Ácido clorídrico - Hydrochloric acid

Estrutura do ácido clorídrico como cloreto dissociado e íons hidrônio
Modelo 3D de cloreto de hidrogênio
Modelo 3D de água
Modelo 3D do ânion cloreto
Modelo 3D do cátion hidrônio
Amostra de ácido clorídrico em uma garrafa
Nomes
Nome IUPAC
Cloro
Outros nomes
Identificadores
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.210.665 Edite isso no Wikidata
Número EC
Número E E507 (reguladores de acidez, ...)
UNII
Número ONU 1789
Propriedades
HCl (aq)
Aparência Líquido incolor, transparente, fumos no ar se concentrado
Odor Característica picante
Ponto de fusão Dependente da concentração - ver tabela
Ponto de ebulição Dependente da concentração - ver tabela
log P 0,00
Acidez (p K a ) -5,9 (gás HCl)
Farmacologia
A09AB03 ( OMS ) B05XA13 ( OMS )
Perigos
Ficha de dados de segurança Veja: página de dados
Pictogramas GHS GHS07: NocivoGHS05: Corrosivo
Palavra-sinal GHS Perigo
H290 , H314 , H335
P260 , P280 , P303 + 361 + 353 , P305 + 351 + 338
NFPA 704 (diamante de fogo)
Compostos relacionados
Compostos relacionados
Página de dados suplementares
Índice de refração ( n ),
constante dielétricar ), etc.

Dados termodinâmicos
Comportamento da fase
sólido-líquido-gás
UV , IR , NMR , MS
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referências da Infobox

O ácido clorídrico , também conhecido como ácido muriático , é uma solução aquosa de cloreto de hidrogênio ( fórmula química : HCl) É uma solução incolor com um cheiro pungente distinto . É classificado como um ácido forte . É um componente do ácido gástrico no sistema digestivo da maioria das espécies animais, incluindo humanos. O ácido clorídrico é um importante reagente de laboratório e produto químico industrial.

História

No início do século X, o médico e alquimista persa Abu Bakr al-Razi ( c. 865–925, latim: Rhazes) conduziu experimentos com sal amoníaco ( cloreto de amônio ) e vitríolo ( sulfatos hidratados de vários metais), que ele destilou juntos , produzindo assim o gás cloreto de hidrogênio. Ao fazer isso, al-Razi chegou muito perto de descobrir o ácido clorídrico, mas parece que ele desconsiderou os produtos gasosos de seus experimentos, concentrando-se nas mudanças de cor que poderiam ser efetuadas no resíduo. Com base nas experiências de al-Razi, o De aluminibus et salibus ("Sobre Alums and Salts", um texto árabe do século XI ou XII falsamente atribuído a al-Razi e traduzido para o latim na segunda metade do século XII por Gérard de Cremona , 1144-1187) descreveu o aquecimento de metais com diversos sais, que no caso do mercúrio resultou na produção de cloreto de mercúrio (II) (sublimado corrosivo). Nesse processo, o ácido clorídrico realmente começou a se formar, mas imediatamente reagiu com o mercúrio para produzir o sublimado corrosivo. Os alquimistas latinos do século XIII, para quem o De aluminibus et salibus foi uma das principais obras de referência, ficaram fascinados com as propriedades de cloração do sublimado corrosivo e logo descobriram que, quando os metais são eliminados do processo de aquecimento de vitrióis, alúmen , e sais, ácidos minerais fortes podem ser destilados diretamente. Uma importante invenção que resultou da descoberta dos ácidos minerais é a água régia , uma mistura de ácido nítrico e ácido clorídrico na proporção 1: 3, capaz de dissolver o ouro. Este foi descrita pela primeira vez em pseudo-Geber 's De inventione veritatis ( '-se na descoberta de verdade', depois c. 1300), onde a água régia foi preparado pela adição de cloreto de amónio em ácido nítrico. No entanto, a produção do próprio ácido clorídrico (ou seja, como uma substância isolada em vez de já misturada com o ácido nítrico) dependia do uso de aparelhos de resfriamento mais eficientes, que só se desenvolveriam nos séculos subsequentes. Assim, as receitas para a produção de ácido clorídrico só aparecem no final do século XVI, sendo a mais antiga encontrada em Giovanni Battista Della Porta ( 1535–1615 ) Magiae naturalis ("Magia Natural") e nas obras de outros químicos contemporâneos como Andreas Libavius (c. 1550–1616), Jean Beguin (1550–1620) e Oswald Croll (c. 1563–1609). O conhecimento de ácidos minerais como o ácido clorídrico seria de importância fundamental para químicos do século XVII como Daniel Sennert (1572-1637) e Robert Boyle (1627-1691), que usaram sua capacidade de dissolver metais rapidamente em suas demonstrações do composto natureza dos corpos.

