Соляна кислота

З історії відкриття соляної кислоти

Вперше отримав речовину, яку пізніше було названо соляною кислотою, німецький алхімік ХV століття Василій Валентин (лат. Basilius Valentinus, 1394 г. – близько 1450 г.), В своїх дослідах він нагрівав кухонну сіль NaCl разом з сульфатом міді CuSO₄ (мідним купоросом), в результаті чого отримував пари їдкого газу, які він назвав « соляним духом», або «соляним спиртом» (spiritus salis). Схожі досліди проводив інший німецький алхімік Андреас Лібавій.

Пізніше, в ХVI столітті, з цією речовиною експериментував видатний німецький хімік Йоганн Рудольф Глаубер (нім. Johann Rudolph Glauber), який її отримував вже більш традиційним способом, нагріваючи кухонну сіль в суміші з сірчаною кислотою. Продукти цієї реакції, сульфат натрію Na₂SO₄ та хлороводень HCl довгий час мали назву самого вченого. Так, сульфат натрію дотепер називають глауберовою сіллю, а хлороводень HCl певний час називали asidum sails fumans Glauberi – буквально «паруюча соляна кислота Глаубера».

Дещо пізніше, з легкої руки англійського хіміка XVIII століття Джозефа Прістлі (англ. Joseph Priestley) назва водного розчину хлороводню скоротилася просто до «соляної кислоти» (asidum muriaticum). В ХІХ столітті британський фізик і хімік Гемфрі Деві (англ. Humphry Davy)остаточно дослідив елементний склад соляної кислоти, та виділив у чистому вигляді її складові: натрій Na і хлор Cl.

Що собою представляє соляна кислота

З курсу теоретичної неорганічної хімії нам відомо, що соляна кислота (вона ж хлороводнева, хлоридна, Х-кислота) є одноосновною кислотою, однією з найсильніших (хімічно активних) серед інших кислот, що існують в природі, яка має хімічну формулу HCl. Але в реальності це не зовсім так.

Річ у тім, що при нормальних температурах навколишнього середовища й атмосферному тиску чиста речовина HCl є газом, який в широкій практиці заведено називати хлороводнем. Хлороводень в чистому вигляді – це безбарвний газ, але у вологому повітрі він дуже легко з’єднується з частками водяного пару, в результаті чого виникає «кислий» туман з дрібних крапельок його водного розчину. Через цю властивість соляну кислоту, яка на відкритому повітрі зазвичай виділяє пари хлороводню, часто називають «кислотою, що димить».

Газ хлороводень є дуже шкідливим для людини. В невеликих концентраціях він викликає подразнення слизових поверхонь, а при значних концентраціях може серйозно уражати очі та органи дихання. З практики відомо, що переважна більшість кислот – це рідини, але чистий хлороводень HCl за умов атмосферного тиску конденсується в рідину лише при температурі мінус 85 °С, яку в реальності можна отримати лише з використанням кріогенної апаратури.

Проте газоподібний хлороводень має одну характерну відмінність – добре розчинятися в воді, утворюючи водний розчин HCl, який також має сильне кисле середовище. Тож, в широкій лабораторній, виробничій і технічній практиці саме водні розчини хлороводню й заведено називати соляною кислотою. Таким чином, її фактична формула має вигляд HCl + H₂O =” H₃O⁺ + Cl^– .

Розчинність хлороводню в воді є дуже високою. Так, при температурі середовища t =” 0 °С в одному об’ємі води може розчинитися “540 об’ємів HCl. Зі зростанням температури його розчинність дещо зменшується, і при кімнатній температурі t =” 18 °С вона вже становить “500 об’ємів HCl в одному об’ємі води, що відповідає соляній кислоті з концентрацією 37 – 38 %. Саме таку концентрацію соляної кислоти технічної та очищеної прийнято вважати максимальною, що зустрічається в реальній практиці. Соляну кислоту в концентрації від 24% до 38% називають концентрованою, з концентрацією 20% і нижче – розведеною.

Від промисловості, як правило, отримують концентровану соляну кислоту технічну та очищену. В інтересах технологічної, технічної та лабораторної практики для отримання соляної кислоти меншої концентрації концентровану речовину розводять очищеною (подекуди – дистильованою) водою.

За нормальних температурних умов і тиску отримати соляну кислоту з концентрацією вище 37 – 38 % практично неможливо, навіть якщо використовувати методи термічної дистиляції. Справа в тому, що хлороводень утворює з водою так звану азеотропну суміш, що характеризується сталістю пропорційного складу як в рідкому, так і в випареному (газовому) стані. Так, при температурі t =” 20 °С азеотропна суміш хлороводню з водою має сталу концентрацію “20% з температурою кипіння =” 109,7 °С.

