Описание соляной кислоты: формула, свойства и применение

Формула и другие названия соляной кислоты

В состав соляной кислоты входят два химических элемента: хлор и водород. Данная кислота состоит из двух атомов и имеет формулу: HCl. Стоит отметить, что соляная кислота – это тривиальное название (т.е. название, применяемое в обиходной речи химиков, не отражающее состава). По международной номенклатуре ИЮПАК вещество с формулой HCl принято называть хлороводородной кислотой. Иногда HCl называют хлористоводородной кислотой или хлористым водородом, также приемлемо название – хлорид водорода.

Выводы

Соляная кислота – крайне опасное вещество. В виде газа хлористый водород вызывает отравление и отек легких, а в виде раствора способен разъесть кожу и поверхности. Вещество негорючее, но может спровоцировать самовоспламенение материалов, с которыми соприкасается, путем выделения тепла и горючих газов.

При авариях, связанных с химическими веществами, первоочередным является безопасность людей. Именно поэтому до начала каких-либо действий из пораженной зоны эвакуируют всех присутствующих. Все находящиеся в опасной зоне работники должны быть снабжены защитными костюмами и противогазами.

Физические свойства

Физические свойства HCl коррелируют с концентрацией данного соединения в растворе. Для того, чтобы не перегружаться цифрами, рассмотрим физические свойства хлористого водорода на примере его концентрированной формы (около 36%):

• низкая температура кипения (t=48 градусов по Цельсию);
• высокая температура плавления (t=30 градусов по Цельсию);
• плотность составляет 1,18 г/см3;
• хлорид водорода обладает способностью к ионизации в водных растворах.
• при низкой температуре приобретает гидратную оболочку: HCL*H20 или HCl*2H2O;
• растворы хлороводородной кислоты бесцветные;
• в чистом виде находится в газообразном агрегатном состояние (а в растворах в жидкой форме);
• во влажном воздухе концентрированные растворы HCl могут сильно дымиться;
• соляная кислота – вещество, обладающее резким запахом.

Первая помощь при химических ожогах

Все мероприятия по оказанию помощи людям с химическими ожогами сводятся к скорейшей доставке пострадавших в больницу. Тем не менее есть несколько правил оказания первой помощи при контакте с соляной кислотой:

1. Если человек все еще находится в зоне с повышенной концентрацией хлористого водорода, его нужно скорее вывести из опасной зоны. По возможности надеть на пострадавшего противогаз.
2. Промыть пораженные участки кожи и глаза большим количеством воды.
3. После эвакуации в безопасное место рекомендован покой и согревание пострадавшего.
4. Если у человека наблюдается затрудненное дыхание, можно приложить теплый компресс на область шеи и доставить пострадавшего в медицинское учреждение.

Химические свойства

Химические свойства хлорида водорода можно подразделить на общие (характерные для всех соединений, основным свойство которых является отдача протона) и специфические (характерные только для HCl). Общие свойства:

1. Изменение окраски индикаторов за счет присутствия в растворе H+.
2. Взаимодействует с металлами, стоящими до водорода в электрохимическом ряду напряжения металлов, с образованием газообразного водорода: Mg + 2HCL = MgCl2 + H2(газ).
3. Взаимодействует с растворами щелочей – реакция нейтрализации (образование соли и воды посредством взаимодействия кислоты и основания): 2NaOH + 2HCl = H2O + 2NaCl.
4. Реагирует с основными оксидами с образование соли и воды: MgO + 2HCL = H2O + MgCl.
5. Реагирует с растворами солей (реакция обмена): 2HCL + Na2SO4 = H2SO4 + 2NaCl.
6. Взаимодействует с большинством органических соединений (спирты, алкены, алкины, галогенпроизводные и так далее): CH2=CH2 + HCl = CH3-CH2-Cl.

Специфические свойства соляной кислоты:

• Реагирует нитратом серебра (качественная реакция): AgNO3: AgNO3 + HCl = AgCl (осадок белого цвета) + HNO3;
• Вступает в реакцию с сильными окислителями (оксид марганца, перманганат калия и другие): MnO2+4HCl=4Cl2+MnCl2+2H2O. Данная реакция протекает в условия нагревания.

Ожоги и отравление

Каким бы эффективным ни было это средство, оно опасно. Соляная кислота, в зависимости от концентрации, может спровоцировать химические ожоги четырех степеней:

1. Возникает лишь покраснение и боль.
2. Появляются пузыри с прозрачной жидкостью и отек.
3. Формируется некроз верхних слоев кожи. Пузыри заполняются кровью или мутным содержимым.
4. Поражение достигает сухожилий и мышц.

