KLOROVODIČNA KISELINA (HCL): STRUKTURA, SVOJSTVA I NAMJENE - KEMIJA - 2026

Klorovodične kiseline (HCl), ili solna kiselina je anorganski spoj dobiva otapanjem u vodi klorovodika, dobivena hydronium ion (H ₃ O ⁺) i kloridnih iona (Cl ^-). Točnije, to je hidracid halogena klora s vodikom.

HCl je jaka kiselina koja u potpunosti ionizira vodu i njeni ionizacijski proizvodi su stabilni. Potpuna ionizacija HCl potkrepljuje činjenica da je pH 0,1 M otopine HCl 1.

Autor Walkerma s en.wikipedia, s Wikimedia Commons

Glavna metoda industrijske proizvodnje HCl je kloriranje organskih spojeva kako bi se proizvele, na primjer, diklormetan, trikloretilen, perkloretilen ili vinil klorid. HCl je nusproizvod reakcije kloriranja.

Koristi se za titraciju baza u brojnim kemijskim reakcijama, u kemijskoj digestiji organskih spojeva, itd.

Pare klorovodične kiseline (klorovodik) mogu ozbiljno ozlijediti oči. Osim toga, mogu izazvati iritaciju i ozbiljne probleme u respiratornom traktu.

Lumen želuca ima kiseli pH (1-3) s velikom koncentracijom HCl. Prisutnost kiselina pogoduje sterilizaciji želučanog sadržaja, inaktivirajući brojne bakterije prisutne u hrani. To bi objasnilo gastroenteritis povezan sa stanjem aklorhidrije.

Uz to, HCl olakšava probavu proteina aktiviranjem proteolitičkog enzima pepsin.

Koristi se za čišćenje bazena, obično je dovoljan uobičajeni deterdžent, ali postoje mrlje koje se pridržavaju između pločica, pa je u tim slučajevima potrebna upotreba klorovodične kiseline.

Koristi se za kontrolu pH u lijekovima, hrani i pitkoj vodi. Također se koristi u neutralizaciji tokova otpada koji sadrže alkalni materijal.

Klorovodična kiselina koristi se u regeneraciji smola za izmjenu iona, koristi se za odvajanje iona metala ili drugih vrsta iona u industriji, u istraživačkim laboratorijima i za pročišćavanje vode za piće.

S druge strane, može se reći i da je klorovodik, plinoviti spoj, dijatomska molekula, a atomi koji ga tvore pridruženi su kovalentnoj vezi. U međuvremenu, klorovodična kiselina je jonski spoj koji se u vodenoj otopini disocira na H ⁺ i Cl ^-. Međusobno djelovanje ovih iona je elektrostatsko.

Kemijska struktura

Slika 1: Klorovodična kiselina nastaje otapanjem HCl u vodi

Svaku molekulu HCl čine atom vodika i atom klora. Iako je na sobnoj temperaturi HCl otrovna i bezbojan plin, ako se otopi u vodi, daje klorovodičnu kiselinu.

Trening

Slika 2: izgled klorovodične kiseline.

-It mogu se proizvesti pomoću elektrolize NaCl (natrijevog klorida), koji potječe H ₂ (g) Cl ₂ (g), 2Na (aq) i OH ^- (aq). Zatim:

H ₂ + Cl ₂ => 2 HCl

Ovo je egzotermna reakcija.

-HCl nastaje reakcijom natrijevog klorida sa sumpornom kiselinom. Proces koji se može navesti na sljedeći način:

NaCl + H ₂ SO ₄ => NaHSOi ₄ + HCl

Zatim se sakupi klorovodik, a natrijev klorid reagira s natrijevim bisulfitom prema sljedećoj reakciji:

NaCl + NaHSOi ₄ => Na ₂ SO ₄ + HCl

Ovu je reakciju uveo Johan Glauber u 17. stoljeću za proizvodnju klorovodične kiseline. Trenutno se koristi uglavnom u laboratorijima, jer je značaj njegove industrijske uporabe opao.

Klorovodična kiselina može se proizvesti kao nusproizvod kloriranja organskih spojeva, na primjer: pri proizvodnji diklormetana.

C ₂ H ₄ + Cl ₂ -> C ₂ H ₄ Cl ₂

C ₂ H ₄ Cl ₂ -> C ₂ H ₃ Cl + HCl

Ova metoda proizvodnje HCl više se koristi industrijski, računajući da je 90% HCl proizveden u Sjedinjenim Državama po ovoj metodologiji.

-I na kraju, HCl nastaje spaljivanjem kloriranog organskog otpada:

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

Gdje se nalazi?

Klorovodična kiselina koncentrirana je u želučanom lumenu gdje se postiže pH 1. Postojanje sluznice koja je bogata bikarbonatom sprečava oštećenje želučanih stanica uslijed niskog želučanog pH.

Postoje tri glavna fiziološka podražaja za izlučivanje H ⁺ parijetalnim stanicama želučanog tijela: gastrin, histamin i acetilkolin.

gastrin

Gastrin je hormon koji se izlučuje u području želučanog antruma koji djeluje povećavajući unutarćelijsku koncentraciju Ca, posrednika u aktiviranju aktivnog transporta H ⁺ u želudačni lumen.