Etimologia

Por ter sido produzido a partir do sal-gema de acordo com os métodos de Johann Rudolph Glauber , o ácido clorídrico foi historicamente chamado pelos alquimistas europeus de espíritos do sal ou acidum salis (ácido salino). Ambos os nomes ainda são usados, especialmente em outras línguas, como alemão : Salzsäure , holandês : Zoutzuur , sueco : Saltsyra , espanhol : Salfumán , turco : Tuz Ruhu , polonês : kwas solny , húngaro : sósav e tcheco : kyselina solná

O HCl gasoso foi denominado ar ácido marinho . O nome ácido muriático tem a mesma origem ( muriático significa "pertencente a salmoura ou sal", portanto muriato significa cloridrato ), e esse nome ainda é algumas vezes usado. O nome ácido clorídrico foi cunhado pelo químico francês Joseph Louis Gay-Lussac em 1814.

Desenvolvimentos Industriais

Durante a Revolução Industrial na Europa, a demanda por substâncias alcalinas aumentou. Um novo processo industrial desenvolvido por Nicolas Leblanc de Issoudun, França, permitiu a produção em grande escala e barata de carbonato de sódio (carbonato de sódio). Nesse processo de Leblanc , o sal comum é convertido em carbonato de sódio, usando ácido sulfúrico, calcário e carvão, liberando cloreto de hidrogênio como subproduto. Até o British Alkali Act 1863 e legislação semelhante em outros países, o excesso de HCl era frequentemente lançado no ar. Uma exceção inicial foi a Bonnington Chemical Works , onde, em 1830, o HCl começou a ser capturado e o ácido clorídrico produzido foi usado para fazer sal amoníaco ( cloreto de amônio ). Após a aprovação da lei, os produtores de carbonato de sódio foram obrigados a absorver o gás residual na água, produzindo ácido clorídrico em escala industrial.

No século 20, o processo Leblanc foi efetivamente substituído pelo processo Solvay sem um subproduto de ácido clorídrico. Como o ácido clorídrico já estava totalmente estabelecido como um produto químico importante em inúmeras aplicações, o interesse comercial deu início a outros métodos de produção, alguns dos quais ainda são usados ​​hoje. Após o ano 2000, o ácido clorídrico é produzido principalmente pela absorção de cloreto de hidrogênio como subproduto da produção de compostos orgânicos industriais .

Estrutura e reações

O ácido clorídrico é o sal da água protonada e do cloreto. Seus íons são freqüentemente escritos como H 3 O + Cl - , embora o cátion esteja de fato frequentemente ligado a outras moléculas de água. Um estudo combinado de IR, Raman, raios-X e difração de nêutrons de ácido clorídrico concentrado revelou que a forma primária de H + (aq) nessas soluções é H 5 O 2 + , que, junto com o ânion cloreto, é hidrogênio- ligado a moléculas de água vizinhas de várias maneiras. (Veja Hydronium para uma discussão mais aprofundada deste assunto.)

Acidez

Como um ácido forte, o cloreto de hidrogênio tem um alto K a . Estimativas teóricas sugerem que o p K a do cloreto de hidrogênio é −5,9. No entanto, é importante distinguir entre o gás cloreto de hidrogênio e o ácido clorídrico. Devido ao efeito de nivelamento , exceto quando altamente concentrado e o comportamento se desvia da idealidade, o ácido clorídrico (HCl aquoso) é tão ácido quanto o mais forte doador de prótons disponível na água, o próton aquado (popularmente conhecido como "íon hidrônio"). Quando os sais de cloreto tais como NaCl são adicionados a HCl aquoso, eles têm apenas um efeito menor sobre o pH , indicando que a Cl - é um muito fraco base conjugada e que é totalmente dissociado HCl. As soluções diluídas de HCl têm um pH próximo ao previsto, assumindo a dissociação completa em H + e Cl - hidratado .

