Відомо доведений факт, що соляна кислота взаємодіє з активними металами. При цьому частина речовин здатна реагувати на таку сполуку, інша частина залишається недоторканою.
Неактивні метали що неспроможні реагувати на речовина: до них відносять золото, срібло, ртуть.
Соляна кислота є сполукою хлору і водню. Шляхом розчинення у воді газоподібної речовини під назвою хлороводень виходить дана сполука.
Іони водню за такого рівняння виконують роль окислювача, що викликає реакцію в активних металів.
На вступних іспитах з хімії часто можна зустріти завдання визначення речовин, які здатні реагувати на соляну кислоту.
Крім того, завдання «складіть рівняння» нерідко викликає страх в очах випускників.
Щоб не плутатися з хімічними завданнями, рекомендується докладніше вивчити інформацію про взаємодію з цією сполукою.
Усі існуючі речовини можна розділити на метали, що витісняють водень із сполуки, що не витісняють водень, а також активні та неактивні метали.
У реакцію із соляною кислотою вступають такі речовини:
- Хімічні основи.Соляна кислота здатна нейтралізувати основи. Як відомо, вони складаються з атома металу, на який впливає кислота.
До них відносять гідроксид натрію, барію, алюмінію. Реакція нейтралізації дає утворення солі та води.
- Метали.Якщо звернутися до електрохімічного ряду, то можна побачити, що соляна кислота реагує з усіма елементами, що стоять до водню в цьому ряду.
Сюди відносять натрій, магній, алюміній, літій, барій, кальцій, цинк, залізо та інші елементи. При взаємодії вони утворюють хлориди та виділяють газоподібний водень.
- Основні та атмосферні оксиди.Під час реакції відбувається утворення розчинних солей та води. HCl взаємодіє з оксидом алюмінію, міді, цинку, натрію.
- Карбонати.При взаємодії з карбонатами кальцію вийде наступне рівняння: CaCO₃ + 2HCl→ CaCl₂ + CO₂ + H₂O.
З нього випливає, що виділяється вуглекислий газ, а також утворюється вода та вугільна кислота.
- Сильні окисники.Якщо речовина взаємодіє з перманганатом калію або діоксид марганцю, на виході виходить виділення газоподібного хлору.
- Аміак.Така взаємодія ознаменована виділенням сильного диму, тому на момент проведення дослідів рекомендується відкрити всі вікна. Тоді виділяється хлорид амонію.
Крім перелічених речовин та сполук, HCl також здатна реагувати на нітрат срібла – при такій взаємодії утворюється осад білого кольору сиру типу.
Ознака взаємодії з цинком, залізом та іншими металами
Якщо курс шкільної хімії був успішно забутий, можна згадати, які бувають ознаки взаємодії металів, що вступають у реакцію із соляною кислотою.
Щоб експериментальні досліди не викликали нещасного випадку, рекомендується заздалегідь відкрити всі вікна, озброїтися захисним одягом, щоб шкіра рук була закрита.
Зверніть увагу! Нижче буде розказано про те, які ознаки говорять про вступ до реакції елементів із з'єднанням.
Щоб не проводити наочних дослідів, можна скористатися теоретичною інформацією.
Розглянемо, що відбувається, якщо додати трохи кислоти на певний вид металу:
| Метал | Ознака взаємодії |
| Цинк | Якщо опустити цей метал сріблястого кольору в пробірку із зазначеною речовиною, можна поступово спостерігати виділення невеликої кількості бульбашок та водню. В результаті виникає хлорид цинку ZnCl₂ |
| Залізо | Під час такої взаємодії утворюється хлористе залізо. Реакція відбувається повільно, проте, якщо пробірку підігріти, процес піде швидше |
| Літій | При реакції утворюється хлорид літію 2LiCl, виділяється водень. На поверхні цього металу, що відноситься до лужної групи, можна побачити маленькі бульбашки |
| Кремній | В результаті такої сполуки виникає складний компонент під назвою хлорсилан. Також виділяється газоподібний водень. Така реакція відбувається за умови нагрівання до 350 градусів, а як каталізатор виступає мідь |
| Магній | За такої взаємодії спостерігає виділення теплоти, метал починає плавитися. |
Як скласти рівняння реакції
Одне з найпоширеніших завдань на іспитах і контрольних роботах – скласти рівняння на реакцію HCl, у разі – соляної, коїться з іншими речовинами чи сполуками.
Щоб не заплутатися у рішенні, пропонуємо кілька порад та шпаргалок для легкого запам'ятовування:
- Запам'ятайте буквене позначення цієї речовини – соляна кислота в хімії позначається як HCl: якщо речовина розведена, це вказується у дужках поряд.
