Для чего используется хлороводород

18.04.202220.04.2022 admin 0 Comments

Свойства хлороводорода, способы получения

Хлороводород — что это такое, формула

Хлороводород — это бесцветный газ с резким неприятным запахом.

Формула: HCl

Строение его молекулы определяет название соединения. Атомы хлора и водорода соединены ковалентной полярной связью.

Физические и химические свойства

Раствор хлороводорода в воде называют соляной кислотой. Процесс растворения можно описать с помощью следующего уравнения реакции:

При растворении хлороводорода выделяется большое количество теплоты.

Соляную кислоту относят к сильным одноосновным кислотам. Соединение активно вступает в химические реакции со следующими веществами:

В результате такого взаимодействия формируются соли соляной кислоты — хлориды:

M g + 2 H C l → M g C l 2 + H 2 ↑

F e O + 2 H C l → F e C l 2 + H 2 O

В присутствии сильных окислителей или в процессе электролиза хлороводород способен проявлять свойства восстановителя, при этом окисляясь с выделением газообразного хлора:

M n O 2 + 4 H C l → M n C l 2 + C l 2 ↑ + 2 H 2 O

В условиях повышенной температуры происходит окисление хлороводорода кислородом в присутствии катализатора, роль которого играет хлорид меди ( I I ) C u C l 2 :

4 H C l + O 2 → 2 H 2 O + 2 C l 2 ↑

Концентрированная соляная кислота взаимодействует с медью, что сопровождается образованием комплекса одновалентной меди:

2 C u + 4 H C l → 2 H [ C u C l 2 ] + H 2 ↑

Смесь, в состав которой входят три объемные части концентрированной соляной кислоты и одна объемная часть концентрированной азотной кислоты, носит название «царская водка». Данная смесь способна растворять золото и платину.

«Царская водка» характеризуется высокой окислительной способностью, что объясняется наличием в составе смеси хлористого нитрозила N O C l и хлора, находящихся в равновесии с исходными веществами:

За счет большого содержания хлорид-ионов в растворе происходит связывание металла. В результате образуется хлоридный комплекс, что является причиной его растворения:

3 P t + 4 H N O 3 + 18 H C l → 3 H 2 [ P t C l 6 ] + 4 N O + 8 H 2 O

В процессе присоединения хлороводорода к серному ангидриду происходит образование хлорсульфоновой кислоты H S O 3 C l :

S O 3 + H C l → H S O 3 C l

Хлороводород вступает в реакции присоединения по кратным связям в органических соединениях (электрофильное присоединение):

Взаимодействие с основаниями

Соляная кислота взаимодействует практически со всеми основаниями. При этом протекают реакции ионного обмена, в результате которых получают соль и воду:

При смешении соляной кислоты с аммиаком протекает реакция присоединения. В результате взаимодействия образуется соль в виде хлорида аммония. Уравнение реакции будет выглядеть так:

H C l + N H 3 → N H 4 C l

Соляная кислота также вступает в реакцию с амфотерными гидроксидами, которые в данном случае проявляют основные свойства. Взаимодействие с гидроксидом цинка:

2 H C l + Z n ( O H ) 2 → Z n C l 2 + 2 H 2 O

Способы получения, область применения

Лабораторный способ получения хлористого водорода заключается в реакции концентрированной серной кислоты с твердым хлоридом натрия (поваренной солью) в условиях повышенной температуры:

N a C l + H 2 S O 4 → N a H S O 4 + H C l ↑

P C l 5 + H 2 O → P O C l 3 + 2 H C l

R C O C l + H 2 O → R C O O H + H C l

Устаревший промышленный способ получения хлористого водорода заключался в методике Леблана. В процессе реакции твердый хлорид натрия взаимодействует с концентрированной серной кислотой.

В современной промышленности хлороводород производят с помощью прямого синтеза из простых веществ:

В промышленных масштабах хлористый водород производят на специальных установках путем сжигания водорода в хлоре. Причем водород попадает в пламя в небольшом избытке. Тогда весь объем подаваемого хлора реагирует, и на выходе получается продукт более высокого качества.

