СОЛЯ́НАЯ КИСЛОТА́
-
Рубрика: Химия
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
СОЛЯ́НАЯ КИСЛОТА́ (от лат. spiritus salis – дух соли) (хлороводородная кислота; устар. – хлористоводородная кислота), раствор хлороводорода НСl в воде; сильная одноосновная неорганич. кислота; многотоннажный продукт химич. пром-сти.
Свойства
С. к. – бесцветная жидкость с резким запахом. Растворение хлороводорода в воде – сильно экзотермич. процесс, для бесконечно разбавленного водного раствора (стандартное изменение энтальпии растворения) НСl –69,9 кДж/моль; НСl в воде полностью ионизирован. Растворимость НСl в воде зависит от парциального давления НСl в газовой смеси и темп-ры:
Температура, °С | -18,3 | -10 | 0 | 20 | 40 | 60 |
Содержание HCl в 100 г Н20 при 0,1 МПа, % по массе | 48,98 | 47,31 | 45,15 | 42,02 | 38,68 | 35,94 |
Плотность С. к. разл. концентрации и вязкость при 20 °C представлены ниже:
Температура, "C | -18,3 | -10 | 0 | 20 | 40 | 60 |
Содержание HCl в 100 г Н20 при 0,1 МПа, % по массе | 48,98 | 47,31 | 45,15 | 42,02 | 38,68 | 35,94 |
Концентрация HCl, % по массе | 5 | 10,89 | 20 | 25,43 | 29,95 | 36,53 | 40,61 |
Вязкость, Па·с | 1,08 | 1,187 | 1,36 | 1,555 | 1,779 | 2,004 | 2,266 |
С повышением темп-ры вязкость С. к. понижается, напр.: для 23,05%-ной С. к. при 25 °C вязкость 1,364 Па·с, при 35 °C 1,170 Па·c. Удельная теплоёмкость С. к., 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). С. к. обладает азеотропными свойствами, зависящими от парциального давления HCl в газовой смеси:
ρ, кПа | Содержание HCl, % по массе | Температура кипения, °С | Плотность при 25 °С, кг/м3 |
---|---|---|---|
6,7 | 23,42 | 48,724 | 1111,8 |
33 | 21,883 | 81,205 | 1042 |
66 | 20,916 | 97,578 | 1099,3 |
93 | 20,36 | 106,424 | 1096,6 |
101 | 20,222 | 108,584 | 1095,9 |
106 | 20,155 | 110,007 | 1095,5 |
133 | 19,734 | 116,185 | 1093,3 |
Известны кристаллогидраты НСl·nН2O, где п=6 (tпл –40 °C), 3 (tпл –24,4 °C), 2 (tпл –17,7 °C), 1 (tпл –15,35 °C); tпл 10%-ной С. к. –20 °C, 15%-ной –30 °C, 20%-ной –60 °C, 24%-ной –80 °C. Растворимость галогенидов металлов с увеличением концентрации НСl в С. к. падает, что используют для их осаждения.
С. к. химически весьма активна. Растворяет с выделением Н2 и образованием солей (хлоридов) все металлы, имеющие отрицательный электродный потенциал, со мн. оксидами и гидроксидами металлов образует соли, выделяет свободные кислоты из таких солей, как фосфаты, силикаты, бораты и др. При взаимодействии С. к. с сильными окислителями выделяется газообразный хлор.
Получение
Алхимики называли С. к. муриевой (от лат. muria – рассол, рапа) и получали её прокаливанием поваренной соли с купоросом. В сер. 17 в. И. Глаубер предложил способ получения концентрир. С. к. нагреванием поваренной соли с серной кислотой. Широко доступной С. к. стала в 19 в. в связи с разработкой Н. Лебланом способа получения соды, в котором хлороводород был побочным продуктом. Совр. произ-во С. к. (синтетич., абгазной, реактивной) заключается в абсорбции HCl водой. В зависимости от способа отвода теплоты абсорбции процессы подразделяются на изотермические, адиабатические и комбинированные.
При изотермич. абсорбции процесс осуществляется с отводом теплоты, и темп-ра кислоты поддерживается постоянной за счёт непосредственного охлаждения абсорбера либо благодаря охлаждению циркулирующей кислоты в выносном холодильнике. При этом теоретически можно получить С. к. любой концентрации, т. к. с понижением темп-ры уменьшается и парциальное давление HCl над С. к. Изотермич. абсорбцию следует применять для получения концентрир. С. к. (35–38%) и для переработки хлороводорода низкой концентрации. В последнем случае при содержании в реакционных газах св. 40% примесей (азота, водорода, метана и др.) проведение абсорбции в изотермич. условиях нецелесообразно ввиду ухудшения теплоотдачи и уменьшения полноты абсорбции. Изотермич. абсорбцию можно проводить в поверхностных абсорберах – газ проходит над поверхностью неподвижной или медленно текущей жидкости. Такие абсорберы применяют лишь при сравнительно небольших масштабах произ-ва. Обычно устанавливают каскад абсорберов.
При адиабатич. абсорбции процесс осуществляется без отвода теплоты. С. к. нагревается до кипения за счёт теплоты растворения хлороводорода. При этом увеличивается давление паров С. к. и начинается интенсивное испарение воды. Последнее вызывает снижение темп-ры кипящей кислоты и возрастание концентрации С. к. Темп-ра абсорбции определяется точкой кипения С. к. 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 С. к. 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.
Комбинир. схема абсорбции состоит из адиабатич. и изотермич. ступеней, варьирующихся в зависимости от мощности, состава реакционного газа и др. условий.
Синтетич. С. к. производят из HCl, полученного при взаимодействии H2 и Cl2. Для получения реактивной С. к. (марки «ч», «чда», «хч» концентрацией 35–38%) используют HCl, полученный из испарённого хлора и электролитич. водорода в графитовых печах с последующей изотермич. абсорбцией дистиллированной водой в графитовых абсорберах. Бóльшую часть С. к. производят из HCl, содержащегося в отходящих газах («абгазах») процессов хлорирования, дегидрохлорирования, пиролиза хлорсодержащих соединений, получения хлоридов металлов и др. Абгазная С. к., как правило, содержит примеси: хлор, хлорорганич. соединения, кислоты, спирты, альдегиды и др. Для очистки абгазной С. к. используют: отдувку инертным газом (HCl, воздух, азот, метан и др.); отпарку, при которой концентрация кислоты снижается на 1–2%; предварительную промывку абгазной С. к., при которой растворяются водорастворимые примеси; сорбционные методы и др. Мировое произ-во С. к. ок. 20 млн. т/год.
Применение
С. к. используют для получения хлоридов металлов, травления металлич. поверхностей, очистки поверхностей сосудов, нефтяных и газовых скважин от карбонатов, обработки руд, при произ-ве органич. продуктов и др. В мед. практике разбавленную С. к. применяют при заболеваниях, связанных с недостаточной кислотностью желудочного сока.
Концентрир. С. к. вызывает сильные ожоги слизистых оболочек, разрушает зубы.