Соля́ная кислота́ (от лат. spiritus salis – дух соли; хлороводородная кислота), раствор хлороводорода НСl в воде; сильная одноосновная неорганическая кислота. Многотоннажный продукт химической промышленности.

Физико-химические свойства

Соляная кислота – бесцветная жидкость с резким запахом. Растворение хлороводорода в воде – сильно экзотермический процесс, для бесконечно разбавленного водного раствора ∆H° растворения НСl −69,9 кДж/моль; НСl в воде полностью ионизирован. Растворимость НСl в воде зависит от парциального давления НСl в газовой смеси и температуры (таблица 1).

Таблица 1. Растворимость HCl в воде при 0,1 МПа

Плотность соляной кислоты различной концентрации при температуре 20 °C представлена в таблице 2.

Таблица 2. Плотность соляной кислоты при 20 °C

Вязкость 20%-ной соляной кислоты при температуре 20 °C составляет 1,360 Па∙с. С повышением температуры вязкость соляной кислоты понижается. Удельная теплоёмкость соляной кислоты, содержащей n молей воды на 1 моль НСl, составляет [кДж/(кг·К)]: 3,136 (n = 10); 3,580 (n = 20); 3,902 (n = 50); 4,036 (n = 100); 4,061 (n = 200). HCl образует с водой азеотропную смесь.

Известны кристаллогидраты состава НСl·nН₂O, где n = 6 (t_пл −40 °C), 3 (t_пл −24,4 °C), 2 (t_пл −17,7 °C), 1 (t_пл −15,35 °C); t_пл 10%-ной соляной кислоты −20 °C, 15%-ной −30 °C, 20%-ной −60 °C, 24%-ной −80 °C. Растворимость галогенидов металлов с увеличением концентрации HCl в соляной кислоте падает, что используют для их осаждения.

Соляная кислота химически весьма активна. Растворяет с выделением Н₂ и образованием солей (хлоридов) все металлы, имеющие отрицательный электродный потенциал, со многими оксидами и гидроксидами металлов образует соли, выделяет свободные кислоты из таких солей, как фосфаты, силикаты, бораты и др. При взаимодействии соляной кислоты с сильными окислителями выделяется газообразный хлор.

Растворение магния в соляной кислоте.Растворение магния в соляной кислоте.

Science Photo Library / Photolibrary Video / Getty ImagesScience Photo Library / Photolibrary Video / Getty Images

Получение

Алхимики называли соляную кислоту муриевой (от лат. muria – рассол, рапа) и получали её прокаливанием поваренной соли с купоросом. В середине 17 в. И. Р. Глаубер предложил способ получения концентрированной соляной кислоты нагреванием поваренной соли с серной кислотой. Широко доступной соляная кислота стала в 19 в. в связи с разработкой Н. Лебланом способа получения соды, в котором хлороводород был побочным продуктом. Современное производство соляной кислоты (синтетической, абгазной, реактивной) заключается в абсорбции HCl водой. В зависимости от способа отвода теплоты абсорбции процессы подразделяются на изотермические, адиабатические и комбинированные.

При изотермической абсорбции процесс осуществляется с отводом теплоты, и температура кислоты поддерживается постоянной за счёт непосредственного охлаждения абсорбера либо благодаря охлаждению циркулирующей кислоты в выносном холодильнике. При этом теоретически можно получить соляную кислоту любой концентрации, т. к. с понижением температуры уменьшается и парциальное давление HCl над соляной кислотой. Изотермическую абсорбцию следует применять для получения концентрированной соляной кислоты (35–38 %) и для переработки хлороводорода низкой концентрации. В последнем случае при содержании в реакционных газах свыше 40 % примесей (азота, водорода, метана и др.) проведение абсорбции в изотермических условиях нецелесообразно ввиду ухудшения теплоотдачи и уменьшения полноты абсорбции. Изотермическую абсорбцию можно проводить в поверхностных абсорберах – газ проходит над поверхностью неподвижной или медленно текущей жидкости. Такие абсорберы применяют лишь при сравнительно небольших масштабах производства. Обычно устанавливают каскад абсорберов.

При адиабатической абсорбции процесс осуществляется без отвода теплоты. Соляная кислота нагревается до кипения за счёт теплоты растворения хлороводорода. При этом увеличивается давление паров соляной кислоты и начинается интенсивное испарение воды. Последнее вызывает снижение температуры кипящей кислоты и возрастание концентрации соляной кислоты. Температура абсорбции определяется точкой кипения соляной кислоты соответствующей концентрации. Исходный газ, содержащий НСl, вводят снизу в колонну; противотоком ему поступает абсорбент (обычно вода). Вместо воды или вместе с водой для орошения колонны может применяться разбавленная соляная кислота. Если абсорбентом является кислота, эффективность абсорбции НСl снижается и составляет 95–99 % в зависимости от концентрации кислоты и давления паров НСl. Если абсорбентом является вода, НСl может быть полностью поглощён. Концентрация НСl в жидкости возрастает в направлении от верха колонны к низу.Схема типовой адиабатической абсорбции HCl из абгазов.Схема типовой адиабатической абсорбции HCl из абгазов.Комбинированная схема абсорбции состоит из адиабатической и изотермической ступеней, варьирующихся в зависимости от мощности, состава реакционного газа и других условий.

Синтетическую соляную кислоту производят из HCl, полученного при взаимодействии H₂ и Cl₂. Для получения реактивной соляной кислоты (марки «ч», «чда», «хч» концентрацией 35–38 %) используют HCl, полученный из испарённого хлора и электролитического водорода в графитовых печах с последующей изотермической абсорбцией дистиллированной водой в графитовых абсорберах.

Бóльшую часть соляной кислоты производят из HCl, содержащегося в отходящих газах («абгазах») процессов хлорирования, дегидрохлорирования, пиролиза хлорсодержащих соединений, получения хлоридов металлов и др. Абгазная соляная кислота, как правило, содержит примеси: хлор, хлорорганические соединения, кислоты, спирты, альдегиды и др. Для очистки абгазной соляной кислоты используют: отдувку инертным по отношению к кислоте газом (HCl, воздух, азот, метан и др.); отпарку, при которой концентрация кислоты снижается на 1–2 %; предварительную промывку абгазной соляной кислоты, при которой растворяются водорастворимые примеси; сорбционные методы и др.

Мировое производство соляной кислоты около 20 млн т/год (2001), российское производство – более 900 тыс. т (2021).

Применение

Соляную кислоту используют для получения хлоридов металлов, травления металлических поверхностей, очистки поверхностей сосудов, нефтяных и газовых скважин от карбонатов, обработки руд, при производстве органических продуктов и др. В медицинской практике разбавленную соляную кислоту применяют при заболеваниях, связанных с недостаточной кислотностью желудочного сока.

Концентрированная соляная кислота при попадании на кожу вызывает сильные ожоги. HCl вызывает ожоги слизистых оболочек, раздражает глаза и дыхательные пути. Предельно допустимая концентрация НСl в воздухе рабочей зоны 5,0 мг/м³.