Фізичні властивості соляної кислоти

Оскільки в практичному плані соляна кислота є не чистою хімічною речовиною, а водним розчином, то її фізичні властивості значною мірою залежать від його концентрації. Про основні з фізичних властивостей соляної кислоти можна дізнатися з довідкової таблиці:

Соляна кислота є сильним електролітом, що широко використовується в електротехніці (кислотні стартові акумулятори, кислотні конденсатори тощо). Ступінь її дисоціації на аніони та катіони (за формулою HCl =” H⁺ + Cl^– )у розбавлених розчинах сягає 88 – 92 %.

Хімічні властивості соляної кислоти

Соляна кислота є сильною одноосновною неорганічною кислотою, яка по своїй силі (хімічній активності) знаходиться близько до самого початку сильного ряду кислот (від сильніших до слабкіших): HI-HClO4-HBr-HCl-H2SO4-HNO3-HMnO4-H2SO3-H3PO4-HF-HNO2-H2CO3-H2S-H2SiO3 й т.д.

В основі застосування соляної кислоти є її участь у хімічних реакціях:

З чистими металами (які стоять в електрохімічному ряду напруг (активності) металів до водню), з якими утворює водорозчинні солі хлоридів металів, з виділенням в ході реакції газоподібного водню:

Pb + 2HCl =” PbCl₂ +H₂↑

Al + 6HCl =” 2AlCl₃ + 3H₂↑

HCl + Zn =” ZnCl₂ + Н₂↑

HCl + Mg =” MgCl₂ + H₂↑

Довідково: електрохімічний ряд активності найбільш поширених металів (без потенціалу окислення) Li – Cs – Rb – K – Ba – Sr – Ca – Na – Mg – Al – Mn – Zn – Y2 – Cu – I – Ag – Au – F.

З оксидами металів, з отриманням все тих же водорозчинних хлоридів металів, і води:

MgO + 2 HCl =” MgCl₂ + H₂O

Fe₂O₃ + 6HCl =” 2FeCl₃ + 3H₂O

CaO + 2HCl =” CaCl₂ + H₂O

З лугами, в реакціях взаємної нейтралізації з якими також утворюються водорозчинні солі хлоридів і вода. Ці реакції мають практичне застосування при ліквідації аварій як з розливом соляної кислоти, так і агресивних лугів.

HCl + NaOH =” NaCl + “H₂O

HCl + KOH =” KCl + “H₂O

Cu(OH)₂ + 2HCl =” CuCl₂ + 2H₂O

З солями інших кислот, більш слабких за неї в ряду сильних кислот (див. вище), які вона витісняє, з утворенням солей хлоридів і витісненої слабкої кислоти.

K₃PO₄ + 2HCl =” 2KCl + “KH₂PO₄

CaCO₃ + 2HCl =” CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Ca(NO₃)₂ + 2HCl =” CaCl₂ + 2HNO₃

AgNO₃ + HCl =” AgCl + “HNO₃

Реагуєзсильнимиокислювачами, такимиякперманганаткалію: 2KMnO4 + 16HCl =” 2KCl + “2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O.

Взаємодієзаміаком, зутвореннямхлоридуамонію(нашатирю): NH3 + HCl =” NH4Cl.

Соляна кислота активно взаємодіє з певними органічними речовинами. Наприклад, вона пошкоджує деревину та продукти її перероблювання (папір, картон, фанеру тощо), текстиль з натурального (бавовняного, льняного, шовкового, шерстяного та ін.) волокна, шкіру та шкіряні вироби, кісткову, рогову тканину та ін.

Проте, межі хімічній активності соляної кислоти все-таки є. Кислотостійкими матеріалами щодо до неї являються всі різновиди скла (натрієве, калієве, свинцеве, боросилікатне, кварцеве), кераміка, натуральна й синтетична гума, більшість пластмас (фаоліт, полівінілхлорид ПВХ, поліетилен ПЕ, поліпропілен ПП, полікарбонат, фторопласти), епоксидні смоли, деяке природне каміння вулканічного та осадового походження (такі як піщаник, базальтова група), кам’яне литво, бітумні смоли нафтового й кам’яновугільного походження, а також цемент і виготовлений на його основі бетон.

Безпека поводження з соляною кислотою

Соляна кислота технічна та очищена має підвищений рівень небезпеки як дуже сильна (хімічно активна) рідина, так і як речовина, що виділяє небезпечні пари. Найбільшу небезпеку для людини та її оточення становить соляна кислота у високих концентраціях (від 10 % і вище). Проте, за умов більш тривалої дії, небезпечний вплив може чинити речовина і в меншій концентрації.

