חומצה הידרוכלורית (HCL): מבנה, תכונות ושימושים - כִּימִיָה - 2025

חומצה הידרוכלורית (HCl) או חומצה muriatic הוא תרכובת אורגנית שהוקמה על ידי פירוק במים של מימן כלורי, וכתוצאה hydronium יון (H ₃ O ⁺ ) וכלוריד (Cl ^- ). ליתר דיוק, מדובר במימן החומצן של הכלור ההלוגן עם המימן.

HCl היא חומצה חזקה המייננת לחלוטין במים ומוצרי היינון שלה יציבים. היינון המלא של HCl מאושר על ידי העובדה כי ה- pH של תמיסת 0.1 M HCl הוא 1.

מאת Walkerma ב- en.wikipedia, מתוך ויקימדיה

השיטה העיקרית לייצור התעשייתי של HCl היא כלורציה של תרכובות אורגניות לייצור, למשל, דיכלורומתאן, טריכלורוטילן, פרכלורתילן או ויניל כלוריד. HCl הוא תוצר לוואי של תגובת הכלור.

הוא משמש לניקוז בסיסים בתגובות כימיות רבות, בעיכול כימי של תרכובות אורגניות וכו '.

אדי חומצה הידרוכלורית (מימן כלוריד) עלולים לפגוע קשה בעיניים. בנוסף, הם עלולים לגרום לגירוי ולבעיות קשות בדרכי הנשימה.

לומן הקיבה בעל pH חומצי (1-3) עם ריכוז גבוה של HCl. נוכחות החומצה מעדיפה עיקור של תכולת הקיבה, תוך הפעלת חיידקים רבים הנמצאים במזון. זה יסביר את מערכת העיכול הקשורה למצב של אכלורידריה.

בנוסף, HCl מאפשר עיכול חלבונים על ידי הפעלת האנזים הפרוטאוליטי פפסין.

הוא משמש לניקוי בריכות שחייה, בדרך כלל מספיק חומר ניקוי נפוץ אך ישנם כתמים הדבקים בין האריחים, המחייבים במקרים אלה שימוש בחומצה הידרוכלורית.

הוא משמש לבקרת רמת החומציות בתרופות, מזון ומי שתייה. הוא משמש גם לנטרול זרמי פסולת המכילים חומר אלקליין.

חומצה הידרוכלורית משמשת בהתחדשות שרפים להחלפת יונים, המשמשת לרצפת יוני מתכת או סוגים אחרים של יונים בתעשייה, במעבדות מחקר ובטיהור מי שתייה.

מצד שני, ניתן לומר גם שמימן כלורי, תרכובת גזי, הוא מולקולה דיאטומית ולאטומים שיוצרים אותה מצטרפים קשר קוולנטי. בינתיים, חומצה הידרוכלורית היא תרכובת יונית שבתמיסה מימית מתנתקת ל- H ⁺ ו- Cl ^- . האינטראקציה בין יונים אלה היא אלקטרוסטטית.

מבנה כימי

איור 1: חומצה הידרוכלורית נוצרת על ידי המסת HCl במים

כל מולקולת HCl מורכבת מאטום מימן ומאטום כלור. למרות שבטמפרטורת החדר HCl רעיל וגז חסר צבע, אם הוא מתמוסס במים, הוא נותן חומצה הידרוכלורית.

הַדְרָכָה

איור 2: הופעה של חומצה הידרוכלורית.

ניתן לייצר באמצעות אלקטרוליזה של NaCl (נתרן כלוריד) שמקורו H ₂ (g), Cl ₂ (g), 2Na (aq) ו- OH ^- (aq). לאחר מכן:

H ₂ + Cl ₂ => 2 HCl

זו תגובה אקזוטית.

-HCl מיוצר על ידי תגובת נתרן כלוריד עם חומצה גופרתית. תהליך שניתן לתאר בצורה הבאה:

NaCl + H ₂ SO ₄ => NaHSO ₄ + HCl

לאחר מכן נאסף המימן כלוריד והנתרן כלוריד מגיב עם הנתרן ביסולפיט על פי התגובה הבאה:

NaCl + NaHSO ₄ => Na ₂ SO ₄ + HCl

תגובה זו הוצגה על ידי יוהאן גלאובר במאה ה -17 לייצור חומצה הידרוכלורית. נכון לעכשיו הוא משמש בעיקר במעבדות, מכיוון שחשיבות השימוש התעשייתי בו פחתה.

