Соляная кислота

В неорганической химии соляную кислоту принято обозначать как одноосновное соединение водорода и хлора с химической формулой соляной кислоты HCl. Но в лабораториях и техническом применении чистое вещество HCl обычно называют хлороводородом. В природе (при атмосферном давлении и естественных температурах окружающей среды) чистый хлороводород является бесцветным газом, и конденсируется в жидкость только при температуре минус 85°С, которую можно получить лишь с помощью криогенной техники.

Газ хлороводород характеризуется термической устойчивостью, очень хорошо растворяется в воде, в смеси с влажным воздухом образует белесый «дым», который представляет собой мелко дисперсионные капли (туман) соляной кислоты.

Хлорводород опасен (ядовит) для людей, животных и растений, у которых вызывает химические ожоги различной тяжести органов дыхания, а также наружных покровов, на которых он конденсируется (появление кислотных язв на коже, характерное «выгорание» растительности). У человека он прежде всего поражает слизистые покровы глазного яблока и дыхательного тракта, при значительных концентрациях может вызвать необратимое повреждение зрения и смертельный отек легких.

Что такое настоящая соляная кислота

Свойство хлорводорода отлично растворятся в воде используется для изготовления (фабрикации, производства) его водного раствора, который в широкой практике и принято называть соляной кислотой (она же – хлоридная кислота, хлороводородная кислота, хлористоводородная кислота, Х-кислота, англ. hydrochloric acid). Фактическая химическая формула соляной кислоты НCl + Н₂О =” Н₃О⁺ + “Cl^–.

В окружающей среде соляная кислота в низкой концентрации может встречаться в минеральных, геотермальных водах, «кислотных» дождях. В человеческом желудочном соке имеется до половины процента хлороводородной кислоты, которая имеет важнейшую роль в процессе пищеварения, в том числе защищает пищеварительный тракт от болезнетворной микрофлоры. Но одновременно с этим она настолько химически активна, что постоянно разъедает стенки своего же желудка, в результате чего клетки желудка здорового человека вынуждены обновляться каждый день на протяжении всей жизни. Приводится факт, что желудочный сок способен всего за неделю полностью растворить стальную пластинку толщиной с бритвенное лезвие!

При температуре t =” 0 °С в одном объеме воды растворяется до “540 объемов хлороводорода, с получением хлористоводородной кислоты в концентрации 45%. При температуре t =” 18 °С поглощающая способность воды меньше, она может растворить максимум “500 объемов HCl, с получением 37% соляной кислоты, которая называется концентрированной.

В широкой практике концентрированными называются растворы с концентрацией HCl от 24% и выше. Хлористоводородные кислоты с концентрацией ниже 20% называются разбавленными (водой). В разных отраслях производства и техники чаще всего встречается разбавленная техническая соляная кислота в концентрации вплоть до 2% и ниже.

При температуре t =” 20 °С хлороводород и вода образуют т.н. азеотропную смесь с концентрацией “20% HCl и температурой кипения t =” 108 °С, которая характеризуется стабильностью пропорционального состава как в жидком, так и газообразном (испаренном) состоянии. Существованием азеотропной смеси “HCl и H₂O объясняется невозможность получения концентрированной кислоты соляной выше 37% путем ее термической перегонки (при нормальном давлении 760 мм.р.ст).

Физические и химические свойства хлороводородной кислоты

Агрегатные свойства (плотность соляной кислоты, вязкость, теплоемкость и т.д.) очень сильно зависят от ее концентрации, что и отображено в таблице:

Соляная кислота – одна из самых химически активных неорганических кислот, наряду с серной и азотной кислотами. Она активно взаимодействует:

1) с чистыми металлами, с которыми образует хлориды:

Pb + 2HCl =” PbCl₂ +H₂↑

Al + 6HCl =” 2AlCl₃ + “3H₂↑

HCl + Zn =” ZnCl₂ + Н₂↑

HCl + Mg =” MgCl₂ + “H₂↑

2) с окислами (оксидами) металлов:

MgO + 2 HCl =” MgCl₂ + “H₂O

Fe₂O₃ + 6HCl =” 2FeCl₃ + “3H₂O

CaO + 2HCl =” CaCl₂ + “H₂O

3) нейтрализует щелочи:

HCl + NaOH =” NaCl + “H₂O

HCl + KOH =” KCl + “H₂O

Cu(OH)₂ + 2HCl =” CuCl₂ + “2H₂O

4) реагирует с солями более слабых по сравнению с ней кислот (более химически активная кислота может вытеснить из солей менее химически активную, в порядке расположения в ряду HI-HClO₄-HBr-HCl-H₂SO₄-HNO₃-HMnO₄-H₂SO₃-H₃PO₄-HF-HNO₂-H₂CO₃-H₂S-H₂SiO₃ и т.д., где левее расположены более сильные, а правее – менее сильные кислоты).