Aktivni transport vrši enzim ATPase koji koristi energiju sadržanu u ATP-u da bi prenio H ⁺ u želudačni lumen i uveo K ⁺.

histamin

Izlučuju ga takozvane stanice enterokromafina (SEC) želučanog tijela. Njegovo djelovanje posredovano je povećanjem koncentracije cikličkog AMP-a i djeluje povećanjem, poput gastrina, aktivnog transporta H ⁺ do želučanog lumena posredovanog H ⁺ -K ⁺ pumpom.

acetilkolin

Izlučuju ga vagalni živčani terminali, baš kao što gastrin posreduje svoje djelovanje povećanjem unutarćelijskog Ca, aktivirajući djelovanje H ⁺ -K ⁺ pumpe.

H ⁺ u parietalnim stanicama dolazi reakcijom CO ₂ s H ₂ O H da se dobije ₂ CO ₃ (ugljična kiselina). To se nakon toga razgrađuje u H ⁺ i HCO ₃ ^-. H ⁺ se aktivno transportira do želučanog lumena kroz želučanu apikalnu membranu. U međuvremenu, HCO ₃ ^- dovodi se u krv zajedno s unosom Cl ^-.

Mehanizam protutransporta ili provoza, Cl ^- HCO ₃ ^- koji se pojavljuje u bazalnoj membrani parietalnih stanica, stvara unutarstaničnu akumulaciju Cl ^-. Nakon toga, ion prelazi u želudačni lumen koji prati H ⁺. Procjenjuje se da gastrična sekrecija HCl ima koncentraciju 0,15 M.

Ostali izvori biološke HCl

Postoje i drugi podražaji za lučenje HCl parietalnim stanicama poput kofeina i alkohola.

Čir na želucu i dvanaestopalačnom crevu nastaje kada se poremeti barijera koja štiti želudačne stanice od štetnog djelovanja HCl.

Eliminiranjem zaštitnog djelovanja koje spominje bakterija Helicobacter pylori, acetilsalicilna kiselina i nesteroidni protuupalni lijekovi (NSAID) doprinose stvaranju čira.

Izlučivanje kiseline ima funkciju uklanjanja mikroba prisutnih u hrani i pokretanja probave proteina, djelovanjem pepsina. Glavne stanice želučanog tijela luče pepsinogen, proenzim koji se pomoću niskog pH želučanog lumena pretvara u pepsin.

Fizička i kemijska svojstva

Molekularna težina

36.458 g / mol.

Boja

To je bezbojna ili blago žućkasta tekućina.

Miris

To je iritantan kiseli miris.

Ukus

Prag degustacije u čistoj vodi je koncentracija 1,3 x 10 ^-4 mol / l.

Vrelište

-121º F do 760 mmHg. -85.05 ° C do 760 mmHg.

Talište

-174 ° F (-13.7 ° F) za otopinu HCl od 39,7% w / w u vodi), -114,22 ° C.

Topnost u vodi

Otopina HCl može biti 67% w / p pri 86 ° F; 82,3 g / 100 g vode pri 0 ° C; 67,3 g / 100 g vode na 30 ° C i 63,3 g / 100 g vode na 40 ° C.

Topljivost u metanolu

51,3 g / 100 g otopine na 0 ° C i 47 g / 100 otopine na 20 ° C

Topljivost u etanolu

41,0 / 100 g otopine na 20 ° C

Topnost u eteru

24,9 g / 100 otopine na 20 ° C.

Gustoća

1,095 g / ml na 59 ° F u 10,17% w / w otopini.

Gustoća plina

1.00045 g / L

Gustoća pare

1,268 (u odnosu na zrak uzet kao 1)

Tlak pare

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

Stabilnost

Ima visoku toplinsku stabilnost.

samozapaljenja

Nije zapaljivo.

Raspad

Razgrađuje se zagrijavanjem, ispuštajući toksični klorov dim.

Viskoznost: 0.405 cPoise (tekućina na 118.6 º K), 0.0131 cPoise (para pri 273.06 º K).

Nagrizajuće

Visoko je korozivan na aluminij, bakar i nehrđajući čelik. Napada sve metale (živa, zlato, platina, srebro, tantal, osim nekih legura).

Površinska napetost

23 mN / cm pri 118,6º K.

Polimerizacija

Aldehidi i epoksidi prolaze nasilnu polimerizaciju u prisutnosti klorovodične kiseline.

Na fizička svojstva, poput viskoznosti, tlaka pare, tačke ključanja i tališta utječe postotna koncentracija w / w HCl.

Prijave

Klorovodična kiselina ima brojne primjene kod kuće, u različitim industrijama, u nastavnim i istraživačkim laboratorijima itd.

Industrijski i kućni

Klorovodična kiselina se koristi u hidrometalurgijskoj obradi, na primjer, u proizvodnji glinice i titanijevog dioksida. Koristi se u aktiviranju proizvodnje naftnih bušotina.

Ubrizgavanje kiseline povećava poroznost oko ulja, što pogoduje njenom ekstrakciji.

