Hidrogén klorid

Hidrogén klorid
Azonosítás
IUPAC név	sósav hidrogén- klorid-
N o CAS	7647-01-0
N o ECHA	100,028,723
N o EC	231-595-7
Megjelenés	gáz, színtelen, fanyar szagú.
Kémiai tulajdonságok
Brute formula	H Cl   [izomerek]
Moláris tömeg	36,461 ± 0,002  g / mol H 2,76%, Cl 97,23%,
pKa	-4
Dipoláris pillanat	1,1086  ± 0,0003  D
Fizikai tulajdonságok
T ° fúzió	-114  ° C
T ° forráspontú	a 101,3  kPa  : -85  ° C
Oldékonyság	vízben 20  ° C-on  : 720  g · l -1
Térfogat	1.00045  g · l -1 (gáz) egyenlet: ρ=3.342/0.2729(1+(1-T/324.65)0,3217){\ displaystyle \ rho = 3,342 / 0,2729 ^ {(1+ (1-T / 324,65) ^ {0,3217})}} A folyadék sűrűsége kmol · m -3-ban és a hőmérséklet Kelvinben, 158,97 és 324,65 K között. Számított értékek: 0,79748 g · cm -3 25 ° C-on. T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 158.97 −114.18 34.854 1.27081 170.02 −103.13 34.06278 1.24196 175,54 −97.61 33.65988 1,22727 181.06 −92.09 33.25168 1.21239 186,58 −86.57 32.83783 1.1973 192.11 −81.04 32.41796 1.18199 197,63 −75.52 31.99165 1.16645 203.15 −70 31.55843 1.15065 208,67 −64,48 31.11779 1.13459 214.2 −58.95 30.66913 1.11823 219,72 −53,43 30.21179 1.10155 225,24 −47,91 29.74502 1.08453 230,76 −42,39 29.26794 1.06714 236,29 −36,86 28.77954 1.04933 241.81 −31.34 28.27867 1.03107 T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 247,33 −25,82 27.76393 1.0123 252,86 −20,29 27.23368 0,99297 258,38 −14.77 26.68595 0,973 263.9 −9.25 26.1183 0,9523 269,42 −3,73 25,52773 0,93077 274,95 1.8 24.9104 0,90826 280,47 7.32 24.26133 0.88459 285.99 12.84 23.57384 0,85953 291.51 18.36 22.8386 0,83272 297.04 23.89 22.04198 0,80367 302.56 29.41 21.16264 0.77161 308.08 34.93 20.16371 0,73519 313.6 40.45 18.97084 0,6917 319.13 45,98 17.38176 0,63376 324.65 51.5 12,246 0,4465
Telített gőznyomás	egyenlet: Pvs=exo(104.27+-3731.2T+(-15,047)×lnem(T)+(3.1340E-2)×T1){\ displaystyle P_ {vs} = exp (104,27 + {\ frac {-3731.2} {T}} + (- 15,047) \ ln (T) + (3,1340E-2) \ szor T ^ {1})} Pascálban mért nyomás és hőmérséklet Kelvinsben, 158,97 és 324,65 K között. Számított értékek: 4722161,04 Pa 25 ° C-on. T (K) T (° C) P (Pa) 158.97 −114.18 13 522 170.02 −103.13 31 962,18 175,54 −97.61 46,856.36 181.06 −92.09 66,846,64 186,58 −86.57 93 0668,96 192.11 −81.04 126,773.06 197,63 −75.52 169,316.03 203.15 −70 222,156.14 208,67 −64,48 286,847,69 214.2 −58.95 365.037.4 219,72 −53,43 458 462,74 225,24 −47,91 568,952,44 230,76 −42,39 698,429,36 236,29 −36,86 848,915,79 241.81 −31.34 1 022 541,06 T (K) T (° C) P (Pa) 247,33 −25,82 1 221 551,62 252,86 −20,29 1 448 323,34 258,38 −14.77 1 705 376,06 263.9 −9.25 1 995 390,34 269,42 −3,73 2 321 226,34 274,95 1.8 2 685 944,85 280,47 7.32 3 092 830,5 285.99 12.84 3,545,417,17 291.51 18.36 4 047 515,78 297.04 23.89 4 603 244,46 302.56 29.41 5,217,061,42 308.08 34.93 5 893 800,65 313.6 40.45 6,638,710,64 319.13 45,98 7,457,496,57 324.65 51.5 8 356 400
Kritikus pont	51,35  ° C , 8,26  MPa
Hármas pont	160 K ( -114  ° C ), 13,8  kPa
Hangsebesség	296  m · s -1 ( 0  ° C , 1  atm )
Termokémia
S 0 gáz, 1 bar	186,90  J · K -1 · mol -1
