Como ácidos. El programa educativo requiere que los estudiantes memoricen los nombres y fórmulas de seis representantes de este grupo. Y, al mirar la tabla proporcionada por el libro de texto, verá en la lista de ácidos el que aparece primero y le interesó en primer lugar: el ácido clorhídrico. Por desgracia, en las clases escolares no se estudian propiedades ni ninguna otra información al respecto. Por lo tanto, aquellos que están ansiosos por adquirir conocimientos fuera plan de estudios escolar buscando información adicional en todo tipo de fuentes. Pero muchas veces muchas personas no encuentran la información que necesitan. Y por eso, el tema del artículo de hoy está dedicado a este ácido en particular.
Definición
El ácido clorhídrico es un ácido monobásico fuerte. En algunas fuentes se le puede llamar ácido clorhídrico y clorhídrico, así como cloruro de hidrógeno.
Propiedades físicasEs un líquido cáustico incoloro que desprende vapores en el aire (foto de la derecha). Sin embargo, el ácido industrial, debido a la presencia de hierro, cloro y otros aditivos, tiene un color amarillento. Su concentración más alta a una temperatura de 20 o C es del 38%. Densidad ácido clorhídrico con tales parámetros es igual a 1,19 g/cm 3 . Pero este compuesto tiene datos completamente diferentes en diferentes grados de saturación. A medida que disminuye la concentración, el valor numérico de la molaridad, la viscosidad y el punto de fusión disminuyen, pero la capacidad calorífica específica y el punto de ebullición aumentan. La solidificación del ácido clorhídrico de cualquier concentración da varios hidratos cristalinos.
Propiedades químicas
Todos los metales que se encuentran antes del hidrógeno en serie electroquímica sus voltajes pueden interactuar con este compuesto, formando sales y liberando gas hidrógeno. Si se reemplazan por óxidos metálicos, los productos de la reacción serán sal y agua solubles. El mismo efecto ocurrirá cuando el ácido clorhídrico reaccione con hidróxidos. Si se le agrega cualquier sal metálica (por ejemplo, carbonato de sodio), el resto del cual se tomó de un ácido más débil (ácido carbónico), entonces se le agrega el cloruro de este metal (sodio), agua y un gas correspondiente al residuo ácido. (en en este caso- dióxido de carbono).
Recibo
El compuesto que ahora se analiza se forma cuando el gas cloruro de hidrógeno, que puede producirse quemando hidrógeno en cloro, se disuelve en agua. El ácido clorhídrico obtenido mediante este método se llama sintético. Los gases de escape también pueden servir como fuente para la extracción de esta sustancia. Y ese ácido clorhídrico se llamará abgásico. EN últimamente el nivel de producción de ácido clorhídrico utilizando este método es mucho mayor que su producción por el método sintético, aunque este último produce un compuesto en más forma pura. Estas son todas las formas de su producción en la industria. Sin embargo, en los laboratorios, el ácido clorhídrico se obtiene de tres formas (las dos primeras difieren solo en la temperatura y los productos de reacción) utilizando varios tipos interacciones quimicos, como:
- El efecto del ácido sulfúrico saturado sobre el cloruro de sodio a una temperatura de 150 o C.
- Interacción de las sustancias anteriores en condiciones con una temperatura de 550 o C y superior.
- Hidrólisis de cloruros de aluminio o magnesio.
La hidrometalurgia y la galvanoplastia no pueden prescindir del uso de ácido clorhídrico, donde es necesario para limpiar la superficie de los metales durante el estañado y la soldadura y para obtener cloruros de manganeso, hierro, zinc y otros metales. EN industria alimentaria este compuesto se conoce como aditivo alimentario E507; allí es un regulador de acidez necesario para producir agua con gas (soda). El ácido clorhídrico concentrado también se encuentra en el jugo gástrico de cualquier persona y ayuda a digerir los alimentos. Durante este proceso, su grado de saturación disminuye, porque esta composición se diluye con alimentos. Sin embargo, con el ayuno prolongado, la concentración de ácido clorhídrico en el estómago aumenta gradualmente. Y como este compuesto es muy cáustico, puede provocar úlceras de estómago.