-Koristi se za uklanjanje naslaga CaCO ₃ (kalcijev karbonat) pretvarajući ga u CaCl ₂ (kalcijev klorid) koji je topljiviji i lakši za uklanjanje. Isto tako, industrijski se koristi u preradi čelika, materijala s brojnim namjenama i primjenama, kako u industriji, građevinarstvu, tako i kod kuće.

-Zidari koriste otopine HCl za pranje i čišćenje cigle. Koristi se u kući za čišćenje i dezinfekciju kupaonica i njihovih odvoda. Uz to se klorovodična kiselina koristi u gravurama, uključujući operacije čišćenja metala.

Klorovodična kiselina ima primjenu u uklanjanju kalupljivog sloja željezovog oksida koji se nakuplja na čeliku, prije njegove kasnije obrade u ekstruziji, valjanju, pocinčavanju itd.

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

-Iako je jako korozivan, koristi se za uklanjanje metalnih mrlja prisutnih u željezu, bakru i mjedi, koristeći razrjeđivanje u vodi 1:10.

Sinteza i kemijske reakcije

Klorovodična kiselina koristi se u reakcijama titracije baza ili lužina, kao i u podešavanju pH otopina. Pored toga, koristi se u brojnim kemijskim reakcijama, na primjer, u probavi proteina, postupku prije ispitivanja sadržaja aminokiselina i njihovoj identifikaciji.

- Glavna upotreba klorovodične kiseline je proizvodnja organskih spojeva, poput vinil klorida i diklormetana. Kiselina je intermedijar u proizvodnji polikarbonata, aktivnog ugljena i askorbinske kiseline.

-Koristi se u proizvodnji ljepila. Dok se u tekstilnoj industriji koristi u izbjeljivanju tkanina. Koristi se u industriji kože štavljenja, intervenira u njegovoj preradi. Nalazi se i kao gnojivo i u proizvodnji klorida, boja, itd. Također se koristi u industriji galvanizacije, fotografiji i gumenoj industriji.

-Koristi se u proizvodnji umjetne svile, u rafiniranju ulja, masti i sapuna. Pored toga koristi se u reakcijama polimerizacije, izomerizacije i alkilacije.

Rizici i toksičnost

Ima korozivno djelovanje na koži i sluznici, uzrokujući opekline. Oni, ako su ozbiljni, mogu uzrokovati ulceracije, ostavljajući keloidne i uvučene ožiljke. Dodir s očima može uzrokovati smanjenje ili potpuni gubitak vida zbog oštećenja rožnice.

Kada kiselina dospije u lice, može prouzrokovati ozbiljne cikluse koji deformiraju lice. Česti kontakt s kiselinom također može uzrokovati dermatitis.

Gutanje klorovodične kiseline sagorijeva usta, grlo, jednjak i gastrointestinalni trakt, uzrokujući mučninu, povraćanje i proljev. U ekstremnim slučajevima može doći do perforacije jednjaka i crijeva, uz zastoj srca i smrt.

S druge strane, kisele pare, ovisno o koncentraciji, mogu uzrokovati iritaciju dišnih putova, uzrokujući faringitis, edem žlijezda, suženje bronha bronhitisom, cijanozu i plućni edem (prekomjerno nakupljanje tekućine u plućima) a u ekstremnim slučajevima smrt.

Izloženost visokoj koncentraciji dima kiseline može uzrokovati oticanje grla i grčeve s posljedičnim gušenjem.

Česte su i zubne nekroze koje se pojavljuju u zubima s gubitkom sjaja; postaju žućkasti i mekani te se na kraju raspadaju.

Sprečavanje oštećenja klorovodične kiseline

Postoji skup pravila za sigurnost ljudi koji rade s klorovodičnom kiselinom:

- Osobe s poviješću respiratornih i probavnih bolesti ne bi trebale raditi u okruženjima s prisutnošću kiseline.

-Radnici moraju nositi odjeću otpornu na kiselinu, čak i s kapuljačama; naočale za zaštitu očiju, štitnici za ruke, rukavice otporne na kiseline i cipele istih karakteristika. Također trebaju nositi plinske maske, a u slučajevima jake izloženosti isparavanjima klorovodične kiseline, preporučuje se uporaba vlastitih aparata za disanje.

-Radno okruženje mora imati i tuševe za nuždu i fontane za pranje očiju.

-Osim toga, postoje standardi za radna okruženja, poput vrste poda, zatvorenih krugova, zaštite električne opreme itd.

Reference

1. StudiousGuy. (2018.). Klorovodična kiselina (HCl): važne uporabe i primjene. Preuzeto sa: studiousguy.com
2. Ganong, WF (2003). Pregled medicinske fiziologije. Dvadeset i prvo izdanje. McGraw-Hill Companies INC.
3. Pubchem. (2018.). Klorovodična kiselina. Preuzeto iz: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Weebly. Klorovodična kiselina. Preuzeto sa: psa-hydrochloric-acid.weebly.com
5. CTR. Podaci o sigurnosti hidrokloridne kiseline., Preuzeto iz: uacj.mx