Salzsäure (HCl): Struktur, Eigenschaften, Risiken und Verwendungen
Salzsäure (HCl) ist eine anorganische Verbindung, die durch Auflösen von Chlorwasserstoff in Wasser gebildet wird, wobei das Hydroniumion (H 3 O +) und das Chloridion (Cl-) entstehen. Insbesondere ist es das Hydrazid des Halogens Chlor mit Wasserstoff.
HCl ist eine starke Säure, die in Wasser vollständig ionisiert ist und deren Ionisationsprodukte stabil sind. Die vollständige Ionisierung von HCl wird dadurch bestätigt, dass der pH-Wert einer 0, 1 M HCl-Lösung 1 beträgt.
Das Hauptverfahren für die industrielle Herstellung von HCl ist die Chlorierung von organischen Verbindungen, um beispielsweise Dichlormethan, Trichlorethylen, Perchlorethylen oder Vinylchlorid herzustellen. HCl ist ein Nebenprodukt der Chlorierungsreaktion.
Es wird in Basentitrationen bei zahlreichen chemischen Reaktionen, beim chemischen Aufschluss von organischen Verbindungen usw. verwendet.
Die Dämpfe der Salzsäure (Chlorwasserstoff) können schwere Augenschäden verursachen. Darüber hinaus können sie Reizungen und schwere Atemwegserkrankungen verursachen.
Magenlicht hat einen sauren pH-Wert (1-3) mit einer hohen Konzentration an HCl. Das Vorhandensein von Säure begünstigt die Sterilisation des Mageninhalts und inaktiviert zahlreiche in Lebensmitteln vorhandene Bakterien. Dies würde die Gastroenteritis erklären, die mit dem Zustand der Chlorwasserstoffe verbunden ist.
Zusätzlich erleichtert HCl die Verdauung von Proteinen durch Aktivierung des Enzyms proteolytisches Pepsin.
Es wird zur Reinigung von Schwimmbädern verwendet. In der Regel reicht es mit einem herkömmlichen Reinigungsmittel aus. Es gibt jedoch Flecken zwischen den Fliesen, die in diesen Fällen die Verwendung von Salzsäure erfordern.
Es wird zur Kontrolle des pH-Werts in pharmazeutischen Produkten, Lebensmitteln und Trinkwasser verwendet. Es wird auch bei der Neutralisation von Abfallströmen verwendet, die alkalisches Material enthalten.
Salzsäure wird zur Regeneration von Ionenaustauscherharzen verwendet, um Metallionen oder andere Arten von Ionen in der Industrie, in Forschungslabors und bei der Reinigung von Trinkwasser abzuscheiden.
Andererseits kann man auch sagen, dass Chlorwasserstoff, eine gasförmige Verbindung, ein zweiatomiges Molekül ist und die Atome, die es bilden, durch eine kovalente Bindung verbunden sind. Inzwischen ist die Salzsäure eine ionische Verbindung, die in wässriger Lösung in H + und Cl- dissoziiert. Die Wechselwirkung zwischen diesen Ionen ist vom elektrostatischen Typ.
Chemische Struktur
Jedes HCl-Molekül besteht aus einem Wasserstoffatom und einem Chloratom. Obwohl HCl bei Raumtemperatur giftig und ein farbloses Gas ist, wird Salzsäure in Wasser gelöst.
Schulung
-Es kann durch Elektrolyse von NaCl (Natriumchlorid) hergestellt werden, wobei H 2 (g), Cl 2 (g), 2Na (ac) und OH- (ac) entstehen. Dann:
H 2 + Cl 2 => 2 HCl
Dies ist eine exotherme Reaktion.
-HCl entsteht durch Umsetzung von Natriumchlorid mit Schwefelsäure. Prozess, der folgendermaßen schematisiert werden kann:
NaCl + H 2 SO 4 => NaHSO 4 + HCl
Der Chlorwasserstoff wird dann gesammelt und das Natriumchlorid wird mit Natriumbisulfit gemäß der folgenden Reaktion umgesetzt:
NaCl + NaHSO 4 => Na 2 SO 4 + HCl
Diese Reaktion wurde von Johan Glauber im 17. Jahrhundert zur Herstellung von Salzsäure eingeleitet. Gegenwärtig wird es hauptsächlich in Laboratorien verwendet, da die Bedeutung seiner industriellen Verwendung abgenommen hat.
