Struktura kwasu solnego (HCl), właściwości, zagrożenia i zastosowania



The kwas solny (HCl) jest związkiem nieorganicznym, który powstaje przez rozpuszczenie w wodzie chlorowodoru, pochodzącego z jonu hydroniowego (H3O+) i jon chlorkowy (Cl-). Dokładniej, jest to hydrazyd chlorowca chlorowca z wodorem.

HCl jest silnym kwasem, który jest całkowicie zjonizowany w wodzie, a jego produkty jonizacji są stabilne. Całkowitą jonizację HCl potwierdza fakt, że pH roztworu 0,1 M HCl wynosi 1.

Główną metodą przemysłowej produkcji HCl jest chlorowanie związków organicznych do produkcji, na przykład dichlorometan, trichloroetylen, perchloroetylen lub chlorek winylu. HCl jest produktem ubocznym reakcji chlorowania.

Jest on używany w miareczkowaniu zasad w licznych reakcjach chemicznych, w chemicznym rozkładzie związków organicznych itp..

Pary kwasu chlorowodorowego (chlorowodór) mogą spowodować poważne obrażenia oczu. Ponadto mogą powodować podrażnienia i poważne problemy w drogach oddechowych.

Światło żołądka ma kwaśne pH (1-3) przy wysokim stężeniu HCl. Obecność kwasu sprzyja sterylizacji treści żołądkowej, dezaktywując liczne bakterie obecne w żywności. Wyjaśniłoby to zapalenie żołądka i jelit związane ze stanem achlorhydrii.

Ponadto HCl ułatwia trawienie białek przez aktywację enzymu pepsyny proteolitycznej.

Stosuje się go do czyszczenia basenów, zwykle wystarcza zwykły detergent, ale między płytkami są plamy, które wymagają użycia kwasu chlorowodorowego.

Jest stosowany w kontroli pH produktów farmaceutycznych, żywności i wody pitnej. Jest również stosowany do neutralizacji strumieni odpadów zawierających materiał alkaliczny.

Kwas solny stosuje się do regeneracji żywic jonowymiennych, stosowanych do sekwestracji jonów metali lub innych rodzajów jonów w przemyśle, w laboratoriach badawczych i do oczyszczania wody pitnej..

Z drugiej strony można również powiedzieć, że chlorowodór, związek gazowy, jest cząsteczką dwuatomową, a atomy, które go tworzą, są połączone wiązaniem kowalencyjnym. Tymczasem kwas chlorowodorowy jest związkiem jonowym, który w roztworze wodnym dysocjuje w H+ i Cl-. Oddziaływanie między tymi jonami ma charakter elektrostatyczny.

Indeks

  • 1 Struktura chemiczna
  • 2 Szkolenie
  • 3 Gdzie to jest??
    • 3.1 gastryna
    • 3.2 Histamina
    • 3.3 Acetylocholina
    • 3.4 Inne źródła biologicznego HCl
  • 4 Właściwości fizyczne i chemiczne
    • 4.1 Masa cząsteczkowa
    • 4.2 Kolor
    • 4.3 Zapach
    • 4.4 Smak
    • 4.5 Temperatura wrzenia
    • 4.6 Temperatura topnienia
    • 4.7 Rozpuszczalność w wodzie
    • 4.8 Rozpuszczalność w metanolu
    • 4.9 Rozpuszczalność w etanolu
    • 4.10 Rozpuszczalność w eterze
    • 4.11 Gęstość
    • 4.12 Gęstość gazu
    • 4.13 Gęstość pary
    • 4.14 Ciśnienie pary
    • 4.15 Stabilność
    • 4.16 Samozapłon
    • 4.17 Rozkład
    • 4.18 Korozyjność
    • 4.19 Napięcie powierzchniowe
    • 4.20 Polimeryzacja
  • 5 zastosowań
    • 5.1 Przemysłowe i domowe
    • 5.2 Syntezy i reakcje chemiczne
  • 6 Zagrożenia i toksyczność
  • 7 Zapobieganie uszkodzeniom przez kwas solny
  • 8 Odniesienia

Struktura chemiczna

Każda cząsteczka HCl jest utworzona przez atom wodoru i atom chloru. Chociaż w temperaturze pokojowej HCl jest trujący i występuje bezbarwny gaz, jeśli jest rozpuszczony w wodzie, podaje się kwas solny.

