3 5 раствор соляной кислоты. Соляная кислота - физические свойства

Соляная кислота – это раствор хлористого водорода в воде. Хлористый водород (HCl) при обычных условиях бесцветный газ со специфическим острым запахом. Однако мы имеем дело с его водными растворами, поэтому остановимся только на них.

Соляная кислота – бесцветный прозрачный раствор с острым запахом хлористого водорода. В присутствии примесей железа, хлора или других веществ кислота имеет желтовато-зеленый цвет. Плотность раствора соляной кислоты зависит от концентрации хлористого водорода в ней; некоторые данные приведены в таблице 6.9.

Таблица 6.9. Плотность растворов соляной кислоты различной концентрации при 20°С.

Из этой таблицы видно, что зависимость плотности раствора соляной кислоты от ее концентрации с удовлетворительной для технических расчетов точностью можно описать формулой:

d = 1 + 0,5*(%) / 100

При кипении разбавленных растворов содержание HCl в парах меньше, чем в растворе, а при кипении концентрированных растворов - больше, чем в растворе, что отражено в приведенной на рис. 6.12 диаграмме равновесия. Постоянно кипящая смесь (азеотроп) при атмосферном давлении имеет состав 20,22 % вес. HCl, температуру кипения 108,6°С.

Наконец, еще одно важное преимущество соляной кислоты - это практически полная независимость времени ее приобретения от времени года. Как видно из рис. № 6.13 , кислота промышленной концентрации (32-36%) замерзает при температурах, практически недостижимых для европейской части России (от -35 до -45°С), в отличие от серной кислоты, которая замерзает при плюсовых температурах, что требует введения операции разогрева цистерн.

Соляная кислота не обладает недостатками, присущими серной кислоте.

Во-первых, хлористое железо обладает повышенной растворимостью в растворе соляной кислоты (рис. 6.14 ), что позволяет поднять концентрацию хлористого железа в растворе до величины 140 г/л и даже больше; исчезает опасность образования осадка на поверхности.

Работа с соляной кислотой может осуществляться при любой температуре внутри здания (даже при 10°С), и это не вызывает заметных изменений в составе раствора.

Рис. 6.12. Диаграмма равновесия жидкость – пар для системы HCl – H 2 O.

Рис. 6.13. Диаграмма состояния (плавкости) системы HCl–H 2 O.

Рис. 6.14 . Равновесие в системе HCl – FeCl 2 .

Наконец, еще очень важное преимущество соляной кислоты - это полная совместимость с флюсом, в котором используются именно хлориды.

Некоторым недостатком соляной кислоты как реактива является высокая летучесть. Нормативами допускается концентрация 5 мг/м 3 объема воздуха в цехе. Зависимость упругости паров в равновесном состоянии над кислотой различной процентной концентрации дана в таблице 6.10. В целом при концентрации кислоты в ванне менее 15% масс это условие удовлетворяется. Однако при повышении температур в цехе (то есть в летнее время) возможно превышение этого показателя. Определенную информацию о том, какая концентрация кислоты при конкретной температуре цеха допустима, можно определить из рис. 6.15.

Зависимость скорости травления от концентрации и температуры отображена на рис. 6.16.

Недостатки травления обычно вызываются следующим:

• использованием кислоты с большей или меньшей концентрацией, по сравнению с оптимальной;
• малой длительностью травления (ожидаемую длительность травления при разных концентрациях кислоты и железа можно оценить из рис. 6.17 ;
• пониженной температурой по сравнению с оптимальной;
• отсутствием перемешивания;
• ламинарным движением травильного раствора.

Эти проблемы обычно решаются с помощью конкретных технологических приемов.

Таблица 6.10. Зависимость равновесной концентрации хлористого водорода от концентрации кислоты в ванне.

Соляная кислота представляет собой раствор газообразного хлористого водорода HCl в воде. Последний представляет собой гигроскопичный бесцветный газ с резким запахом. Обычно употребляемая концентрированная соляная кислота содержит 36-38% хлористого водорода и имеет плотность 1, 19 г/см 3 . Такая кислота дымит на воздухе, так как из неё выделяется газообразный HCl; при соединении с влагой воздуха образуются мельчайшие капельки соляной кислоты.