Conclusión
El ácido clorhídrico puede ser tanto beneficioso como perjudicial para los humanos. El contacto con la piel provoca quemaduras químicas graves y los vapores de este compuesto irritan el tracto respiratorio y los ojos. Pero si manejas esta sustancia con cuidado, puede resultar útil más de una vez.
El ácido clorhídrico es una solución de cloruro de hidrógeno en agua. El cloruro de hidrógeno (HCl) en condiciones normales es un gas incoloro con un olor acre específico. Sin embargo, estamos ante sus soluciones acuosas, por lo que nos centraremos únicamente en ellas.
El ácido clorhídrico es una solución transparente incolora con un olor acre a cloruro de hidrógeno. En presencia de impurezas de hierro, cloro u otras sustancias, el ácido tiene un color verde amarillento. La densidad de una solución de ácido clorhídrico depende de la concentración de cloruro de hidrógeno que contiene; algunos datos se dan en tabla 6.9.
Tabla 6.9. Densidad de soluciones de ácido clorhídrico de diversas concentraciones a 20°C.
De esta tabla se puede ver que la dependencia de la densidad de una solución de ácido clorhídrico de su concentración se puede describir con una precisión satisfactoria para cálculos técnicos mediante la fórmula:
d = 1 + 0,5*(%) / 100
Cuando las soluciones diluidas hierven, el contenido de HCl en vapor es menor que en la solución, y cuando las soluciones concentradas hierven, es mayor que en la solución, lo que se refleja en la siguiente figura. arroz. 6.12 diagrama de equilibrio. La mezcla en constante ebullición (azeotropo) a presión atmosférica tiene una composición de 20,22% en peso. HCl, punto de ebullición 108,6°C.
Finalmente, otra ventaja importante del ácido clorhídrico es la casi total independencia del momento de su adquisición de la época del año. Como se puede ver desde arroz. N° 6.13, el ácido de concentración industrial (32-36%) se congela a temperaturas prácticamente inalcanzables para la parte europea de Rusia (de -35 a -45 ° C), a diferencia del ácido sulfúrico, que se congela a temperaturas positivas, lo que requiere la introducción de una operación de calentamiento del tanque.
El ácido clorhídrico no tiene las desventajas del ácido sulfúrico.
En primer lugar, el cloruro férrico tiene una mayor solubilidad en una solución de ácido clorhídrico. (Figura 6.14), que permite aumentar la concentración de cloruro férrico en la solución a 140 g/ly incluso más; Desaparece el peligro de formación de sedimentos en la superficie.
El trabajo con ácido clorhídrico se puede realizar a cualquier temperatura dentro del edificio (incluso a 10°C), y esto no provoca cambios perceptibles en la composición de la solución.
Arroz. 6.12. Diagrama de equilibrio líquido – vapor para el sistema HCl – H 2 O.
Arroz. 6.13. Diagrama de estado (fusibilidad) del sistema HCl-H 2 O.
Arroz. 6.14. Equilibrio en el sistema HCl – FeCl 2.
Finalmente, otra ventaja muy importante del ácido clorhídrico es su total compatibilidad con el fundente, que utiliza cloruros.
Una desventaja del ácido clorhídrico como reactivo es su alta volatilidad. Las normas permiten una concentración de 5 mg/m 3 de volumen de aire en el taller. La dependencia de la presión de vapor en un estado de equilibrio sobre un ácido de varias concentraciones porcentuales se da en tabla 6.10. En general, cuando la concentración de ácido en el baño es inferior al 15% en peso, se cumple esta condición. Sin embargo, cuando aumentan las temperaturas en el taller (es decir, en verano), se puede superar este indicador. Cierta información sobre qué concentración de ácido es permitida a una temperatura específica del taller se puede determinar a partir de arroz. 6.15.
La dependencia de la velocidad de grabado de la concentración y la temperatura se muestra en arroz. 6.16.
