✨Acid hydrochloric

Acid hydrochloric, hay còn gọi là acid muriatic, là một acid vô cơ mạnh, tạo ra từ sự hòa tan của khí hydro chloride (công thức hóa học: ) trong nước. Ban đầu, acid này được sản xuất từ acid sulfuric và muối ăn vào thời Phục Hưng, thậm chí từ thời Trung Cổ, sau đó được các nhà hóa học Glauber, Priestley và Davy sử dụng trong các nghiên cứu khoa học của họ. Acid hydrochloric được tìm thấy trong dịch vị, và cũng là một trong những yếu tố phổ biến gây nên bệnh loét dạ dày nếu dạ dày bị nhiễm khuẩn HP.

Acid hydrochloric đậm đặc nhất có nồng độ tối đa là 40%. Ở dạng đậm đặc, acid này có thể tạo thành các sương mù acid, chúng đều có khả năng ăn mòn các mô con người, gây tổn thương cơ quan hô hấp, mắt, da và ruột. Ở dạng loãng, acid hydrochloric cũng được sử dụng làm chất vệ sinh, lau chùi nhà cửa, sản xuất gelatin và các phụ gia thực phẩm, tẩy rửa, và xử lý da. Acid hydrochloric dạng hỗn hợp đẳng phí (gần 20,2%) có thể được dùng như một tiêu chuẩn cơ bản trong phân tích định lượng.

Acid hydrochloric được sản xuất với quy mô lớn và cách mạng công nghiệp ở thế kỷ XVIII, chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất để sản xuất nhựa PVC, và các sản phẩm trung gian như MDI/TDI để tạo ra polyurethane. Có khoảng 20 triệu tấn acid hydrochloric được sản xuất hàng năm.

Từ nguyên

Acid hydrochloric được các nhà giả kim thuật châu Âu gọi là dung dịch muối (spirits of salt) hay acidum salis (acid muối). Cả hai tên vẫn còn đang sử dụng, đặc biệt là trong các ngôn ngữ ngoài tiếng Anh như và . Khí HCl được gọi là khí acid biển (marine acid air). Tên cũ là acid muriatic (muriatic acid) có cùng nguồn gốc (muriatic nghĩa là "liên quan đến nước muối hay muối"), và tên gọi này thỉnh thoảng vẫn còn được sử dụng.

Lịch sử

nhỏ|trái|[[Basilius Valentinus|Basil Valentine]] Không có nhiều tài liệu rõ ràng cho thấy acid hydrochloric được điều chế vào thời kỳ Trung cổ. Có vẻ như nguồn đầu tiên đề cập đến việc điều chế vào thế kỷ XV và XVI, nhưng vẫn còn là vấn đề tranh cãi. Một số tác giả vẫn giữ quan điểm rằng acid này được Basil Valentine, thầy tu dòng Benedict Đức, phát hiện vào thế kỷ XV, bằng cách nung muối ăn (NaCl) và acid sulfuric () lục. Nước vương thủy, một hỗn hợp giữa acid nitric và acid hydrochloric đã được mô tả bởi nhà giả kim thuật châu Âu thế kỷ XIII PseudoGeber (Paul of Taranto).

Vào thế kỷ XVII, Johann Rudolf Glauber ở Karlstadt am Main, Đức, đã sử dụng muối ăn và acid sulfuric để điều chế natri sulfat Na₂SO₄ bằng phản ứng Mannheim giải phóng khí hydro chloride. Joseph Priestley ở Leeds, Anh đã tạo ra hydro chlorua tinh khiết năm 1772, vào năm 1818 Humphry Davy ở Penzance, Anh đã chứng minh rằng thành phần hóa học bao gồm hydro và chlor. Phản ứng Mannheim được mô tả như sau:

2 NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2 HCl

Trong suốt thời kỳ cách mạng công nghiệp ở châu Âu, nhu cầu kiềm tăng, một phương pháp điều chế công nghiệp do Nicolas Leblanc (ở Issoundun, France) đề xuất đã cho phép sản xuất natri carbonat (Na₂CO₃ - tro soda) với số lượng lớn và giá rẻ. Theo công nghệ Leblanc, muối ăn được chuyển thành tro soda từ acid sulfuric và than, đồng thời giải phóng hydro chloride. Trước khi có đạo luật Alkali 1863 ở Anh và các chính sách tương tự ở các quốc gia khác, lượng HCl dư được thải vào không khí. Sau khi thông qua đạo luật, các nhà sản xuất tro soda dùng nước để hấp thụ khí này, đồng thời sản xuất acid hydrochloric theo quy mô công nghiệp.