ניתן לייצר חומצה הידרוכלורית כתוצר לוואי של הכלור של תרכובות אורגניות, למשל: בייצור דיכלורומתאן.

C ₂ H ₄ + Cl ₂ => C ₂ H ₄ Cl ₂

C ₂ H ₄ Cl ₂ => C ₂ H ₃ Cl + HCl

שיטה זו לייצור HCl משמשת יותר מבחינה תעשייתית, ומחשבת ש- 90% מה- HCl המיוצר בארצות הברית היא על פי מתודולוגיה זו.

ולבסוף, HCl מיוצר בעירה של פסולת אורגנית עם כלור:

C ₄ H ₆ Cl ₂ + 5 O ₂ => 4 CO ₂ + 2 H ₂ O + 2 HCl

איפה זה נמצא?

חומצה הידרוכלורית מרוכזת בלומן הקיבה אליו מגיעים pH של 1. קיומו של מחסום ריר, עשיר בביקרבונט, מונע את נזק לתאי הקיבה בגלל pH נמוך בקיבה.

ישנם שלושה גירויים פיזיולוגיים עיקריים להפרשת H ^{+ על} ידי תאי ה parietal בגוף הקיבה: גסטרין, היסטמין ואצטילכולין.

גסטרין

קסטרין הוא הורמון המופרש באזור אנטרום הקיבה הפועל באמצעות הגדלת הריכוז התוך תאי של Ca, מתווך בהפעלת ההובלה הפעילה של H ⁺ לומן הקיבה.

הובלה פעילה מבוצעת על ידי אנזים ATPase המשתמש באנרגיה הכלולה ב- ATP כדי לשאת H ⁺ לומן הקיבה ולהכניס K ⁺ .

היסטמין

זה מופרש על ידי מה שמכונה תאים דמויי enterochromaffin (SEC) בגוף הקיבה. פעולתו מתווכת על ידי עלייה בריכוז AMP מחזורי ופועלת על ידי הגדלת התחבורה הפעילה של H ⁺ ללומן הקיבה בתיווך משאבת H ⁺ -K ^{+ + כמו} הגרין .

אצטילכולין

הוא מופרש על ידי מסופי העצבים הווגאליים, בדיוק כפי שגסטרין מתווך את פעולתו על ידי עלייה ב- Ca התוך תאי, מפעיל את פעולת המשאבה H ⁺ -K ⁺ .

ה- H ⁺ של התאים ה parietal מגיע מהתגובה של CO ₂ עם H ₂ O ליצירת H ₂ CO ₃ (חומצה פחמית). לאחר מכן זה מתפרק ל- H ⁺ ו- HCO ₃ ^- . H ⁺ מועבר באופן פעיל לומן הקיבה דרך הממברנה הקומית הקיבה. בינתיים, HCO ₃ ^- מובא לתוך הדם יחד עם כניסתם של Cl ^- .

מנגנון ההובלה הנגדית או נגד ההובלה Cl ^- HCO ₃ ^- המתרחש בקרום המרתף של תאי parietal מייצר את הצטברות התוך-תאית של Cl ^- . בהמשך, היון עובר לומן הקיבה המלווה את ה- H ⁺ . הפרשת HCl קיבה מעריכה כי יש ריכוז של 0.15 מ '.

מקורות אחרים ל- HCl ביולוגי

ישנם גירויים נוספים להפרשת HCl על ידי תאים parietal כמו קפאין ואלכוהול.

כיבי קיבה ותריסריון מתרחשים כאשר המכשול המגן על תאי קיבה מהפעולה הפוגעת של HCl מופר.

על ידי ביטול פעולת ההגנה שהוזכרו על ידי חיידקי הליקובקטר פילורי, חומצה אצטילסליצילית ותרופות נוגדות דלקת שאינן סטרואידיות (NSAIDs) תורמות לייצור כיבים.

להפרשת החומצה יש תפקיד של ביטול החיידקים הקיימים במזון ויזום עיכול החלבונים, באמצעות פעולה של פפסין. התאים העיקריים בגוף הקיבה מפרישים פפסינוגן, פרואנזים שהופך לפפסין על ידי החומציות הנמוכה של לומן הקיבה.

תכונות פיזיקליות וכימיות

משקל מולקולרי

36.458 גרם / מול.

צֶבַע

זהו נוזל חסר צבע או מעט צהבהב.

