Соляная кислота

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

Соля́ная кислота́ (также хлороводоро́дная, или хлористоводоро́дная кислота, химическая формула — HCl) — сильная неорганическая кислота. Раствор хлороводорода в воде.

При стандартных условиях — это сильная одноосновная кислота. Бесцветная, прозрачная, едкая жидкость, «дымящаяся» на воздухе (техническая соляная кислота — желтоватого цвета из-за примесей железа, хлора и пр.). В концентрации около 0,5 % присутствует в желудке человека. Соли соляной кислоты называются хлоридами.

История

Впервые хлороводород получил алхимик Василий Валентин, нагрев гептагидрат сульфата железа с поваренной солью и назвав полученное вещество «духом соли» (Шаблон:Lang-la). Иоганн Глаубер в XVII веке получил соляную кислоту из поваренной соли и серной кислоты. В 1790 году британский химик Гемфри Дэви получил хлороводород из водорода и хлора, таким образом установив его состав. Возникновение промышленного производства соляной кислоты связано с технологией получения карбоната натрия: на первой стадии этого процесса поваренную соль вводили в реакцию с серной кислотой, в результате чего выделялся хлороводород. В 1863 году в Англии был принят закон «Alkali Act», согласно которому запрещалось выбрасывать этот хлороводород в воздух, а необходимо было пропускать его в воду. Это привело к развитию промышленного производства соляной кислоты. Дальнейшее развитие произошло благодаря промышленным методам получения гидроксида натрия и хлора путём электролиза растворов хлорида натрияШаблон:Sfn.

Физические свойства

Физические свойства соляной кислоты сильно зависят от концентрации растворённого хлороводорода:

Концентрация (вес), мас. %	Концентрация (г/л), кг HCl/м³	Плотность, кг/л	Молярность, M, или моль/л	Водородный показатель (pH)	Вязкость, мПа·с	Удельная теплоемкость, кДж/(кг·К)	Давление пара, кПа	Температура кипения, °C	Температура плавления, °C
10 %	104,80	1,048	2,87	−0,4578	1,16	3,47	1,95	103	−18
20 %	219,60	1,098	6,02	−0,7796	1,37	2,99	1,40	108	−59
30 %	344,70	1,149	9,45	−0,9754	1,70	2,60	2,13	90	−52
32 %	370,88	1,159	10,17	−1,0073	1,80	2,55	3,73	84	−43
34 %	397,46	1,169	10,90	−1,0374	1,90	2,50	7,24	71	−36
36 %	424,44	1,179	11,64	−1,06595	1,99	2,46	14,50	61	−30
38 %	451,82	1,189	12,39	−1,0931	2,10	2,43	28,30	48	−26

При 20 °C, 1 атм (101,325 кПа)

Хлороводород хорошо растворим в воде. Так, при 0 °C один объём воды может поглотить 507 объёмов $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$, что соответствует концентрации кислоты 45 %. Однако при комнатной температуре растворимость $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$ ниже, поэтому на практике обычно используют соляную кислоту с концентрацией от 35 до 38% масс.

При низкой температуре хлороводород с водой даёт кристаллогидраты составов $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\cdot \mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$ (температура плавления −15,4 °С), $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\cdot 2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$ (температура плавления −18 °С), $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\cdot 3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$ (температура плавления −25 °С), $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\cdot 6\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$ (температура плавления −70 °С). При атмосферном давлении (101,325 кПа) хлороводород с водой образуют азеотропную смесь с температурой кипения 108,6 °С и содержанием $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$ 20,4 мас. %Шаблон:Sfn.

Химические свойства

• Взаимодействие с металлами, стоящими в ряду электрохимических потенциалов до водорода, с образованием соли и выделением газообразного водорода:

$2\mathrm{L}\mathrm{i}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$,

$\mathrm{M}\mathrm{g}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$,

$2\mathrm{A}\mathrm{l}+6\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶2\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$.

• Взаимодействие с оксидами металлов с образованием растворимой соли и воды:

$\mathrm{L}\mathrm{i}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶2\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$,

$\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{O}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$,

$\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+6\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶2\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

• Взаимодействие с гидроксидами металлов с образованием растворимой соли и воды (реакция нейтрализации):

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$,

$\mathrm{B}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$,

$\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

• Взаимодействие с солями металлов, образованных более слабыми кислотами, например, с угольной кислотой:

$\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$.

• Взаимодействие с сильными окислителями (перманганат калия, диоксид марганца) с выделением газообразного хлора:

$2\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+16\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶5\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\uparrow +2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}+8\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Соляная кислота (в стакане) взаимодействует с аммиаком

• Взаимодействие с аммиаком с образованием густого белого дыма, состоящего из мельчайших кристаллов хлорида аммония:

$\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{C}\mathrm{l}$.