Trong thế kỷ XX, công nghệ Leblanc được thay thế hoàn toàn bởi công nghệ Solvay không tạo ra sản phẩm acid hydrochloric. Vì acid hydrochloric đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nên nhu cầu thương mại cần có các phương pháp khác để sản xuất nó, một số trong các phương pháp này vẫn còn được sử dụng cho đến ngày nay. Sau năm 2000, acid hydrochloric hầu hết được sản xuất bằng cách hấp thụ khí hydro chloride từ việc sản xuất các hợp chất hữu cơ công nghiệp.

Từ năm 1988, acid hydrochloric được liệt vào bảng II chất tiền chế, Công ước Liên Hợp Quốc về Chống vận chuyển trái phép ma túy và các chất hướng thần 1998 (Table II precursor under the 1988 United Nations Convention Against Illicit Traffic in Narcotic Drugs and Psychotropic Substances) do nó được sử dụng trong việc điều chế heroin, cocain, và methamphetamine.

Tính chất

Tính chất hóa học

nhỏ|Chuẩn độ: Dung dịch chuẩn nhỏ giọt từ buret vào dung dịch analyte trong bình flask. Việc nhỏ giọt kết thúc khi chất chỉ thị màu thay đổi.|alt=An animated image of a chemical procedure.

Acid hydrochloric là acid một nấc, tức nó có thể phân ly cho ra một ion H⁺ và một ion Cl⁻. Khi hòa tan trong nước, H⁺ liên kết với phân tử nước tạo thành ion hydronium, H₃O⁺:

: HCl + H2O -> H3O^+ + Cl^-

Do phân ly hoàn toàn trong nước nên acid hydrochloric được xếp vào nhóm acid mạnh. thậm chí đến -9,3.

:$\backslash \; pK${\mathrm a} = - \log{10}K_{\mathrm a}

Khi cho các muối chloride như NaCl vào dung dịch HCl thì chúng không ảnh hưởng đến giá trị pH, điều này cho thấy rằng ion Cl⁻ là một gốc base liên hợp cực kỳ yếu và HCl bị phân ly hoàn toàn trong dung dịch. Đối với các dung dịch acid hydrochloric trung bình đến mạnh, người ta cho rằng số mol H⁺ bằng với số mol HCl, với độ tin cậy 4 chữ số thập phân.

Acid hydrochloric thường được dùng trong việc chuẩn bị mẫu trong hóa phân tích. Acid hydrochloric đặc có thể hòa tan một số kim loại, tạo ra các khí hydro và chlor. Nó phản ứng với các hợp chất base như calci carbonat hoặc đồng(II) oxide, tạo thành các dung dịch hòa tan có thể dùng để phân tích. hơi nhớt, nặng hơn nước, khúc xạ ánh sáng nhiều hơn nước một chút:

nhỏ|Nhiệt độ nóng chảy là một hàm của nồng độ HCl trong nước. Các tính chất vật lý của acid hydrochloric như điểm sôi và điểm nóng chảy, mật độ, và pH phụ thuộc vào nồng độ mol của HCl trong dung dịch acid. Chúng thay đổi trong dung dịch với nồng độ phần trăm rất thấp từ 0% HCl đến hơn 40% HCl.

Acid hydrochloric ở dạng hỗn hợp hai hợp phần gồm HCl và H₂O có điểm sôi hỗn hợp đẳng phí khi nồng độ 20,2% HCl và nhiệt độ 108,6 °C (227 °F). Có bốn điểm eutecti kết tinh cố định đối với HCl, giữa các dạng tinh thể của HCl•H₂O (68% HCl), HCl•2H₂O (51% HCl), HCl•3H₂O (41% HCl), HCl•6H₂O (25% HCl), và đóng băng (0% HCl). Cũng có điểm eutectic rất ổn định ở nồng độ 24,8% giữa dạng băng và HCl•3H₂O kết tinh. Các nhà sản xuất chính trên thế giới gồm Dow Chemical, FMC, Georgia Gulf, Tập đoàn Tosoh, Akzo Nobel, và Tessenderlo. Trong đó, Dow Chemical sản xuất 2 triệu tấn hàng năm tính theo khí HCl; và các công ty còn lại sản xuất từ 0,5 đến 1,5 triệu tấn/mỗi năm. Tổng sản lượng trên thế giới, tính theo HCl, ước tính 20 triệu tấn/năm, với 3 triệu tấn/năm từ việc tổng hợp trực tiếp, và phần còn lại là sản phẩm phụ từ các quá trình tổng hợp hữu cơ và tương tự. Cho đến nay hầu hết acid hydrochloric được tiêu thụ chủ yếu bởi các nhà sản xuất sử dụng làm nguyên liệu, phụ liệu để sản xuất các chế phẩm khác. Thị trường thế giới tiêu thụ khoảng 5 triệu tấn/năm.