Чистая кислота бесцветна, а техническая имеет желтоватый оттенок, вызванный следами соединений железа, хлора и других элементов (FeCl 3 ).

Часто применяют разбавленную кислоту, содержащую 10% и меньше хлористого водорода. Разбавленные растворы не выделяют газообразного HCl и не дымят ни в сухом, ни во влажном воздухе.

Соляная кислота представляет собой летучее соединение, так как при нагревании она улетучивается. Она является сильной кислотой и энергично взаимодействует с большинством металлов. Однако такие металлы, как золото , платина , серебро , вольфрам и свинец , соляной кислотой практически не травятся. Многие недрагоценные металлы, растворяясь в кислоте, образуют хлориды, например цинк :

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 .

Соляная кислота широко используется в промышленности при извлечении металлов из руд, травлении металлов и т. д. Также она используется при изготовлении паяльной жидкости, при осаждении серебра и как составная часть царской водки .

Масштабы применения соляной кислоты в промышленности меньше, чем азотной . Связано это с тем, что соляная кислота вызывает коррозию стальной аппаратуры. К тому же летучие пары её довольно вредны и также вызывают коррозию металлических изделий. Это нужно учитывать при хранении соляной кислоты. Хранят и перевозят соляную кислоту в гуммированных цистернах и бочках, т.е. в сосудах, внутренняя поверхность которых покрыта кислотостойкой резиной, а также в стеклянных бутылях и полиэтиленовой посуде.

Соляная кислота применяется для получения хлоридов цинка , марганца , железа и других металлов, а также хлористого аммония. Соляную кислоту применяют для очистки поверхностей металлов, сосудов, скважин от карбонатов, окислов и других осадков и загрязнений. При этом используют специальные добавки - ингибиторы, которые защищают металл от растворения и коррозии, но не задерживают растворение окислов, карбонатов и других подобных соединений.

HCl применяется в промышленном производстве синтетических смол, каучуков. Используется как сырьё в производстве хлористого метила из метилового спирта, хлористого этила из этилена, хлорвинила из ацетилена.

HCl ядовит. Отравления происходят обычно туманом, образующимся при взаимодействии газа с водяными парами воздуха. HCl поглощается также на слизистых оболочках с образованием кислоты, вызывающей их сильное раздражение. При длительной работе в атмосфере HCl наблюдаются катары дыхательных путей, разрушение зубов, изъязвление слизистой оболочки носа, желудочно-кишечные расстройства. Допустимое содержание HCl в воздухе рабочих помещений не более 0 , 005 мг/л. Для защиты используют противогаз, защитные очки, резиновые перчатки, обувь, фартук.

В то же время, наше пищеварение невозможно без соляной кислоты, её концентрация в желудочном соке достаточно высока. Если в организме кислотность понижена, то пищеварение нарушается, и врачи прописывают таким больным приём соляной кислоты перед началом еды.

Соляная кислота, поступающая с завода, может иметь различную концентрацию, поэтому необходимо рассчитывать количество воды и кислоты, используя таблицу 6.2

Таблица 6.2

Количество товарной кислоты в объемных единицах, необходимое для получения 1 м 3 рабочего раствора заданной концентрации, определяют по формуле:

V Т = n(r З - 1000)/(r Т - 1000) (5.2)

где n - количество кубометров раствора;

V Т - объем товарной кислоты, м 3 ;

r т - плотность товарной кислоты, кг/м 3 ;

r З - заданная плотность готового раствора, кг/м 3 , которую берут из таблицы 6.2, исходя из процентного массового содержания HCl в растворе.

Пример. Приготовить 35 м 3 12% раствора HCl, если плотность товарной кислоты - 1150 кг/м 3 . По таблице 6.2 находим, что плотность 12% раствора HCl составляет 1060 кг/м 3 . Тогда

V Т = 35(1060 - 1000)/(1150 - 1000)= 14 м 3

Объем воды для приготовления раствора равен 35 - 14 = 21 м 3 . Проверим результаты вычисления:

r З = (14× 1150 + 21× 1000)/35 = 1060 кг/м 3

1. Оборудование для кислотных обработок скважин

Для обработки пласта кислотой применяется комплекс оборудования, в состав которого входят арматура для устья скважины (1АУ - 700, 2АУ - 700), насосный агрегат для нагнетания кислоты в скважину, автоцистерна для перевозки кислоты и химреагентов, манифольд для соединения автоцистерны с насосным агрегатом и с устьевой арматурой.

