СОЛНА КИСЕЛИНА (HCL): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На солна киселина (HCl) или солна киселина е неорганично съединение формира чрез разтваряне във вода на хлороводород, в резултат хидрониев йон (Н ₃ О ⁺) и хлорни йони (С ^-). По-конкретно, това е хидрацидът на халогенния хлор с водорода.

HCl е силна киселина, която напълно йонизира във вода и нейните йонизационни продукти са стабилни. Пълната йонизация на HCl се потвърждава от факта, че рН на 0,1 М разтвор на НС1 е 1.

От Walkerma от en.wikipedia, от Wikimedia Commons

Основният метод за промишлено производство на HCl е хлорирането на органични съединения за получаване например на дихлорометан, трихлоретилен, перхлоретилен или винилхлорид. НС1 е страничен продукт от реакцията на хлориране.

Използва се при титруване на основи при много химични реакции, при химическо разграждане на органични съединения и др.

Парите солна киселина (хлороводород) могат сериозно да наранят очите. В допълнение, те могат да причинят дразнене и тежки проблеми в дихателните пътища.

Стомашният лумен има киселинно рН (1-3) с висока концентрация на HCl. Присъствието на киселина благоприятства стерилизацията на стомашното съдържание, инактивирайки множество бактерии, присъстващи в храната. Това би обяснило гастроентерит, свързан със състоянието на ахлорхидрия.

В допълнение, HCl улеснява храносмилането на протеините чрез активиране на протеолитичния ензим пепсин.

Използва се при почистване на басейни, обикновено е достатъчен общ почистващ препарат, но има петна, които се прилепват между плочките, което изисква в тези случаи използването на солна киселина.

Използва се за контрол на рН във фармацевтични продукти, храни и питейна вода. Използва се и при неутрализиране на отпадъчни потоци, съдържащи алкален материал.

Солната киселина се използва при регенериране на йонообменни смоли, използва се за секвестриране на метални йони или други видове йони в промишлеността, в изследователските лаборатории и за пречистване на питейна вода.

От друга страна, може също да се каже, че хлороводородът, газообразно съединение, е диатомична молекула и атомите, които го образуват, са свързани с ковалентна връзка. Междувременно солната киселина е йонно съединение, което във воден разтвор се разделя на Н ⁺ и С1 ^-. Взаимодействието между тези йони е електростатично.

Химическа структура

Фигура 1: Солната киселина се образува чрез разтваряне на HCl във вода

Всяка молекула HCl е съставена от водороден атом и хлорен атом. Въпреки че при стайна температура HCl е отровен и безцветен газ, ако се разтвори във вода, той дава солна киселина.

обучение

Фигура 2: поява на солна киселина.

-Това може да бъде получено чрез електролиза на NaCl (натриев хлорид), който произхожда Н ₂ (г), Cl ₂ (г), 2Na (воден) и ОН ^- (воден разтвор). Тогава:

Н ₂ + Cl ₂ => 2 HCl

Това е екзотермична реакция.

-HCl се получава чрез взаимодействие на натриев хлорид със сярна киселина. Процес, който може да бъде очертан по следния начин:

NaCl + H ₂ SO ₄ => NaHSO ₄ + HCl

След това хлороводородът се събира и натриевият хлорид взаимодейства с натриевия бисулфит съгласно следната реакция:

NaCl + NaHSO ₄ => Na ₂ SO ₄ + HCl

Тази реакция е въведена от Йохан Глаубер през 17 век за получаване на солна киселина. В момента се използва главно в лаборатории, тъй като значението на промишлената му употреба намалява.

Солна киселина може да бъде получена като страничен продукт от хлорирането на органичните съединения, например: при производството на дихлорометан.

C ₂ H ₄ + Cl ₂ => С ₂ Н ₄ Cl ₂

C ₂ H ₄ Cl ₂ => C ₂ H ₃ Cl + HCl

Този метод за производство на HCl се използва по-индустриално, като се изчислява, че 90% от HCl, произведена в Съединените щати, е по тази методология.

-И накрая, HCl се получава при изгаряне на хлорирани органични отпадъци:

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

Къде се намира?

Солната киселина се концентрира в стомашния лумен, където се достига рН 1. Наличието на слузна бариера, богата на бикарбонат, предотвратява увреждането на стомашните клетки поради ниско рН на стомаха.

Има три основни физиологични стимула за секрецията на Н ⁺ от париеталните клетки на стомашното тяло: гастрин, хистамин и ацетилхолин.

гастрин

Гастринът е хормон, който се секретира в областта на стомашния антрум, който действа чрез повишаване на вътреклетъчната концентрация на Са, посредник в активирането на активния транспорт на Н ⁺ до стомашния лумен.

