KLOROVODIKOVA KISLINA (HCL): ZGRADBA, LASTNOSTI IN UPORABE - KEMIJA - 2025

Klorovodikove kisline (HCI) ali solna kislina anorganska spojina z raztapljanjem tvorjen v vodi vodikovega klorida, ki nastane oksonijevih ionov (H ₃ O ⁺ ) in kloridni ion (Cl ^- ). Natančneje, to je hidracid halogenskega klora z vodikom.

HCl je močna kislina, ki v vodi popolnoma ionizira, njeni ionizacijski produkti pa so stabilni. Popolno ionizacijo HCl podkrepi dejstvo, da je pH 0,1 M raztopine HCl 1.

Avtor Walkerma z en.wikipedia z Wikimedia Commons

Glavna metoda za industrijsko proizvodnjo HCl je kloriranje organskih spojin za proizvodnjo, na primer, diklorometana, trikloretilena, perkloretilena ali vinil klorida. HCl je stranski produkt reakcije kloriranja.

Uporablja se pri titraciji baz pri številnih kemičnih reakcijah, pri kemični prebavi organskih spojin itd.

Hlapi klorovodikove kisline (vodikov klorid) lahko resno poškodujejo oči. Poleg tega lahko povzročijo draženje in hude težave v dihalih.

Lumen želodca ima kisel pH (1-3) z visoko koncentracijo HCl. Prisotnost kisline ugodno sterilizira želodčno vsebnost in inaktivira številne bakterije v hrani. To bi razložilo gastroenteritis, povezan s stanjem ahlorhidrije.

Poleg tega HCl olajša prebavo beljakovin z aktiviranjem proteolitičnega encima pepsin.

Uporablja se pri čiščenju bazenov, običajno je dovolj običajnega detergenta, vendar med ploščicami obstajajo madeži, ki v teh primerih zahtevajo uporabo klorovodikove kisline.

Uporablja se za uravnavanje pH v farmacevtskih izdelkih, hrani in pitni vodi. Uporablja se tudi pri nevtralizaciji tokov odpadkov, ki vsebujejo alkalni material.

Klorovodikova kislina se uporablja pri regeneraciji ionsko izmenjevalnih smol, ki se uporabljajo za sekvenciranje kovinskih ionov ali drugih vrst ionov v industriji, v raziskovalnih laboratorijih in pri čiščenju pitne vode.

Po drugi strani pa lahko rečemo tudi, da je vodikov klorid, plinasta spojina, diatomska molekula, atomi, ki jo tvorijo, pa so povezani s kovalentno vezjo. Medtem je klorovodikova kislina ionska spojina, ki se v vodni raztopini disociira na H ⁺ in Cl ^- . Interakcija med temi ioni je elektrostatična.

Kemična zgradba

Slika 1: Klorovodikova kislina nastane z raztapljanjem HCl v vodi

Vsako molekulo HCl sestavljata atom vodika in atom klora. Čeprav je HCl pri sobni temperaturi strupen in brezbarven plin, če raztopi v vodi, daje klorovodikovo kislino.

Usposabljanje

Slika 2: videz klorovodikove kisline

-Je lahko proizvedemo z elektrolizo NaCl (natrijev klorid), ki izvira H ₂ (g), CI ₂ (g), 2Na (aq) in OH ^- (aq). Nato:

H ₂ + Cl ₂ => 2 HCl

To je eksotermična reakcija.

-HCl nastane z reakcijo natrijevega klorida z žveplovo kislino. Postopek, ki ga je mogoče orisati na naslednji način:

NaCI + H ₂ SO ₄ => NaHSO ₄ + HCI

Nato se zbira vodikov klorid in natrijev klorid reagira z natrijevim bisulfitom v skladu z naslednjo reakcijo:

NaCI + NaHSO ₄ => Na ₂ SO ₄ + HCI

To reakcijo je v 17. stoletju uvedel Johan Glauber za proizvodnjo klorovodikove kisline. Trenutno se uporablja predvsem v laboratorijih, saj se je pomembnost njegove industrijske uporabe zmanjšala.

