Hydrogenklorid

Hydrogenklorid
Identifikasjon
IUPAC-navn	saltsyre hydrogenkloridet
N o CAS	7647-01-0
N o ECHA	100.028.723
N o EC	231-595-7
Utseende	gass, fargeløs, med en skarp lukt.
Kjemiske egenskaper
Brute formel	H Cl   [isomerer]
Molarmasse	36,461 ± 0,002  g / mol H 2,76%, Cl 97,23%,
pKa	-4
Dipolar øyeblikk	1,1086  ± 0,0003  D
Fysiske egenskaper
T ° fusjon	−114  ° C
T ° kokende	ved 101,3  kPa  : −85  ° C
Løselighet	i vann ved 20  ° C  : 720  g · l -1
Volumisk masse	1.00045  g · l -1 (gass) ligning: ρ=3.342/0,2729(1+(1-T/324,65)0,3217){\ displaystyle \ rho = 3.342 / 0.2729 ^ {(1+ (1-T / 324.65) ^ {0.3217})}} Væsketetthet i kmol · m -3 og temperatur i Kelvin, fra 158,97 til 324,65 K. Beregnede verdier: 0,79748 g · cm -3 ved 25 ° C. T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 158,97 −114,18 34.854 1.27081 170.02 −103,13 34.06278 1.24196 175,54 −97,61 33.65988 1.22727 181.06 −92.09 33.25168 1.21239 186,58 −86,57 32.83783 1.1973 192.11 −81.04 32.41796 1.18199 197,63 −75,52 31.99165 1.16645 203.15 −70 31.55843 1.15065 208,67 −64,48 31.11779 1.13459 214.2 −58,95 30.66913 1.11823 219,72 −53.43 30.21179 1.10155 225,24 −47.91 29,74502 1.08453 230,76 −42.39 29.26794 1.06714 236,29 −36,86 28,77954 1.04933 241,81 −31.34 28.27867 1.03107 T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 247,33 −25,82 27,76393 1.0123 252,86 −20.29 27,23368 0,99297 258,38 −14,77 26.68595 0,973 263,9 −9,25 26.1183 0,9523 269,42 −3,73 25.52773 0,93077 274,95 1.8 24.9104 0,90826 280,47 7.32 24.26133 0,88459 285,99 12,84 23.57384 0,85953 291,51 18.36 22.8386 0,83272 297.04 23,89 22.04198 0,80367 302,56 29.41 21.16264 0,77161 308.08 34,93 20.16371 0.73519 313,6 40.45 18.97084 0,6917 319,13 45,98 17.38176 0,63376 324,65 51.5 12 246 0.4465
Mettende damptrykk	ligning: Pvs=exs(104,27+-3731.2T+(-15.047)×likke(T)+(3.1340E-2)×T1){\ displaystyle P_ {vs} = exp (104.27 + {\ frac {-3731.2} {T}} + (- 15.047) \ times ln (T) + (3.1340E-2) \ times T ^ {1})} Trykk i pascal og temperatur i Kelvins, fra 158,97 til 324,65 K. Beregnede verdier: 4,722,161.04 Pa ved 25 ° C. T (K) T (° C) P (Pa) 158,97 −114,18 13 522 170.02 −103,13 31 962,18 175,54 −97,61 46 856,36 181.06 −92.09 66.846,64 186,58 −86,57 93 068,96 192.11 −81.04 126 773,06 197,63 −75,52 169 316,03 203.15 −70 222 156,14 208,67 −64,48 286.847,69 214.2 −58,95 365,037,4 219,72 −53.43 458 462,74 225,24 −47.91 568 952,44 230,76 −42.39 698,429,36 236,29 −36,86 848,915,79 241,81 −31.34 1.022.541,06 T (K) T (° C) P (Pa) 247,33 −25,82 1 221 551,62 252,86 −20.29 1.448.323,34 258,38 −14,77 1 705 376,06 263,9 −9,25 1 995 390,34 269,42 −3,73 2 321 226,34 274,95 1.8 2 685 944,85 280,47 7.32 3.092.830,5 285,99 12,84 3.545.417,17 291,51 18.36 4.047.515,78 297.04 23,89 4 603 244,46 302,56 29.41 5,217,061,42 308.08 34,93 5.893.800,65 313,6 40.45 6,638,710,64 319,13 45,98 7 457 496,57 324,65 51.5 8 356400
Kritisk punkt	51,35  ° C , 8,26  MPa
Trippel punkt	160 K ( −114  ° C ), 13,8  kPa
Lydens hastighet	296  m · s -1 ( 0  ° C , 1  atm )
Termokjemi
S 0 gass, 1 bar	186,90  J · K- 1 - mol -1
