Хлористый водород - определение, получение, свойства, использование

Как галогеноводород соединение хлороводорода имеет химическую формулу HCl. Это бесцветный газ при температуре окружающей среды, который выделяет белые пары соляной кислоты при контакте с парами воздуха и воды. В технике и промышленности критическое значение имеют газообразный хлористый водород и соляная кислота. Соляная кислота, водный раствор хлористого водорода, также известна как HCl .

Dissolving gaseous hydrogen chloride in water yields hydrochloric acid. Because of the acid’s corrosive nature, ceramic, glass, or occasionally tantalum apparatus is usually employed. Hydrochloric acid is often sold as a solution containing 28–35 % hydrogen chloride by weight, sometimes known as concentrated hydrochloric acid. Although anhydrous liquid hydrogen chloride is accessible, its application is limited due to the large and expensive containers necessary to store it.

Below mentioned is the structure of HCl:

Structure of HCl

Приготовление HCl

• Глаубер впервые получил хлористый водород в 1648 году путем нагревания хлорида натрия с концентрированной H ₂ SO ₄ . Дэви продемонстрировал в 1840 году, что HCl представляет собой комбинацию хлора и водорода. Соляная кислота - это еще одно название соляной кислоты. При нагревании кристаллов NaCl с концентрированной H ₂ SO ₄ образуется соляная кислота (серная кислота).

NaCl+H ₂ SO ₄ → NaHSO ₄ +HCl

• В качестве побочного продукта мы получаем бисульфат натрия, который нерастворим. В результате мы добавляем в него дополнительно хлорид натрия. Эта смесь должна быть нагрета до более высокой температуры около 823К. Он производит растворимый сульфат натрия и газообразный HCl. Эту HCl сушат, обрабатывая ее сильной серной кислотой. HCl не высушивается в присутствии пятиокиси фосфора или сильнодействующей извести. Это связано с тем, что он реагирует с обеими этими молекулами.

NaHSO ₄ + NaCl → _{Na2SO 4} + HCl

• Как правило, большая часть производимого хлороводорода/соляной кислоты является побочным продуктом других химических реакций. Хлорирование углеводородов также дает HCl.
• Растворение газообразного хлороводорода в воде дает соляную кислоту. Из-за коррозионной природы кислоты обычно используют керамические, стеклянные или иногда танталовые приборы.

Химические свойства HCl

• В водном растворе химическое вещество в значительной степени диссоциирует на ион гидроксония (H3O+) и ион хлорида (Cl-).
• Поскольку он монопротонный, он может испускать только один протон.
• В воде он может полностью диссоциировать с образованием ионов водорода и хлора.
• Благородные металлы реагируют при соотношении 1:3 со смесью азотной и соляной кислот. Это называется акварегией.
• Соли более слабых кислот реагируют с соляной кислотой. Примерами являются карбонат натрия, бикарбонат натрия и другие соли.
• Когда соляная кислота соединяется с карбонатом натрия и бикарбонатом натрия, образуется хлорид натрия, углекислый газ и вода.
• Он также преобразует сульфат натрия в хлорид натрия, диоксид серы и воду.
• Реакция с карбонатом натрия

Na ₂ CO ₃ + 2HCl → 2NaCl + CO ₂ ↑ + H ₂ O

• Реакция с бикарбонатом натрия

NaHCO ₃ + HCl → NaCl + CO ₂ + H ₂ O

• Реакция с сульфатом натрия

Na ₂ SO ₃ + 2HCl → 2NaCl + SO ₂ ↑ + H ₂ O

Физические свойства HCl

1. Хлористый водород — бесцветный газ с резким запахом.
2. Газ пахнет во влажном воздухе из-за его высокой растворимости.
3. В разбавленных жидкостях диссоциация практически полная. В результате соляная кислота является сильной кислотой.
4. Соляная кислота представляет собой водный раствор хлористого водорода.
5. Он сжижается при 189К, образуя бесцветную жидкость, и замерзает при 159К, образуя белое твердое вещество.
6. Соляная кислота не вызывает коррозии в присутствии стекла.
7. Соляная кислота является чрезвычайно коррозионно-агрессивной, разъедая такие металлы, как платина, золото, серебро, ртуть, тантал и другие.