Небезпечність парів хлороводню (часто накопичуються в акумуляторних приміщеннях, відсіках тощо) підвищується тим, що він важчий від повітря, тому схильний накопичуватися й застоюватися в низинах, ямах, закритих не вентильованих приміщеннях. В роки Першої світової війни газ хлороводень навіть застосовувався в якості бойового отруйного газу.

Небезпеку представляють наступні властивості соляної кислоти:

• сильна корозійна дія, що може швидко пошкоджувати конструкційну стійкість металевих, дерев’яних, а з часом і цегляних конструкцій, герметичність тари, силову міцність стальних, текстильних та ланцюгових канатів, цілісність, рухомість деталей і вузлів машин та механізмів;
• тотальна й тривала отруйна дія на рослинність і ґрунти в зоні розповсюдження;
• здатність викликати хімічні опіки на шкірі людини (тяжкістю до 3-го ступеня включно) при прямому контакті;
• здатність уражати очі, при високих концентраціях і при прямому контакті – з повною втратою зору;
• здатність парів хлороводню пошкоджувати органи дихання, при тривалій та висококонцентрованій дії – викликати смертельно небезпечний набряк легенів;
• при вживанні всередину (помилковому) речовина здатна призводити до наскрізного пропалювання шлунку.

Працювати з соляною кислотою технічною слід в захисній одежі: в захисних окулярах, кислотостійкому (гумовому) одязі або фартусі та взутті, в гумових рукавицях, респіраторах. Закриті приміщення, в яких проводяться роботи з соляною кислотою, мають добре провітрюватися. При роботі в атмосфері концентрованого хлороводню та при ліквідації аварій з розливом хлоридної кислоти слід працювати в спеціальних костюмах хімічного захисту та ізолятивних протигазах (з замкнутим автономним контуром дихання).

Першочерговою дією при ліквідації аварії з розливом технічної соляної кислоти будь-якого об’єму є евакуація незахищеного й непідготовленого персоналу та випадкових людей і тварин. В залежності від обсягу та місця розливу соляної кислоти, для його ліквідації застосовують:

• при об’ємі до декількох десятків або сотень літрів кислоти її нейтралізують харчовою, каустичною содою, або розчинами лугів;
• при об’ємі до декількох тонн кислоти застосовують промивання місця розливу великими об’ємами води (у співвідношенні не менше 1:8);
• при об’ємах в декілька десятків і сотень тонн технічної соляної кислоти проводять комплексну ліквідацію аварії з обмеженням розповсюдження шкідливої речовини, її хімічною нейтралізацією, промиванням водою, а часом – і з вивезенням зараженого шару ґрунту.

Технології промислового виробництва соляної кислоти

На початку промислової революції XVIII – XIX століть застосування соляної кислоти не мало промислового значення, і вона була шкідливим побічним продуктом в технологіях виробництва карбонату натрію, що мав широкий вжиток в целюлозно-паперовому, шкіряному виробництві та при виготовленні скла. Карбонат натрію отримували, нагріваючи в муфельних печах кухонну сіль в суміші з сірчаною кислотою 2NaCl + H₂SO₄ =” Na₂SO₄ + 2HCl (реакція, відома ще з часів Йогана Глаубера). При цьому гарячий хлороводень викидався разом з пічними газами прямо в повітря.

Така технологія виробництва в Англії початку XIX ст. призводила до появи локальних екологічних катастроф навколо карбонатних заводів. Річ у тім, що гарячий хлороводень дуже швидко поєднувався з водяними парами в повітрі, і в вигляді кислотного туману опускався на прилеглу територію, чи випадав кислотним дощем. В радіусі 2 км і більше навколо кожного такого заводу спостерігалося суцільне хімічне випалювання рослинності, включаючи навіть великі дерева, а робітники заводів і жителі навколишньої місцевості отримували ураження шкіряного покриву та захворювання дихальних шляхів і легенів.

З огляду на це, в 1863 році в Англії було видано відповідний закон, який вимагав організувати очищення фабричних викидів від хлороводню. В результаті цього в технологічний процес карбонатних заводів стали включати водяні поглиначі різноманітної конструкції: каскади водяних резервуарів, керамічних балонів, пізніше – змочуваних струменем води коксових башт. На виході отримували водний розчин хлороводню, або ж соляну кислоту, різної концентрації. Цей продукт також спочатку викидали в довкілля, що призводило до отруєння ґрунтів, навколишніх річок та водойм.