Δ f H 0 gass	-92,31  kJ · mol -1
Δ vap H °	16,15  kJ · mol -1 ( 1  atm , -85  ° C ); 9,08  kJ · mol -1 ( 1  atm , 25  ° C )
C s	29,14 J / mol K ( 25  ° C ) ligning: VSP=(4.7300E4)+(90.000)×T{\ displaystyle C_ {P} = (4.7300E4) + (90.000) \ ganger T} Væskens termiske kapasitet i J kmol -1 K -1 og temperatur i Kelvin, fra 165 til 185 K. Beregnede verdier: T (K) T (° C) C s (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ times K}})} C s (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ times K}})} 165 −108.15 62,150 1705 166 −107.15 62 240 1.707 167 −106.15 62,330 1.709 167 −106.15 62,330 1.709 168 −105.15 62.420 1.712 169 −104.15 62 510 1.714 169 −104.15 62 510 1.714 170 −103.15 62.600 1.717 171 −102.15 62 690 1.719 171 −102.15 62 690 1.719 172 −101.15 62.780 1.722 173 −100.15 62 870 1.724 173 −100.15 62 870 1.724 174 −99.15 62 960 1.727 175 −98.15 63.050 1729 T (K) T (° C) C s (Jkmol×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ times K}})} C s (Jkg×K){\ displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ times K}})} 175 −98.15 63.050 1729 176 −97.15 63 140 1.732 177 −96.15 63 230 1.734 177 −96.15 63 230 1.734 178 −95.15 63 320 1.737 179 −94.15 63.410 1.739 179 −94.15 63.410 1.739 180 −93.15 63.500 1.742 181 −92.15 63.590 1.744 181 −92.15 63.590 1.744 182 −91.15 63 680 1.747 183 −90.15 63,770 1.749 183 −90.15 63,770 1.749 184 −89.15 63 860 1.751 185 −88.15 63.950 1.754
Forholdsregler
SGH
Fare H314, H331, H314  : Gir alvorlige etseskader på huden og øyeskader H331  : Giftig ved innånding
WHMIS
A, D1A, E, A  : Komprimert gass Absolutt damptrykk ved 50  ° C = 7950  kPa D1A  : Meget giftig materiale med alvorlige øyeblikkelige effekter Transport av farlig gods: klasse 2.3 E  : Etsende materiale Transport av farlig gods: klasse 8 Opplysning ved 1,0% i henhold til ingrediensinformasjonen liste
NFPA 704
2 3 1 W
Transportere
268    1050    Kemler-kode: 268  : giftig og etsende gass UN-nummer  : 1050  : ANHYDROUS HYDROGEN CHLORIDE Klasse: 2.3 Klassifiseringskode: 2TC  : Flytende gass, giftig, etsende; Etiketter: 2.3  : Giftige gasser (tilsvarer gruppene betegnet med store bokstaver T, dvs. T, TF, TC, TO, TFC og TOC). 8  : Etsende stoffer -    2186    FN-nummer  : 2186  : VÆSKEKLORID, KJØLET VÆSKE Klasse: 2.3 Klassifiseringskode: 3TC  : Kjølt flytende gass, giftig, etsende; Etiketter: 2.3  : Giftige gasser (tilsvarer gruppene betegnet med store bokstaver T, dvs. T, TF, TC, TO, TFC og TOC). 8  : Etsende stoffer I henhold til kapittel 2.2.2.2.2 er hydrogenklorid i kjølt flytende form ikke tillatt for transport av ADR "  ADR 2021 Vol 1  " [PDF] , FN,2020( ISBN  978-92-1-139177-0 , konsultert 30.04.21 ) , s.  136
Innånding	bringe til frisk luft, muligens hjerte-lungeredning
Hud	Fjern tilsmussede klær, vask med rikelig med vann, vis lege
Øyne	vask med rikelig med vann mens du holder øyelokkene åpne, vis en øyelege
Svelging	ikke drikk, ikke fremkall brekninger, kontakt lege.
Økotoksikologi
Luktterskel	lav: 0,25  ppm høy: 10,06  ppm
Enheter av SI og STP med mindre annet er oppgitt.