Szkolenie

-Może być wytwarzany przez elektrolizę NaCl (chlorek sodu), który pochodzi z H2 (g), Cl2 (g), 2Na (ac) i OH- (ac). Następnie:

H2 +  Cl2 => 2 HCl

Jest to reakcja egzotermiczna.

-HCl wytwarza się w reakcji chlorku sodu z kwasem siarkowym. Proces, który można schematować w następujący sposób:

NaCl + H2TAK4  => NaHSO4   +   HCl

Następnie zbiera się chlorowodór i chlorek sodu poddaje się reakcji z wodorosiarczynem sodu zgodnie z następującą reakcją:

NaCl + NaHSO4 => Na2TAK4   +    HCl

Ta reakcja została wprowadzona przez Johana Glaubera w XVII wieku do produkcji kwasu solnego. Obecnie jest stosowany głównie w laboratoriach, ponieważ znaczenie jego zastosowania przemysłowego spadło.

-Kwas solny może być wytwarzany jako produkt uboczny chlorowania związków organicznych, na przykład: w produkcji dichlorometanu.

C2H4   +   Cl2  => C2H4Cl2

C2H4Cl2  => C2H3Cl + HCl

Ta metoda wytwarzania HCl jest bardziej stosowana w przemyśle, obliczając, że 90% HCl produkowanego w Stanach Zjednoczonych jest według tej metodologii.

-I wreszcie, HCl jest produkowany w procesie spalania chlorowanych odpadów organicznych:

C4H6Cl2      +       5 O2   => 4 CO2    +     2 H2O + 2 HCl

Gdzie to jest?

Kwas solny jest skoncentrowany w świetle żołądka, gdzie osiąga się pH 1. Występowanie bariery śluzowej, bogatej w wodorowęglany, zapobiega uszkodzeniu komórek żołądka z powodu niskiego pH żołądka.

Istnieją trzy główne bodźce fizjologiczne do wydzielania H+ przez komórki okładzinowe ciała żołądka: gastryna, histamina i acetylocholina.

Gastrin

Gastryna jest hormonem wydzielanym w obszarze żołądka, który działa zwiększając wewnątrzkomórkowe stężenie Ca, pośrednie w aktywacji aktywnego transportu H+ w kierunku światła żołądka.

Aktywny transport odbywa się za pomocą enzymu ATPazy, który wykorzystuje energię zawartą w ATP do przenoszenia H+ w kierunku światła żołądka i wprowadź K+.

Histamina

Jest wydzielany przez tak zwane komórki przypominające enterochromafinę (SEC) organizmu żołądka. W jego działaniu pośredniczy wzrost stężenia cyklicznego AMP i działanie poprzez zwiększenie, podobnie jak gastryny, aktywnego transportu H+ w kierunku światła żołądka za pośrednictwem pompy H+-K+.

Acetylocholina

Jest wydzielana przez końcówki nerwu błędnego, podobnie jak gastryna pośredniczy w jej działaniu poprzez zwiększenie wewnątrzkomórkowego Ca, aktywując działanie pompy H+-K+.

H+ komórek okładzinowych pochodzi z reakcji CO2 z H2Lub utworzyć H2CO3  (kwas węglowy). To później rozkłada się w H+ i HCO3-. H+ jest aktywnie transportowany do światła żołądka przez żołądkową membranę wierzchołkową. Tymczasem HCO3- jest pobierany do krwi sprzężonej z wejściem Cl-.

Mechanizm przeciw-transportowy lub anty-transportowy Cl-HCO3- który występuje w błonie podstawnej komórek okładzinowych, powoduje wewnątrzkomórkową akumulację Cl-. Następnie jon przechodzi do światła żołądka towarzyszącego H+. Szacuje się, że wydzielanie HCl w żołądku ma stężenie 0,15 M.

Inne źródła biologicznego HCl

Istnieją inne bodźce do wydzielania HCl przez komórki okładzinowe, takie jak kofeina i alkohol.

Wrzody żołądka i dwunastnicy występują, gdy bariera chroniąca komórki żołądka przed szkodliwym działaniem HCl zostaje zerwana.

Eliminując wspomniane wcześniej działanie ochronne bakterii Helicobacter pilori, kwas acetylosalicylowy i niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ) przyczyniają się do powstawania wrzodów.