: H₂ + Cl₂ → 2 HCl :(ΔH= -184,74 KJ/mol)

Phản ứng diễn ra trong buồng đốt được cung cấp khí chlor và Hydro ở nhiệt độ trên 2000 °C có mặt ngọn lửa. Để đảm bảo rằng phản ứng diễn ra hoàn toàn, người ta cung cấp lượng Hydro cao hơn chlor một chút (1-2%) để không còn chlor trong sản phẩm. Hỗn hợp của Hydro và chlor có khả năng gây nổ do đó cần những thiết bị đặc biệt có khả năng chịu nhiệt cao, và một điểm không thuận lợi là các chất phản ứng có chi phí cao.

Phản ứng với chloride kim loại

Phản ứng với chloride kim loại, đặc biệt là natri chloride (NaCl), với acid sulfuric H₂SO₄) hoặc hydro sulfat: : NaCl + H₂SO₄ đặc → NaHSO₄ + HCl↑

:NaCl + NaHSO₄ → Na₂SO₄ + HCl↑

Phản ứng tổng có thể được viết như sau:

:2 NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HCl↑

Chiều cân bằng phản ứng diễn ra theo hướng tạo khí HCl vì khí này được lấy ra liên tục. Phương pháp cho phép tạo ra các sản phẩm tinh khiết, thường được dùng trong phòng thí nghiệm. Phương pháp này không được dùng trong sản xuất thương mại vì acid sulfuric đắt hơn acid hydrochloric.

Sản phẩm chlor hóa trong sản xuất chất hữu cơ

Các phản ứng chính:

• Nhiệt phân 1,2-dichloroethan tạo thành vinyl chloride, 90% lượng acid hydrochloric đường sản xuất ở Mỹ dùng phương pháp chlor hóa này: :RCl + HF → RF + HCl
• Tổng hợp tetrafluoroethen từ việc nhiệt phân chlorodifluoromethan:

:2 CHF₂Cl → CF₂=CF₂ + 2 HCl

*Từ đốt rác thải hữu cơ chlor: và xây dựng nhà.

Các ion chlor (Cl⁻) và hydro (H⁺) được tiết ra riêng biệt trong vùng đáy vị của dạ dày (stomach fundus) bởi các tế bào vách của niêm mạc dạ dày vào hệ tiết dịch gọi là tiểu quản (canaliculi) trước khi chúng đi vào lòng ống (lumen) dạ dày.

Acid gastric giữ vai trò là một chất kháng lại các vi sinh vật để ngăn ngừa nhiễm trùng và là yếu tố quan trọng để tiêu hóa thức ăn. pH dạ dày thấp làm biến tính các protein và do đó làm chúng bị dễ phân hủy bởi các enzym tiêu hóa như pepsin. pH thấp cũng kích hoạt các tiền enzym pepsinogen thành enzyme pepsin hoạt hóa bởi sự tự phân cắt (self-cleavage). Sau khi ra khỏi dạ dày, acid hydrochloric của dịch sữa bị natri bicarbonat vô hiệu hóa trong tá tràng.

Nguy hiểm

Nhãn [[ADR (treaty|ADR cảnh báo hàng hóa vận chuyển bằng đường bộ nguy hiểm]] Acid hydrochloric đậm đặc có thể bay hơi, tạo thành các sương mù acid. Cả dạng sương mù và dung dịch đều có khả năng gây ảnh hưởng ăn mòn các mô con người, có khả năng gây tổn thương cơ quan hô hấp, mắt, da và ruột. Khi trộn acid hydrochloric với các chất oxy hóa phổ biến khác như natri hypochlorit (NaOCl) hoặc kali permanganat (KMnO₄) làm giải phóng khí độc chlor.

:NaOCl + 2 HCl → H₂O + NaCl + Cl₂

:2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 MnCl₂ + 8 H₂O + 2 KCl + 5 Cl₂

Đồ bảo hộ như găng tay cao su, kính bảo vệ mắt, và quần áo, giày chống chất hóa học được sử dụng để giảm thiểu những tác tại của việc tiếp xúc với loại acid này.

Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ xếp acid hydrochloric vào nhóm chất độc. Số UN do Liên Hợp Quốc quy định cho acid hydrochloric là 1789.