- Як було зазначено вище, речовина здатна реагувати з активними металами, що стоять до водню в електрохімічному ряду; крім того, вона реагує на основи, оксиди, гідроксиди та карбонати.
- Хімічні основи позначаються як OH, оксиди – O, гідроксиди – OH2, карбонати – CO3.
- Рівняння реакції завжди матиме знак +, оскільки у процесі взаємодії відбувається з'єднання кількох компонентів.
- HCl може йти першим або другим доданком, після додавання металу, речовини йде знак =, після цього описується реакція, де вказані продукти розпаду.
- Наприклад, при реакції кислоти сірки із сульфатом магнію виходить таке рівняння: Mg+H2SO4 = MgSO4+H2.
- Соляна кислота та гідроксид барію дають таке рівняння: 2HCl + Ba(OH)2 = BaCl2 + 2H2O.
- При реакції сполуки водню, хлору та крейди утворюється хлорид кальцію: СаСО3 + 2HCl = CaCl2 + СО2 + Н2О.
- Розчин карбонату натрію з кислотою виглядає так: HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2.
Скласти рівняння нескладно, важливо спочатку правильно позначити буквені символи кожного елемента чи речовини.
Соляна кислота - це одна з найсильніших і найнебезпечніших для людини речовин у переліку АХОВ. Однак дивно те, що вона існує в організмі кожної людини: соляна кислота є складовою шлункового соку і відіграє важливу роль у процесах травлення. У кількості 0,2% вона сприяє переходу харчових мас із шлунка в дванадцятипалу кишку та знешкоджує мікробів, що потрапляють у шлунок із зовнішнього середовища. Вона активує також фермент пепсиноген, бере участь у освіті секретину та деяких інших гормонів, що стимулюють діяльність підшлункової залози. З цією метою її використовують у медицині, призначаючи хворим її розчин підвищення кислотності шлункового соку. В цілому соляна кислота має широке застосування в нашому житті. Наприклад, у важкій промисловості – для отримання хлоридів різних металів, у текстильній промисловості – для отримання синтетичних барвників; для харчової промисловості з неї виготовляють оцтову кислоту, для фармацевтичної – активоване вугілля. Вона також входить до складу різних клеїв та гідролізного спирту. Її застосовують для травлення металів, очищення різних судин, обсадних труб свердловин від карбонатів, оксидів та ін. опадів і забруднень. У металургії соляною кислотою обробляють руди, у шкіряній промисловості – шкіру перед дубленням та фарбуванням. Транспортують соляну кислоту у скляних суліях або гумованих (покритих шаром гуми) металевих судинах, а також у поліетиленовому посуді.
Що ж вона являє собою як хімічну речовину?
Соляна кислота, або хлористоводнева кислота, - це водний розчин хлористого водню HCl, який є прозорою безбарвною рідиною з гострим запахом хлористого водню. Технічний різновид кислоти має жовтувато-зелений колір через домішки хлору та солей заліза. Максимальна концентрація соляної кислоти – близько 36% HCl; такий розчин має густину 1,18 г/см3. Концентрована кислота на повітрі "димить", так як газоподібний HCl, що виділяється, утворює з водяною парою дрібні крапельки соляної кислоти.
Незважаючи на подібну характеристику, при контакті з повітрям соляна кислота не горюча і вибухонебезпечна. Але при цьому вона є однією з найсильніших кислот і розчиняє (з виділенням водню та утворенням солей - хлоридів) усі метали, що стоять у ряді напруги до водню. Хлориди утворюються також при взаємодії соляної кислоти з оксидами та гідроксидами металів. Із сильними окислювачами вона поводиться як відновник.
Солі соляної кислоти є хлориди і, за винятком AgCl, Hg2Cl2, добре розчиняються у воді. До соляної кислоти стійкі такі матеріали, як скло, кераміка, порцеляна, графіт, фторопласт.
Отримують соляну хлористого водню у воді, який, у свою чергу, або безпосередньо синтезують із водню та хлору, або одержують дією сірчаної кислоти на хлорид натрію.
Соляна кислота, що випускається промисловістю (технічна), має міцність не менше 31% HCl (синтетична) і 27,5% HCl (з NaCI). Торговельну кислоту називають концентрованою, якщо вона містить 24% і більше HCl; якщо вміст HCl менший, то кислота називається розведеною.
Соляна кислота - (хлористоводнева кислота, водний розчин хлористого водню), відома у вигляді формули HCl - їдка хімічна сполука. З давніх-давен, людина використовує в різних цілях цю безбарвну рідину, що випускає на відкритому повітрі легкий димок.