-Klorovodikova kislina lahko nastane kot stranski produkt kloriranja organskih spojin, na primer: pri proizvodnji diklorometana.

C ₂ H ₄ + Cl ₂ => C ₂ H ₄ Cl ₂

C ₂ H ₄ Cl ₂ => C ₂ H ₃ Cl + HCI

Ta metoda pridobivanja HCl se bolj industrijsko uporablja, če izračunamo, da je 90% HCl, proizvedenega v ZDA, po tej metodologiji.

-Na koncu HCl nastane pri sežiganju kloriranih organskih odpadkov:

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

Kje je?

Klorovodikova kislina se koncentrira v želodčnem lumnu, kjer dosežemo pH 1. Obstoj sluzi, ki je bogata z bikarbonatom, preprečuje, da bi se želodčne celice poškodovale zaradi nizkega želodčnega pH.

Obstajajo trije glavni fiziološki dražljaji za izločanje H ⁺ s parietalnimi celicami želodčnega telesa: gastrin, histamin in acetilholin.

Gastrin

Gastrin je hormon, ki se izloča v predelu želodčnega antruma, ki deluje s povečanjem znotrajcelične koncentracije Ca, posrednika pri aktiviranju aktivnega prevoza H ⁺ v želodčni lumen.

Aktivni transport izvaja encim ATPaza, ki porabi energijo, ki jo vsebuje ATP, za prenašanje H ⁺ v želodčni lumen in uvajanje K ⁺ .

Histamin

Izlučujejo ga tako imenovane enterokromaffinu podobne celice (SEC) želodčnega telesa. Njeno delovanje je posredovano s povečanjem koncentracije cikličnega AMP in deluje, tako kot gastrin, povečuje aktivni transport H ⁺ do želodčnega lumena, ki ga posreduje črpalka H ⁺ -K ⁺ .

Acetilholin

Izločajo ga vagalni živčni terminali, tako kot gastrin posreduje njegovo delovanje s povečanjem znotrajceličnega Ca, aktivira delovanje črpalke H ⁺ -K ⁺ .

H ⁺ parietalnih celic izhaja iz reakcije CO ₂ s H ₂ O, da nastane H ₂ CO ₃ (ogljikova kislina). Ta se nato razgradi na H ⁺ in HCO ₃ ^- . H ⁺ se aktivno prenaša v želodčni lumen skozi želodčno apikalno membrano. Medtem se HCO ₃ ^- vnese v kri skupaj z vnosom Cl ^- .

Nasprotni prevoz ali mehanizem proti promet Cl ^- HCO ₃ ^- , ki se pojavi v bazalne membrane iz parietalnih celicah proizvaja znotrajcelično kopičenje Cl ^- . Nato ion preide v želodčni lumen, ki spremlja H ⁺ . Ocenjuje se, da ima izločanje želodčne HCl koncentracijo 0,15 M.

Drugi viri biološke HCl

Obstajajo tudi drugi dražljaji za izločanje HCl s parietalnimi celicami, kot sta kofein in alkohol.

Razjede na želodcu in dvanajstniku se pojavijo, kadar je porušena ovira, ki ščiti želodčne celice pred škodljivim delovanjem HCl.

Z odpravo zaščitnega delovanja, ki ga omenjajo bakterije Helicobacter pylori, acetilsalicilna kislina in nesteroidna protivnetna zdravila (NSAID) prispevajo k nastanku razjed.

Izločanje kisline deluje tako, da z delovanjem pepsina izloča mikrobe, prisotne v hrani, in sproži prebavo beljakovin. Glavne celice želodčnega telesa izločajo pepsinogen, proencim, ki se zaradi nizkega pH lumen želodca pretvori v pepsin.