При солянокислотной обработке концентрация кислоты в растворе составляет 8-20% в зависимости от обрабатываемых пород. Если концентрация HCl выше рекомендуемой, трубы устьевого и скважинного оборудования разрушаются, а если ниже - снижается эффективность обработки призабойной зоны.

Для предохранения труб, емкостей, насосов, трубопроводов, устьевого и скважинного оборудования от коррозионного воздействия кислоты в раствор добавляют ингибиторы: формалин (0,6%), уникол (0,3 - 0,5%), реагент И-1-А(0,4%) и катапин А (0,1%).

Для предотвращения выпадения в осадок окислов железа, закупоривающих поры пласта, применяются стабилизаторы, в качестве которых применяются уксусная (0,8-1,6%) и плавиковая (1-2%)кислоты от объема разведенной соляной кислоты.

Раствор HCl приготавливают следующим образом: в емкость заливается расчитанный объем воды, к ней добавляется ингибитор, затем стабилизатор и замедлитель реакции- препарат ДС в количестве 1 - 1,5 % от объема раствора кислоты. После тщательного перемешивания раствора в последнюю очередь добавляется рассчитанный объем концентрированной HCl.

На промыслах применяется закачка кислоты в пласт под давлением, кислотные ванны для очистки поверхности забоя от загрязняющих отложений (цемент, глинистый раствор, смолы, парафин), а также закачка горячего кислотного раствора, который нагревается за счет экзотермической реакции между HCl и магнием.

Для транспортировки раствора ингибированной HCl и нагнетания его в пласты применяются специальные агрегаты Азинмаш - 30А, АКПП - 500, КП - 6,5. Агрегат Азинмаш - 30А смонтирован на шасси автомобиля КрАз - 257. Агрегат состоит из трехплунжерного горизонтального насоса одинарного действия 5НК - 500 с приводом от ходового двигателя через коробку отбора мощности, манифольда, гуммированных цистерн основной (6-10 м 3) и на прицепе (6м 3).

Хлороводородная кислота

Химические свойства

Хлороводородная кислота, хлористый водород или хлористоводородная кислота – раствор НСl в воде. Согласно Википедии, вещество относят у группе неорганических сильных одноосновных к-т. Полное название соединения на латинском: Hydrochloricum acid.

Формула Соляной Кислоты в химии: HCl . В молекуле атомы водорода соединяются с атомами галогена – Cl . Если рассмотреть электронную конфигурацию этих молекул, то можно отметить, что в образовании молекулярных орбиталей соединения принимают участие 1s -орбитали водорода и обе 3s и 3p -орбитали атома Cl . В химической формуле Соляной Кислоты 1s- , 3s- и 3р -атомные орбитали перекрываются и образуют 1 , 2 , 3 -орбитали. При этом 3s -орбиталь не носит связывающий характер. Наблюдается смещение электронной плотности к атому Cl и снижается полярность молекулы, но увеличивается энергия связи молекулярных орбиталей (если рассматривать ее в ряду с другими галогеноводородами ).

Физические свойства хлористого водорода. Это прозрачная бесцветная жидкость, обладающая способностью дымиться при соприкосновении с воздухом. Молярная масса химического соединения = 36,6 грамма на моль. При стандартных условиях, при температуре воздуха 20 градусов Цельсия, максимальная концентрация вещества составляет 38% по массе. Плотность концентрированной хлороводородной к-ты в такого рода растворе составляет 1,19 г/см³. В целом же, физические свойства и такие характеристики, как плотность, молярность, вязкость, теплоемкость, температура кипения и pН , сильно зависят от концентрации раствора. Эти величины подробнее рассматриваются в таблице плотностей. Например, плотность Соляной Кислоты 10% = 1,048 кг на литр. При затвердевании вещество образует кристаллогидраты разных составов.