Wydzielanie kwasu ma za zadanie wyeliminowanie drobnoustrojów obecnych w żywności i rozpoczęcie trawienia białek poprzez działanie pepsyny. Główne komórki ciała żołądka wydzielają pepsynogen, proenzym, który przekształca się w pepsynę przez niskie pH światła żołądka.

Właściwości fizyczne i chemiczne

Masa cząsteczkowa

36 458 g / mol.

Kolor

Jest to bezbarwna lub lekko żółtawa ciecz.

Zapach

Jest to drażniący, cierpki zapach.

Smak

Próg degustacji to czysta woda o stężeniu 1,3 x 10-4 moli / l.

Temperatura wrzenia

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

Temperatura topnienia

-174 ° F (-13,7 ° F) dla roztworu HCl 39,7% w / w wody), -114,22 ° C.

Rozpuszczalność w wodzie

Roztwór HCl może mieć 67% wag./wag. Przy 86 ° F; 82,3 g / 100 g wody w 0 ° C; 67,3 g / 100 g wody w 30 ° C i 63,3 g / 100 g wody w 40 ° C.

Rozpuszczalność w metanolu

51,3 g / 100 g roztworu w 0 ° C i 47 g / 100 roztworu w 20 ° C

Rozpuszczalność w etanolu

41,0 / 100 g roztworu w 20 ° C

Rozpuszczalność w eterze

24,9 g / 100 roztworu w 20 ° C.

Gęstość

1,059 g / ml w 59 ° F w 10,17% roztworze w / w.

Gęstość gazu

1,00045 g / L

Gęstość pary

1 268 (w odniesieniu do powietrza przyjętego jako 1)

Ciśnienie pary

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

Stabilność

Ma wysoką stabilność termiczną.

Samozapłon

Nie jest łatwopalny.

Rozkład

Rozkłada się przez ogrzewanie emitując toksyczny dym chlorowy.

Lepkość: 0,405 cPoise (ciecz przy 118,6 ° K), 0,0131 c Poise (para przy 273,06 ° K).

Korozyjność

Jest wysoce korozyjny dla aluminium, miedzi i stali nierdzewnej. Atakuje wszystkie metale (rtęć, złoto, platynę, srebro, tantal z wyjątkiem niektórych stopów).

Napięcie powierzchniowe

23 mN / cm przy 118,6º K.

Polimeryzacja

Aldehydy i epoksydy ulegają gwałtownej polimeryzacji w obecności kwasu chlorowodorowego.

Na właściwości fizyczne, takie jak lepkość, ciśnienie pary, temperatura wrzenia i temperatura topnienia, wpływa procentowe stężenie w / w HCl.

Używa

Kwas solny ma wiele zastosowań w domu, w różnych gałęziach przemysłu, w laboratoriach dydaktycznych i badawczych itp..

Przemysłowe i domowe

-Kwas solny stosuje się w obróbce hydrometalurgicznej, na przykład w produkcji tlenku glinu i dwutlenku tytanu. Służy do aktywacji produkcji szybów naftowych.

Wstrzyknięcie kwasu zwiększa porowatość wokół oleju, sprzyjając w ten sposób jego ekstrakcji.

-Służy do eliminacji osadów CaCO3 (węglan wapnia) przez jego przemianę w CaCl2 (chlorek wapnia), który jest bardziej rozpuszczalny i łatwy do usunięcia. Podobnie jest stosowany przemysłowo w obróbce stali, materiałów o wielu zastosowaniach i zastosowaniach, zarówno w przemyśle, jak iw budynkach iw domu.

-Murarze stosują roztwory HCl do mycia i czyszczenia cegieł. Stosuje się go w domu do czyszczenia i dezynfekcji łazienek i ich odpływów. Ponadto kwas chlorowodorowy jest stosowany w rycinach, w tym w operacjach czyszczenia metali.

-Kwas solny ma zastosowanie w usuwaniu warstwy spleśniałego tlenku żelaza, który gromadzi się na stali, wcześniej do jego późniejszego przetwarzania w procesie wytłaczania, laminowania, galwanizacji itp..

Wiara2O3    +    Fe + 6 HCl => 3 FeCl2     +      H2O

-Chociaż jest wysoce korozyjny, jest stosowany do usuwania plam z metali obecnych w żelazie, miedzi i mosiądzu, przy rozcieńczeniu 1:10 w wodzie.