Властивості хімічної сполуки
HCl застосовується у різних галузях людської діяльності. Вона розчиняє метали та їх оксиди, абсорбується в бензолі, ефірі та воді, не руйнує фторопласт, скло, кераміку та графіт. Її безпечне використання можливе при зберіганні та роботі у правильних умовах, з дотриманням усіх норм обережності.
Хімічно чиста (ХЧ) соляна кислота утворюється при газоподібному синтезі з хлору та водню, що дають хлористий водень. Його абсорбують у воді, отримуючи розчин із вмістом HCl 38-39% при +18°С. Водний розчин хлористого водню застосовується у різноманітних сферах людської діяльності. Ціна соляної кислоти хч варіабельна і залежить від багатьох складових.
Сфери застосування водного розчину хлористого водню
Використання соляної кислоти набуло поширення завдяки її хімічним і фізичним властивостям:
- у металургії, при отриманні марганцю, заліза та цинку, технологічних процесах, очищенні металів;
- в гальванопластику - при травленні та декапуванні;
- при виробництві содової води для регулювання кислотності, у виготовленні алкогольних напоїв та сиропів у харчовій промисловості;
- для обробки шкіри у легкій промисловості;
- при очищенні непитної води;
- для оптимізації нафтових свердловин у нафтовидобувній галузі;
- в радіотехніці та електроніці.
Хлористоводородна кислота (HCl) у медицині
Найвідоміша властивість розчину соляної кислоти – вирівнювання кислотно-лужного балансу в організмі людини. Слабким розчином, чи препаратами, лікується знижена кислотність шлунка. Це оптимізує перетравлення їжі, допомагає боротися з мікробами та бактеріями, що проникають ззовні. Хлористоводнева кислота ХЧ сприяє нормалізації низького рівня кислотності шлункового соку та оптимізує перетравлення білків.
Онкологія застосовує HCl для лікування новоутворень та гальмування їх прогресування. Препарати соляної кислоти призначаються для профілактики раку шлунка, ревматоїдного артриту, цукрового діабету, астми, кропив'янки, жовчнокам'яної хвороби та інших. У народній медицині слабким розчином кислоти лікують геморой.
Дізнатися докладніше про властивості та види соляної кислоти ви можете.
Отримання. Соляну кислоту одержують шляхом розчинення хлороводню у воді.
Зверніть увагу на прилад зображений на малюнку зліва. Його використовують для одержання соляної кислоти. Під час процесу отримання соляної кислоти, стежать за газовідвідною трубкою, вона повинна знаходитись поблизу рівня води, а не бути зануреною до неї. Якщо за цим не стежити, то через велику розчинність хлороводню вода потрапить у пробірку із сірчаною кислотою і може статися вибух.
У промисловості соляну кислоту зазвичай отримують шляхом спалювання водню у хлорі та розчиненні продукту реакції у воді.
Фізичні властивості.Розчиняючи хлороводень у воді, можна отримати навіть 40% розчин соляної кислоти із щільністю 1,19 г/см 3 . Однак наявна у продажу концентрована соляна кислота містить близько 0,37 масових часток, або близько 37% хлороводню. Щільність цього розчину становить приблизно 1,19 г/см 3 . При розведенні кислоти щільність її розчину зменшується.
Концентрована соляна кислота є безцінним розчином, що сильно димить у вологому повітрі, має різкий запах внаслідок виділення хлороводню.
Хімічні властивості.Соляна кислота має низку загальних властивостей, які характерні для більшості кислот. Крім цього, вона має деякі специфічні властивості.
Властивості HCL, загальні з іншими кислотами: 1) Зміна забарвлення індикаторів 2) взаємодія з металами 2HCL + Zn → ZnCL 2 + H 2 3) Взаємодія з основними та амфотерними оксидами: 2HCL + CaO → CaCl 2 + H 2 O; 2HCL + ZnO → ZnHCL 2 + H 2 O 4) Взаємодія з основами: 2HCL + Cu (OH) 2 → CuCl 2 + 2H 2 O 5) Взаємодія з солями: 2HCL + CaCO 3 → H 2 O + CO 2 + CaCL 2
Специфічні властивості HCL: 1) Взаємодія з нітратом срібла (нітрат срібла є реактивом на соляну кислоту та її солі); випаде осад білого кольору, який не розчиняється у воді, ні в кислотах: HCL + AgNO3 → AgCL↓ + HNO 3 2) Взаємодія з окислювачами (MnO 2 , KMnO, KCLO 3 та ін.): 6HCL + KCLO 3 → KCL +3H 2 O + 3CL 2
Застосування.Величезна кількість соляної кислоти витрачається видалення оксидів заліза перед покриттям виробів із цього металу іншими металами (оловом, хромом, нікелем). Для того, щоб соляна кислота реагувала тільки з оксидами, але не з металом, до неї додають особливі речовини, які називаються інгібіторами. Інгібітори– речовини, що уповільнюють реакції.