Активният транспорт се осъществява от ензим АТФаза, който използва енергията, съдържаща се в АТФ, за да пренася Н ⁺ до стомашния лумен и въвежда К ⁺.

Хистаминът

Секретира се от така наречените ентерохромафиноподобни клетки (SEC) на стомашното тяло. Действието му се медиира от повишаване на концентрацията на цикличен AMP и действа чрез увеличаване, подобно на гастрин, на активния транспорт на Н ⁺ до стомашния лумен, медииран от Н ⁺ -К ⁺ помпа.

Ацетилхолин

Той се секретира от вагалните нервни терминали, точно както гастринът медиира своето действие чрез увеличаване на вътреклетъчния Са, активиращ действието на Н ⁺ -К ⁺ помпата.

Н ⁺ от париеталните клетки идва от реакцията на СО ₂ с H ₂ O да образуват H ₂ CO ₃ (въглена киселина). Това впоследствие се разлага на Н ⁺ и НСО ₃ ^-. Н ⁺ се транспортира активно до стомашния лумен през стомашната апикална мембрана. Междувременно HCO ₃ ^- се вкарва в кръвта, съчетано с навлизането на Cl ^-.

Механизмът за обратно транспортиране или анти-транспорт Cl ^- HCO ₃ ^- който се среща в междинната мембрана на париеталните клетки, предизвиква вътреклетъчно натрупване на Cl ^-. Впоследствие йонът преминава в стомашния лумен, придружаващ Н ⁺. Счита се, че секрецията на стомашна HCl е с концентрация 0,15 М.

Други източници на биологична HCl

Има и други стимули за секреция на HCl от париетални клетки като кофеин и алкохол.

Язви на стомаха и дванадесетопръстника възникват, когато бариерата, която защитава стомашните клетки от увреждащото действие на HCl, е нарушена.

Чрез елиминиране на защитното действие, споменато от бактериите Helicobacter pylori, ацетилсалициловата киселина и нестероидните противовъзпалителни средства (НСПВС) допринасят за образуването на язви.

Киселинната секреция има функцията да елиминира микробите, присъстващи в храната, и да инициира храносмилането на протеини, чрез действието на пепсина. Основните клетки на стомашното тяло отделят пепсиноген, проензим, който се трансформира в пепсин от ниското рН на стомашния лумен.

Физични и химични свойства

Молекулно тегло

36.458 g / mol.

цвят

Това е безцветна или леко жълтеникава течност.

миризма

Това е дразнеща остра миризма.

вкус

Прагът за дегустация в чиста вода е концентрация 1,3 x 10 ^-4 mol / l.

Точка на кипене

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

Точка на топене

-174 ° F (-13.7 ° F) за 39.7% w / w разтвор на HCl във вода), -114.22 ° C.

Разтворимост във вода

Разтворът на HCl може да бъде 67% w / p при 86 ° F; 82,3 g / 100 g вода при 0 ° С; 67,3 g / 100 g вода при 30 ° C и 63,3 g / 100 g вода при 40 ° C.

Разтворимост в метанол

51,3 g / 100 g разтвор при 0 ° C и 47 g / 100 разтвор при 20 ° C

Разтворимост в етанол

41,0 / 100 g разтвор при 20 ° С

Разтворимост в етер

24,9 g / 100 разтвор при 20 ° С.

плътност

1,095 g / ml при 59 ° F в 10,17% w / w разтвор.

Плътност на газа

100045 g / L

Плътност на парата

1,268 (във връзка с въздуха, взет като 1)

Парно налягане

32 452 mmHg при 70 ° F; 760 mmHg при -120.6 ° F

стабилност

Има висока термична стабилност.

самозапалване

Не е запалим.

разлагане

Разлага се при нагряване, отделяйки токсичен хлорен дим.

Вискозитет: 0,405 cPoise (течност при 118,6 º K), 0,0131 cPoise (пара при 273,06 º K).

корозийните

Той е силно корозивен за алуминий, мед и неръждаема стомана. Атакува всички метали (живак, злато, платина, сребро, тантал, с изключение на някои сплави).

Повърхностно напрежение

23 mN / cm при 118.6º K.

полимеризация

Алдехидите и епоксидите претърпяват насилствена полимеризация в присъствието на солна киселина.

Физичните свойства като вискозитет, налягане на парата, точка на кипене и точка на топене се влияят от процентната концентрация w / w на HCl.

Приложения

Солната киселина има многобройни приложения у дома, в различни индустрии, в учебни и изследователски лаборатории и др.