Fizikalne in kemijske lastnosti

Molekularna teža

36.458 g / mol.

Barva

Je brezbarvna ali rahlo rumenkasta tekočina.

Neprijeten vonj

Je dražeč akreden vonj.

Okus

Prag za degustacijo v čisti vodi je koncentracija 1,3 x 10 ^-4 mol / l.

Vrelišče

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

Tališče

-174 ° F (-13,7 ° F) za 39,7% m / m raztopine HCl v vodi), -114,22 ° C.

Topnost v vodi

Raztopina HCl lahko znaša 67% w / p pri 86 ° F; 82,3 g / 100 g vode pri 0 ° C; 67,3 g / 100 g vode pri 30 ° C in 63,3 g / 100 g vode pri 40 ° C.

Topnost v metanolu

51,3 g / 100 g raztopine pri 0 ° C in 47 g / 100 raztopine pri 20 ° C

Topnost v etanolu

41,0 / 100 g raztopine pri 20 ° C

Topnost v etru

24,9 g / 100 raztopine pri 20 ° C.

Gostota

1,095 g / ml pri 59 ° F v 10,17% w / w raztopini.

Gostota plina

1.00045 g / L

Gostota hlapov

1.268 (v razmerju do zraka, ki ga vzamemo kot 1)

Parni tlak

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

Stabilnost

Ima visoko toplotno stabilnost.

Autoignition

Ni vnetljiv.

Razgradnja

Razgrajuje se pri segrevanju in oddaja strupeni klorov dim.

Viskoznost: 0,405 cPoise (tekočina pri 118,6 º K), 0,0131 cPoise (para pri 273,06 º K).

Jedkost

Je zelo koroziven na aluminij, baker in nerjavno jeklo. Napada vse kovine (živo srebro, zlato, platina, srebro, tantal, razen nekaterih zlitin).

Površinska napetost

23 mN / cm pri 118,6º K.

Polimerizacija

Aldehidi in epoksidi so podvrženi nasilni polimerizaciji v prisotnosti klorovodikove kisline.

Na fizikalne lastnosti, kot so viskoznost, parni tlak, vrelišče in tališče, vplivajo odstotne koncentracije w / w HCl.

Prijave

Klorovodikova kislina ima številne uporabe doma, v različnih industrijah, v učnih in raziskovalnih laboratorijih itd.

Industrijska in domača

Klorovodikova kislina se uporablja pri hidrometalurški predelavi, na primer pri proizvodnji glinice in titanovega dioksida. Uporablja se pri aktiviranju proizvodnje naftnih vrtin.

Vbrizgavanje kisline poveča poroznost okoli olja in tako ugodno vpliva na njegovo ekstrakcijo.

- Uporablja se za odstranjevanje usedlin CaCO ₃ (kalcijev karbonat), tako da ga pretvori v CaCl ₂ (kalcijev klorid), ki je bolj topen in ga je lažje odstraniti. Prav tako se industrijsko uporablja pri predelavi jekla, materiala s številnimi uporabo in uporabo, tako v industriji, gradbeništvu in doma.

-Zidarji uporabljajo raztopine HCl za pranje in čiščenje opek. Uporablja se v domu za čiščenje in razkuževanje kopalnic in njihovih odtokov. Poleg tega se v gravurah, vključno s postopki čiščenja kovin, uporablja klorovodikova kislina.

-Klorovodikova kislina se uporablja pri odstranjevanju plesnivega železovega oksidnega sloja, ki se nabira na jeklu, pred njegovo nadaljnjo obdelavo v ekstrudiranju, valjanju, galvanizaciji itd.

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

- Kljub temu, da je zelo koroziven, se uporablja za odstranjevanje kovinskih madežev v železu, bakru in medenini z uporabo razredčitve 1:10 v vodi.