Δ f H 0 gáz	-92,31  kJ · mol -1
Δ vap H °	16,15  kJ · mol -1 ( 1  atm , -85  ° C ); 9,08  kJ · mol -1 ( 1  atm , 25  ° C )
C o	29,14 J / mol K ( 25  ° C ) egyenlet: VSP=(4,7300E4)+(90 000)×T{\ displaystyle C_ {P} = (4.7300E4) + (90.000) \ -szerese T} A folyadék hőteljesítménye J kmol -1 K -1 -ben és hőmérséklet Kelvinben, 165 és 185 K között. Számított értékek: T (K) T (° C) C o (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ szorzat K}})} C o (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ szorzat K}})} 165 −108.15 62,150 1705 166 −107.15 62 240 1,707 167 −106.15 62,330 1,709 167 −106.15 62,330 1,709 168 −105.15 62,420 1,712 169 −104.15 62 510 1,714 169 −104.15 62 510 1,714 170 −103.15 62,600 1,717 171 −102.15 62 690 1,719 171 −102.15 62 690 1,719 172 −101.15 62,780 1,722 173 −100.15 62,870 1,724 173 −100.15 62,870 1,724 174 −99.15 62 960 1,727 175 −98.15 63,050 1729 T (K) T (° C) C o (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ szorzat K}})} C o (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ szorzat K}})} 175 −98.15 63,050 1729 176 −97.15 63 140 1,732 177 −96.15 63 230 1,734 177 −96.15 63 230 1,734 178 −95.15 63,320 1,737 179 −94.15 63,410 1,739 179 −94.15 63,410 1,739 180 −93.15 63,500 1,742 181 −92.15 63,590 1,744 181 −92.15 63,590 1,744 182 −91.15 63 680 1,747 183 −90.15 63,770 1,749 183 −90.15 63,770 1,749 184 −89.15 63 860 1,751 185 −88.15 63,950 1,754
Óvintézkedések
SGH
Veszély H314, H331, H314  : Súlyos égési sérülést és szemkárosodást okoz H331  : Belélegezve mérgező
WHMIS
A, D1A, E, A  : Sűrített gáz Abszolút gőznyomás 50  ° C-on = 7.950  kPa D1A  : Nagyon mérgező anyag, súlyos azonnali hatással . Veszélyes áruk szállítása: 2.3 E osztály  : Maró anyag Veszélyes áruk szállítása: 8. osztály Kiszerelés 1,0% -on, az összetevők leírása szerint lista
NFPA 704
2 3 1 W
Szállítás
268    1050    Kemler-kód: 268  : mérgező és maró gáz UN-szám  : 1050  : ANHIDROS HIDROGÉN-KLORID Osztály: 2.3 Osztályozási kód: 2TC  : Cseppfolyósított gáz, mérgező, maró; Címkék: 2.3  : Mérgező gázok (megfelel a nagybetűvel T jelölt csoportoknak, azaz T, TF, TC, TO, TFC és TOC). 8  : Maró anyagok -    2186    UN-szám  : 2186  : HIDROGÉN-KLORID, HŰTETT FOLYADÉK Osztály: 2.3 Osztályozási kód: 3TC  : Hűtött cseppfolyósított gáz, mérgező, maró; Címkék: 2.3  : Mérgező gázok (megfelel a nagybetűvel T jelölt csoportoknak, azaz T, TF, TC, TO, TFC és TOC). 8  : Maró anyagok A 2.2.2.2.2. Fejezet szerint a hűtött, cseppfolyósított hidrogén-kloridot nem engedélyezik az ADR "  ADR 2021 Vol 1  " [PDF] , ENSZ szállítása,2020( ISBN  978-92-1-139177-0 , konzultáció dátuma: 21/04/30 ) , p.  136
Belélegzés	friss levegőre juttatni, esetleg kardiopulmonáris újraélesztést
Bőr	távolítsa el a szennyezett ruhákat, bő vízzel mossa le, mutassa meg orvosának
Szemek	mossa le bő vízzel, miközben a szemhéjakat nyitva tartja, mutasson szemészt
Lenyelés	ne igyon, ne váltson hányást, forduljon orvoshoz.
Ökotoxikológia
Szagküszöb	alacsony: 0,25  ppm magas: 10,06  ppm
Egység SI és STP hiányában.