Den hydrogenklorid , kjemisk symbol H Cl , er et legeme bestående av klor og hydrogen , fargeløs, giftig og sterkt etsende . Under omgivelsestemperatur og trykkforhold er det en gass som danner hvite røyk ved kontakt med fuktighet . Disse røykene består av saltsyre , en ionisk løsning av hydrogenklorid i vann.

Hydrogenklorid, som saltsyre , er et viktig kjemikalie innen kjemi , industri eller vitenskap. Navnet HCl refererer noen ganger upassende til saltsyre i stedet for rent hydrogenklorid. Kjemikere snakker noen ganger om gassformig eller vannfri saltsyre for å referere til hydrogenklorid.

Historie

Hydrogenklorid har vært kjent siden de middelalder , når alkymister visste at saltsyre (da kjent som ånd salt eller acidum Salis ) ble i visse tilfeller bundet til damp såkalte marine sur gass .

For å XVII th  århundre , Johann Rudolf Glauber brukes salt ( natriumklorid ) og svovelsyre for å fremstille natriumsulfat , sammen med den sekundære reaksjonsprodukt av hydrogenkloridet:

2 NaCl + H 2 SO 4 → 2 HCI + Na 2 SO 4.

Noen ganger tilskrives denne oppdagelsen Carl Wilhelm Scheele , som også utførte denne reaksjonen i 1772. Joseph Priestley fikk rent hydrogenklorid i 1772, og i 1818 demonstrerte Humphry Davy at denne gassen er sammensatt av hydrogen og klor .

Under den industrielle revolusjonen ble etterspørselen etter alkaliske stoffer , og spesielt natriumkarbonat, mer og mer viktig. Nicolas Leblanc utviklet en ny industriell prosess for produksjon av natriumkarbonat . I Leblanc-prosessen omdannes salt ( natriumklorid ) til natriumkarbonat ved bruk av svovelsyre , kritt og trekull , med sekundærproduksjon av hydrogenklorid. Inntil lovfesting i Storbritannia av Alkali loven i 1863, sistnevnte ble sluppet ut i luften. Produsentene av natriumkarbonat måtte deretter oppløse det i vann , noe som gjorde det mulig å produsere saltsyre i industriell skala. Senere ble Hargreaves-prosessen utviklet, i likhet med Leblanc-prosessen, bortsett fra at svovelsyren erstattes av svoveldioksid , vann og luft . Ved begynnelsen av XX th  -tallet , ble det Leblanc prosessen erstattes av Solvay-prosess som ikke produserer hydrogenklorid. Imidlertid er hydrogenklorid fremdeles et trinn i produksjonen av saltsyre .

Kjemi

Den molekyl HCl hydrogenklorid er en toatomig bestående av ett atom av hydrogen H og et atom av klor Cl, forbundet med en enkeltbinding . Siden klor er mye mer elektronegativ enn hydrogen, er bindingen polarisert. Som et resultat bærer molekylet et stort dipolmoment , med en negativ delvis ladning δ - båret av kloratomet og en positiv delvis ladning δ + båret av hydrogenatomet. Hydrogenklorid er derfor et polært molekyl . Det er veldig løselig i vann og i polare løsemidler .