Газообразный хлороводород практически не используется из-за его физических и химических характеристик. Широкое применение находит соляная кислота:

Техника безопасности

При попадании хлороводорода в дыхательные пути может наступить сильное удушье. А его водный раствор высокой концентрации вызывает химические ожоги. Поэтому работать с хлористым водородом и соляной кислотой следует только в маске (респираторе), защитных перчатках и очках.

При вдыхании газа необходимо немедленно вывести пострадавшего на воздух и при необходимости сделать искусственное дыхание. В случае проглатывания соляной кислоты требуется промывание желудка.

Если кислота попала на кожу, пораженный участок следует промыть водой и обработать слабым раствором соды, который нейтрализуют кислоту. В случае попадания на слизистые оболочки после промывания нужно закапать глаза, нос или горло раствором новокаина и дикаина с адреналином.

Источник

Хлороводород

Общие
Хлороводород


Систематическое наименование	хлористый водород
Химическая формула	HCl
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	газ
Отн. молек. масса	36,4606 а. е. м.
Молярная масса	36,4606 г/моль
Плотность	1.477 г/л, газ (25 °C) г/см³
Термические свойства
Температура плавления	−114,22 °C
Температура кипения	−85 °C
Температура разложения	1500 °C
Критическая точка	51,4 °C
Энтальпия образования (ст. усл.)	-92,31 кДж/моль
Химические свойства
pK_a	— 4
Растворимость в воде	72,47 (20 °C) г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	[7647-01-0]

Содержание

Свойства

Водный раствор хлористого водорода называется соляной кислотой. При растворении в воде протекают следующие процессы:

Процесс растворения сильно экзотермичен. С водой HCl образует азеотропную смесь, содержащую 20,24 % HCl.

Соляная кислота является сильной одноосновной кислотой, она энергично взаимодействует со всеми металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода, с основными и амфотерными оксидами, основаниями и солями, образуя соли — хлориды:

Mg + 2 HCl → MgCl₂ + H₂↑ FeO + 2 HCl → FeCl₂ + H₂O

Хлориды чрезвычайно распространены и имеют широчайшее применение (галит, сильвин). Большинство из них хорошо растворяется в воде и полностью диссоциирует на ионы. Слаборастворимыми являются хлорид свинца (PbCl₂), хлорид серебра (AgCl), хлорид ртути(I) (Hg₂Cl₂, каломель) и хлорид меди(I) (CuCl).

При действии сильных окислителей или при электролизе хлороводород проявляет восстановительные свойства:

При нагревании хлороводород окисляется кислородом (катализатор — хлорид меди(II) CuCl₂):

Однако, концентрированная соляная кислота реагирует с медью, при этом образуется комплекс одновалентной меди:

Смесь 3 объемных частей концентрированной соляной и 1 объемной доли концентрированной азотной кислот называется «царской водкой». Царская водка способна растворять даже золото и платину. Высокая окислительная активность царской водки обусловлена присутствием в ней хлористого нитрозила и хлора, находящихся в равновесии с исходными веществами:

Благодаря высокой концентрации хлорид-ионов в растворе металл связывается в хлоридный комплекс, что способствует его растворению:

Для хлороводорода также характерны реакции присоединения к кратным связям (электрофильное присоединение):

Получение

В лабораторных условиях хлороводород получают, воздействуя концентрированной серной кислотой на хлорид натрия (поваренную соль) при слабом нагревании:

В промышленности хлороводород ранее получали в основном сульфатным методом (методом Леблана), основанном на взаимодействии хлорида натрия с концентрированной серной кислотой. В настоящее время для получения хлороводорода обычно используют прямой синтез из простых веществ:

В производственных условиях синтез осуществляется в специальных установках, в которых водород непрерывно сгорает ровным пламенем в токе хлора, смешиваясь с ним непосредственно в факеле горелке. Тем самым достигается спокойное (без взрыва) протекание реакции. Водород подается в избытке (5 — 10 %), что позволяет полностью использовать более ценный хлор и получить незагрязненную хлором соляную кислоту.

Соляную кислоту получают растворением газообразного хлороводорода в воде.