Промишлени и домашни

Солна киселина се използва при хидрометалургична обработка, например при производството на алуминиев оксид и титанов диоксид. Използва се при активиране на производството на нефтени кладенци.

Инжектирането на киселината увеличава порьозността около маслото, като по този начин благоприятства нейното извличане.

-Използва се за елиминиране на отлагания на CaCO ₃ (калциев карбонат), като го трансформира в CaCl ₂ (калциев хлорид), който е по-разтворим и по-лесен за отстраняване. По същия начин се използва индустриално при обработката на стомана, материал с многобройни приложения и приложения, както в промишлеността, в строителството, така и в дома.

-Молоните използват разтвори на HCl за измиване и почистване на тухлите. Използва се в дома за почистване и дезинфекция на бани и техните канали. В допълнение, солната киселина се използва в гравюри, включително операции за почистване на метали.

- Солната киселина има приложение при елиминирането на плесенясащия железен оксиден слой, който се натрупва върху стомана, преди нейната последваща обработка в екструзия, валцуване, поцинковане и др.

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

-Докато е силно корозивен, той се използва за отстраняване на метални петна, присъстващи в желязо, мед и месинг, като се използва разреждане 1:10 във вода.

Синтез и химични реакции

Солна киселина се използва при реакции на титруване на основи или основи, както и за регулиране на рН на разтворите. В допълнение, той се използва в множество химични реакции, например при храносмилането на протеини, процедура преди проучвания на съдържанието на аминокиселини и тяхното идентифициране.

-Основна употреба на солната киселина е производството на органични съединения, като винилхлорид и дихлорометан. Киселината е междинен продукт в производството на поликарбонати, активен въглен и аскорбинова киселина.

-Използва се при производството на лепило. Докато в текстилната промишленост се използва при избелването на тъканите. Използва се в кожената кожарска промишленост, намесва се в нейната обработка. Освен това намира приложение като тор и в производството на хлориди, оцветители и др. Използва се и в галванопластика, фотография и в каучуковата промишленост.

-Използва се в производството на изкуствена коприна, при рафинирането на масла, мазнини и сапуни. В допълнение, той се използва при реакции на полимеризация, изомеризация и алкилиране.

Рискове и токсичност

Има разяждащо действие върху кожата и лигавиците, причинявайки изгаряне. Те, ако са сериозни, могат да причинят язви, оставяйки келоидни и прибиращи се белези. Контактът с очите може да доведе до намаляване или пълна загуба на зрението поради увреждане на роговицата.

Когато киселината достигне до лицето, тя може да причини сериозни цикли, които обезобразяват лицето. Честият контакт с киселина също може да причини дерматит.

Поглъщането на солна киселина изгаря устата, гърлото, хранопровода и стомашно-чревния тракт, причинявайки гадене, повръщане и диария. В крайни случаи може да настъпи перфорация на хранопровода и червата, със спиране на сърцето и смърт.

От друга страна, киселинните пари, в зависимост от тяхната концентрация, могат да причинят дразнене на дихателните пътища, причинявайки фарингит, оток на глотиса, стесняване на бронхите с бронхит, цианоза и белодробен оток (прекомерно натрупване на течност в белите дробове) и в крайни случаи смърт.

Излагането на високи нива на киселинни изпарения може да причини подуване на гърлото и спазъм с последващо задушаване.

Зъбни некрози, които се появяват в зъбите със загуба на блясък, също са чести; те стават жълтеникави и меки и в крайна сметка се разпадат.

Предотвратяване на щети от солна киселина

Съществува набор от правила за безопасността на хората, работещи със солна киселина:

-Лицата с анамнеза за респираторни и храносмилателни заболявания не трябва да работят в среда с наличие на киселина.

-Работниците трябва да носят устойчиви на киселина дрехи, дори с качулки; очила за защита на очите, протектори за ръце, ръкавици, устойчиви на киселини и обувки със същите характеристики. Те също трябва да носят противогази и в случаи на силно излагане на изпарения на солна киселина се препоръчва използването на автономни дихателни апарати.

-Работната среда трябва да има и аварийни душове и фонтани за измиване на очите.

-В допълнение, има стандарти за работни среди, като вида на пода, затворените вериги, защитата на електрическото оборудване и т.н.

Препратки

1. StudiousGuy. (2018). Солна киселина (HCl): Важни приложения и приложения. Взета от: studiousguy.com
2. Ganong, WF (2003). Преглед на медицинската физиология. Двадесет и първото издание. The McGraw-Hill Companies INC.
3. PubChem. (2018). Солна киселина. Взета от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Weebly. Солна киселина. Взето от: psa-hydrochloric-acid.weebly.com
5. CTR. Информационен лист за безопасност на солна киселина., Взето от: uacj.mx