I kontakt med vann, hydrogenklorid ioniserer for å danne Cl - klorid -anioner og hydronium- H 3 O + kationer (H + solvatert ):

HCl + H 2 O → H 3 O + + Cl -

Løsningen som følge av reaksjonen kalles saltsyre . Det er en sterk syre , som betyr at den surhet konstanten K en (som er relatert til den dissosiasjonsgraden av HCl-molekyl) er meget høy: hydrogenklorid dissosierer nesten helt i vann.

Selv i fravær av vann virker hydrogenklorid fortsatt som en syre . For eksempel kan HCl oppløses i andre løsningsmidler som metanol og protonater eller molekyler, og fungerer som en katalysatorsyre for visse kjemiske reaksjoner der vannfrie forhold (fullstendig fravær av vann) kreves:

HCl + CH 3 OH → CH 3 O + H- 2 + Cl -(protonering av HCl fra et metanolmolekyl CH 3 OH)

På grunn av sin sure natur, er hydrogenklorid en korrosiv gass , særlig i nærvær av fuktighet ( 2- - 5  ppm av vann er tilstrekkelig).

Produksjon

Det meste av hydrogenkloridet som produseres i industrien brukes til produksjon av saltsyre .

En vanlig metode for å produsere hydrogenklorid i industrien er "HCl-ovnen", der dihydrogen og gassformig klor reagerer i en eksoterm reaksjon for å danne hydrogenklorid:

Cl 2 + H 2 → 2 HCl

Denne reaksjonen brukes til å produsere et veldig rent produkt, spesielt beregnet på næringsmiddelindustrien.

Hydrogenklorid kan også produseres fra klor og forbindelser som inneholder hydrogen, for eksempel hydrokarboner . Klorering av organiske forbindelser kan føre til produksjon av hydrogenklorid:

RH + Cl 2 → R-Cl + HCl

Reaksjon av klorerte produkter med hydrogenfluorid for å danne fluorerte forbindelser gir også hydrogenklorid:

R-Cl + HF → RF + HCl

Når disse reaksjonene finner sted i vannfritt medium (fravær av vann), dannes gassformig HCl.

Hydrogenklorid kan også produseres i industriell skala fra natriumklorid (NaCl) og svovelsyre  :

2 NaCl + H 2 SO 4 → 2 HCI + Na 2 SO 4 .

Syntese av hydrogenklorid

Hydrogenkloridet kan syntetiseres ved langsom tilsetning av vann (eller syre ) til noen klorerte overskudd av reagenser, slik som fosfor-klorid , den tionylklorid (SOCh 2 ) eller acylklorider . Tilsetning av for mye vann kan føre til oppløsningen av dannet hydrogenklorid og dannelse av saltsyre . For eksempel fører langsom tilsetning av kaldt vann til fosforpentaklorid til dannelsen av følgende HCl:

PCL 5 + H 2 O → POCh 3 + 2 HCl

Tilsetning av varmt vann gjør det mulig å oppnå mer HCl ved å hydrolysere PCl 5 til fosforsyre . Den kjemiske reaksjon mellom vann og PCl 3 fosfortriklorid produserer også HCl.

Reaksjonen av tionylklorid med vann gir HCl så vel som svoveldioksid SO 2 . For reaksjoner tionylklorid eller acylklorider med vann, se tionylklorid og acylklorid .

HCl-generator

Det er mulig å tilberede små mengder HCl for bruk i laboratoriet ved hjelp av en HCl-generator i henhold til forskjellige metoder:

• frigjøring fra konsentrert saltsyre ved bruk av konsentrert svovelsyre .
• frigjøring fra konsentrert saltsyre ved bruk av vannfritt kalsiumklorid .
• ved å omsette svovelsyre og natriumklorid følgende: NaCl + H 2 SO 4 → NaHSO 4 + HCI ↑

Vanligvis tilsettes saltsyre eller svovelsyre dråpevis til reagenset i en kolbe. HCl kan tørkes ved å boble det gjennom konsentrert svovelsyre.