Применение

Водный раствор широко используется для получения хлоридов, для травления металлов, очистки поверхности сосудов, скважин от карбонатов, обработки руд, при производстве каучуков, глутамината натрия, соды, хлора и других продуктов. Также применяется в органическом синтезе.

Безопасность

Примечания

Литература

Ссылки

H +

Li +

K +

Na +

NH₄ +

Ba 2+

Ca 2+

Mg 2+

Sr 2+

Al 3+

Cr 3+

Fe 2+

Fe 3+

Ni 2+

Co 2+

Mn 2+

Zn 2+

Ag +

Hg 2+

Hg₂ 2+

Pb 2+

Sn 2+

Cu +

Cu 2+

OH −

—

F −

Cl −

—

Br −

I −

—

S 2−

—

SO₃ 2−

SO₄ 2−

—

NO₃ −

—

NO₂ −

PO₄ 3−

—

CO₃ 2−

—

CH₃COO −

—

CN −

—

SiO₃ 2−

Полезное

Смотреть что такое «Хлороводород» в других словарях:

хлороводород — хлороводород … Орфографический словарь-справочник

ХЛОРОВОДОРОД — (НСl) бесцветный дымящий на воздухе газ с резким запахом, токсичен; плотность 1,64 кг/м3, tпл = 84,8 °С. Очень хорошо растворяется в воде с образованием хлороводородной (соляной) кислоты. В промышленности его получают прямым синтезом из (см.) и… … Большая политехническая энциклопедия

хлороводород — хем. соединение на хлорот со водородот, безбоен гас, се растворува во вода како солна киселина хлороводородна киселина хем. соединение на хлорот и водородот, на, хлороводород има широка примена во хемиската индустрија … Macedonian dictionary

хлороводород — vandenilio chloridas statusas T sritis chemija formulė HCl atitikmenys: angl. hydrochloric acid; hydrogen chloride rus. водорода хлорид; хлороводород … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Хлороводород — хлористый водород (см. Хлор) … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

хлороводород — (хлористый водород), HCl, бесцветный, дымящий на воздухе газ; tпл 114,2°C, tкип 85,1°C. Хорошо растворяется в воде с образованием соляной кислоты. В промышленности получают как побочный продукт при хлорировании органических соединений, синтезом … Энциклопедический словарь

ХЛОРОВОДОРОД — (хлористый водород), НС1, бесцв., дымящий на воздухе газ; tnл 114,2 °С, tкип 85,1 оС. Хорошо растворяется в воде с образованием соляной кислоты. В пром сти получают как побочный продукт при хлорировании органич. соед., синтезом из элементов,… … Естествознание. Энциклопедический словарь

хлороводород — хлороводоро/д, а … Слитно. Раздельно. Через дефис.

хлороводород — хлористый водород … Cловарь химических синонимов I

хлористый водород — хлороводород … Cловарь химических синонимов I

Источник

HClМолярная масса36,46 г / мольВнешностьБесцветный газЗапахострый; острый и жгучийПлотность1,49 г / л [2]Температура плавления-114,22 ° С (-173,60 ° F, 158,93 К)Точка кипения-85,05 ° С (-121,09 ° F, 188,10 К)823 г / л (0 ° С)
720 г / л (20 ° С)
561 г / л (60 ° С)Растворимостьрастворим в метанол, этиловый спирт, эфирДавление газа4352 кПа (при 21,1 ° C) [3]Кислотность (пK_а)−3.0; [4] −5.9 (±0.4) [5]Основность (пK_б)17.0Конъюгированная кислотаХлоронийОснование конъюгатаХлористый

1300 частей на миллион (человек, 30мин)
4416 частей на миллион (кролик, 30 мин)
4416 частей на миллион (морская свинка, 30 мин)
3000 частей на миллион (человек, 5 мин) [7]NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):

В сложный хлористый водород имеет химическая формула ЧАС Cl и как таковой галогенид водорода. В комнатная температура, это бесцветный газ, который образует белые пары соляная кислота при контакте с атмосферным водяной пар. Газообразный хлористый водород и соляная кислота важны в технологии и промышленности. Соляная кислота, водный раствор хлористого водорода, также обычно дают формулу HCl.

