KYSELINA CHLOROVODÍKOVÁ (HCL): STRUKTURA, VLASTNOSTI A POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Kyselina chlorovodíková (HCl) nebo Kyselina solná je anorganická sloučenina tvořen rozpuštěním ve vodě chlorovodíku, což vede hydronium iontů (H ₃ O ⁺) a chloridových iontů (Cl ^-). Konkrétněji se jedná o hydracid halogenového chloru s vodíkem.

HCI je silná kyselina, která ve vodě zcela ionizuje a její ionizační produkty jsou stabilní. Úplná ionizace HC1 je potvrzena skutečností, že pH 0,1 M roztoku HC1 je 1.

Walkerma na en.wikipedia, z Wikimedia Commons

Hlavní metodou průmyslové výroby HC1 je chlorace organických sloučenin za vzniku například dichlormethanu, trichlorethylenu, perchlorethylenu nebo vinylchloridu. HCI je vedlejší produkt chlorační reakce.

Používá se při titraci bází při četných chemických reakcích, při chemickém trávení organických sloučenin atd.

Páry kyseliny chlorovodíkové (chlorovodík) mohou vážně poškodit oči. Kromě toho mohou způsobit podráždění a vážné problémy v dýchacích cestách.

Žaludeční lumen má kyselé pH (1-3) s vysokou koncentrací HC1. Přítomnost kyseliny podporuje sterilizaci obsahu žaludku a inaktivuje množství bakterií přítomných v potravě. To by vysvětlilo gastroenteritidu spojenou se stavem achlorhydrie.

Kromě toho HC1 usnadňuje trávení proteinů aktivací proteolytického enzymu pepsin.

Používá se při čištění bazénů, obvykle stačí běžný čisticí prostředek, ale mezi dlaždicemi jsou skvrny, které v těchto případech vyžadují použití kyseliny chlorovodíkové.

Používá se při kontrole pH ve farmaceutických přípravcích, potravinách a pitné vodě. Používá se také při neutralizaci odpadních toků obsahujících alkalický materiál.

Kyselina chlorovodíková se používá k regeneraci iontoměničových pryskyřic, používá se k odlučování kovových iontů nebo jiných typů iontů v průmyslu, ve výzkumných laboratořích a při čištění pitné vody.

Na druhé straně lze také říci, že chlorovodík, plynná sloučenina, je diatomická molekula a atomy, které ji tvoří, jsou spojeny kovalentní vazbou. Mezitím je kyselina chlorovodíková iontovou sloučeninou, která se ve vodném roztoku disociuje na H ⁺ a Cl ^-. Interakce mezi těmito ionty je elektrostatická.

Chemická struktura

Obrázek 1: Kyselina chlorovodíková se vytvoří rozpuštěním HC1 ve vodě

Každá molekula HC1 je tvořena atomem vodíku a atomem chloru. I když je při pokojové teplotě HCI jedovatý a bezbarvý plyn, pokud se rozpustí ve vodě, dává kyselinu chlorovodíkovou.

Výcvik

Obrázek 2: vzhled kyseliny chlorovodíkové.

-Je lze vyrábět elektrolýzou NaCl (chlorid sodný), který pochází H ₂ (g), Cl- ₂ (g), 2Na (aq) a OH ^- (aq). Pak:

H ₂ + Cl ₂ => 2 HCI

To je exotermická reakce.

-HCl se vyrábí reakcí chloridu sodného s kyselinou sírovou. Proces, který lze nastínit následujícím způsobem:

NaCl + H ₂ SO ₄ => NaHSO ₄ + HCl

Potom se shromáždí chlorovodík a chlorid sodný se nechá reagovat s hydrogensiřičitanem sodným podle následující reakce:

NaCl + NaHSO ₄ => Na ₂ SO ₄ + HCl

Tuto reakci zavedl Johan Glauber v 17. století za účelem výroby kyseliny chlorovodíkové. V současné době se používá hlavně v laboratořích, protože význam průmyslového využití klesá.

-Hydrochlorová kyselina se může vyrábět jako vedlejší produkt chlorace organických sloučenin, například při výrobě dichlormethanu.

C ₂ H ₄ + Cl ₂ => C ₂ H ₄ Cl ₂

C ₂ H ₄ Cl ₂ => C ₂ H ₃ Cl + HCl

Tento způsob výroby HC1 je průmyslověji používán, přičemž se počítá, že 90% HC1 produkované ve Spojených státech je touto metodikou.

- A konečně se při spalování chlorovaného organického odpadu produkuje HCl:

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

Kde se to nachází?

Kyselina chlorovodíková je koncentrována v žaludečním lumenu, kde je dosaženo pH 1. Existence hlenové bariéry bohaté na hydrogenuhličitan zabraňuje poškození žaludečních buněk v důsledku nízkého pH žaludku.

Existují tři hlavní fyziologické stimuly pro sekreci H ⁺ parietálními buňkami žaludečního těla: gastrin, histamin a acetylcholin.