Органический синтез

Промышленное производство хлористого водорода часто интегрируется путем создания фторированных и хлорированных органических химических веществ, таких как фреон, тефлон и другие фреоны, а также хлоруксусная кислота, ПВХ и т. д. Производство соляной кислоты часто сочетается с ее потреблением на месте. В случае химических реакций атомы водорода на углеводороде могут быть заменены атомами хлора, а освободившийся атом водорода рекомбинирует с запасным атомом из молекулы хлора с образованием хлористого водорода. Фторирование определяется как следующая реакция замены хлора, в результате которой образуется хлористый водород, при этом химическая реакция выглядит следующим образом:

R-H + Cl ₂ → R-Cl + HCl

R-Cl + HF → R-F + HCl

Полученный хлористый водород можно поглощать водой или сразу же использовать повторно, получая соляную кислоту промышленного или технического качества.

Использование хлористого водорода

1. Хлор, царская водка и другие хлориды производятся с использованием HCl.
2. Он используется для растворения благородных газов в качестве растворителя.
3. В лабораториях он используется в качестве реагента.
4. Травление стали — это процедура, в которой используется слабая соляная кислота для удаления ржавчины или оксида железа со стали или железа перед ее переработкой в проволоку, покрытие листового и полосового проката и продукцию жестяного завода.
5. Производство органических соединений: HCl полезен при производстве органических соединений, таких как винилхлорид и дихлорметан, оба из которых используются для производства ПВХ. Он также производит органические вещества, такие как аскорбиновая кислота и фармацевтические препараты.
6. Синтез неорганических соединений: HCl полезен при синтезе соединений, которые можно использовать в качестве химикатов для обработки воды. Например, хлорид полиалюминия (PAC), железная кислота и углевод алюминия эффективны при очистке воды. Это также полезно при регенерации ионообменных смол, особенно при осаждении катионов из смол.
7. Желудочная кислота: соляная кислота является важным компонентом желудочного сока в организме, который способствует пищеварению. В желудке соляная кислота превращает неактивный пепсиноген в активный пепсин, который способствует пищеварению, разрушая связи между аминокислотами. Это известно как протеолиз. Желудочная кислота: соляная кислота является жизненно важной частью желудочного сока в организме, которая помогает при расстройстве желудка. Неактивный пепсиноген превращается в активный пепсин под действием соляной кислоты в желудке, что помогает пищеварению, разрушая связи, связывающие аминокислоты. Этот процесс называется протеолизом.

Harmful effects of HCl

1. The digestive fluids of the human stomach contain hydrochloric acid.
2. Excessive acid secretion produces stomach ulcers, whereas a substantial deficit hampers digestion and is sometimes the primary cause of deficiency anaemias.
3. A few minutes of exposure to 0.1% by volume hydrogen chloride gas in the environment can result in death.
4. Burns and skin irritation are caused by concentrated hydrochloric acid.

Safety from HCl: When hydrogen chloride comes into touch with water in bodily tissue, it produces caustic hydrochloric acid. Inhaling the fumes can induce coughing, choking, nose, throat, and upper respiratory tract inflammation, and, in severe cases, pulmonary edoema, circulatory system failure, and death. Contact with the skin might result in redness, discomfort, and serious chemical burns. Hydrogen chloride can cause serious eye burns and lasting eye damage.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Какая кислота используется для получения газообразного хлороводорода?

Отвечать:

In the production of Hydrogen Chloride gas, concentrated sulfuric acid is employed.

Вопрос 2: Приведите два примера бесцветных газов, которые при смешивании образуют белое твердое вещество.

Отвечать:

When hydrogen chloride and ammonia combine, they form a white solid.

Вопрос 3: Почему нельзя концентрировать разбавленную соляную кислоту при кипячении выше 22,2%?

Отвечать:

It cannot be concentrated further than 22.2 percent by boiling because the molecules of dilute hydrochloric acid HCl (g) combine with water vapour.

Вопрос 4: Каковы физические свойства газообразного хлороводорода?

Отвечать:

1. It is an odourless and colourless gas.
2. It has a sour flavour and a strong odour.
3. It dissolves readily in water and other non-polar solvents.
4. HCl gas has a boiling point of -83°C and a melting point of -113°C.
5. It is caustic in nature, causing irritation, pain, and inflammation, as well as coughing, sneezing, and choking sensations when inhaled.

Вопрос 5: Как преобразовать соляную кислоту в зарождающийся хлор? Объясните сбалансированным уравнением.

Отвечать:

By combining three parts concentrated hydrochloric acid and one part concentrated nitric acid, hydrochloric acid can be transformed to nascent chlorine.