• Качественная реакция на соляную кислоту и её соли — взаимодействие кислоты с нитратом серебра, при котором образуется белый творожистый осадок хлорида серебра, нерастворимый в азотной кислоте:

$\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}\downarrow +\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

• Смесь концентрированных соляной и азотной кислотой, именуемая царской водкой, обладает очень сильными окисляющими свойствами и используется в лабораториях для очистки оборудования. Также, эта смесь способна растворять золото и иные благородные металлы:

$3\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{N}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$,

$\mathrm{A}\mathrm{u}+3\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+4\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{H}[\mathrm{A}\mathrm{u}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4]+3\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$,

$\mathrm{P}\mathrm{t}+4\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+6\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_2[\mathrm{P}\mathrm{t}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_6]+4\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Получение

Соляную кислоту получают растворением газообразного хлороводорода (HCl) в воде. Хлороводород получают сжиганием водорода в хлоре, полученная таким способом кислота называется синтетической.

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\uparrow$

Также соляную кислоту получают из абгазов — побочных газов, образующихся при различных процессах, например, при хлорировании углеводородов. Хлороводород, содержащийся в этих газах, называется абгазным, а полученная таким образом кислота — абгазной. В последние десятилетия доля абгазной соляной кислоты в объёме производства постепенно увеличивается, вытесняя кислоту, полученную сжиганием водорода в хлоре. Но полученная методом сжигания водорода в хлоре соляная кислота содержит меньше примесей и применяется для получения реагента высокой чистоты.

В лабораторных условиях используется разработанный ещё алхимиками способ, заключающийся в действии концентрированной серной кислоты на твёрдую поваренную соль:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4\stackrel{150{\phantom{A}}^{\circ }\text{C}}{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\uparrow$.

При температуре выше 550 °C и избытке поваренной соли возможно взаимодействие:

$2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4\stackrel{550{\phantom{A}}^{\circ }\text{C}}{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$.

Получение путём гидролиза хлоридов магния, алюминия (производится нагревание гидратированной соли):

$\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\cdot 6\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{\mathrm{t},{\phantom{A}}^{\circ }\text{C}}{\to }\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{O}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}+5\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$,

$\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3\cdot 6\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{\mathrm{t},{\phantom{A}}^{\circ }\text{C}}{\to }\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Эти реакции могут идти не до конца с образованием основных хлоридов (оксихлоридов) переменного состава, например:

$2\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{M}\mathrm{g}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Помимо этого, соляная кислота может быть получена при помощи обменных реакций её солей с другими кислотами. Например, при добавлении серной кислоты к раствору хлорида кальция или бария и дальнейшем фильтровании осадка. В первом случае в растворе будет некоторая примесь сульфата кальция, который значительно более растворим в воде по сравнению с сульфатом бария:

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4\downarrow +2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$

$\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4\downarrow +2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Применение

Перевозка соляной кислоты железнодорожным транспортом осуществляется в специализированных вагонах-цистернах

Промышленность

• Применяется в гидрометаллургии и гальванопластике (травление, декапирование), для очистки поверхности металлов при пайке и лужении, для получения хлоридов цинка, марганца, железа и других металлов. В смеси с поверхностно-активными веществами используется для очистки керамических и металлических изделий (для этих целей необходима ингибированная кислота) от загрязнений и дезинфекции.
• В пищевой промышленности зарегистрирована как регулятор кислотности (пищевая добавка E507). Применяется для изготовления сельтерской (содовой) воды.

Медицина

• Естественная составная часть желудочного сока человека. В концентрации 0,3—0,5 %, обычно в смеси с ферментом пепсином, назначается внутрь при недостаточной кислотности.

В быту

• Соляная кислота продаётся как средство для удаления известкового налёта на керамических и иных поверхностях, благодаря её реакции с нерастворимыми карбонатами, например:

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow +\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Особенности обращения

Соляная кислота относится к веществам III класса опасности. Рекомендуемая ПДК в рабочей зоне — 5 мг/м³.

Высококонцентрированная соляная кислота представляет собой едкое вещество. При попадании на кожу вызывает сильные химические ожоги. Особенно опасным считается попадание в глаза (в значительном количестве). Для нейтрализации ожогов применяют раствор слабого основания, или соли слабой кислоты, обычно пищевой соды.

При открывании сосудов с концентрированной соляной кислотой пары хлороводорода, образуют туман с влагой воздуха, раздражающий глаза и дыхательные пути человека.

Реагируя с сильными окислителями (хлорной известью, диоксидом марганца, перманганатом калия), образует токсичный газообразный хлор.

В РФ оборот соляной кислоты концентрации 15 % и более — ограничен.

Ссылки

• Шаблон:Статья