Gastrin

Gastrin je hormon, který se vylučuje v oblasti žaludeční antrum, který působí zvýšením intracelulární koncentrace Ca, což je prostředník v aktivaci aktivního transportu H ⁺ do žaludečního lumenu.

Aktivní transport se provádí enzymem ATPase, který využívá energii obsaženou v ATP k přenosu H ⁺ do žaludečního lumenu a zavedení K ⁺.

Histamin

Je vylučován tzv. Enterochromafinovými buňkami (SEC) žaludečního těla. Jeho působení je zprostředkováno zvýšením koncentrace cyklického AMP a působí, jako je například gastrin, zvýšením aktivního transportu H ⁺ do žaludečního lumen zprostředkovaného pumpou H ⁺ -K ⁺.

Acetylcholin

Je vylučován vagálními nervovými terminály, stejně jako gastrin zprostředkovává jeho působení zvýšením intracelulárního Ca, čímž se aktivuje činnost H ⁺ -K ⁺ pumpy.

H ⁺ parietálních buněk pochází z reakce CO ₂ s H ₂ O za vzniku H ₂ CO ₃ (kyselina uhličitá). To se následně rozloží na H ⁺ a HCO ₃ ^-. H ⁺ je aktivně transportován do žaludečního lumenu žaludeční apikální membránou. Mezitím je HCO ₃ ^- přiveden do krve spojený se vstupem Cl ^-.

Mechanismus proti transportu nebo proti transportu Cl ^- HCO ₃ ^-, který se vyskytuje v bazální membráně parietálních buněk, způsobuje intracelulární akumulaci Cl ^-. Následně ion přechází do žaludečního lumenu doprovázejícího H ⁺. Odhaduje se, že sekrece žaludeční HC1 má koncentraci 0,15 M.

Jiné zdroje biologické HC1

Existují další stimuly pro sekreci HC1 parietálními buňkami, jako je kofein a alkohol.

Žaludeční a dvanáctníkové vředy se vyskytují, když je narušena bariéra, která chrání žaludeční buňky před poškozením HC1.

Odstraněním ochranného účinku uvedeného bakteriemi Helicobacter pylori přispívá k produkci vředů kyselina acetylsalicylová a nesteroidní protizánětlivá léčiva (NSAID).

Sekrece kyseliny má funkci eliminace mikrobů přítomných v potravě a iniciace trávení proteinů působením pepsinu. Hlavní buňky žaludečního těla vylučují pepsinogen, proenzym, který se transformuje na pepsin nízkým pH žaludečního lumenu.

Fyzikální a chemické vlastnosti

Molekulární váha

36,458 g / mol.

Barva

Je to bezbarvá nebo mírně nažloutlá kapalina.

Zápach

Je to dráždivý štiplavý zápach.

Chuť

Prahová hodnota pro ochutnávání v čisté vodě je koncentrace 1,3 x ^10-4 mol / l.

Bod varu

-121 ° F až 760 mmHg. -85,05 ° C až 760 mmHg.

Bod tání

-174 ° F (-13,7 ° F) pro 39,7% m / m roztok HC1 ve vodě), -114,22 ° C

Rozpustnost ve vodě

HCI roztok může být 67% m / p při 86 ° F; 82,3 g / 100 g vody při 0 ° C; 67,3 g / 100 g vody při 30 ° C a 63,3 g / 100 g vody při 40 ° C

Rozpustnost v methanolu

51,3 g / 100 g roztoku při 0 ° C a 47 g / 100 roztoku při 20 ° C

Rozpustnost v ethanolu

41,0 / 100 g roztoku při 20 ° C

Rozpustnost v etheru

24,9 g / 100 roztoku při 20 ° C.

Hustota

1,059 g / ml při 59 ° F v 10,17% m / m roztoku.

Hustota plynu

1 00045 g / l

Hustota par

1 268 (ve vztahu ke vzduchu považovanému za 1)

Tlak páry

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

Stabilita

Má vysokou tepelnou stabilitu.

Autoignice

Není hořlavý.

Rozklad

Rozkládá se při zahřívání a uvolňuje toxický chlorový kouř.

Viskozita: 0,405 cPoise (kapalina při 118,6 ° K), 0,0131 cPoise (pára při 273,06 ° K).

Žíravost

Je vysoce korozivní na hliník, měď a nerezovou ocel. Napadá všechny kovy (rtuť, zlato, platina, stříbro, tantal s výjimkou určitých slitin).

Povrchové napětí

23 mN / cm při 118,6 ° K.

Polymerizace

Aldehydy a epoxidy podléhají prudké polymeraci v přítomnosti kyseliny chlorovodíkové.

Fyzikální vlastnosti, jako je viskozita, tlak par, bod varu a bod tání, jsou ovlivněny procentuální koncentrací w / w HC1.

Aplikace

Kyselina chlorovodíková má četné využití doma, v různých průmyslových odvětvích, ve školních a výzkumných laboratořích atd.

Průmyslové a domácí

-Hydrochlorová kyselina se používá v hydrometalurgickém zpracování, například při výrobě oxidu hlinitého a oxidu titaničitého. Používá se při aktivaci výroby ropných vrtů.