- Salzsäure kann als Nebenprodukt der Chlorierung organischer Verbindungen entstehen, beispielsweise bei der Herstellung von Dichlormethan.
C 2 H 4 + Cl 2 => C 2 H 4 Cl 2
C 2 H 4 Cl 2 => C 2 H 3 Cl + HCl
Dieses Verfahren zur Herstellung von HCl wird eher industriell eingesetzt, wobei berechnet wird, dass 90% des in den Vereinigten Staaten produzierten HCl nach dieser Methode hergestellt werden.
-Und schließlich entsteht HCl bei der Verbrennung von chlorierten organischen Abfällen:
C 4 H 6 Cl 2 + 5 O 2 => 4 CO 2 + 2 H 2 O + 2 HCl
Wo ist es
Salzsäure wird im Magenlumen konzentriert, wo ein pH-Wert von 1 erreicht wird.Das Vorhandensein einer bicarbonatreichen Schleimbarriere verhindert, dass die Magenzellen aufgrund des niedrigen pH-Werts des Magens Schaden erleiden.
Es gibt drei physiologische Hauptstimuli für die Sekretion von H + durch die Belegzellen des Magenkörpers: Gastrin, Histamin und Acetylcholin.
Gastrin
Gastrin ist ein Hormon, das in der Magen-Antrum-Region ausgeschieden wird und das die intrazelluläre Konzentration von Ca erhöht, was zwischen der Aktivierung des aktiven Transports von H + zum Magenlumen liegt.
Der aktive Transport wird von einem ATPase-Enzym durchgeführt, das die im ATP enthaltene Energie nutzt, um H + in das Magenlumen zu bringen und K + einzuführen.
Histamin
Es wird von sogenannten enterochromaffinähnlichen Zellen (SEC) des Magenkörpers ausgeschieden. Seine Wirkung wird durch eine Erhöhung der Konzentration von cyclischem AMP vermittelt und wirkt durch eine Erhöhung des aktiven Transports von H + zum Magenlumen, wie Gastrin, vermittelt durch eine Pumpe H + -K +.
Acetylcholin
Es wird von vagalen Nervenenden ausgeschieden, wie Gastrin seine Wirkung durch eine Erhöhung des intrazellulären Ca vermittelt, wodurch die Wirkung der Pumpe H + -K + aktiviert wird.
Das H + der Belegzellen stammt aus der Reaktion von CO 2 mit H 2 O zu H 2 CO 3 (Kohlensäure). Dieses zersetzt sich später in H + und HCO 3 -. Das H + wird durch die apikale Magenmembran aktiv zum Magenlumen transportiert. Währenddessen wird das HCO 3 - dem Blut zugeführt, das an den Cl-Eintrag gekoppelt ist.
Der in der Basalmembran der Belegzellen auftretende Mechanismus des Gegen- oder Antitransports von Cl-HCO 3 bewirkt die intrazelluläre Anreicherung von Cl-. Anschließend gelangt das Ion mit dem H + in das Magenlumen. Es wird geschätzt, dass die Magensekretion von HCl eine Konzentration von 0, 15 M hat.
Andere biologische HCl-Quellen
Es gibt andere Stimuli für die Sekretion von HCl durch Belegzellen wie Koffein und Alkohol.
Magen- und Zwölffingerdarmgeschwüre treten auf, wenn die Barriere, die die Magenzellen vor der schädlichen Wirkung von HCl schützt, durchbrochen wird.
Durch die Beseitigung der oben genannten Schutzwirkung des Bakteriums Helicobacter pilori tragen Acetylsalicylsäure und nichtsteroidale entzündungshemmende Arzneimittel (NSAIDs) zur Entstehung von Geschwüren bei.
Die Säuresekretion hat die Funktion, in Lebensmitteln vorhandene Mikroben zu eliminieren und durch die Einwirkung von Pepsin die Verdauung von Proteinen zu starten. Die Hauptzellen des Magenkörpers scheiden Pepsinogen aus, ein Proenzym, das durch den niedrigen pH-Wert des Magenlumens in Pepsin umgewandelt wird.
Physikalische und chemische Eigenschaften
Molekulargewicht
36, 458 g / mol.