Los defectos de grabado suelen ser causados por lo siguiente:
- utilizar un ácido con una concentración mayor o menor que la óptima;
- Duración corta del grabado (la duración esperada del grabado a diferentes concentraciones de ácido y hierro se puede estimar a partir de arroz. 6.17;
- temperatura reducida en comparación con la óptima;
- falta de mezcla;
- Movimiento laminar de la solución de grabado.
Estos problemas suelen solucionarse mediante técnicas tecnológicas específicas.
Tabla 6.10. Dependencia de la concentración de equilibrio de cloruro de hidrógeno de la concentración de ácido en el baño.
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Concentración de ácido, % |
Concentración de ácido, % |
Concentración de HCl en el aire, mg/m3 |
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El cloruro de hidrógeno es un gas aproximadamente 1,3 veces más pesado que el aire. Es incoloro, pero tiene un olor acre, asfixiante y característico. A una temperatura de menos 84 ° C, el cloruro de hidrógeno pasa del estado gaseoso al líquido y a menos 112 ° C se solidifica. El cloruro de hidrógeno se disuelve en agua. Un litro de H2O puede absorber hasta 500 ml de gas. Su solución se llama ácido clorhídrico o clorhídrico. El ácido clorhídrico concentrado a 20 ° C se caracteriza por tener la máxima sustancia básica posible igual al 38%. La solución es un ácido monobásico fuerte (que “hume” en el aire y, en presencia de humedad, forma una niebla ácida), también tiene otros nombres: ácido clorhídrico y, según la nomenclatura ucraniana, ácido clorhídrico. fórmula química se puede presentar en esta forma: HCl. La masa molar es 36,5 g/mol. La densidad del ácido clorhídrico concentrado a 20 °C es de 1,19 g/cm³. Se trata de una sustancia nociva que pertenece a la segunda clase de peligro.
En su forma "seca", el cloruro de hidrógeno no puede reaccionar ni siquiera con metales activos, pero en presencia de humedad la reacción avanza con bastante vigor. Este ácido clorhídrico fuerte es capaz de reaccionar con todos los metales que se encuentran a la izquierda del hidrógeno en la serie de voltaje. Además, interactúa con óxidos, bases y sales básicos y anfóteros:
- Fe + 2HCl → FeCl2 + H2;
- 2HCl + CuO → CuCl2 + H2O;
- 3HCl + Fe(OH)3 → FeCl3 + 3H2O;
- 2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + H2O + CO2;
- HCl + AgNO3 → AgCl↓ + HNO3.
Además de las propiedades generales características de cada ácido fuerte, el ácido clorhídrico tiene propiedades reductoras: en forma concentrada reacciona con varios agentes oxidantes, liberando cloro libre. Las sales de este ácido se llaman cloruros. Casi todos ellos son muy solubles en agua y se disocian completamente en iones. Ligeramente solubles son: cloruro de plomo PbCl2, cloruro de plata AgCl, cloruro de mercurio monovalente Hg2Cl2 (calomelano) y cloruro cuproso CuCl. El cloruro de hidrógeno es capaz de reaccionar con un enlace doble o triple, dando como resultado la formación de compuestos orgánicos clorados.
En condiciones de laboratorio, el cloruro de hidrógeno se produce por exposición a ácido sulfúrico concentrado seco. Reacción en diferentes condiciones Puede ocurrir con la formación de sales de sodio (ácidas o moderadas):
- H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl
- H2SO4 + 2NaCl → Na2SO4 + 2HCl.
La primera reacción se completa con un calentamiento bajo, la segunda a temperaturas más altas. Por tanto, en el laboratorio es mejor obtener cloruro de hidrógeno mediante el primer método, para lo cual se recomienda tomar la cantidad de ácido sulfúrico en función de la producción de la sal ácida NaHSO4. Luego, disolviendo cloruro de hidrógeno en agua, se obtiene ácido clorhídrico. En la industria, se obtiene quemando hidrógeno en una atmósfera de cloro o tratando el cloruro de sodio seco (solo el segundo con ácido sulfúrico concentrado. El cloruro de hidrógeno también se obtiene como subproducto durante la cloración de compuestos orgánicos saturados. En la industria, El cloruro de hidrógeno obtenido mediante uno de los métodos anteriores se disuelve en torres especiales en las que el líquido pasa de arriba a abajo y el gas de abajo hacia arriba, es decir, según el principio de contraflujo.