K₃PO₄ + 2HCl =” 2KCl + “KH₂PO₄
CaCO₃ + 2HCl =” CaCl₂ + “CO₂ + H₂O
Ca(NO₃)₂ + 2HCl =” CaCl₂ + “2HNO₃
AgNO₃ + HCl = AgCl + HNO₃
5) также реагирует с другими сильными окислителями:

4HCl + MnO₂ = Cl₂ + MnCl₂ + H”₂O

2KMnO₄ + 16HCl =” 2KCl + “2MnCl₂ + 5Cl₂ + 8H₂O.

6) Взаимодействует с аммиаком, образуя нашатырь (хлорид аммония)

NH₃ + HCl =” NH₄Cl

7) Соляная кислота активно взаимодействует со многими органическими соединениями, например, повреждает древесину и продукты ее переработки (бумагу, картон, фанеру), текстиль из натуральных (хлопчатобумажных, льняных, шерстяных) волокон, ткани живых организмов.

8) Но в то же время кислотоупорными в отношении соляной кислоты являются все виды стекол (натриевое (содовое), калиевое, свинцовое, боросиликатное, кварцевое), натуральная и синтетическая резина, многие пластмассы (фаолит, поливинилхлорид ПВХ, полиэтилен ПЭ, полипропилен ПП, поликарбонат, самыми кислотостойкими являются фторопласты), эпоксидные смолы, керамика, каменное литье, нефтяной и каменноугольный битумы, цемент и бетон), что широко применяется в ее производстве, транспортировке и хранении.

Производство кислоты соляной

Первенство в лабораторном получении хлороводорода принадлежит немецкому монаху-алхимику Базилию Валентину (лат. Basilius Valentinus, 1394 г. – около 1450 г.), который получил его нагревая поваренную соль с медным купоросом, и назвал его «духом соли», «соляным спиртом» (spiritus salis). Значительный вклад в вопросе исследования spiritus salis был сделан учёными химиками Иоганном Глаубером и Гемфри Дэви, которые точно определили ее природу, и отработали способы получения.

Первое производство хлороводородной кислоты в промышленных масштабах начиналось с использованием процесса, в котором поваренная соль нагревалась в муфельных печах вместе с серной кислотой.

2NaCl + H₂SO₄ =” Na₂SO₄ + “2HCl

Изначально хлороводород был побочным продуктом производства карбоната натрия, который выбрасывался в атмосферу через заводские печные трубы. Конденсирующиеся в воздушном потоке капли хлористоводородной кислоты в виде кислотных туманов оседали на прилегающую территорию, что приводило к поражению химическими ожогами всей растительности в радиусе нескольких километров вокруг карбонатных заводов, повреждению органов дыхания фабричных рабочих и жителей прилегающих территорий.

В итоге, в 1863 году в Великобритании был издан соответствующий закон, которым запрещалось выбросы хлороводорода в атмосферу. В технологические процессы карбонатных заводов были введены разнообразные водяные поглотители (каскады водяных резервуаров, керамических баллонов, коксовые башни), из которых хлороводород выходил уже растворенным в воде, то есть в виде соляной кислоты. Очень скоро кислота соляная из побочного продукта карбонатного производства стала очень важным сырьем и материалом, которое нашло широкое применение в различных отраслях индустрии и техники.

В современных условиях процессы производства соляной кислоты несколько видоизменились. Чистую концентрированную хлороводородную кислоту (прозрачную бесцветную) получают путем сжигания водорода в струе хлора H₂ + CI₂ =”2HCI с последующим растворением полученного хлороводорода в водяных поглотителях. Техническую соляную кислоту (характеризуется желтоватым или зеленоватым оттенком в связи с присутствием следов некоторых химических веществ, преимущественно железа) получают из сопутствующих газов, получаемых в различных видах химического производства. Такие сопутствующие газы называют абгазами, и соответственно, полученную из них соляную кислоту – абгазной.

В дальнейшем, в зависимости от сферы применения, полученная концентрированная хлороводородная кислота может разбавляться водой до требуемой концентрации. Для транспортировки и хранения технической соляной кислоты применяются обрезиненные изнутри стальные цистерны, пластиковые или стеклянные емкости и посуда.