Vstřikování kyseliny zvyšuje pórovitost kolem oleje, čímž podporuje jeho extrakci.

-Je se používá k odstranění CaCO ₃ (uhličitan vápenatý) vklady a její přeměnu CaCI ₂ (chlorid vápenatý), který je rozpustnější a snáze odstranit. Stejně tak se průmyslově používá při zpracování oceli, materiálu s četným použitím a použitím, jak v průmyslu, ve stavebnictví, tak v domácnosti.

-Zedníci používají k mytí a čištění cihel roztoky HC1. Používá se v domácnosti k čištění a dezinfekci koupelen a jejich kanalizací. Kyselina chlorovodíková se navíc používá v rytinách včetně operací čištění kovů.

-Hydrochlorová kyselina má uplatnění při odstraňování vrstvy plesnivého oxidu železa, která se hromadí na oceli, před jejím následným zpracováním vytlačováním, válcováním, galvanizací atd.

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

- Přestože je vysoce korozivní, používá se k odstranění kovových skvrn přítomných v železe, mědi a mosazi pomocí ředění 1:10 ve vodě.

Syntéza a chemické reakce

- Kyselina chlorovodíková se používá při titračních reakcích bází nebo zásad, jakož i při úpravě pH roztoků. Kromě toho se používá v mnoha chemických reakcích, například při trávení proteinů, postupu před studiem obsahu aminokyselin a jejich identifikaci.

- Hlavním použitím kyseliny chlorovodíkové je výroba organických sloučenin, jako je vinylchlorid a dichlormethan. Kyselina je meziprodukt při výrobě polykarbonátů, aktivního uhlí a kyseliny askorbové.

- Používá se při výrobě lepidla. Zatímco v textilním průmyslu se používá při bělení tkanin. Používá se v koželužnickém průmyslu a zasahuje do jeho zpracování. Využívá se také jako hnojivo a při výrobě chloridu, barviv atd. Používá se také v galvanickém, fotografickém a gumárenském průmyslu.

- Používá se při výrobě umělého hedvábí, při rafinaci olejů, tuků a mýdel. Kromě toho se používá při polymeraci, isomeraci a alkylaci.

Rizika a toxicita

Má korozivní účinek na kůži a sliznice a způsobuje popáleniny. Pokud jsou vážné, mohou způsobit ulcerace, zanechat keloidní a stažitelné jizvy. Kontakt s očima může způsobit poškození nebo úplnou ztrátu zraku v důsledku poškození rohovky.

Když kyselina dosáhne obličeje, může způsobit vážné cykly, které znetvoří obličej. Častý kontakt s kyselinou může také způsobit dermatitidu.

Při požití kyseliny chlorovodíkové pálí ústa, hrdlo, jícen a gastrointestinální trakt, což způsobuje nevolnost, zvracení a průjem. V extrémních případech může dojít k perforaci jícnu a střeva se zástavou srdce a smrtí.

Na druhé straně, kyselé páry, v závislosti na jejich koncentraci, mohou způsobit podráždění dýchacích cest, způsobit faryngitidu, edém glottis, zúžení průdušek s bronchitidou, cyanózu a plicní edém (nadměrné hromadění tekutin v plicích) a v extrémních případech smrt.

Vystavení vysokým hladinám kyselých par může způsobit otok hrdla a křeče s následným zadušením.

Časté jsou také zubní nekrózy, které se objevují v zubech se ztrátou lesku; změní se nažloutlé a měkké a nakonec se rozpadnou.

Prevence poškození kyselinou chlorovodíkovou

Existuje řada pravidel pro bezpečnost osob pracujících s kyselinou chlorovodíkovou:

- Lidé s anamnézou onemocnění dýchacích cest a zažívacího ústrojí by neměli pracovat v prostředích s přítomností kyseliny.

-Pracovníci musí nosit oděvy odolné proti kyselinám, dokonce i s kapucí; ochranné brýle, chrániče paží, rukavice odolné proti kyselinám a boty se stejnými vlastnostmi. Měli by také nosit plynové masky a v případě silného vystavení výparům kyseliny chlorovodíkové se doporučuje použití samostatného dýchacího přístroje.

- Pracovní prostředí musí mít také nouzové sprchy a fontány pro mytí očí.

- Kromě toho existují normy pro pracovní prostředí, jako je typ podlahy, uzavřené obvody, ochrana elektrických zařízení atd.

Reference

1. StudiousGuy. (2018). Kyselina chlorovodíková (HCl): Důležitá použití a aplikace. Převzato z: studiousguy.com
2. Ganong, WF (2003). Přehled lékařské fyziologie. Dvacáté první vydání. Společnosti McGraw-Hill INC.
3. PubChem. (2018). Kyselina chlorovodíková. Převzato z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Weebly. Kyselina chlorovodíková. Převzato z: psa-hydrochloric-acid.weebly.com
5. CTR. Bezpečnostní list kyseliny chlorovodíkové.. Převzato z: uacj.mx