El ácido clorhídrico se transporta en tanques o contenedores especiales recubiertos de goma, así como en barriles de polietileno con una capacidad de 50 litros o botellas de vidrio con una capacidad de 20 litros. Existe riesgo de formación de mezclas explosivas de hidrógeno y aire. Por lo tanto, se debe excluir completamente el contacto del hidrógeno formado como resultado de la reacción con el aire, así como (con la ayuda de recubrimientos anticorrosivos) el contacto del ácido con los metales. Antes de retirar los dispositivos y tuberías donde fue almacenado o transportado para su reparación, es necesario realizar purgas de nitrógeno y monitorear el estado de la fase gaseosa.
El cloruro de hidrógeno se utiliza ampliamente en la producción industrial y en la práctica de laboratorio. Se utiliza para la obtención de sales y como reactivo en estudios analíticos. El ácido clorhídrico técnico se produce de acuerdo con GOST 857-95 (el texto es idéntico estándar internacional ISO 905-78), reactivo - según GOST 3118-77. La concentración del producto técnico depende de la marca y variedad y puede ser del 31,5%, 33% o 35%, y externamente el producto es de color amarillento debido al contenido de impurezas de hierro, cloro y otros químicos. El ácido reactivo debe ser un líquido incoloro y transparente con una fracción de masa del 35 al 38%.
Soluciones aproximadas. En la mayoría de los casos, el laboratorio debe utilizar ácidos clorhídrico, sulfúrico y nítrico. Los ácidos están disponibles comercialmente en forma de soluciones concentradas, cuyo porcentaje está determinado por su densidad.
Los ácidos utilizados en el laboratorio son técnicos y puros. Los ácidos técnicos contienen impurezas y por tanto no se utilizan en trabajos analíticos.
El ácido clorhídrico concentrado humea en el aire., por lo que es necesario trabajar con él en una campana extractora. El ácido clorhídrico más concentrado tiene una densidad de 1,2 g/cm3 y contiene un 39,11% de cloruro de hidrógeno.
La dilución del ácido se realiza según el cálculo descrito anteriormente.
Ejemplo. Es necesario preparar 1 litro de una solución de ácido clorhídrico al 5%, utilizando una solución con una densidad de 1,19 g/cm3. Del libro de referencia aprendemos que una solución al 5% tiene una densidad de 1,024 g/cm3; por lo tanto, 1 litro pesará 1,024 * 1000 = 1024 g. Esta cantidad debe contener cloruro de hidrógeno puro:
Un ácido con una densidad de 1,19 g/cm3 contiene 37,23% de HCl (también lo encontramos en el libro de referencia). Para saber qué cantidad de este ácido se debe tomar, compense la proporción:
o 137,5/1,19 = 115,5 ácido con una densidad de 1,19 g/cm3. Después de medir 116 ml de solución ácida, llevar su volumen a 1 litro.
También se diluye ácido sulfúrico. Al diluirlo, recuerde que es necesario agregar ácido al agua y no al revés. Al diluir se produce un fuerte calentamiento y si se agrega agua al ácido, puede salpicar, lo cual es peligroso, ya que ácido sulfúrico provoca quemaduras graves. Si el ácido entra en contacto con la ropa o los zapatos, debe lavar rápidamente el área rociada con abundante agua y luego neutralizar el ácido con carbonato de sodio o una solución de amoníaco. En caso de contacto con la piel de las manos o del rostro, lavar inmediatamente la zona con abundante agua.
Se requiere especial cuidado al manipular oleum, que es un monohidrato de ácido sulfúrico saturado con anhídrido sulfúrico SO3. Según el contenido de este último, el oleum se presenta en varias concentraciones.
Cabe recordar que con un ligero enfriamiento, el oleum cristaliza y se encuentra en estado líquido solo a temperatura ambiente. En el aire, fuma, liberando SO3, que forma vapores de ácido sulfúrico al interactuar con la humedad del aire.