Химические свойства Соляной Кислоты. С чем реагирует Соляная Кислота? Вещество вступает во взаимодействие с металлами, которые стоят в ряду электрохимических потенциалов перед водородом (железо, магний, цинк и другие). При этом образуются соли и выделяется газообразный H . С Соляной Кислотой не реагирует свинец, медь, золото, серебро и другие металлы правее водорода. Вещество вступает в реакцию с оксидами металлов, при этом образуя воду и растворимую соль. Гидроксид натрия под действием к-ты образует и воду. Реакция нейтрализации характерна для данного соединения.

Разбавленная Соляная Кислота реагирует с солями металлов, которые образованы более слабыми к-ами. Например, пропионовая кислота слабее, чем соляная. Вещество не взаимодействует с более сильными кислотами. и карбонат натрия будут образовывать после реакции с HCl хлорид, угарный газ и воду.

Для химического соединения характерны реакции с сильными окислителями, с диоксидом марганца , перманганатом калия : 2KMnO4 + 16HCl = 5Cl2 + 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O . Вещество реагирует с аммиаком , при этом образуется густой белый дым, который состоит из очень мелких кристаллов хлорида аммония. Минерал пиролюзит с Соляной Кислотой также вступает в реакцию, так как содержит диоксид марганца : MnO2+4HCl=Cl2+MnO2+2H2O (реакция окисления).

Существует качественная реакция на хлороводородную кислоту и ее соли. При взаимодействии вещества с нитратом серебра выпадает белый осадок хлорида серебра и образуется азотная к-та . Уравнение реакции взаимодействия метиламина с хлористым водородом выглядит следующим образом: HCl + CH3NH2 = (CH3NH3)Cl .

Вещество реагирует со слабым основанием анилином . После растворения анилина в воде к смеси прибавляют Соляную Кислоту. В результате основание растворяется и образует солянокислый анилин (хлорид фениламмония ): (С6Н5NH3)Cl . Реакция взаимодействия карбида алюминия с хлористоводородной к-ой: Al4C3+12HCL=3CH4+4AlCl3 . Уравнение реакции карбоната калия с к-той выглядит следующим образом: K2CO3 + 2HCl = 2KCl + H2O + CO2.

Получение соляной кислоты

Чтобы получить синтетическую Соляную Кислоту сжигают водород в хлоре, а затем полученный газообразный хлороводород растворяется в воде. Также распространено производство реактива из абгазов, которые образуются в виде побочных продуктов при хлорировании углеводородов (абгазная Соляная Кислота). При производстве данного химического соединения применяют ГОСТ 3118 77 – на реактивы и ГОСТ 857 95 – для технической синтетической хлористоводородной кислоты.

В лабораторных условиях можно применять давний способ, при котором поваренная соль подвергается действию концентрированной серной к-ты. Также средство можно получить с помощью реакции гидролиза хлорида алюминия или магния . Во время реакции могут образоваться оксихлориды переменного состава. Для определения концентрации вещества применяют стандарт титры, которые выпускаются в запаянных ампулах, чтобы в последствии можно было получить стандартный раствор известной концентрации и использовать его для определения качества другого титранта.

У вещества имеется достаточно широкая область применения:

• его используют в гидрометаллургии, при декапировании и травлении;
• при очистке металлов при лужении и пайке;
• в качестве реактива для получения хлорида марганца , цинка, железа и других металлов;
• при изготовлении смесей с ПАВ-ами для очистки металлических и керамических изделий от инфекции и грязи (применяется Кислота Соляная ингибированная);
• в качестве регулятора кислотности E507 в пищевой промышленности, в составе содовой воды;
• в медицине при недостаточной кислотности желудочного сока.

Данное химическое соединение имеет высокий класс опасности – 2 (по ГОСТу 12Л.005). При работе с кислотой требуется спец. защита кожи и глаз. Достаточно едкое вещество при попадании на кожу или в дыхательные пути вызывает химические ожоги. Для ее нейтрализации применяют растворы щелочи, чаще всего – питьевую соду. Пары хлороводорода образуют с молекулами воды в воздухе едкий туман, который раздражает дыхательные пути и глаза. Если вещество вступает в реакцию с хлорной известью, перманганатом калия и прочими окислителями, то образуется токсичный газ — хлор. На территории РФ ограничен оборот Соляной Кислоты с концентрацией более 15%.