Syntezy i reakcje chemiczne

-Kwas solny stosuje się w reakcjach miareczkowania zasad lub zasad, a także w regulacji pH roztworów. Ponadto jest on stosowany w licznych reakcjach chemicznych, na przykład w trawieniu białek, przed badaniem zawartości aminokwasów i ich identyfikacji..

-Głównym zastosowaniem kwasu chlorowodorowego jest wytwarzanie związków organicznych, takich jak chlorek winylu i dichlorometan. Kwas jest półproduktem w produkcji poliwęglanów, węgla aktywnego i kwasu askorbinowego.

-Jest stosowany w produkcji klejów. Podczas gdy w przemyśle tekstylnym jest używany do wybielania tkanin. Stosuje się go w przemyśle garbarskim skóry, zajmując się jego obróbką. Znajduje również zastosowanie jako nawóz i do produkcji chlorków, barwników itp. Jest również stosowany w galwanotechnice, fotografii i przemyśle gumowym.

-Jest stosowany w produkcji sztucznego jedwabiu, w rafinacji olejów, tłuszczów i mydeł. Ponadto stosuje się go w reakcjach polimeryzacji, izomeryzacji i alkilowania.

Ryzyko i toksyczność

Działa żrąco na skórę i błony śluzowe powodując oparzenia. Te, jeśli są ciężkie, mogą powodować owrzodzenia, pozostawiając bliznowate i chowane blizny. Kontakt z oczami może spowodować zmniejszenie lub całkowitą utratę wzroku z powodu uszkodzenia rogówki.

Gdy kwas dociera do twarzy, może spowodować poważne obrzydzenia, które zniekształcają twarz. Częsty kontakt z kwasem może również powodować zapalenie skóry.

Spożycie kwasu solnego powoduje oparzenia ust, gardła, przełyku i przewodu pokarmowego, powodując nudności, wymioty i biegunkę. W skrajnych przypadkach może wystąpić perforacja przełyku i jelita, z zatrzymaniem akcji serca i śmiercią.

Z drugiej strony opary kwasu, w zależności od ich stężenia, mogą powodować podrażnienie dróg oddechowych, powodując zapalenie gardła, obrzęk głośni, zwężenie oskrzeli z zapaleniem oskrzeli, sinicę i obrzęk płuc (nadmierne gromadzenie się płynu w płucach) aw skrajnych przypadkach śmierć.

Narażenie na wysoki poziom oparów kwasu może powodować obrzęk i skurcz gardła, aw konsekwencji uduszenie.

Częsta jest również martwica zębów objawiająca się utratą jasności zębów; stają się żółte i miękkie, iw końcu pękają.

Zapobieganie uszkodzeniom przez kwas solny

Istnieje zestaw zasad dotyczących bezpieczeństwa osób pracujących z kwasem solnym:

-Osoby z chorobami układu oddechowego i przewodu pokarmowego w przeszłości nie powinny pracować w środowisku z obecnością kwasu.

-Pracownicy muszą nosić odzież odporną na działanie kwasów, nawet z kapturami; soczewki chroniące oczy, ochraniacze na ramiona, rękawice i buty odporne na działanie kwasów o tych samych właściwościach. Muszą również używać masek gazowych, aw przypadkach silnego narażenia na pary kwasu solnego zaleca się stosowanie niezależnego aparatu oddechowego..

-Środowisko pracy powinno mieć również prysznice awaryjne i fontanny do mycia oczu.

-Ponadto istnieją normy dotyczące środowiska pracy, takie jak typ podłogi, obwody zamknięte, ochrona sprzętu elektrycznego itp..

Referencje

  1. StudiousGuy (2018). Kwas solny (HCl): ważne zastosowania i zastosowania. Zaczerpnięte z: studiousguy.com
  2. Ganong, W. F. (2003). Przegląd fizjologii medycznej. Dwudzieste pierwsze wydanie. The McGraw-Hill Companies INC.
  3. PubChem. (2018). Kwas solny. Zaczerpnięte z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Weebly. Kwas solny. Zrobiono z: psa-hydrochloric-acid.weebly.com
  5. CTR. Karta charakterystyki kwasu solnego. [PDF] Zrobiono z: uacj.mx