Если вещество каким-то образом попало в глаза, надо промыть их водой, а потом содовым раствором. Но в любом случае первым делом надо вызвать скорую.

Попадание кислоты внутрь чревато острыми болями в груди и животе, отеком гортани, рвотными кровавыми массами. Как следствие — тяжелые патологии печени и почек.

А к первым признакам отравления парами относят сухой частый кашель, удушье, повреждение зубов, жжение в слизистых оболочках и боли в животе. Первая неотложная помощь — это умывание и полоскание полости рта водой, а также доступ к свежему воздуху. Настоящую помощь может оказать лишь токсиколог.

Получение соляной кислоты

Промышленный способ получения хлористого водорода заключается в горении водорода в хлоре и последующим растворением образовавшегося вещества в воде. Существует и другой способ получения хлороводородной кислоты, применяемый в лабораторных условиях. Суть способа заключается в реакции поваренной соли(NaCl) с концентрированно серной кислотой при нагревании. В результате получаются следующие соединения: гидросульфат натрия и хлорид водорода, если провести химическое взаимодействие между образовавшимися продуктами, то образуется сульфат натрия и 2 молекулы хлористого водорода. Приведем общее уравнение реакции: 2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl.

Использование на производстве

Она имеет широкое применение в металлургической, пищевой и медицинской промышленности.

• Металлургии. Применение при паянии, лужении и зачистке металлов.
• Пищевая промышленность. Применение при производстве пищевых регуляторов кислотности, к примеру, Е507.
• Гальванопластика. Используется при травлении.
• Медицине. Находит свое применение при производстве искусственного желудочного сока.

Входит в состав синтетических красителей. Используется при производстве чистящих и моющих средств. Но в жидкостях, предназначенных для бытового использования, концентрация серной кислоты незначительна.

Области применения

Хлорид водорода является ключевым реагентом в химической промышленности, однако данное соединение нашло себе применение во многих отраслях человеческого деятельности.

В химической промышленности

В химической промышленности хлористый водород применяют для синтез хлорорганических соединений, а хлорсодержащих солей различных металлов.

В металлургии

В металлургии HCl используется с целью очистки металла после лужения (процесса нанесения олова с целью защиты металла от коррозии).

В пищевой промышленности

33% раствор HCl активно применяют в пищевом производстве в качестве регулятора pH, предназначенного для очистки воды.

В быту

В домохозяйстве HCl используют в составе моющих, хлорсодержащих средств.

В сельском хозяйстве

В сельскохозяйственной деятельности HCl применяется в составе хлорорганических веществ, которые используются в качестве органических ядохимикатов.

В медицине

В медицинской практике применяют слабые растворы хлористого водорода с целью улучшения пищеварения.

В строительстве

В строительстве HCl используют для очистки красного кирпича от грязи. Также использование растворов HCl повышает морозостойкость и влагостойкость бетонных конструкций, что способствует постройке более долгоживущих зданий.

Как и для чего применяют

Пожалуй, это по праву одно из важных веществ, которое встречается и необходимо практически во всех отраслях жизнедеятельности человека.

Локализация области применения:

• Металлургия. Очистка поверхностей от окисленных участков, растворение ржавчины, обработка перед спайкой, лужением. Соляная кислотапомогает извлекать мелкие вкрапления металлов из руд. Цирконий и титан получают, используя способ переведения оксидов в хлориды.
• Промышленность пищевых технологий. Раствор с низкой концентрацией применяется в качестве пищевой добавки. Желатин, фруктоза для диабетиков содержат в своем составе чистый эмульгатор. Обычная сода так же обладает высоким коэффициентом содержания данного вещества. На упаковке товаров увидите его под названием Е507.
• Область медицины. При недостаточном показателе кислотной среды в желудке и проблемах с кишечником. Низкий уровень Ph приводит к появлению рака. Даже при надлежащем питании, витаминов в достатке, опасность не исчезает, необходимо проводить анализы для получения сока из желудочного тракта, ведь при недостаточно кислой среде полезные вещества практически не всасываются, нарушается пищеварение.
• Раствор соли используется как ингибитор – защита от грязи и инфекций, антисептическое действие. Для изготовления клеевых смесей, изделий из керамики. Ним промывают теплообменники.
• Процедура очистки воды для питья тоже не обходится без участия хлора.
• Изготовление каучука, отбеливание тканевых основ.
• Можно ухаживать за линзами с помощью данного раствора.
• Полоскание полости рта в домашних условиях
• Вещество отлично проводит электрический ток.