Содержание

Реакции

При контакте, H₂O и HCl объединяются с образованием гидроксоний катионы ЧАС₃О + и хлористый анионы Cl − через обратимый химическая реакция:

Полученное решение называется соляная кислота и является сильная кислота. В кислотная диссоциация или константа ионизации, K_а, является большим, что означает, что HCl практически полностью диссоциирует или ионизируется в воде. Даже в отсутствие воды хлористый водород может действовать как кислота. Например, хлористый водород может растворяться в некоторых других растворителях, таких как метанол и протонировать молекулы или ионы, а также могут служить кислотойкатализатор для химических реакций, где безводный (безводные) условия желательны.

Из-за своей кислой природы хлористый водород коррозионное вещество, особенно в присутствии влаги.

Структура и свойства

Замороженная HCl претерпевает фазовый переход при 98,4 К. Порошковая дифракция рентгеновских лучей замороженного материала показывает, что материал изменяется от ромбический структура к кубический один во время этого перехода. В обеих структурах атомы хлора находятся в гранецентрированный массив. Однако определить местонахождение атомов водорода не удалось. [9] Анализ спектроскопических и диэлектрических данных, а также определение структуры DCl (хлорида дейтерия) показывает, что HCl образует зигзагообразные цепочки в твердом теле, как и HF (см. рисунок справа). [10]

Растворимость HCl (г / л) в обычных растворителях [11]

Температура (° C)	0	20	30	50
Вода	823	720	673	596
Метанол	513	470	430
Этиловый спирт	454	410	381
Эфир	356	249	195

В инфракрасный спектр газообразного хлористого водорода, показанный слева, состоит из ряда резких линий поглощения, сгруппированных около 2886 см −1 (длина волны

3,47 мкм). При комнатной температуре практически все молекулы находятся в основном колебательном состоянии. v = 0. С учетом ангармонизма колебательную энергию можно записать как.

E v я б = час ν е ⋅ ( v + 1 2 ) + час Икс е ν е ⋅ ( v + 1 2 ) 2 < displaystyle E _ < mathrm > = h nu _ cdot left (v + < tfrac <1><2>> right) + hx_ nu _ cdot left (v + < tfrac <1><2>> right) ^ <2>>

E ( J ) р о т = час ⋅ B ⋅ J ( J + 1 ) < Displaystyle Е (J) _ < mathrm > = ч cdot B cdot J (J + 1)>

Значение вращательной постоянной B намного меньше колебательного ν_о, так что для вращения молекулы требуется гораздо меньшее количество энергии; для типичной молекулы это находится в микроволновом диапазоне. Однако колебательная энергия молекулы HCl помещает свое поглощение в инфракрасную область, что позволяет легко собирать спектр, показывающий колебательные переходы этой молекулы, используя инфракрасный спектрометр с газовой ячейкой. Последний может быть даже изготовлен из кварца, так как поглощение HCl находится в окне прозрачности для этого материала.

Обильный хлор состоит из двух изотопов: 35 Cl и 37 Cl в соотношении приблизительно 3: 1. Хотя пружинные постоянные почти идентичны, разнородные уменьшенные массы из H 35 Cl и H 37 Cl вызывает измеримые различия во вращательной энергии, поэтому при внимательном рассмотрении каждой линии поглощения наблюдаются дублеты, взвешенные в том же соотношении 3: 1.

Производство

Большая часть хлористого водорода, производимого в промышленных масштабах, используется для соляная кислота производство. [12]

Прямой синтез

Очень чистый хлористый водород получают путем объединения хлор и водород:

Поскольку реакция экзотермический, установка называется HCl печь или горелка HCl. Образующийся газообразный хлористый водород поглощен в деионизированная вода, в результате чего получается химически чистая соляная кислота. Эта реакция может дать очень чистый продукт, например для использования в пищевой промышленности.

Органический синтез

R − H + Cl₂ → R − Cl + HCl R − Cl + HF → R − F + HCl

Образующийся хлористый водород либо используется повторно, либо поглощается водой, в результате чего получается соляная кислота технического или промышленного класса.