Sinteza in kemijske reakcije

-Klorovodikova kislina se uporablja pri titracijskih reakcijah baz ali alkalij, pa tudi pri prilagajanju pH raztopin. Poleg tega se uporablja v številnih kemičnih reakcijah, na primer pri prebavi beljakovin, postopku pred študijami vsebnosti aminokislin in njihovi identifikaciji.

-Glavna uporaba klorovodikove kisline je proizvodnja organskih spojin, kot sta vinil klorid in diklorometan. Kislina je vmesni produkt pri proizvodnji polikarbonatov, aktivnega oglja in askorbinske kisline.

-Uporablja se pri izdelavi lepila. Medtem ko se v tekstilni industriji uporablja pri beljenju tkanin. Uporablja se v industriji strojenja usnja, posega pri njegovi predelavi. Uporabo najde tudi kot gnojilo in pri proizvodnji kloridov, barvil itd. Uporablja se tudi v industriji galvanizacije, fotografiji in gumarski industriji.

-Uporablja se pri proizvodnji umetne svile, pri rafiniranju olj, maščob in mil. Poleg tega se uporablja pri reakcijah polimerizacije, izomerizacije in alkilacije.

Tveganja in strupenost

Ima korozivno delovanje na koži in sluznici, kar povzroča opekline. Te, če so resne, lahko povzročijo razjede, pri čemer ostanejo keloidne in zložljive brazgotine. Stik z očmi lahko povzroči zmanjšanje ali popolno izgubo vida zaradi poškodbe roženice.

Ko kislina pride do obraza, lahko povzroči resne cikle, ki obkrožijo obraz. Pogost stik s kislino lahko povzroči tudi dermatitis.

Zaužitje klorovodikove kisline opeče usta, grlo, požiralnik in prebavila, kar povzroča slabost, bruhanje in drisko. V skrajnih primerih lahko pride do perforacije požiralnika in črevesja, s srčnim zastojem in smrtjo.

Po drugi strani pa lahko kisle hlape, odvisno od njihove koncentracije, dražijo dihala in povzročijo faringitis, edem glotisa, zoženje bronhijev z bronhitisom, cianozo in pljučnim edemom (prekomerno kopičenje tekočine v pljučih) v skrajnih primerih pa smrt.

Izpostavljenost visokim količinam kislinskih hlapov lahko povzroči otekanje grla in krče s posledičnimi zadušitvami.

Pogoste so tudi zobne nekroze, ki se pojavijo v zobeh z izgubo lesk; postanejo rumenkasti in mehki ter se sčasoma zlomijo.

Preprečevanje škode s klorovodikovo kislino

Obstaja vrsta pravil za varnost ljudi, ki delajo s klorovodikovo kislino:

-Ljudje z anamnezo bolezni dihal in prebave ne smejo delati v okolju s prisotnostjo kisline.

- Delavci morajo nositi tudi kislinsko odporna oblačila, tudi s kapucami; očala za zaščito oči, zaščitne roke, rokavice in čevlji z enakimi lastnostmi. Nositi morajo tudi plinske maske in v primerih hude izpostavljenosti hlapi klorovodikove kisline priporočamo uporabo samostojnih dihalnih aparatov.

-Delovalno okolje mora imeti tudi zasilne prhe in fontane za umivanje oči.

-Poleg tega obstajajo standardi za delovna okolja, kot so vrsta tal, zaprti krogi, zaščita električne opreme itd.

Reference

1. StudiousGuy. (2018). Klorovodikova kislina (HCl): Pomembne uporabe in uporabe. Vzeto iz: studiousguy.com
2. Ganong, WF (2003). Pregled medicinske fiziologije. Enaindvajseta izdaja. McGraw-Hill Companies INC.
3. PubChem. (2018). Klorovodikova kislina. Vzeto iz: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Weebly. Klorovodikova kislina. Vzeto iz: psa-hydrochloric-acid.weebly.com
5. CTR Varnostni list hidroklorne kisline. . Vzeto iz: uacj.mx