A hidrogén-kloridot , kémiai szimbólum H Cl , egy testület, amely a klórt és a hidrogén , színtelen, mérgező és rendkívül korrozív . Under környezeti hőmérsékleten és nyomáson , ez egy gáz képező fehér füst érintkezve páratartalom . Ezek a füstök sósavból , hidrogén-klorid ionos vizes oldatából állnak.

A sósavhoz hasonlóan a hidrogén-klorid fontos vegyi anyag a kémia , az ipar vagy a tudomány területén. A HCl elnevezés néha helytelenül a sósavra utal a tiszta hidrogén-klorid helyett. A kémikusok néha gázos vagy vízmentes sósavról beszélnek hidrogén-kloridra utalva.

Történelem

A hidrogén-klorid a középkor óta ismert , amikor az alkimisták tudták, hogy a sósav (akkor még só vagy acidum salis néven ismert ) bizonyos körülmények között a tengeri savgáznak nevezett gőzökhöz kötődik .

A XVII th  században , Johann Rudolf Glauber használt só ( nátrium-klorid ) és a kénsav előállítására a nátrium-szulfát , a szekunder reakciótermék hidrogén-klorid:

2 NaCl + H 2 SO 4 → 2 HCI + Na 2 SO 4.

Ezt a felfedezést néha Carl Wilhelm Scheele- nek tulajdonítják , aki szintén 1772-ben hajtotta végre ezt a reakciót. Joseph Priestley 1772-ben kapott tiszta hidrogén-kloridot, 1818-ban pedig Humphry Davy bizonyította, hogy ez a gáz hidrogénből és klórból áll .

Az ipari forradalom során a lúgos anyagok , és különösen a nátrium-karbonát iránti igény egyre fontosabbá vált. Nicolas Leblanc új ipari eljárást dolgozott ki a nátrium-karbonát előállítására . A Leblanc-eljárás során a sót ( nátrium-klorid ) kénsav , kréta és szén felhasználásával nátrium-karbonáttá alakítják , másodlagos hidrogén-klorid-termeléssel. Az alkáli törvény 1863-ban az Egyesült Királyságban történő elfogadásáig ez utóbbi a levegőbe került. A termelők a nátrium-karbonátot, majd kellett oldjuk fel vízben , amely lehetővé tette, hogy készítsen sósavval ipari méretekben. Később, a Hargreaves folyamat alakult, hasonlóan a Leblanc folyamat azzal az eltéréssel, hogy a kénsav helyébe a kén-dioxid , a víz és a levegő . A XX .  Század elején a Leblanc-eljárást felváltotta a Solvay-folyamat , amely nem termel hidrogén-kloridot. A hidrogén-klorid azonban még mindig lépés a sósav előállításában .

Kémia

A molekula sósav hidrogén-klorid egy kétatomos molekula, amely egy atom a hidrogén- H és egy atom klór Cl, kapcsolódik egy egyszeres kötés . Mivel a klór sokkal negatívabb, mint a hidrogén, a kötés polarizált. Ennek eredményeként a molekula nagy dipólusmomentumot hordoz , negatív δ részleges töltéssel - amelyet a klóratom hordoz, és pozitív részleges töltéssel δ +, amelyet a hidrogénatom hordoz. A hidrogén-klorid tehát poláris molekula . Nagyon oldódik a vízben , és a poláros oldószerekben .