Лабораторные методы

Небольшие количества хлористого водорода для лабораторного использования могут образовываться в Генератор HCl путем дегидратации соляной кислоты либо серная кислота или безводный хлорид кальция. В качестве альтернативы HCl можно получить реакцией серной кислоты с хлоридом натрия: [13]

Эта реакция происходит при комнатной температуре. При условии, что в генераторе остается NaCl и он нагревается выше 200 ° C, реакция протекает дальше:

Для работы таких генераторов реагенты должны быть сухими.

Хлористый водород также может быть получен гидролиз некоторых реактивных хлоридных соединений, таких как хлориды фосфора, тионилхлорид (SOCl₂), и ацилхлориды. Например, холодную воду можно постепенно капать на пентахлорид фосфора (PCl₅) для получения HCl:

Приложения

Большая часть хлористого водорода используется в производстве соляной кислоты. Это также важный реагент в других промышленных химических превращениях, например:

В полупроводниковой промышленности он используется как для травления полупроводниковых кристаллов, так и для очистки кремний через трихлорсилан (SiHCl₃).

История

Алхимики из Средний возраст узнал, что соляная кислота (тогда известная как дух соли или же Acidum Salis) выделяется парообразный хлористый водород, который получил название морской кислотный воздух. В 17 веке Иоганн Рудольф Глаубер использованная соль (хлорид натрия) и серная кислота для подготовки сульфат натрия, выделяя газообразный хлористый водород (см. производство выше). В 1772 г. Карл Вильгельм Шееле также сообщил об этой реакции и иногда приписывают ее открытие. Джозеф Пристли приготовил хлористый водород в 1772 г., а в 1810 г. Хэмфри Дэви установлено, что он состоит из водород и хлор. [14]

Вовремя Индустриальная революция, спрос на щелочной такие вещества как кальцинированной соды увеличился, и Николя Леблан разработал новый промышленный процесс производства кальцинированной соды. в Процесс Леблана, соль была преобразована в кальцинированную соду с использованием серной кислоты, известняка и угля, с получением хлористого водорода в качестве побочного продукта. Первоначально этот газ выпускался в воздух, но Щелочной акт 1863 г. запретил такой выпуск, поэтому производители кальцинированной соды абсорбировали отработанный газ HCl в воде, производя соляную кислоту в промышленных масштабах. Позже Процесс Харгривза был разработан, который похож на процесс Леблана, за исключением диоксид серы, вода и воздух используются вместо серной кислоты в реакции, которая в целом является экзотермической. В начале 20 века процесс Леблана был фактически заменен Сольвеевский процесс, который не давал HCl. Однако производство хлористого водорода продолжалось как стадия производства соляной кислоты.

Историческое использование хлористого водорода в 20 веке включает гидрохлорирование алкины в производстве хлорированных мономеры хлоропрен и винилхлорид, которые впоследствии полимеризованный сделать полихлоропрен (Неопрен) и поливинил хлорид (ПВХ) соответственно. При производстве винилхлорида, ацетилен (C₂ЧАС₂) гидрохлорируют путем добавления HCl через тройная связь C₂ЧАС₂ молекула, превращая тройку в двойная связь, давая винилхлорид.

«Ацетиленовый процесс», использовавшийся до 1960-х годов для производства хлоропрен, начинается с объединения двух ацетилен молекул, а затем добавляет HCl к соединенному промежуточному продукту через тройная связь чтобы преобразовать его в хлоропрен, как показано здесь:

Этот «ацетиленовый процесс» был заменен процессом, который добавляет Cl₂ к одной из двойных связей в 1,3-бутадиен вместо этого и последующее удаление вместо этого производит HCl, а также хлоропрен.

Безопасность

Соединенные штаты. Управление по охране труда и Национальный институт охраны труда и здоровья установили пределы профессионального воздействия хлористого водорода на уровне 5 частей на миллион (7 мг / м 3 ), [15] и собрал обширную информацию о проблемах безопасности на рабочем месте с использованием хлористого водорода. [16]

Источник

Для чего мы создаем…

Для чего используется хлороводород

Свойства хлороводорода, способы получения

Хлороводород — что это такое, формула

Физические и химические свойства

Взаимодействие с основаниями