З часом для побічного продукту виробництва, якою була соляна кислота, застосування знайшлося в гірничорудній, нафтогазовій промисловості, металургії цвітних металів, хімічній промисловості, металообробці (у зварюванні, паянні, луженні, протравлені металів), будівництві, електротехніці, медицині та інших галузях. І вона швидко стала цілком самостійним (або супутнім) продуктом виробництва, що мав свій власний попит.

На теперішній час старовинний метод отримання соляної кислоти з кухонної солі та сірчаної кислоти майже не застосовується. Частіше всього соляну кислоту в промислових об’ємах виробляють шляхом прямого спалювання струменю хлору у водневій атмосфері (H + Cl =” HCl). Таким шляхом отримують соляну кислоту високої якості та чистоти (очищену, практично без кольору) для застосування в лабораторних та технічних цілях. Технічну соляну кислоту (має жовтуватий або зеленкуватий відтінок завдяки домішкам, як правило, солей заліза та інших металів) отримують шляхом поглинання з супутніх газів, які виділяються в тих чи інших технологічних процесах. Такі супутні виробничі гази називають абгазами, а відповідно, отримана з них технічна соляна кислота – абгазною.

Безпосередньо у виробничому процесі, як правило, отримують висококонцентровану соляну кислоту з концентрацією 27 – 38%. Для доведення її до кондиції відповідно до потреб споживачів продукують розведену соляну кислоту (від 20% до 2%, і нижче), шляхом її розведення очищеною або дистильованою водою. Для транспортування та зберігання соляну кислоту технічну розливають в спеціальні прорезинені залізничні чи автомобільні цистерни, пластикові бочки, каністри, скляні банки.

Застосування соляної кислоти

В сучасності соляна кислота технічна є цінним продуктом, що використовується в різних виробничих та технічних галузях як проміжний напівфабрикат, так і в як реагент прямої дії. Серед основних галузей застосування соляної кислоти можна привести:

• в нафтодобуванні та газодобуванні, де вона застосовується для кислотно-сольової обробки бурових свердловин з метою підвищення їх дебету, та для очищення обсадних труб від карбонатів, оксидів й інших забруднень;
• гірничо-хімічну галузь та цвітну металургію, де застосування соляної кислоти здійснюється в ході кислотної обробки поліметалевих руд або хвостових виробничих відходів збагачувальних фабрик з метою вилучення з них солей та оксидів цінних металів шляхом їх розчинення;
• машинобудування й металообробку, приладобудування, де вона застосовується для кислотного очищення (протравлювання) металевих поверхонь, як флюс при зварюванні металів, в процессах гальванічної обробки (цинкування, хромування та ін.);
• в електротехніці для виготовлення кислотно-електролітних електричних елементів живлення (електро акумуляторів, електробатарей), елементної бази на кислотній основі;
• в фармацевтиці: безпосередньо в рецептурі певних лікарських препаратів, або в ролі реагента в складі різноманітних хімічних реакцій при отриманні ліків;
• в медицині – для лікування шлункових захворювань, косметології – для видалення папілом, наростів та інших вад;
• в будівництві (особливо в гідротехнічному) як інгібітор бетону, де застосування соляної кислоти покращує його експлуатаційні властивості (підвищує вологостійкість та морозостійкість залізобетонних будівельних конструкцій);
• в харчовій промисловості як регулятор кислотності (зареєстрована як харчова добавка Е 507);
• в чисельних технологічних процесах хімічної промисловості: як сильний розчинник, відновлювач та нейтралізатор лугів, для отримання газоподібного хлору, хлорорганічних сполук, хлоридів металів, в виробництві сильнодіючих очисних засобів побутової й промислової хімії;
• для обробки шкір тварин в шкіряно-хутровій галузі;
• в трубопроводному та котловому господарстві для очищення трубопроводів та котлових установок від накипу, іржі, інших твердих відкладень та забруднень.

Наша компанія продає високоякісну соляну кислоту технічну для широкого кола застосування, як стандартної, так і підвищеної концентрації, що може бути розведена замовником до своїх виимог. Соляна кислота, що реалізується нашою компанією, характеризується:

• високою хімічною чистотою;
• точними параметрами концентрації (відповідно до заявлених показників);
• надійністю і міцністю транспортної тари;
• доступністю ціни, яка суттєво нижче, ніж у аналогічних пропозицій наших конкурентів.

Без вагань замовляйте соляну кислоту у нашій компанії, а нормативну якість продукції, швидкість її доставлення та вигідну ціну ми вам гарантуємо!