- Хлороводород
-
Хлороводород Общие 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 pKa - 4 Растворимость в воде 72,47 (20 °C) г/100 мл Классификация Рег. номер CAS [7647-01-0] Хло́роводоро́д[1], хло́ристый водоро́д[2] (HCl) — бесцветный, термически устойчивый газ (при нормальных условиях) с резким запахом, дымящий во влажном воздухе, легко растворяется в воде (до 500 объёмов газа на один объём воды) с образованием хлороводородной (соляной) кислоты. При −85,1 °C конденсируется в бесцветную, подвижную жидкость. При −114,22 °C HCl переходит в твёрдое состояние. В твёрдом состоянии хлороводород существует в виде двух кристаллических модификаций: ромбической, устойчивой ниже −174,75 °C, и кубической.
Содержание
Свойства
Водный раствор хлористого водорода называется соляной кислотой. При растворении в воде протекают следующие процессы:
- HClг + H2Oж ⇌ H3O+ж + Cl−ж
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:
- MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + Cl2↑ + 2 H2O
При нагревании хлороводород окисляется кислородом (катализатор — хлорид меди(II) CuCl2):
- 4 HCl + O2 → 2 H2O +2 Cl2↑
Однако, концентрированная соляная кислота реагирует с медью, при этом образуется комплекс одновалентной меди:
- 2 Cu + 4 HCl → 2 H[CuCl2] + H2↑
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:
- 4 H3O+ + 3 Cl− + NO3− ⇌ NOCl + Cl2 + 6 H2O
Благодаря высокой концентрации хлорид-ионов в растворе металл связывается в хлоридный комплекс, что способствует его растворению:
- 3 Pt + 4 HNO3 + 18 HCl → 3 H2[PtCl6] + 4 NO↑ + 8 H2O[3]
Для хлороводорода также характерны реакции присоединения к кратным связям (электрофильное присоединение):
- R-CH=CH2 + HCl → R-CHCl-CH3
- R-C≡CH + 2 HCl → R-CCl2-CH3
Присоединяется к серному ангидриду, образуя хлорсульфоновую кислоту HSO3Cl:
- SO3 + HCl → HSO3Cl
Получение
В лабораторных условиях хлороводород получают, воздействуя концентрированной серной кислотой на хлорид натрия (поваренную соль) при слабом нагревании:
- NaCl(тверд.) + H2SO4(конц.) = NaHSO4 + HCl↑
HCl↑ также можно получить гидролизом ковалентных галогенидов, таких, как хлористый фосфорил, тионилхлорид (SOCl2), и гидролизом хлорангидридов карбоновых кислот:
- PCl5 + H2O → POCl3 + 2HCl↑
- R-COCl + H-OH → R-COOH + HCl↑
- H2O + O=SCl2 → SO2 + 2HCl↑
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:
- H2 + Cl2 ⇌ 2HCl↑
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
Вдыхание хлороводорода может привести к кашлю, удушью, воспалению носа, горла и верхних дыхательных путей, а в тяжёлых случаях, отёк легких, нарушение работы кровеносной системы, и даже смерть. Контактируя с кожей может вызывать покраснение, боль и серьёзные ожоги. Хлористый водород может вызвать серьёзные ожоги глаз и их необратимое повреждение.
Использовался как отравляющее средство во время войн.
Примечания
- ↑ Хлороводород на сайте ХиМиК.ру
- ↑ Иногда хлористым водородом называют соляную кислоту
- ↑ А. А. Дроздов, В. П. Зломанов, Ф. М. Спиридонов. Неорганическая химия (в 3 т.). Т.2. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.
Литература
- Левинский М.И, Мазанко А. Ф., Новиков И. Н. «Хлористый водород и соляная кислота» М.:Химия 1985
Ссылки
Категории:- Неорганические кислоты
- Соединения хлора
- Галогеноводороды
- Хлориды
Wikimedia Foundation. 2010.