Bruker

Historisk anvendelser av hydrogenklorid i løpet av XX th  tallet omfatter hydroklorering av alkyner til fremstilling av monomere klor kloropren og vinylklorid , som deretter polymeriseres for å gjøre polykloropren ( neopren ) og polyvinylklorid (PVC). For fremstilling av vinylklorid, acetylen (C 2 H 2 ) gjennomgår tilsetning av HCl på trippelbindingen for å danne vinylklorid.

"Acetylenprosessen", som ble brukt siden 1960-tallet for å produsere kloropren, begynner med omsetning av to acetylenmolekyler . Mellomproduktet som oppnås gjennomgår en tilsetning av HCl på trippelbindingen som fører til kloropren:

Acetylenprosessen har blitt erstattet av en fremgangsmåte hvor Cl 2 legger til en av dobbeltbindingene i 1,3- butadien , etterfulgt av fjerning som produserer kloropren og HCl.

For tiden er de viktigste anvendelsene av hydrogenklorid:

• hovedsakelig saltsyreproduksjon
• hydroklorering av gummi
• produksjon av vinylklorid og alkylklorid
• bomull behandling
• i halvlederindustrien .

Helseeffekter

Hydrogenklorid danner saltsyre ved kontakt med kroppsvev. Innåndingen kan forårsake hoste, kvelning, betennelse i neseveggene, halsen og luftveiene. I de mest alvorlige tilfellene kan det føre til lungeødem , kardiovaskulær systemsvikt og død. Hydrogenklorid kan forårsake alvorlige etseskader og irreversible øyeskader. Den skal bare brukes i et godt ventilert rom og med en maske.

Se også

• saltsyre
• klorid
• hydrogenfluorid
• hydrogenbromid
• hydrogenjodid

Merknader og referanser

1. HYDROGEN CHLORIDE , sikkerhetsark (er) til det internasjonale programmet for kjemisk sikkerhet , konsultert 9. mai 2009
2. (i) David R. Lide, håndbok for kjemi og fysikk , Boca Raton, CRC,16. juni 2008, 89 th  ed. , 2736  s. ( ISBN  978-1-4200-6679-1 ) , s.  9-50
3. beregnede molekylmasse fra "  atomvekter av elementene 2007  " på www.chem.qmul.ac.uk .
4. (no) Robert H. Perry og Donald W. Green , Perrys Chemical Engineers 'Handbook , USA, McGraw-Hill,1997, 7 th  ed. , 2400  s. ( ISBN  0-07-049841-5 ) , s.  2-50
5. (in) Klotz, Irving M. / Rosenberg, Robert M., Chemical Thermodynamics, Basic Concepts and Methods , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA,2008, 564  s. ( ISBN  978-0-471-78015-1 og 0-471-78015-4 ) , s.  98
6. (in) W. M Haynes, Handbook of Chemistry and Physics , CRC, 2010-2011 91 th  ed. , 2610  s. ( ISBN  978-1-4398-2077-3 ) , s.  14-40
7. (in) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press,2009, 90 th  ed. , 2804  s. , Innbundet ( ISBN  978-1-4200-9084-0 )
8. "Hydrogen chloride" , på ESIS , åpnet 19. februar 2009
9. Indeksnummer 017-002-00-2 i tabell 3.1 i vedlegg VI til EF-forskrift nr. 1272/2008 (16. desember 2008)
10. "  Hydrogenklorid  " i databasen over kjemiske produkter Reptox fra CSST (Quebec-organisasjonen med ansvar for arbeidsmiljø og helse), åpnet 25. april 2009
11. “  Hydrogen chloride,  ” på hazmap.nlm.nih.gov (åpnet 14. november 2009 )
12. "  Hydrogen chloride  " , fra Chemical Company of France ,4. juli 2016(åpnet 4. juli 2016 )