Es muy difícil transferir oleum de contenedores grandes a pequeños. Esta operación debe realizarse bajo corriente de aire o al aire libre, pero donde el ácido sulfúrico y el SO3 resultantes no puedan tener ningún efecto nocivo para las personas y los objetos circundantes.
Si el oleum se ha endurecido, primero se debe calentar colocando el recipiente con él en una habitación cálida. Cuando el oleum se derrite y se convierte en un líquido aceitoso, se debe sacar al aire y verterlo allí en un recipiente más pequeño, mediante el método de exprimir con aire (seco) o con un gas inerte (nitrógeno).
Cuando se mezcla con agua ácido nítrico También se produce calentamiento (aunque no tan fuerte como en el caso del ácido sulfúrico) y, por lo tanto, se deben tomar precauciones al trabajar con él.
Los ácidos orgánicos sólidos se utilizan en la práctica de laboratorio. Manipularlos es mucho más sencillo y cómodo que los líquidos. En este caso, sólo se debe tener cuidado de que los ácidos no estén contaminados con nada extraño. Si es necesario, los ácidos orgánicos sólidos se purifican mediante recristalización (ver Capítulo 15 “Cristalización”).
Soluciones precisas. Soluciones ácidas precisas Se preparan de la misma forma que los aproximados, con la única diferencia de que al principio se esfuerzan por obtener una solución de una concentración ligeramente superior, para luego poder diluirla con precisión, según cálculos. Para soluciones precisas, utilice únicamente preparaciones químicamente puras.
La cantidad requerida de ácidos concentrados generalmente se toma en volumen y se calcula en función de la densidad.
Ejemplo. Necesitas preparar 0.1 y. Solución de H2SO4. Esto significa que 1 litro de solución debe contener:
Un ácido con una densidad de 1,84 g/cmg contiene 95,6% de H2SO4 n para preparar 1 litro de 0,1 n. de la solución necesita tomar la siguiente cantidad (x) (en g):
El volumen correspondiente de ácido será:
Después de medir exactamente 2,8 ml de ácido de la bureta, diluirlo a 1 litro en un matraz aforado y luego titular con una solución alcalina para establecer la normalidad de la solución resultante. Si la solución resulta más concentrada), se le añade la cantidad calculada de agua con una bureta. Por ejemplo, durante la valoración se encontró que 1 ml de 6,1 N. La solución de H2SO4 no contiene 0,0049 g de H2SO4, sino 0,0051 g. Para calcular la cantidad de agua necesaria para prepararla es exactamente 0,1 N. solución, formar la proporción:
El cálculo muestra que este volumen es de 1041 ml; a la solución se le deben agregar 1041 - 1000 = 41 ml de agua. También se debe tener en cuenta la cantidad de solución tomada para la titulación. Se toman 20 ml, que es 20/1000 = 0,02 del volumen disponible. Por lo tanto, no es necesario agregar 41 ml de agua, sino menos: 41 - (41*0,02) = = 41 -0,8 = 40,2 ml.
* Para medir el ácido, utilice una bureta completamente seca con una llave de paso esmerilada. .
En la solución corregida se debe comprobar nuevamente el contenido de la sustancia que se va a disolver. También se preparan soluciones precisas de ácido clorhídrico mediante el método de intercambio iónico, basado en una muestra de cloruro de sodio calculada con precisión. La muestra calculada y pesada en una balanza analítica se disuelve en agua destilada o desmineralizada y la solución resultante se pasa a través de una columna cromatográfica llena de un intercambiador de cationes en forma H. La solución que fluye de la columna contendrá una cantidad equivalente de HCl.
Como regla general, las soluciones exactas (o tituladas) deben almacenarse en matraces bien cerrados. Se debe insertar un tubo de cloruro de calcio en el tapón del recipiente, lleno de cal sodada o ascarita en el caso de una solución alcalina, y con cloruro de calcio. o simplemente algodón en el caso de un ácido.
Para comprobar la normalidad de los ácidos, se suele utilizar carbonato de sodio calcinado Na2COs. Sin embargo, es higroscópico y por tanto no satisface plenamente las exigencias de los analistas. Es mucho más conveniente utilizar para estos fines carbonato de potasio ácido KHCO3, secado en un desecador sobre CaCl2.
