogrzewania wydzielając toksyczny dym chloru.

Lepkość: 0,405 cPoise (ciecz przy 118,6 ° K), 0,0131 cPoise (para przy 273,06 ° K).

Korozyjność

Działa silnie korodująco na aluminium, miedź i stal nierdzewną. Działa niszcząco na wszystkie metale (rtęć, złoto, platynę, srebro, tantal z wyjątkiem niektórych stopów).

Napięcie powierzchniowe

23 mN / cm przy 118,6 ° K.

Polimeryzacja

Aldehydy i epoksydy ulegają gwałtownej polimeryzacji w obecności kwasu solnego.

Na właściwości fizyczne, takie jak lepkość, prężność par, temperatura wrzenia i temperatura topnienia ma wpływ procentowe stężenie HCl w / w.

Aplikacje

Kwas solny ma wiele zastosowań w domu, w różnych gałęziach przemysłu, w laboratoriach dydaktycznych i badawczych itp..

Przemysł i dom

-Kwas solny jest stosowany w przetwórstwie hydrometalurgicznym, np. Do produkcji tlenku glinu i dwutlenku tytanu. Służy do aktywizacji produkcji odwiertów naftowych.

Wstrzyknięcie kwasu zwiększa porowatość wokół oleju, co sprzyja jego ekstrakcji..

-Służy do usuwania osadów CaCO3 (węglan wapnia) poprzez jego przemianę w CaCldwa (chlorek wapnia), który jest lepiej rozpuszczalny i łatwiejszy do usunięcia. Podobnie jest stosowany w przemyśle przy obróbce stali, materiału o wielu zastosowaniach i zastosowaniach, zarówno w przemyśle, budownictwie, jak iw gospodarstwie domowym..

-Murarze używają roztworów HCl do mycia i czyszczenia cegieł. Stosowany jest w domu do mycia i dezynfekcji łazienek oraz ich odpływów. Ponadto kwas solny jest używany w grawerowaniu, w tym w operacjach czyszczenia metali..

-Kwas solny ma zastosowanie w usuwaniu spleśniałej warstwy tlenku żelaza, która gromadzi się na stali, przed jej późniejszą obróbką w procesie wytłaczania, walcowania, cynkowania itp..

WiaradwaLUB3    +    Fe + 6 HCl => 3 FeCldwa     +      H.dwaLUB

-Pomimo tego, że jest silnie korozyjny, służy do usuwania metalicznych plam z żelaza, miedzi i mosiądzu, przy użyciu wody w rozcieńczeniu 1:10..

Synteza i reakcje chemiczne

-Kwas solny jest stosowany w reakcjach miareczkowania zasad lub alkaliów, a także do regulacji pH roztworów. Ponadto znajduje zastosowanie w wielu reakcjach chemicznych, np. Przy trawieniu białek, procedurze poprzedzającej badanie zawartości aminokwasów i ich identyfikację..

-Głównym zastosowaniem kwasu solnego jest produkcja związków organicznych, takich jak chlorek winylu i dichlorometan. Kwas jest półproduktem do produkcji poliwęglanów, węgla aktywnego i kwasu askorbinowego.

-Jest używany do produkcji kleju. Podczas gdy w przemyśle tekstylnym jest używany do wybielania tkanin. Znajduje zastosowanie w przemyśle garbarskim, ingerując w jego obróbkę. Znajduje również zastosowanie jako nawóz oraz do produkcji chlorków, barwników itp. Znajduje również zastosowanie w galwanotechnice, fotografii i przemyśle gumowym..

-Wykorzystywany jest do produkcji sztucznego jedwabiu, do rafinacji olejów, tłuszczów i mydeł. Ponadto znajduje zastosowanie w reakcjach polimeryzacji, izomeryzacji i alkilacji..

Ryzyko i toksyczność

Działa żrąco na skórę i błony śluzowe, powodując oparzenia. Te, jeśli są ciężkie, mogą powodować owrzodzenia, pozostawiając blizny keloidowe i cofające się. Kontakt z oczami może spowodować zmniejszenie lub całkowitą utratę wzroku z powodu uszkodzenia rogówki..

Kiedy kwas dotrze do twarzy, może spowodować poważne cykle, które zniekształcają twarz. Częsty kontakt z kwasem może również powodować zapalenie skóry..

Spożycie kwasu solnego powoduje oparzenia ust, gardła, przełyku i przewodu pokarmowego, powodując nudności, wymioty i biegunkę. W skrajnych przypadkach może dojść do perforacji przełyku i jelita z zatrzymaniem krążenia i śmiercią..

Z drugiej strony opary kwaśne w zależności od stężenia mogą powodować podrażnienie dróg oddechowych, powodując zapalenie gardła, obrzęk głośni, zwężenie oskrzeli z zapaleniem oskrzeli, sinicę i obrzęk płuc (nadmierne gromadzenie się płynu w płucach) oraz w skrajnych przypadkach śmierć.

Narażenie na wysokie stężenia kwaśnych oparów może spowodować obrzęk i skurcz gardła, aw konsekwencji uduszenie..

Częste są również martwice zębów, które pojawiają się w zębach z utratą połysku; stają się żółtawe i papkowate, ostatecznie pękają.

Zapobieganie uszkodzeniom spowodowanym kwasem solnym

Istnieje zbiór zasad dotyczących bezpieczeństwa osób pracujących z kwasem solnym:

-Osoby z chorobami układu oddechowego i przewodu pokarmowego w wywiadzie nie powinny pracować w środowisku, w którym występuje kwas..

-Pracownicy muszą nosić odzież kwasoodporną, nawet z kapturem; okulary ochronne, ochraniacze ramion, rękawice kwasoodporne i buty o takich samych właściwościach. Powinni również nosić maski przeciwgazowe, aw przypadku silnego narażenia na opary kwasu solnego zaleca się stosowanie niezależnego aparatu oddechowego..

-W miejscu pracy muszą być również prysznice awaryjne i fontanny do mycia oczu..

-Ponadto istnieją normy dotyczące środowisk pracy, takie jak rodzaj podłogi, obwody zamknięte, ochrona sprzętu elektrycznego itp..

Bibliografia

  1. StudiousGuy. (2018). Kwas solny (HCl): ważne zastosowania i zastosowania. Zaczerpnięte z: studiousguy.com
  2. Ganong, W. F. (2003). Przegląd fizjologii medycznej. Wydanie dwudzieste pierwsze. Firma McGraw-Hill Companies INC.
  3. PubChem. (2018). Kwas chlorowodorowy. Zaczerpnięte z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Weebly. Kwas chlorowodorowy. Zaczerpnięte z: psa-hydrochloric-acid.weebly.com
  5. CTR. Karta charakterystyki kwasu solnego. [PDF]. Zaczerpnięte z: uacj.mx

Jeszcze bez komentarzy