Vízzel érintkezve, hidrogén-klorid ionizálja alkotnak Cl - kloridot anionok és oxónium H 3 O + kationok (H + szolvatált ):

HCI + H 2 O → H 3 O + + Cl -

A reakció eredményeként kapott oldatot sósavnak nevezzük . Ez egy erős sav , amely azt jelenti, hogy a savasságot konstans K egy (amely kapcsolatban van a disszociációs rátája a HCI-molekula) igen magas: hidrogén-klorid disszociál szinte teljesen vízben.

A hidrogén-klorid víz hiányában is savként viselkedik . Például a HCl feloldódhat más oldószerekben, például metanolban és protonátionokban vagy molekulákban, katalizátorsavként működve bizonyos kémiai reakciókhoz, amelyekhez vízmentes körülmények (víz teljes hiánya) szükségesek:

HCl + CH 3 OH → CH 3 O + H 2 + Cl -(protonálódás sósavval, a metanol-molekula CH 3 OH)

Savas jellege miatt a hidrogén-klorid maró gáz , különösen nedvesség jelenlétében ( 2 - 5  ppm víz elegendő).

Termelés

A legtöbb képződő hidrogén-kloridot az iparban használnak előállítására sósav .

Az iparban a hidrogén-klorid előállításának általános módszere a "HCl-kemence", amelyben a dihidrogén és a gáznemű klór exoterm reakcióban hidrogén-kloridot képez:

Cl 2 + H 2 → 2 HCI

Ezt a reakciót egy nagyon tiszta termék előállítására használják, amelyet elsősorban az élelmiszeripar számára szánnak.

A hidrogén-klorid klórból és hidrogéntartalmú vegyületekből , például szénhidrogénekből is előállítható . A szerves vegyületek klórozása hidrogén-klorid előállításához vezethet:

RH + Cl 2 → R-Cl + HCI

Ha klórozott termékeket hidrogén-fluoriddal reagáltatunk fluorozott vegyületek előállítására, hidrogén-klorid keletkezik:

R-Cl + HF → RF + HCl

Amikor ezek a reakciók vízmentes közegben (víz nélkül) játszódnak le, gázos HCl keletkezik.

Hidrogénklorid ipari méretekben is előállítható nátrium-kloridból (NaCl) és kénsavból  :

2 NaCl + H 2 SO 4 → 2 HCI + Na 2 SO 4 .

Hidrogén-klorid szintézise

A hidrogén-kloridot úgy állíthatjuk elő, lassú hozzáadásával a víz (vagy sav ), hogy egyes klórozott reagensek feleslegének, mint például a foszfor-klorid , a tionil-klorid (SOCI 2 ) vagy az acil-kloridok . Túl sok víz hozzáadása a képződött hidrogén-klorid oldódásához és sósav képződéséhez vezethet . Például a hideg víz lassú hozzáadása a foszfor-pentakloridhoz a következő HCl képződéséhez vezet:

PCl 5 + H 2 O → POCl 3 + 2 HCl

Forró víz hozzáadásával lehetővé teszi, hogy több HCI hidrolizálásával PCl 5 a foszforsav . A víz és a PCl 3 foszfor-triklorid kémiai reakciója szintén HCl-t eredményez.

A tionil-klorid és víz reakciója HCl-t, valamint kén-dioxid- SO 2 -ot eredményez . A tionil-klorid vagy acil-klorid és a víz reakcióját lásd tionil-klorid és acil-klorid .

HCl generátor

Kis mennyiségű HCl készíthető laboratóriumi felhasználásra HCl-generátor alkalmazásával, különböző módszerekkel:

• felszabadulás tömény sósavból tömény kénsav alkalmazásával .
• felszabadulás tömény sósavból vízmentes kalcium- klorid alkalmazásával.
• kénsav és nátrium-klorid reagáltatásával : NaCl + H 2 SO 4 → NaHSO 4 + HCl ↑

A reagenshez általában lombikban sósavat vagy kénsavat adnak cseppenként. A sósavat száríthatjuk tömény kénsavon keresztüli buborékoltatással.