Propriedades físicas


Fração de massa
Concentração Densidade Molaridade pH Viscosidade
Calor específico
vapor
pressão

Ponto de ebulição

Ponto de fusão
kg HCl / kg  kg HCl / m 3 Baumé kg / L mol / L mPa · s kJ / (kg · K) kPa ° C ° C
10% 104,80 6,6 1.048 2,87 -0,5 1,16 3,47 1,95 103 -18
20% 219,60 13 1.098 6.02 -0,8 1,37 2,99 1,40 108 -59
30% 344,70 19 1,149 9,45 -1,0 1,70 2,60 2,13 90 -52
32% 370,88 20 1,159 10,17 -1,0 1,80 2,55 3,73 84 -43
34% 397,46 21 1,169 10,90 -1,0 1,90 2,50 7,24 71 -36
36% 424,44 22 1,179 11,81 -1,1 1,99 2,46 14,5 61 -30
38% 451,82 23 1,189 12,39 -1,1 2,10 2,43 28,3 48 -26
A temperatura e pressão de referência para a tabela acima são 20 ° C e 1 atmosfera (101,325 kPa).
Os valores de pressão de vapor são retirados das Tabelas Críticas Internacionais e referem-se à pressão de vapor total da solução.
Temperatura de fusão em função da concentração de HCl na água

As propriedades físicas do ácido clorídrico, como pontos de ebulição e fusão , densidade e pH , dependem da concentração ou molaridade do HCl na solução aquosa. Eles variam desde os da água em concentrações muito baixas, aproximando-se de 0% de HCl, até os valores de ácido clorídrico fumegante com mais de 40% de HCl.

Ácido clorídrico como a mistura binária (de dois componentes) de HCl e H 2 O possui um ponto de ebulição constante azeótropo em% de HCl 20,2 e 108,6 ° C (227 ° F). Existem quatro pontos eutéticos de cristalização constante para ácido clorídrico, entre a forma de cristal de [H 3 O] Cl (68% de HCl), [H 5 O 2 ] Cl (51% de HCl), [H 7 O 3 ] Cl ( 41% de HCl), [H 3 O] Cl .5H 2 O (25% de HCl), e gelo (0% de HCl). Há também um ponto eutético metaestável em 24,8% entre o gelo e a cristalização de [H 7 O 3 ] Cl. Eles são todos sais de hidrônio .

Produção

O ácido clorídrico é geralmente preparado industrialmente pela dissolução de cloreto de hidrogênio em água. O cloreto de hidrogênio pode ser gerado de várias maneiras e, portanto, existem vários precursores do ácido clorídrico. A produção em larga escala de ácido clorídrico está quase sempre integrada à produção em escala industrial de outros produtos químicos , como no processo de cloroalcalino que produz hidróxido , hidrogênio e cloro, sendo que este último pode ser combinado para produzir HCl.

Mercado industrial

O ácido clorídrico é produzido em soluções de até 38% de HCl (grau concentrado). Concentrações mais altas de até pouco mais de 40% são quimicamente possíveis, mas a taxa de evaporação é tão alta que o armazenamento e o manuseio exigem precauções extras, como pressurização e resfriamento. O grau industrial a granel é, portanto, de 30% a 35%, otimizado para equilibrar a eficiência do transporte e a perda de produto por evaporação. Nos Estados Unidos, soluções entre 20% e 32% são vendidas como ácido muriático. Soluções para uso doméstico nos EUA, principalmente limpeza, são normalmente de 10% a 12%, com fortes recomendações para diluir antes do uso. No Reino Unido, onde é vendido como "Spirits of Salt" para limpeza doméstica, a potência é a mesma do grau industrial americano. Em outros países, como a Itália, o ácido clorídrico para limpeza doméstica ou industrial é comercializado como "Ácido Muriatico", e sua concentração varia de 5% a 32%.

