Соляная кислота

Шаблон:Вещество

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» (лат. spiritus salis). 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 <chem>HCl</chem>, что соответствует концентрации кислоты 45 %. Однако при комнатной температуре растворимость <chem>HCl</chem> ниже, поэтому на практике обычно используют соляную кислоту с концентрацией от 35 до 38% масс.

При низкой температуре хлороводород с водой даёт кристаллогидраты составов <chem>HCl.H2O</chem> (температура плавления −15,4 °С), <chem>HCl.2H2O</chem> (температура плавления −18 °С), <chem>HCl.3H2O</chem> (температура плавления −25 °С), <chem>HCl.6H2O</chem> (температура плавления −70 °С). При атмосферном давлении (101,325 кПа) хлороводород с водой образуют азеотропную смесь с температурой кипения 108,6 °С и содержанием <chem>HCl</chem> 20,4 мас. %Шаблон:Sfn.

Химические свойства

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

<chem>2Li + 2HCl -> 2LiCl + H2 ^</chem>,

<chem>Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2 ^</chem>,

<chem>2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2 ^</chem>.

Взаимодействие с оксидами металлов с образованием растворимой соли и воды:

<chem>Li_2O + 2HCl -> 2LiCl + H2O</chem>,

<chem>MgO + 2HCl -> MgCl2 + H2O</chem>,

<chem>Al2O3 + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H_2O</chem>.

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

<chem>NaOH + HCl -> NaCl + H2O</chem>,

<chem>Ba(OH)2 + 2HCl -> BaCl2 + 2H_2O</chem>,

<chem>Al(OH)3 + 3HCl -> AlCl3 + 3H_2O</chem>.

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

<chem>Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + H2O + CO2 ^</chem>.

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

<chem>2KMnO4 + 16HCl -> 5Cl_2 ^ + 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O</chem>.

Взаимодействие с аммиаком с образованием густого белого дыма, состоящего из мельчайших кристаллов хлорида аммония<ref>Дым без огня: взаимодействие аммиака с хлороводородом Шаблон:Wayback — видеоопыт в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов</ref>:

<chem>NH3 + HCl -> NH4Cl</chem>.

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<ref name="Uch">Шаблон:Книга</ref>:

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:

<chem>3HCl + HNO3 <=> Cl2 + NOCl + 2H2O </chem>,

<chem>Au + 3HNO3 + 4HCl -> H[AuCl4] + 3NO2 + 3H2O</chem>,

<chem>Pt + 4HNO3 + 6HCl -> H2[PtCl6] + 4NO2 + 4H2O</chem>.

Получение

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

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:

<chem>NaCl\ + H2SO4 ->[150~^\circ\text{C}] NaHSO4\ + HCl\uparrow </chem>.

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

<chem>2NaCl\ + H2SO4 ->[550~^\circ\text{C}] Na2SO4\ + 2HCl</chem>.

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

<chem>MgCl2.6H2O ->[t,~^\circ\text{C}] MgO\ + 2HCl\ + 5H2O</chem>,

<chem>AlCl3.6H2O ->[t,~^\circ\text{C}] Al(OH)3\ + 3HCl\ + 3H2O</chem>.

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

<chem>2MgCl2 + H2O -> Mg2OCl2 + 2HCl</chem><ref>Шаблон:Cite web</ref>

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:

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

Шаблон:Main

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:

<chem>CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + CO2 ^ + H2O</chem>.

Особенности обращения

Соляная кислота относится к веществам III класса опасности<ref name="автоссылка2" />. Рекомендуемая ПДК в рабочей зоне — 5 мг/м³<ref name="автоссылка1" />.

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<ref>Постановление Правительства Российской Федерации от 3 июня 2010 года № 398 Шаблон:Webarchive</ref>.