Применение соляной кислоты

Основными сферами применения кислоты соляной в различной концентрации являются:

• горно-химическая отрасль и цветная металлургия, где она применяется для обработки металлосодержащих руд с целью извлечения из них ценных цветных металлов;
• металлообработка, машиностроение и приборостроение, где она применяется для обработки поверхности металлов (кислотное травление), их лужения перед пайкой;
• в производстве бытовой химии, особенно сильнодействующих очищающих средств;
• в технике, в первую очередь в составе стартовых кислотных аккумуляторных батарей;
• в фармакологическом производстве для приготовления разнообразных лекарственных препаратов;
• в пищевой промышленности в качестве регулятора кислотности;
• в строительной индустрии в качестве ингибитора бетона, который повышает его влагостойкость, морозостойкость, скорость застывания.

Аварии с технической соляной кислотой

Концентрированная соляная кислота на открытом воздухе «дымит», с выделением ядовитого газообразного хлороводорода. Явными признаками его наличия в воздухе является першение в горле и кислый привкус во рту, охриплость, раздражение слизистых глаз и носа. В высоких концентрациях хлороводород способен вызывать появление язв на слизистых носа и дыхательного тракта, повреждать глаза с частичной или полной потерей зрения, вызывать отек легких, который может привести к смертельному исходу.

Опасность представляет также контакт хлороводородной кислоты с кожным покровом, на котором она может вызывать химические ожоги тяжестью от 1 (умеренное покраснение) до 3 (глубокое повреждение кожного покрова) степени. Соляной кислотой, даже концентрированной, получить химические ожоги тяжелее 3-й степени практически нельзя, поскольку на коже в месте контакта очень быстро образуется кислото-непроницаемый струп. Опасность для жизни человека может представлять только большая площадь поражения кожных покровов химическим ожогом.

Хлороводород тяжелее воздуха, потому склонен опускаться в приземные слои, накапливаться в ямах, в низинах. В годы первой мировой войны газообразный хлороводород даже использовался в качестве боевого отравляющего вещества. Работать в среде паров хлороводорода в обязательном порядке следует в средствах защиты органов дыхания – респираторах, противогазах, а при высоких концентрациях газообразного HCl – в изолирующих противогазах (на химически связанном кислороде), или с автономными дыхательными аппаратами.

Значительную опасность представляют аварии с разливом технической соляной кислоты в помещениях и на грунт. Такие аварии могут быть масштабными (разлив десятков кубометров кислоты из поврежденных цистерн, резервуаров), среднемасштабными (разливы нескольких десятков и сотен литров) и мелкими (разливы нескольких литров).

Основными мероприятиями по ликвидации аварий с разливом соляной кислоты являются:

• эвакуация людей и животных из помещения или зоны разлива;
• оказание первой медицинской помощи пострадавшим и их эвакуация в медицинские учреждения;
• ограничение распространения разлива по поверхности, изоляция (как правило, грунтовой обваловкой места аварии, и другими способами);
• интенсивное проветривание (для помещений);
• снижение концентрации кислоты на полу помещения или грунте разбавлением (промывкой) большими объемами воды (не меньше 1:8 по отношению к объему пролитого реагента);
• химическая нейтрализация разлитой кислоты щелочами, как правило, пищевой или каустической содой;
• в некоторых случаях (необходимость определяется специалистами) – срезание и вывоз пораженного слоя грунта.

В случае масштабных аварий с разливом больших объемов соляной кислоты на грунт, даже после его промывки водой и проведения мероприятий по химической нейтрализации, может наблюдаться эффект засоления плодородного слоя грунта. В таких случаях необходимо планировать мероприятия по рекультивации (химической мелиорации) засоленного грунтового участка известкованием или внесением молотого мела.

Наша компания реализует техническую соляную кислоту для применения в различных отраслях промышленности и техники, а также очищенную кислоту соляную для технических и лабораторных целей. Мы имеем логистические центры в 8-ми областях Украины (список), откуда организуем доставку реагента заказчику своим транспортом, или отгружаем самовывозом. Мы реализуем хлористоводородную кислоту только повышенной концентрации (32% и 35%), которая, при необходимости, подлежит разбавлению силами и средствами покупателя. Реализуем соляную кислоту вагонными нормами, автоцистернами (до 22,5 т) или кубовыми емкостями 1 м3 (еврокуб).

Наша компания гарантирует своевременность доставки опасного груза заказчику, с соблюдением всех нормативных мер безопасности на этапах загрузки/выгрузки и транспортировки.