Интересные факты

Приведем ряд фактов о хлороводородной кислоте, которые удивят обывателя:

1. Хлористый водород способен полностью исправиться. Дело в том, что при высоких температурах соединение переходит в свое основное агрегатное состояние – газообразное и насыщает атмосферу молекулами хлора и водорода.
2. Соляная кислота вырабатывается париетальными клетками желудка человеческого организма в небольшой концентрации (0,3%). Она создает необходимую кислотность среды, в которой наиболее активно протекают ферментативные процессы расщепления питательных веществ.
3. При пониженной кислотности желудка, в нем развиваются лактобактерии. Данный факт указывает на еще одно свойство HCl – способность уничтожать бактерии. Данное свойство выражает в еще одной её функции в организме человека – бактерицидной.

Фармакодинамика и фармакокинетика

Что такое кислотность желудочного сока? Это характеристика концентрации Соляной Кислоты в желудке. Кислотность выражается в рН

. В норме в составе желудочного сока должна вырабатываться кислота и принимать активное участие в процессах пищеварения. Формула хлороводородной кислоты:
HCl
. Ее продуцируют париетальные клетки, расположенные в фундальных железах, с участием
Н+/К+-АТФазы
. Эти клетки выстилают дно и тело желудка. Кислотность желудочного сока сама по себе изменчива и зависит от числа париетальых клеток и интенсивности процессов нейтрализации вещества щелочными компонентами желудочного сока. Концентрация продуцируемой к-ты стабильна и равняется 160 ммоль/л. У здорового человека в норме должно вырабатываться не более 7 и не менее 5 ммоль вещества в час.

При недостаточной или избыточной выработке Соляной Кислоты возникают заболевания пищеварительного тракта, ухудшается способность усваивать некоторые и микроэлементы, например, железо. Средство стимулирует выделение желудочного сока, снижает рН

. Активирует
пепсиноген
, переводит его в активный фермент
пепсин
. Вещество благоприятно воздействует на кислотный рефлекс желудка, замедляет переход не до конца переваренной пищи в кишечник. Замедляются процессы брожения содержимого пищеварительного тракта, исчезает боль, и отрыжка, лучше усваивается железо.

После приема внутрь средство частично метаболизируется слюной и желудочной слизью, содержимым 12-перстной кишки. Несвязанное вещество проникает в 12-перстную кишку, где полностью нейтрализуется ее щелочным содержимым.

Классификация кислот по составу

Кислоты можно разделить на кислородсодержащие и бескислородные. Не трудно догадаться, что бескислородные не содержат атомов кислорода, а кислородсодержащие — содержат. Кислородсодержащие кислоты образованы соответствующими оксидами, а бескислородные образованы прямым взаимодействием простых веществ.

Таб. Примеры бескислородных и кислородсодержащих кислот, образованных одним и тем же неметаллом

Чем опасно интоксикация

Соляная кислота представляет особую опасность для человеческого организма. При отравлении подобным веществом возможно развитие серьезных осложнений и нарушений функциональности организма.

Осложнения:

1. Нарушение работы печени, как следствие токсический гепатит,
2. Кровотечение в желудке из-за разрушенных стенок органа,
3. Шоковое состояние от боли при попадании кислоты на территорию большой площади,
4. При попадании в глаза нарушение зрительных функций,
5. Серьезные сбои в работе почек,
6. Нарушение дыхательного процесса, удушье, нехватка воздуха,
7. Развитие коматозного состояния.

Подобные последствия развиваются постепенно в зависимости от степени отравления.

Хранение и транспортировка

Хранят и транспортируют соляную техническую кислоту в специализированных покрытых полимерами цистернах и контейнерах, бочках из полиэтилена, стеклянных бутылях, упаковываемых в ящики. Люки контейнеров и цистерн, пробки бочек и бутылей должны обеспечивать герметичность емкости. Кислотный раствор не должен контактировать с металлами, находящимися в линейке напряжения левее водорода, так как это может стать причиной возникновения взрывоопасных смесей.

Как избавиться от засоров?

Для жесткой и целенаправленной очистки канализации от органических отложений (жиров, остатков еды, волос, моющих средств и пр.) следует использовать разбавленную соляную кислоту. Этот способ не подходит для стальных, железных и пластмассовых труб, так как соединение может привести к их коррозии и даже образованию сквозных дыр.