Соляна кислота застосовується для одержання різних хлоридів. Її використовують для одержання хлору. Дуже часто розчин соляної кислоти прописують хворим зі зниженою кислотністю шлункового соку. Соляна кислота знаходиться у кожного в організмі, вона входить до складу шлункового соку, який потрібний для травлення.
У харчовій промисловості соляна кислота застосовується лише у вигляді розчину. Вона використовується для регулювання кислотності під час виробництва лимонної кислоти, желатину або фруктози (Е 507).
Не слід забувати, що соляна кислота небезпечна для шкіри. Ще більшу небезпеку вона становить для очей. Впливаючи на людину, вона може спричинити руйнування зубів, подразнення слизових оболонок, ядуху.
Крім цього, соляна кислота активно застосовується в гальванопластику та гідрометалургії (видалення накипу, іржі, обробка шкіри, хімреактиви, як розчинник породи при видобутку нафти, при виробництві каучуків, глутамінату натрію, соди, Сl 2). Соляна кислота використовується для регенерації Сl 2 в органічному синтезі (для отримання вінілхлориду, алкілхлоридів і т.д.) Вона може використовуватися як каталізатор при отриманні дифенілолпропану, алкілування бензолу.
сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.
Водний розчин хлористого водню назвали соляною кислотою тому, що здавна його отримували з кухонної солі, діючи на неї сірчаною кислотою. Цей, так званий сульфатний спосіб виробництва соляної кислоти довгий час був єдиним. Потім стали отримувати синтетичний хлористий водень із хлору та водню. Крім того, значні кількості хлористого водню отримують як побічний продукт при хлоруванні органічних речовин та інших продуктів.
Таким чином, у промисловості соляну кислоту одержують такими способами:
- - сульфатним;
- - синтетичним;
- - з абгазів (побічних газів) низки процесів.
У всіх випадках виробництво соляної кислоти (реактивної, одержаної сульфатним способом, синтетичної, абгазної) складається з двох стадій:
- 1) одержання хлористого водню
- 2) поглинання (абсорбції) хлористого водню водою.
Залежно від способу відведення теплоти абсорбції, яка досягає 72,8 кДж/моль, процеси поділяються на ізотермічні (при постійній температурі), адіабатичні (без теплообміну з навколишнім середовищем) та комбіновані.
Сульфатний метод: заснований на взаємодії натрію хлориду з сірчаною кислотою Н 2 SO 4 (92-93%) при 500-550°С.
2NaCl + H 2 SO 4 > Na 2 SO 4 + 2HCl
Менш концентровану сірчану кислоту не застосовують, тому що в цьому випадку хлористий водень був би надмірно розбавлений парами води, що ускладнило б отримання концентрованої соляної кислоти. У технологічному процесі краще застосування крупнозернистої виварювальної солі внаслідок її пористості? вона легко просочується кислотою із заснуванням однорідної маси. Однак виварювальна сіль містить змінну кількість вологи, що ускладнює дозування сировини та регулювання температурного режиму печей. Кам'яна сіль характеризується постійною вологістю, але вона більш забруднена домішками CaSO 4 Fe 2 O 3 та іншими, що переходять в сульфат натрію. Крім цього, застосування кам'яної солі пов'язане з необхідністю її подрібнення та більш інтенсивного перемішування із сірчаною кислотою.
Реакційні гази, що відходять від муфельних печей, містять від 50-65% хлороводню, а гази від реакторів з киплячим шаром до 5% НСl. В даний час запропоновано замінити сірчану кислоту на суміш SO 2 і Про 2 c використанням як каталізатора Fe 2 O 3 і проведенням процесу при температурі 540°С.
Синтез хлористого водню з елементів дає концентрований хлористоводневий газ (що містить 80-90% і більше HCl), легко піддається зрідженню, а поглинання дистильованою водою дозволяє отримувати чисту реактивну кислоту, концентрація якої при необхідності може досягати 38%.
В основі прямого синтезу соляної кислоти лежить ланцюгова реакція горіння:
Н 2 + Сl 2 - 2НС1 + 184,7 кДж.