Os principais produtores mundiais incluem Dow Chemical com 2 milhões de toneladas métricas anuais (2 Mt / ano), calculado como gás HCl, Georgia Gulf Corporation , Tosoh Corporation , Akzo Nobel e Tessenderlo com 0,5 a 1,5 Mt / ano cada. A produção mundial total, para fins de comparação expressa em HCl, é estimada em 20 Mt / ano, com 3 Mt / ano de síntese direta e o restante como produto secundário de sínteses orgânicas e similares. De longe, a maior parte do ácido clorídrico é consumida cativamente pelo produtor. O tamanho do mercado mundial aberto é estimado em 5 Mt / ano.

Formulários

O ácido clorídrico é um ácido inorgânico forte que é usado em muitos processos industriais, como o refino de metais. O aplicativo geralmente determina a qualidade do produto necessária. O cloreto de hidrogênio, e não o ácido clorídrico, é usado mais amplamente na química orgânica industrial, por exemplo, para cloreto de vinila e dicloroetano .

Decapagem de aço

Uma das aplicações mais importantes do ácido clorídrico é na decapagem de aço, para remover ferrugem ou incrustação de óxido de ferro do ferro ou aço antes do processamento subsequente, como extrusão , laminação , galvanização e outras técnicas. HCl de qualidade técnica em concentração típica de 18% é o agente de decapagem mais comumente usado para decapagem de tipos de aço carbono .

O ácido gasto tem sido reutilizado há muito tempo como soluções de cloreto de ferro (II) (também conhecido como cloreto ferroso), mas os altos níveis de metais pesados no licor de decapagem diminuíram essa prática.

A indústria de decapagem de aço desenvolveu processos de regeneração de ácido clorídrico , como o torrador por spray ou o processo de regeneração de HCl em leito fluidizado, que permitem a recuperação de HCl do licor de decapagem gasto. O processo de regeneração mais comum é o processo de pirohidrólise, aplicando a seguinte fórmula:

Pela recuperação do ácido gasto, um circuito fechado de ácido é estabelecido. O subproduto do óxido de ferro (III) do processo de regeneração é valioso, usado em uma variedade de indústrias secundárias.

Produção de compostos inorgânicos

Semelhante ao seu uso para decapagem, o ácido clorídrico é usado para dissolver muitos metais, óxidos de metal e carbonatos de metal. A conversão é frequentemente descrita em equações simplificadas:

Zn + 2 HCl → ZnCl 2 + H 2
NiO + 2 HCl → NiCl 2 + H 2 O
CaCO 3 + 2 HCl → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O

Esses processos são usados ​​para produzir cloretos de metal para análise ou produção posterior.

controle de pH e neutralização

O ácido clorídrico pode ser usado para regular a acidez ( pH ) das soluções.

Na indústria que exige pureza (alimentos, produtos farmacêuticos, água potável), o ácido clorídrico de alta qualidade é usado para controlar o pH dos fluxos de água de processo. Em uma indústria menos exigente, o ácido clorídrico de qualidade técnica é suficiente para neutralizar fluxos de resíduos e controle de pH de piscinas.

Regeneração de trocadores de íons

O ácido clorídrico de alta qualidade é usado na regeneração de resinas de troca iônica . A troca catiônica é amplamente utilizada para remover íons como Na + e Ca 2+ de soluções aquosas , produzindo água desmineralizada . O ácido é usado para enxaguar os cátions das resinas. Na + é substituído por H + e Ca 2+ por 2 H + .

Trocadores de íons e água desmineralizada são usados ​​em todas as indústrias químicas, produção de água potável e muitas indústrias alimentícias.

Uso de laboratório

Dos seis ácidos minerais fortes comuns na química, o ácido clorídrico é o ácido monoprótico com menor probabilidade de sofrer uma reação de oxidação-redução de interferência . É um dos ácidos fortes menos perigosos de manusear; apesar de sua acidez, consiste no íon cloreto não reativo e não tóxico. As soluções de ácido clorídrico de força intermediária são bastante estáveis ​​durante o armazenamento, mantendo suas concentrações ao longo do tempo. Esses atributos, mais o fato de estar disponível como reagente puro , fazem do ácido clorídrico um excelente reagente acidificante. Também é barato.