Használ

Történelmi felhasználása a hidrogén-klorid során a XX edik  század közé tartozik a hidrogén-kloriddal a alkinek előállítására monomerek klórozott kloroprén és vinil-klorid , amelyeket azután polimerizáljuk , hogy polikloroprén ( neoprén ) és polivinil-klorid (PVC). A vinil-klorid előállításához az acetilén (C 2 H 2 ) HCl hozzáadásával hármas kötésen vinil-klorid keletkezik.

Az 1960-as évektől kloroprén előállítására alkalmazott "acetilén-eljárás" két acetilén- molekula reakciójával kezdődik . A kapott köztitermék HCl hozzáadásán megy keresztül a hármas kötésen, amely kloroprénhez vezet:

Az acetilén eljárást egy olyan eljárás váltotta fel, amelyben Cl 2 ad hozzá az 1,3- butadién egyik kettős kötéséhez , majd eltávolítás után kloroprént és HCl-t eredményez.

Jelenleg a hidrogén-klorid fő alkalmazásai a következők:

• többnyire sósavtermelés
• gumi hidroklórozása
• termelés a vinil-klorid és alkil-klorid
• pamut feldolgozás
• a félvezetőipar .

Egészségügyi hatások

A hidrogén-klorid sósavat képez a test szöveteivel érintkezve. Belégzése köhögést, fulladást, az orrfal, a torok és a légzőrendszer gyulladását okozhatja. A legsúlyosabb esetekben tüdőödémához , szív- és érrendszeri elégtelenséghez és halálhoz vezethet. A hidrogén-klorid súlyos szemégési és visszafordíthatatlan szemkárosodást okozhat. Csak jól szellőző helyiségben és maszkkal szabad használni.

Lásd is

• sósav
• klorid
• hidrogén-fluorid
• hidrogén-bromid
• hidrogén-jodid

Megjegyzések és hivatkozások

1. HIDROGÉN-KLORID , a Kémiai Biztonság Nemzetközi Programjának biztonsági adatlapja (i) , konzultálva 2009. május 9-én
2. (in) David R. LiDE, Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC,2008. június 16, 89 th  ed. , 2736  p. ( ISBN  978-1-4200-6679-1 ) , p.  9-50
3. számított molekulatömege a „  atomsúlya a Elements 2007  ” on www.chem.qmul.ac.uk .
4. (en) Robert H. Perry és Donald W. Green , Perry vegyészmérnökök kézikönyve , USA, McGraw-Hill,1997, 7 -én  ed. , 2400  p. ( ISBN  0-07-049841-5 ) , p.  2-50
5. (a) Klotz, Irving M. / Rosenberg, Robert M., Chemical termodinamika, alapvető fogalmak és módszerek , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA,2008, 564  p. ( ISBN  978-0-471-78015-1 és 0-471-78015-4 ) , p.  98
6. (a) W. M Haynes, Handbook of Chemistry and Physics , CRC, 2010-2011 91 th  ed. , 2610  p. ( ISBN  978-1-4398-2077-3 ) , p.  14–40
7. (in) David R. LiDE, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press,2009, 90 th  ed. , 2804  p. , Keménytáblás ( ISBN  978-1-4200-9084-0 )
8. "Hidrogénklorid" , az ESIS-en , hozzáférés: 2009. február 19
9. 017-002-00-2 indexszám az 1272/2008 / EK rendelet (2008. december 16.) VI. Függelékének 3.1. Táblázatában
10. "  Hidrogénklorid  " a vegyipari termékek adatbázisában Reptox of the CSST (quebeci szervezet, amely a munkavédelemért felelős), hozzáférés: 2009. április 25.
11. „  Hidrogén-klorid  ” a hazmap.nlm.nih.gov címen (hozzáférés : 2009. november 14. )
12. "  Hidrogén-klorid  " , a francia vegyipari vállalatnál ,2016. július 4(megtekintve 2016. július 4. )