KWAS SOLNY (HCL): BUDOWA, WŁAŚCIWOŚCI I ZASTOSOWANIE - CHEMIA - 2026

Kwas solny (HCl) lub kwas solny jest nieorganiczny związek utworzony przez rozpuszczenie w wodzie z chlorowodorem, co powoduje jonu hydroniowego (H ₃ O ⁺ ) i jonów chlorkowych (Cl ^- ). Dokładniej, jest to wodorowęglan chlorowcowo-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 at en.wikipedia, źródło Wikimedia Commons

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

Znajduje zastosowanie w miareczkowaniu zasad w licznych reakcjach chemicznych, przy chemicznym rozkładaniu 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 żywności. To wyjaśniałoby zapalenie żołądka i jelit związane ze stanem achlorhydrii.

Ponadto HCl ułatwia trawienie białek poprzez aktywację enzymu proteolitycznego pepsyny.

Stosuje się go do czyszczenia 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 przy unieszkodliwianiu strumieni odpadów zawierających materiał alkaliczny.

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

Z drugiej strony można też powiedzieć, że chlorowodór, będący związkiem gazowym, 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.

Struktura chemiczna

Rysunek 1: Kwas solny powstaje poprzez 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, jeśli rozpuszcza się w wodzie, daje kwas solny.

Trening

Rysunek 2: wygląd kwasu solnego.

-Może być wytwarzany przez elektrolizę NaCl (chlorek sodu), z którego powstaje H ₂ (g), Cl ₂ (g), 2Na (aq) i OH ^- (aq). Następnie:

H ₂ + Cl ₂ => 2 HCl

To jest egzotermiczna reakcja.

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

NaCl + H ₂ SO ₄ => NaHSO ₄ + HCl

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

NaCl + NaHSO ₄ => Na ₂ SO ₄ + HCl

Reakcja ta 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 chlorowodorowy może być wytwarzany jako produkt uboczny chlorowania związków organicznych, np. Przy produkcji dichlorometanu.

C ₂ H ₄ + Cl ₂ => C ₂ H ₄ Cl ₂

C ₂ H ₄ Cl ₂ => C ₂ H ₃ Cl + 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 w procesie spalania chlorowanych odpadów organicznych:

C ₄ H ₆ Cl ₂ + 5 O ₂ => 4 CO ₂ + 2 H ₂ O + 2 HCl

Gdzie to się znajduje?

Kwas solny jest skoncentrowany w świetle żołądka, gdzie osiąga pH równe 1. Istnienie bogatej w wodorowęglany bariery śluzowej zapobiega uszkodzeniu komórek żołądka z powodu niskiego pH.

Istnieją trzy główne fizjologiczne bodźce do wydzielania H ⁺ przez komórki okładzinowe trzonu żołądka: gastryna, histamina i acetylocholina.

Gastrin

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

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

Histamina

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

Acetylocholina

Jest wydzielana przez nerwy błędne, podobnie jak gastryna pośredniczy w jej działaniu poprzez zwiększenie wewnątrzkomórkowego Ca, aktywując działanie pompy H ⁺ -K ⁺ .

H ⁺ komórek okładzinowych pochodzi z reakcji CO ₂ z H ₂ O w celu utworzenia H ₂ CO ₃ (kwas węglowy). To następnie rozkłada się na H ⁺ i HCO ₃ ^- . H ⁺ jest aktywnie transportowany do światła żołądka przez błonę wierzchołkową żołądka. W międzyczasie HCO ₃ ^- jest wprowadzany do krwi w połączeniu z wejściem Cl ^- .

Mechanizm przeciwtransportowy lub przeciwtransportowy Cl ^- HCO ₃ ^- występujący 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 działanie ochronne, o którym mowa przez bakterie Helicobacter pylori, kwas acetylosalicylowy i niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ) przyczyniają się do powstawania wrzodów.

Wydzielanie kwasu ma za zadanie eliminację drobnoustrojów obecnych w pożywieniu oraz 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 w czystej wodzie to stężenie 1,3 x ^10-4 mol / l.

Temperatura wrzenia

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

Temperatura topnienia

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

Rozpuszczalność w wodzie

Roztwór HCl może mieć 67% w / p 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 w temperaturze 20 ° C

Rozpuszczalność w eterze

24,9 g / 100 roztworu w temperaturze 20ºC.

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 118,6º 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 wpływa procentowe stężenie HCl w / w.

Aplikacje

Kwas solny ma liczne zastosowania w domu, w różnych gałęziach przemysłu, w laboratoriach dydaktycznych i badawczych itp.

Przemysł i dom

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

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

-Służy do usuwania złogów CaCO ₃ (węglanu wapnia) poprzez przekształcenie go w CaCl ₂ (chlorek wapnia), który jest lepiej rozpuszczalny i łatwiejszy do usunięcia. Podobnie jest stosowany w przemyśle do obróbki stali, materiału o wielu zastosowaniach i zastosowaniach, zarówno w przemyśle, budownictwie, jak iw domu.

- Murarze używają roztworów HCl do mycia i czyszczenia cegieł. Służy w domu do czyszczenia i dezynfekcji łazienek oraz ich odpływów. Dodatkowo kwas solny jest używany do grawerowania, w tym do czyszczenia metali.

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

Fe ₂ O ₃ + Fe + 6 HCl => 3 FeCl ₂ + H ₂ O

-Mimo silnego działania korozyjnego, służy do usuwania plam metalowych występujących w żelazie, miedzi i mosiądzu, przy użyciu wody w rozcieńczeniu 1:10.

Synteza i reakcje chemiczne

-Kwas chlorowodorowy 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.

-Służy do produkcji kleju. 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.

-Służy 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 poważne, mogą powodować owrzodzenia, pozostawiając blizny keloidowe i cofające się blizny. 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 akcji serca i śmiercią.

Z kolei opary kwaśne w zależności od stężenia mogą powodować podrażnienia dróg oddechowych, powodując zapalenie gardła, obrzęk głośni, zwężenie oskrzeli z zapaleniem oskrzeli, sinicę i obrzęk płuc (nadmierne gromadzenie się płynu w płucach) aw 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 na zębach z utratą połysku; stają się żółtawe i miękkie, a ostatecznie rozpadają się.

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 z obecnością kwasu.

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

-Środowisko pracy musi mieć 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, WF (2003). Przegląd fizjologii medycznej. Wydanie dwudzieste pierwsze. 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. . Zaczerpnięte z: uacj.mx