רֵיחַ

זהו ריח חריף ומרגיז.

טַעַם

סף הטעימה במים טהורים הוא ריכוז של 1.3 x 10 ^-4 מול / ל.

נקודת רתיחה

-121º F עד 760 mmHg. -85.05 מעלות צלזיוס עד 760 מ"מ הגה"צ.

נקודת המסה

-174º F (-13.7 מעלות צלזיוס) תמיסת 39.7% W / w HCl במים), -114.22 מעלות צלזיוס.

מסיסות במים

תמיסת HCl יכולה להיות 67% w / p בטמפרטורה של 86 מעלות צלזיוס; 82.3 גרם / 100 גרם מים בטמפרטורה של 0 ° C; 67.3 גרם / 100 גרם מים בחום 30 מעלות צלזיוס ו 63.3 גרם / 100 גרם מים בחום של 40 מעלות צלזיוס.

מסיסות במתנול

51.3 גרם / 100 גרם תמיסה בטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס ו- 47 גרם / 100 תמיסה בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס

מסיסות באתנול

41.0 / 100 גרם תמיסה בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס

מסיסות באתר

24.9 גרם / 100 תמיסה בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס.

צְפִיפוּת

1.059 גרם / מ"ל ​​בחום של 59 מעלות תמיסת 10.17% משקל / משקל.

צפיפות גז

1,00045 גרם / ל

צפיפות אדים

1,268 (ביחס לאוויר שצולם כ- 1)

לחץ אדים

32,452 מ"מ הגה"ט בטמפרטורה של 70 מעלות צלסיוס 760 מ"מ הגה"ט בטמפרטורה -120.6 מעלות צלזיוס

יַצִיבוּת

יש לו יציבות תרמית גבוהה.

הזמנה אוטומטית

זה לא דליק.

הִתפָּרְקוּת

זה מתפרק בחימום הפולט עשן כלור רעיל.

צמיגות: 0.405 cPoise (נוזל ב 118.6 º K), 0.0131 cPoise (אדי ב 273.06 º K).

קורוזיביות

זה מאכל מאוד לאלומיניום, נחושת ופלדת אל חלד. תוקף את כל המתכות (כספית, זהב, פלטינה, כסף, טנטלום למעט סגסוגות מסוימות).

מתח פנים

23 mN / cm בטמפרטורה של 118.6º K.

פילמור

אלדהידים ואפוקסידים עוברים פילמור אלים בנוכחות חומצה הידרוכלורית.

תכונות גופניות כמו צמיגות, לחץ אדי, נקודת רתיחה ונקודת התכה מושפעות מאחוז הריכוז w / w של ה- HCl.

יישומים

לחומצה הידרוכלורית שימושים רבים בבית, בענפים שונים, במעבדות הוראה ומחקר וכו '.

תעשייתי ובית

-חומצה הידרוכלורית משמשת בעיבוד הידרומט-כירורגי, למשל בייצור אלומינה וטיטניום דו-חמצני. הוא משמש להפעלת ייצור בארות נפט.

הזרקת החומצה מגדילה את נקבוביות העור סביב השמן ובכך מעדיפה את מיצויו.

זה משמש למיגור משקעי CaCO ₃ (סידן פחמתי) על ידי הפיכתו ל- CaCl ₂ (סידן כלוריד) שהוא מסיס יותר וקל יותר להסרה. כמו כן, הוא משמש באופן תעשייתי בעיבוד פלדה, חומר עם שימושים ויישומים רבים, הן בתעשייה, בבנייה והן בבית.

הבונים החופשיים משתמשים בפתרונות HCl בכדי לשטוף ולנקות את הלבנים. הוא משמש לבית לניקוי וחיטוי חדרי אמבטיה וביוביהם. בנוסף, משתמשים בחומצה הידרוכלורית בתחריטים כולל פעולות לניקוי מתכות.

לחומצה הידרוכלורית יש יישום לביטול שכבת תחמוצת הברזל העובשת המצטברת על פלדה, לפני שעיבודה לאחר מכן בהשחזת, גלגול, גלוון וכו '.

Fe ₂ O ₃ + Fe + 6 HCl => 3 FeCl ₂ + H ₂ O

למרות היותו קורוזיבי במיוחד, הוא משמש להסרת כתמי מתכת הקיימים בברזל, נחושת ופליז, תוך שימוש בדילול 1:10 במים.