Farbe
Es ist eine farblose oder leicht gelbliche Flüssigkeit.
Riechen
Es ist ein beißender, irritierender Geruch.
Schmecken
Der Schwellenwert für seine Verkostung von reinem Wasser liegt bei einer Konzentration von 1, 3 x 10 & supmin; & sup4; Mol / l.
Siedepunkt
-121ºF bis 760 mmHg. -85, 05º C bis 760 mmHg.
Schmelzpunkt
-174ºF (-13, 7ºF) für eine HCl-Lösung von 39, 7 Gew .-% in Wasser), -114, 22ºC
Löslichkeit in Wasser
Die HCl-Lösung kann 67 Gew .-% bei 86 ° F aufweisen; 82, 3 g / 100 g Wasser bei 0 ° C; 67, 3 g / 100 g Wasser bei 30 ° C und 63, 3 g / 100 g Wasser bei 40 ° C.
Löslichkeit in Methanol
51, 3 g / 100 g Lösung bei 0ºC und 47 g / 100 Lösung bei 20ºC
Löslichkeit in Ethanol
41, 0 / 100 g Lösung bei 20ºC
Löslichkeit in Äther
24, 9 g / 100 Lösung bei 20 ° C
Dichte
1, 059 g / ml bei 59 ° F in einer 10, 17 Gew .-% igen Lösung.
Gasdichte
1.00045 g / l
Dampfdichte
1.268 (in Bezug auf die als 1 genommene Luft)
Dampfdruck
32, 452 mmHg bei 70 ° F; 760 mmHg bei -120, 6ºF
Stabilität
Es hat eine hohe thermische Stabilität.
Selbstentzündung
Es ist nicht brennbar.
Zersetzung
Es zersetzt sich durch Erhitzen und gibt dabei giftigen Chlorrauch ab.
Viskosität: 0, 405 cPoise (Flüssigkeit bei 118, 6 º K), 0, 0131 c Poise (Dampf bei 273, 06 º K).
Ätzwirkung
Es ist stark korrosiv gegenüber Aluminium, Kupfer und Edelstahl. Greift alle Metalle an (Quecksilber, Gold, Platin, Silber, Tantal mit Ausnahme bestimmter Legierungen).
Oberflächenspannung
23 mN / cm bei 118, 6º K.
Polymerisation
Aldehyde und Epoxide gehen in Gegenwart von Salzsäure eine heftige Polymerisation ein.
Die physikalischen Eigenschaften wie Viskosität, Dampfdruck, Siedepunkt und Schmelzpunkt werden durch die prozentuale Konzentration (w / w) von HCl beeinflusst.
Verwendet
Salzsäure wird zu Hause, in verschiedenen Branchen, in Lehr- und Forschungslabors usw. vielfach verwendet.
Industrie und zu Hause
- Salzsäure wird in der hydrometallurgischen Verarbeitung verwendet, beispielsweise zur Herstellung von Aluminiumoxid und Titandioxid. Es wird bei der Produktionsaktivierung von Ölquellen eingesetzt.
Das Einspritzen der Säure erhöht die Porosität um das Öl und begünstigt so dessen Extraktion.
-Es wird zur Beseitigung von Ablagerungen von CaCO 3 (Calciumcarbonat) durch Umwandlung in CaCl 2 (Calciumchlorid) verwendet, das löslicher und leichter zu beseitigen ist. Ebenso wird es industriell bei der Verarbeitung von Stahl verwendet, einem Material mit zahlreichen Verwendungen und Anwendungen, sowohl in der Industrie als auch in Gebäuden und zu Hause.
-Die Maurer verwenden HCl-Lösungen zum Waschen und Reinigen der Ziegel. Es wird zu Hause zur Reinigung und Desinfektion von Badezimmern und deren Abflüssen verwendet. Zusätzlich wird Salzsäure in Gravuren einschließlich Metallreinigungsvorgängen verwendet.
-Die Salzsäure findet Anwendung bei der Entfernung der auf dem Stahl anfallenden Eisenoxid-Schimmelschicht, vor ihrer anschließenden Verarbeitung durch Extrudieren, Laminieren, Galvanisieren usw.