Перед началом проведения процедуры нужно закрыть сливные отверстия в другой сантехнике и обеспечить приток воздуха в помещение. Этот шаг необходим, так как в процессе работы кислота начнет активно вырабатывать токсичные газы.

Рекомендуется развести состав водой до достижения 3-10 % концентрации, после чего залить непосредственно в канализацию и оставить на 1-2 часа. Затем нужно промыть трубы большим количеством воды и при необходимости провести процедуру повторно.

Важный момент! Не следует смешивать реагент с другими средствами для прочистки канализации, особенно на основе щелочей. В противном случае реакция этих соединений приведет к сильному повреждению труб.

Сильные и слабые реагенты

Если реагент в водном растворе полностью распадается на ионы, то есть диссоциирует, то оно является сильным, поскольку слабые химические соединения никогда не растворяются до конца.

Кроме того, отличить слабую кислоту можно посредством измерения её проводимости. Сильные соединения являются хорошими электролитами. Сильные основания при попадании в воду также распадаются. Следует отметить, что основания также называют гидроксидами или гидроокисями.

Существует специальные перечни слабых и сильных кислот и оснований. Таблица, приведённая ниже, также может использоваться для классификации реагентов.

А также следует отметить, что кислородсодержащая угольная (H2CO3) и ортофосфорная (H3PO4) или фосфорная кислоты — слабые. К сильным же необходимо добавить хромовую, которая является средней по силе.

Кроме того, нужно учитывать, что современная химия позволяет учёным создавать новые соединения. В связи с этим список кислот, как сильных, так и слабых, постоянно пополняется.

Водородный показатель

При проведении диссоциирующих реакций важно правильно определить уровень кислотности воды. Для его количественного выражения применяется величина pH, называющаяся силой, весом или потенциалом водорода. Она позволяет измерить активность ионов водорода. Если уровень pH превышает 7, то у вещества присутствуют кислотные свойства, если же этот показатель меньше 7, то свойства являются основными.

Способы определения

Результаты химических реакций, в которых участвует любое вещество, напрямую зависят от уровня его кислотности. А потому химики всегда измеряют этот показатель.

Существует несколько методов определения pH:

• Инструментальный способ. В этом случае применяется pH-метр. Этот прибор трансформирует концентрацию протонов в какой-либо жидкости в электрический сигнал.
• Индикаторы. Это вещества, изменяющие оттенок цвет в зависимости от показателя pH. Использование различных индикаторов позволяет получить довольно точные данные об уровне кислотности.
• Соль. Соль представляет собой соединение ионов, которое полностью диссоциирует в слабом водном растворе. Для определения кислотно-щелочных свойств соляного раствора, прежде всего, нужно установить и изучить свойства ионов, находящиеся в растворе.

Буферный раствор

Буферным раствором называется вещество, отличающееся наличием постоянной концентрации ионов водорода.

При добавлении сильной кислоты или такого же основания в небольших дозах эти растворы сохраняют изначальный уровень кислотности.

Для приготовления такой смеси нужно смешать слабое кислое вещество или основание с соответствующей солью.

При изготовлении буферного раствора необходимо учитывать следующие факторы:

• Интервал уровня кислотности, в котором вещество станет эффективным.
• Ёмкость раствора, то есть какой объём сильного кислотного соединения или основания можно добавить в смесь, не изменив её pH.
• При соединении веществ не должно быть реакций, способных повлиять на состав раствора.

Степень диссоциации [ править | править код ]

Процесс распада молекул в растворе или расплаве электролита на ионы называется электролитической диссоциацией. Одновременно в электролите протекают процессы ассоциации ионов в молекулы. При неизменных внешних условиях (температура, концентрация и др.) устанавливается динамическое равновесие между распадами и ассоциациями. Поэтому в электролитах диссоциирована определённая доля молекул вещества. Для количественной характеристики электролитической диссоциации было введено понятие степени диссоциации [1] .

Классификация кислот по основности

Кислоты могут отдать столько водорода, сколько имеется в их составе (в большинстве случаев, есть исключения). Если может отдать максимум один водород – то кислота относится к одноосновным, если может отдать максимум два протона водорода – то двухосновная и так далее.

Например:

HCl ↔ H+ + Cl‒(одноосновная)

H2SO4 ↔ 2H+ + SO42‒(двухосновная)

H3PO4 ↔ 3H+ + PO43- (трехосновная/многоосновная)

Таб. Примеры кислот с разной основностью