Реакція ініціюється світлом, вологою, твердими пористими речовинами (дерев'яне вугілля, губчаста платина) та деякими мінеральними речовинами (кварц, глина). Абсолютно сухі хлор та водень не взаємодіють між собою. Присутність слідів вологи прискорює реакцію настільки інтенсивно, що може статися з вибухом. У виробничих установках здійснюється спокійне, не вибухове горіння водню у струмі хлору. Водень подається з надлишком 5-10%, що дозволяє повністю використовувати більш цінний хлор і отримати незабруднену хлором соляну кислоту.
Спалювання суміші хлору і водню проводиться в печах різних конструкцій, що є невеликими камерами з вогнетривкої цегли, плавленого кварцу, графіту або металу. Найбільш сучасним матеріалом, що запобігає забрудненню продукту є графіт, імпрегнований фенолоформальдегідними смолами. Для запобігання вибуховому характеру горіння реагенти змішують у факелі полум'я пальника. У верхній зоні камер спалювання встановлюють теплообмінники для охолодження реакційних газів до 150-160°. Потужність сучасних графітових печей досягає 65 т/добу. (У перерахунку на соляну кислоту містить 35% НСl).
Отримання соляної кислоти з хлору та водню? Основний метод промислового виробництва цього товару.
У разі дефіциту водню застосовують різноманітні модифікації процесу. Наприклад, пропускають суміш Сl 2 з водяною парою через шар пористого розпеченого вугілля:
2С1 2 + 2Н 2 Про + З > 4НС1 + СО 2 + 288,9 кДж.
Температура процесу становить 1000-1600°С, залежить від типу вугілля та наявності в ньому домішок, що є каталізаторами, наприклад, Fe 2 O 3 .
Перспективним є також використання суміші СО з парами води:
СО + Н 2 Про + Сl 2 > 2НС1 + СО 2 .
Значну кількість соляної кислоти в даний час отримують з абгазного хлороводню НСl, що утворюється при хлоруванні та дегідрохлоруванні органічних сполук, піролізі хлорорганічних відходів, хлоридів металів, отриманні калійних нехлорованих добрив та ін. Абгазні гази містять різні кількості хлорнедороду , СН 4), малорозчинні у воді органічні речовини (хлорбензол, хлорметани), водорозчинні речовини (оцтова кислота, хлораль), кислі домішки (Cl 2 HF О 2) і воду. При вмісті інертних домішок менше 40% є доцільним застосування ізотермічної абсорбції НСl в абгазних газах. Найбільш перспективними є плівкові абсорбери, що дозволяють витягувати з вихідного абгазу від 65 до 85% НСl.
У російській промисловості для отримання соляної кислоти найбільше широко застосовують схеми адіабатичної абсорбції. Абгазні гази вводять у нижню частину абсорбера, а воду (або розведену соляну кислоту) - протитечією у верхню. Соляна кислота нагрівається до температури кипіння завдяки теплоті розчинення НСl. Залежність зміни температури абсорбції та концентрації НСl показана на малюнку 1.
Температура абсорбції визначається температурою кипіння кислоти відповідної концентрації, максимальна температура кипіння азеотропної суміші близько 110°С.
Мал. 1.
Типова схема адіабатичної абсорбції НСl з абгазів, що утворюються при хлоруванні (наприклад, при отриманні хлорбензолу), представлена на малюнку 2. Хлороводень поглинається в абсорбері 1, а залишки малорозчинних у воді органічних речовин відокремлюють від води після конденсації в апараті 2, доочі 4 та сепараторах 3, 5 і отримують товарну соляну кислоту.
Мал. 2 : Схема типової адіабатичної абсорбції соляної кислоти з абгазів 1? адіабатичний абсорбер; 2? конденсатор; 3, 5? сепаратори; 4? хвостова колона; 6? збірка органічної фази; 7? збірка водяної фази; 8, 12? насоси; 9? віддувна колона; 10? теплообмінник; 11? збірка товарної кислоти
Отримання соляної кислоти з абгазних газів з використанням комбінованої схеми абсорбції представлено у вигляді типової схеми на малюнку 3. У колоні адіабатичної абсорбції одержують соляну кислоту зниженої концентрації, але вільну від органічних домішок. Кислоту з підвищеною концентрацією НС1 виробляють колоні ізотермічної абсорбції при знижених температурах. Ступінь вилучення HCl з абгазів при використанні як абсорбентів розведених кислот становить 95-99%. При використанні як абсорбент чистої води ступінь вилучення майже повна.
Мал. 3 : Схема типової комбінованої абсорбції соляної кислоти з абгазних газів 1 - колона адіабатичної абсорбції; 2 – конденсатор; 3 – відділювач газів; 4 – сепаратор; 5 – холодильник; 6, 9 – збірники кислоти; 7 – насоси; 8 – ізотермічний абсорбер.