Фармакологическое действие

Повышает кислотность желудочного сока.

Фармакодинамика и фармакокинетика

Что такое кислотность желудочного сока? Это характеристика концентрации Соляной Кислоты в желудке. Кислотность выражается в рН . В норме в составе желудочного сока должна вырабатываться кислота и принимать активное участие в процессах пищеварения. Формула хлороводородной кислоты: HCl . Ее продуцируют париетальные клетки, расположенные в фундальных железах, с участием Н+/К+-АТФазы . Эти клетки выстилают дно и тело желудка. Кислотность желудочного сока сама по себе изменчива и зависит от числа париетальых клеток и интенсивности процессов нейтрализации вещества щелочными компонентами желудочного сока. Концентрация продуцируемой к-ты стабильна и равняется 160 ммоль/л. У здорового человека в норме должно вырабатываться не более 7 и не менее 5 ммоль вещества в час.

При недостаточной или избыточной выработке Соляной Кислоты возникают заболевания пищеварительного тракта, ухудшается способность усваивать некоторые и микроэлементы, например, железо. Средство стимулирует выделение желудочного сока, снижает рН . Активирует пепсиноген , переводит его в активный фермент пепсин . Вещество благоприятно воздействует на кислотный рефлекс желудка, замедляет переход не до конца переваренной пищи в кишечник. Замедляются процессы брожения содержимого пищеварительного тракта, исчезает боль, и отрыжка, лучше усваивается железо.

После приема внутрь средство частично метаболизируется слюной и желудочной слизью, содержимым 12-перстной кишки. Несвязанное вещество проникает в 12-перстную кишку, где полностью нейтрализуется ее щелочным содержимым.

Показания к применению

Вещество входит в состав синтетических моющих средств, концентрата для полоскания ротовой полости ухода за контактными линзами. Разбавленная Соляная Кислота назначается при заболеваниях желудка, сопровождающихся пониженной кислотностью, при гипохромной анемии в сочетании с препаратами железа.

Противопоказания

Лекарство нельзя применять при аллергии на синтетическое вещество, при болезнях пищеварительного тракта, ассоциированных с повышенной кислотностью, при .

Побочные действия

Концентрированная Соляная Кислота при попадании на кожу, в глаза и дыхательные пути может вызывать сильные ожоги. В составе различных лек. препаратов используют разбавленное вещество, при длительном применении больших дозировок может возникнуть , ухудшение состояния эмали зубов.

Инструкция по применению (Способ и дозировка)

Хлороводородную кислоту применяют в соответствии с инструкцией.

Внутрь лекарство назначают, предварительно растворив в воде. Обычно используют 10-15 капель препарата на пол стакана жидкости. Лекарство принимают во время еды, 2-4 раза в день. Максимальная разовая дозировка составляет 2 мл (около 40 капель). Суточная доза – 6 мл (120 капель).

Передозировка

Случаи передозировки не описаны. При бесконтрольном приеме вещества внутрь в больших количествах возникают язвы и эрозии в пищеварительном тракте. Следует обратиться за помощью к врачу.

Взаимодействие

Вещество часто используют в комбинации с пепсином и прочими лек. препаратами. Химическое соединение в пищеварительном тракте вступает во взаимодействие с основаниями и некоторыми веществами (см. химические свойства).

Особые указания

При лечении препаратами Соляной Кислоты необходимо четко придерживаться рекомендаций в инструкции.

Препараты, в которых содержится (Аналоги)

Совпадения по коду АТХ 4-го уровня:

Для промышленных целей используют Кислоту Соляную ингибированную (22-25%). В медицинских целях применяют раствор: Хлористоводородная кислота разведенная . Также вещество содержится в концентрате для полоскания ротовой полости Паронтал , в растворе для ухода за мягкими контактными линзами Биотру .

Структурная формула

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: HCl

Химический состав Соляной кислоты

Молекулярная масса: 36,461

Соляная кислота (также хлороводоро́дная, хлористоводоро́дная кислота, хлористый водород) - раствор хлороводорода (HCl) в воде, сильная одноосновная кислота. Бесцветная, прозрачная, едкая жидкость, «дымящая» на воздухе (техническая соляная кислота желтоватого цвета из-за примесей железа, хлора и пр.). В концентрации около 0,5 % присутствует в желудке человека. Максимальная концентрация при 20 °C равна 38% по массе, плотность такого раствора 1,19 г/см³. Молярная масса 36,46 г/моль. Соли соляной кислоты называются хлоридами.