O ácido clorídrico é o ácido preferido na titulação para determinar a quantidade de bases . Titulantes de ácido forte fornecem resultados mais precisos devido a um ponto final mais distinto. O ácido clorídrico azeotrópico ou de "ebulição constante" (cerca de 20,2%) pode ser usado como padrão primário em análises quantitativas , embora sua concentração exata dependa da pressão atmosférica no momento de sua preparação.

De outros

O ácido clorídrico é usado em um grande número de aplicações em pequena escala, como processamento de couro, limpeza doméstica e construção civil. A produção de petróleo pode ser estimulada pela injeção de ácido clorídrico na formação rochosa de um poço de petróleo , dissolvendo uma parte da rocha e criando uma estrutura de poros grandes. A acidificação de poços de petróleo é um processo comum na indústria de produção de petróleo do Mar do Norte .

O ácido clorídrico tem sido usado para dissolver carbonato de cálcio, por exemplo, coisas como caldeiras descalcificantes e para limpar argamassa de alvenaria. Quando usado em alvenaria, a reação com a argamassa só continua até que o ácido seja totalmente convertido, produzindo cloreto de cálcio , dióxido de carbono e água:

Muitas reações químicas envolvendo ácido clorídrico são aplicadas na produção de alimentos, ingredientes alimentares e aditivos alimentares . Os produtos típicos incluem aspartame , frutose , ácido cítrico , lisina , proteína vegetal hidrolisada como intensificador de alimentos e na produção de gelatina . O ácido clorídrico de qualidade alimentar (extrapuro) pode ser aplicado quando necessário para o produto final.

Presença em organismos vivos

Diagrama da camada mucosa alcalina no estômago com mecanismos de defesa da mucosa

O ácido gástrico é uma das principais secreções do estômago. Consiste principalmente em ácido clorídrico e acidifica o conteúdo do estômago a um pH de 1 a 2. Os íons cloreto (Cl - ) e hidrogênio (H + ) são secretados separadamente na região do fundo do estômago , na parte superior do estômago, pelas células parietais do mucosa gástrica em uma rede secretora chamada canalículos antes de entrar no lúmen do estômago.

O ácido gástrico atua como uma barreira contra microorganismos para prevenir infecções e é importante para a digestão dos alimentos. Seu baixo pH desnatura as proteínas e, portanto, as torna suscetíveis à degradação por enzimas digestivas como a pepsina . O baixo pH também ativa o precursor da enzima pepsinogênio na enzima ativa pepsina por autoclivagem. Depois de sair do estômago, o ácido clorídrico do quimo é neutralizado no duodeno pelo bicarbonato .

O próprio estômago é protegido do ácido forte pela secreção de uma espessa camada de muco e pelo tamponamento induzido pela secretina com bicarbonato de sódio . Azia ou úlceras pépticas podem se desenvolver quando esses mecanismos falham. Os medicamentos das classes anti - histamínicos e inibidores da bomba de prótons podem inibir a produção de ácido no estômago, e os antiácidos são usados ​​para neutralizar o excesso de ácido existente.

Segurança

Etiqueta em formato rômbico com letras 8 e "corrosivo", indicando que gotas de um líquido corroem materiais e mãos humanas. Causa queimaduras na pele e lesões oculares graves. Pode causar irritação respiratória.

Por ser um ácido forte, o ácido clorídrico é corrosivo para os tecidos vivos e muitos materiais, mas não para a borracha. Normalmente, luvas de proteção de borracha e equipamentos de proteção relacionados são usados ​​ao manusear soluções concentradas.


Fração de massa
Classificação Lista de
frases H
10% ≤ C <25% Causa irritação na pele, Causa irritação ocular grave, H315 , H319
C ≥ 10% Pode causar irritação respiratória H335
C ≥ 25% Causa queimaduras na pele e lesões oculares graves H314

O ácido clorídrico foi listado como um precursor da Tabela II na Convenção das Nações Unidas contra o Tráfico Ilícito de Entorpecentes e Substâncias Psicotrópicas de 1988 devido ao seu uso na produção de heroína , cocaína e metanfetamina .

Veja também

Referências

links externos

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