Al valorar, es útil utilizar un "testigo", para cuya preparación se agrega una gota de ácido (si se titula un álcali) o álcali (si se titula un ácido) y tantas gotas de solución indicadora como se agreguen. a la solución titulada se añaden a agua destilada o desmineralizada.
La preparación de soluciones de ácidos empíricas, según la sustancia a determinar, y estándar se realiza mediante cálculo utilizando las fórmulas dadas para estos y los casos descritos anteriormente.
El ácido clorhídrico es una de las sustancias más poderosas y peligrosas para los humanos en la lista de sustancias peligrosas. Sin embargo, lo sorprendente es que existe en el cuerpo de cada persona: el ácido clorhídrico es una parte integral del jugo gástrico y juega un papel importante en el proceso digestivo. En una cantidad del 0,2%, favorece la transición de las masas de alimentos del estómago al duodeno y neutraliza los microbios que ingresan al estómago desde ambiente externo. También activa la enzima pepsinógeno, participa en la formación de secretina y algunas otras hormonas que estimulan la actividad del páncreas. Para ello, se utiliza en medicina, prescribiendo su solución a los pacientes para aumentar la acidez del jugo gástrico. En general, el ácido clorhídrico tiene amplias aplicaciones en nuestras vidas. Por ejemplo, en la industria pesada, para la producción de cloruros de diversos metales, en la industria textil, para la producción de tintes sintéticos; Para la industria alimentaria, a partir de él se elabora ácido acético, para la industria farmacéutica: carbón activado. También es un componente de varios adhesivos y alcohol hidrolítico. Se utiliza para grabar metales, limpiar diversos recipientes y revestir tuberías de pozos de carbonatos, óxidos y otros sedimentos y contaminantes. En metalurgia, el ácido clorhídrico se utiliza para tratar minerales y en la industria del cuero, el cuero se utiliza antes de curtirlo y teñirlo. El ácido clorhídrico se transporta en botellas de vidrio o recipientes metálicos recubiertos de goma, así como en contenedores de plástico.
¿Qué es como sustancia química?
El ácido clorhídrico, o ácido clorhídrico, es una solución acuosa de cloruro de hidrógeno HCl, que es un líquido transparente e incoloro con un olor acre a cloruro de hidrógeno. La variedad técnica de ácido tiene un color verde amarillento debido a las impurezas de cloro y sales de hierro. La concentración máxima de ácido clorhídrico es aproximadamente 36% HCl; dicha solución tiene una densidad de 1,18 g/cm3. El ácido concentrado “hace humo” en el aire, ya que el HCl gaseoso liberado forma pequeñas gotas de ácido clorhídrico con vapor de agua.
A pesar de esta característica, en contacto con el aire, el ácido clorhídrico no es inflamable ni explosivo. Pero al mismo tiempo, es uno de los ácidos más fuertes y disuelve (con liberación de hidrógeno y formación de sales, cloruros) todos los metales en la serie de voltaje hasta el hidrógeno. Los cloruros también se forman cuando el ácido clorhídrico reacciona con óxidos e hidróxidos metálicos. Se comporta como agente reductor con agentes oxidantes fuertes.
Las sales de ácido clorhídrico son cloruros y, a excepción del AgCl, Hg2Cl2, son muy solubles en agua. Materiales como vidrio, cerámica, porcelana, grafito y fluoroplástico son resistentes al ácido clorhídrico.
El ácido clorhídrico se obtiene a partir del cloruro de hidrógeno en el agua, que, a su vez, se sintetiza directamente a partir de hidrógeno y cloro o se obtiene por la acción del ácido sulfúrico sobre el cloruro de sodio.
El ácido clorhídrico producido industrialmente (técnico) tiene una concentración de al menos un 31 % de HCl (sintético) y un 27,5 % de HCl (de NaCI). Un ácido comercial se llama concentrado si contiene 24% o más de HCl; si el contenido de HCl es menor, entonces el ácido se llama diluido.