Fe 2 O 3 + Fe + 6 HCl => 3 FeCl 2 + H 2 O
-Trotz seiner starken Korrosion werden Metallflecken in Eisen, Kupfer und Messing mit einer 1:10 Verdünnung in Wasser entfernt.
Synthesen und chemische Reaktionen
-Die Salzsäure wird bei den Reaktionen der Titration von Basen oder Laugen sowie bei der Einstellung des pH-Werts von Lösungen verwendet. Darüber hinaus wird es bei zahlreichen chemischen Reaktionen eingesetzt, beispielsweise bei der Verdauung von Proteinen, einem Verfahren vor Untersuchungen des Gehaltes an Aminosäuren und deren Identifizierung.
-Eine Hauptverwendung von Salzsäure ist die Herstellung von organischen Verbindungen wie Vinylchlorid und Dichlormethan. Die Säure ist ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Polycarbonaten, Aktivkohle und Ascorbinsäure.
-Es wird bei der Herstellung von Klebstoffen verwendet. Während in der Textilindustrie wird es beim Bleichen von Stoffen verwendet. Es wird in der Lederindustrie verwendet, die in die Verarbeitung eingreift. Es findet auch Verwendung als Düngemittel und bei der Herstellung von Chlorid, Farbstoffen usw. Es wird auch in der Galvanik, in der Fotografie und in der Gummiindustrie eingesetzt.
-Es wird zur Herstellung von Kunstseide, zur Raffination von Ölen, Fetten und Seifen verwendet. Darüber hinaus wird es bei Polymerisations-, Isomerisierungs- und Alkylierungsreaktionen eingesetzt.
Risiken und Toxizität
Es wirkt ätzend auf die Haut und die Schleimhäute und verursacht Verbrennungen. Diese können, wenn sie schwerwiegend sind, zu Geschwüren führen und keloidale und einziehbare Narben hinterlassen. Augenkontakt kann zu einer Verringerung oder zum völligen Verlust des Sehvermögens aufgrund einer Schädigung der Hornhaut führen.
Wenn die Säure das Gesicht erreicht, kann dies schwere Zikaden verursachen, die das Gesicht entstellen. Häufiger Kontakt mit der Säure kann auch zu Dermatitis führen.
Die Einnahme von Salzsäure führt zu Verbrennungen von Mund, Rachen, Speiseröhre und Magen-Darm-Trakt, Übelkeit, Erbrechen und Durchfall. In extremen Fällen kann eine Perforation der Speiseröhre und des Darms auftreten, mit Herzstillstand und Tod.
Andererseits können die Dämpfe der Säure in Abhängigkeit von ihrer Konzentration eine Reizung der Atemwege hervorrufen, was Pharyngitis, Ödeme der Stimmritze, Verengung der Bronchien mit Bronchitis, Zyanose und Lungenödeme (übermäßige Ansammlung von Flüssigkeit in der Lunge) verursacht. und im Extremfall der Tod.
Ein hoher Gehalt an Säuredämpfen kann zu Schwellungen und Verkrampfungen des Rachens und damit zu Erstickungsgefahr führen.
Häufig sind auch Zahnnekrosen, die sich in Zähnen mit Helligkeitsverlust manifestieren. sie werden gelb und weich und brechen schließlich.
Vermeidung von Schäden durch Salzsäure
Es gibt eine Reihe von Regeln für die Sicherheit von Personen, die mit Salzsäure arbeiten:
- Personen mit Atemwegserkrankungen und Verdauungsstörungen in der Vergangenheit sollten nicht in säurehaltigen Umgebungen arbeiten.
-Arbeiter müssen säurebeständige Kleidung tragen, auch mit Kapuzen; Augenschutzgläser, Armschutz, säurebeständige Handschuhe und Schuhe mit den gleichen Eigenschaften. Sie sollten auch Schutzmasken verwenden. Bei starker Einwirkung von Salzsäuredämpfen wird die Verwendung eines umluftunabhängigen Atemschutzgeräts empfohlen.
-In der Arbeitsumgebung müssen auch Notduschen und Springbrunnen zum Waschen der Augen vorhanden sein.
-Zusätzlich gibt es Standards für Arbeitsumgebungen, wie z. B. die Art des Bodens, geschlossene Stromkreise, Schutz elektrischer Geräte usw.