Физические свойства

Физические свойства соляной кислоты сильно зависят от концентрации растворённого хлороводорода. При затвердевании даёт кристаллогидраты составов HCl·H 2 O, HCl·2H 2 O, HCl·3H 2 O, HCl·6H 2 O.

Химические свойства

• Взаимодействие с металлами, стоящими в ряду электрохимических потенциалов до водорода, с образованием соли и выделением газообразного водорода.
• Взаимодействие с оксидами металлов с образованием растворимой соли и воды.
• Взаимодействие с гидроксидами металлов с образованием растворимой соли и воды (реакция нейтрализации).
• Взаимодействие с солями металлов, образованных более слабыми кислотами, например угольной.
• Взаимодействие с сильными окислителями (перманганат калия, диоксид марганца) с выделением газообразного хлора.
• Взаимодействие с аммиаком с образованием густого белого дыма, состоящего из мельчайших кристалликов хлорида аммония.
• Качественной реакцией на соляную кислоту и её соли является её взаимодействие с нитратом серебра, при котором образуется творожистый осадок хлорида серебра, нерастворимый в азотной кислоте.

Получение

Соляную кислоту получают растворением газообразного хлороводорода в воде. Хлороводород получают сжиганием водорода в хлоре, полученная таким способом кислота называется синтетической. Также соляную кислоту получают из абгазов - побочных газов, образующихся при различных процессах, например, при хлорировании углеводородов. Хлороводород, содержащийся в этих газах, называется абгазным, а полученная таким образом кислота - абгазной. В последние десятилетия доля абгазной соляной кислоты в объёме производства постепенно увеличивается, вытесняя кислоту, полученную сжиганием водорода в хлоре. Но полученная методом сжигания водорода в хлоре соляная кислота содержит меньше примесей и применяется при необходимости высокой чистоты. В лабораторных условиях используется разработанный ещё алхимиками способ, заключающийся в действии концентрированной серной кислоты на поваренную соль. При температуре выше 550 °C и избытке поваренной соли возможно взаимодействие. Возможно получение путём гидролиза хлоридов магния, алюминия (нагревается гидратированная соль). Эти реакции могут идти не до конца с образованием основных хлоридов (оксихлоридов) переменного состава, например. Хлороводород хорошо растворим в воде. Так, при 0 °C 1 объём воды может поглотить 507 объёмов HCl, что соответствует концентрации кислоты 45%. Однако при комнатной температуре растворимость HCl ниже, поэтому на практике обычно используют 36-процентную соляную кислоту.

Применение

Промышленность

• Применяется в гидрометаллургии и гальванопластике (травление, декапирование), для очистки поверхности металлов при пайке и лужении, для получения хлоридов цинка, марганца, железа и др. металлов. В смеси с поверхностно-активными веществами используется для очистки керамических и металлических изделий (тут необходима ингибированная кислота) от загрязнений и дезинфекции.
• В пищевой промышленности зарегистрирована как регулятор кислотности (пищевая добавка E507). Применяется для изготовления зельтерской (содовой) воды.

Медицина

• Естественная составная часть желудочного сока человека. В концентрации 0,3-0,5%, обычно в смеси с ферментом пепсином, назначается внутрь при недостаточной кислотности.

Особенности обращения

Высококонцентрированная соляная кислота - едкое вещество, при попадании на кожу вызывает сильные химические ожоги. Особенно опасно попадание в глаза. Для нейтрализации ожогов применяют раствор слабой щёлочи, обычно питьевой соды. При открывании сосудов с концентрированной соляной кислотой пары хлороводорода, притягивая влагу воздуха, образуют туман, раздражающий глаза и дыхательные пути человека. Реагируя с сильными окислителями (хлорной известью, диоксидом марганца, перманганатом калия) образует токсичный газообразный хлор. В РФ оборот соляной кислоты концентрации 15% и более - ограничен.