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» (). 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 натрия.
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 HCl, что соответствует концентрации кислоты 45 %. Однако при комнатной температуре растворимость HCl ниже, поэтому на практике обычно используют соляную кислоту с концентрацией от 35 до 38% масс.
При низкой температуре хлороводород с водой даёт кристаллогидраты составов HCl.H2O (температура плавления −15,4 °С), HCl.2H2O (температура плавления −18 °С), HCl.3H2O (температура плавления −25 °С), HCl.6H2O (температура плавления −70 °С). При атмосферном давлении (101,325 кПа) хлороводород с водой образуют азеотропную смесь с температурой кипения 108,6 °С и содержанием HCl 20,4 мас. %.
Химические свойства Взаимодействие с металлами, стоящими в ряду электрохимических потенциалов до водорода, с образованием соли и выделением газообразного водорода: 2Li + 2HCl -> 2LiCl + H2 ^, Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2 ^, 2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2 ^.
Взаимодействие с оксидами металлов с образованием растворимой соли и воды: Li_2O + 2HCl -> 2LiCl + H2O, MgO + 2HCl -> MgCl2 + H2O, Al2O3 + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H_2O.
Взаимодействие с гидроксидами металлов с образованием растворимой соли и воды (реакция нейтрализации): NaOH + HCl -> NaCl + H2O, Ba(OH)2 + 2HCl -> BaCl2 + 2H_2O, Al(OH)3 + 3HCl -> AlCl3 + 3H_2O.
Взаимодействие с солями металлов, образованных более слабыми кислотами, например, угольной кислотой: Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + H2O + CO2 ^.
Взаимодействие с сильными окислителями (перманганат калия, диоксид марганца) с выделением газообразного хлора: 2KMnO4 + 16HCl -> 5Cl_2 ^ + 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O.
Взаимодействие с аммиаком с образованием густого белого дыма, состоящего из мельчайших кристаллов хлорида аммонияДым без огня: взаимодействие аммиака с хлороводородом — видеоопыт в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов: NH3 + HCl -> NH4Cl.
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: HCl + AgNO3 -> AgCl v + HNO3 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: 3HCl + HNO3 <=> Cl2 + NOCl + 2H2O , Au + 3HNO3 + 4HCl -> H[AuCl4] + 3NO2 + 3H2O, Pt + 4HNO3 + 6HCl -> H2[PtCl6] + 4NO2 + 4H2O.
Получение Соляную кислоту получают растворением газообразного хлороводорода (HCl) в воде. Хлороводород получают сжиганием водорода в хлоре, полученная таким способом кислота называется синтетической.
H2 + Cl2 -> 2HCl ^
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: NaCl\ + H2SO4 ->[150~^\circ\text{C}] NaHSO4\ + HCl\uparrow .
При температуре выше 550 °C и избытке поваренной соли возможно взаимодействие: 2NaCl\ + H2SO4 ->[550~^\circ\text{C}] Na2SO4\ + 2HCl.
Получение путём гидролиза хлоридов магния, алюминия (производится нагревание гидратированной соли): MgCl2.6H2O ->[t,~^\circ\text{C}] MgO\ + 2HCl\ + 5H2O, AlCl3.6H2O ->[t,~^\circ\text{C}] Al(OH)3\ + 3HCl\ + 3H2O.
Эти реакции могут идти не до конца с образованием основных хлоридов (оксихлоридов) переменного состава, например: 2MgCl2 + H2O -> Mg2OCl2 + 2HCl 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:
CaCl2 + H2SO4 -> CaSO4 v + 2HCl
BaCl2 + H2SO4 -> BaSO4 v + 2HCl
Применение
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. При её реакции с очень плохо растворимым в воде карбонатом кальция и карбонатом магния образуются хорошо растворимые хлориды, например, реакция с карбонатом кальция:
CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + CO2 ^ + H2O.
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.
Законодательные ограничения Соляная кислота (в концентрации 15 % или более) входит в таблицу III прекурсоров, оборот которых в Российской Федерации ограничен и в отношении которых допускается исключение некоторых мер контроля (список IV Перечня наркотических средств, психотропных веществ и их прекурсоров, подлежащих контролю в Российской Федерации).
Примечания
Ссылки
Категория:Неорганические кислоты Категория:Соединения хлора Категория:Пищевые добавки Категория:Прекурсоры, оборот которых ограничен в РФ (Список IV) Категория:Галогеноводороды Категория:Сильнодействующие ядовитые вещества