סינתזה ותגובות כימיות

-חומצה הידרוכלורית משמשת בתגובות הטיטרציה של בסיסים או אלקליות, כמו גם בהתאמת pH של תמיסות. בנוסף, הוא משמש בתגובות כימיות רבות, למשל בעיכול חלבונים, הליך לפני מחקרים על תוכן חומצות אמינו וזיהוים.

-שימוש עיקרי בחומצה הידרוכלורית הוא ייצור תרכובות אורגניות, כגון ויניל כלוריד ודיכלורומתאן. חומצה הינה חומר ביניים בייצור פוליקרבונטים, פחמן פעיל וחומצה אסקורבית.

-משמש בייצור דבק. ואילו בתעשיית הטקסטיל משתמשים בהלבנת בדים. הוא משמש בתעשיית שיזוף העור, ומתערב בעיבודו. הוא מוצא שימוש גם כדשן ובייצור כלוריד, צבעי צבע וכו '. הוא משמש גם אלקטרוליטי, צילום, ותעשיית הגומי.

-משמש בייצור משי מלאכותי, בזיקוק שמנים, שומנים וסבונים. בנוסף, הוא משמש בתגובות פילמור, איזומרזציה ואלקילציה.

סיכונים ורעילות

יש לו פעולה מאכלת על העור ועל הריריות, וגורמת לכוויות. אלה, אם הם חמורים, עלולים לגרום לכיב ולהשאיר צלקות קלואידיות ונסוגים. מגע עם העיניים יכול לגרום להפחתה או לאובדן ראייה מוחלט כתוצאה מפגיעה בקרנית.

כאשר החומצה מגיעה לפנים היא עלולה לגרום למחזורים רציניים אשר מעוותים את הפנים. מגע תכוף עם חומצה יכול גם לגרום לדלקת עור.

בליעה של חומצה הידרוכלורית שורפת את הפה, הגרון, הושט ודרכי העיכול וגורמת לבחילה, הקאות ושלשול. במקרים קיצוניים יכול להופיע נקב של הוושט והמעי, עם דום לב ומוות.

לעומת זאת אדי חומצה, תלוי בריכוזם, עלולים לגרום לגירוי בדרכי הנשימה, ולגרום לדלקת הלוע, בצקת גלוטיס, היצרות הסמפונות עם ברונכיטיס, ציאנוזה ובצקת ריאות (הצטברות מוגזמת של נוזלים בריאות) ובמקרים קיצוניים, מוות.

חשיפה לרמות גבוהות של אדי חומצה עלולה לגרום לנפיחות בגרון ועווית בעקבות מחנק כתוצאה מכך.

נמק שיניים המופיע בשיניים עם אובדן ברק נפוץ אף הוא; הם הופכים צהבהבים ורכים ובסופו של דבר מתפרקים.

מניעת נזק לחומצה הידרוכלורית

יש מערכת כללים לבטיחות אנשים העובדים עם חומצה הידרוכלורית:

אנשים עם היסטוריה של מחלות נשימה ועיכול לא צריכים לעבוד בסביבות עם נוכחות של חומצה.

עובדים צריכים ללבוש בגדים עמידים בפני חומצות, אפילו עם מכסה המנוע; משקפי הגנה על העיניים, מגיני הזרוע, כפפות עמידות בפני חומצות ונעליים עם אותם מאפיינים. עליהם גם ללבוש מסכות גז ובמקרים של חשיפה קשה לאדי חומצה הידרוכלורית, מומלץ להשתמש במכשירי נשימה עצמאיים.

-סביבת העבודה חייבת להיות גם מקלחות חירום ומזרקות לשטיפת העיניים.

בנוסף ישנם תקנים לסביבות עבודה, כגון סוג הרצפה, מעגלים סגורים, הגנה על ציוד חשמלי וכו '.

הפניות

1. StudiousGuy. (2018). חומצה הידרוכלורית (HCl): שימושים ויישומים חשובים. נלקח מ: studiousguy.com
2. Ganong, WF (2003). סקירה של הפיזיולוגיה הרפואית. מהדורה עשרים ואחת. חברות McGraw-Hill INC.
3. PubChem. (2018). חומצה הידרוכלורית. לקוח מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. וויבי. חומצה הידרוכלורית. נלקח מ: psa-hydrochloric-acid.weebly.com
5. שיעור קליקים. גיליון נתוני בטיחות חומצה הידרוכלורית. . נלקח מ: uacj.mx