Хлористий водень – що це таке? Хлороводород – це безбарвний газ, що володіє різким запахом. Він легко розчиняється у воді, утворюючи соляну кислоту. Хімічна формула хлористого водню HCl. Він складається з атома водню і хлору, сполучених ковалентного полярного зв’язку. Хлороводород легко дисоціює в полярних розчинниках, що забезпечує хороші кислотні властивості даного з’єднання. Довжина зв’язку становить 127,4 нм.
Фізичні властивості
Як було сказано вище, в нормальному стані хлороводород – це газ. Він трохи важчий за повітря, а також володіє гігроскопічністю, тобто притягує пари води прямо з повітря, утворюючи при цьому густе хмари пари. З цієї причини говорять, що хлористий водень «димить» на повітрі. Якщо охолоджувати цей газ, то на позначці -85 °С він зріджується, а до -114 °C стає твердим речовиною. При температурі 1500 °С розкладається на прості речовини (виходячи з формули хлористого водню на хлор і водень).
Розчин HCl у воді називають соляною кислотою. Вона являє собою безбарвну їдку рідину. Іноді має жовтуватий відтінок з-за домішок хлору або заліза. З-за гігроскопічності максимальна концентрація при 20 °С – 37-38 % по масі. Від неї залежать і інші фізичні властивості: щільність, в’язкість, температури плавлення і кипіння.
Хімічні властивості
Сам хлороводород зазвичай не вступає в реакції. Лише тільки при високій температурі (понад 650 °С) він реагує з сульфідами, карбідами, нітриду і борид, а також оксидами перехідних металів. У присутності кислот Льюїса може взаємодіяти з гідридами бору, кремнію і германія. А ось її водний розчин набагато більш хімічно активний. За своєю формулою хлористий водень – це кислота, тому він володіє деякими властивостями кислот:
- Взаємодія з металами (які стоять в електрохімічному ряді напруг до гідрогену):
Fe + 2HCl = Fecl 2 + H2
- Взаємодія з амфотерними та основними оксидами:
BaO + 2HCl = BaCl2 + H2O
- Взаємодія з лугами:
NaOH + HCl = NaCl + H2O
Взаємодія з деякими солями:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2
- При взаємодії з аміаком утворюється сіль хлориду амонію:
NH3 + HCl = NH4Cl
Але соляна кислота не взаємодіє зі свинцем з-за пасивації. Це обумовлено утворенням на поверхні металу шару хлориду свинцю, який не розчиняється у воді. Таким чином, цей шар захищає метал від подальшої взаємодії з соляною кислотою.
В органічних реакціях вона може приєднаються по кратним зв’язкам (реакція гидрогалогенирования). Також вона може реагувати з білками або амінами, утворюючи органічні солі – хлоргидраты. Штучні волокна, типу паперу, при взаємодії з соляною кислотою руйнуються. В окисно-відновних реакціях з сильними окисниками хлороводород відновлюється до хлору.
Суміш концентрованої соляної та азотної кислоти (3 до 1 за об’ємом) називають «царською горілкою». Вона є дуже сильним окислювачем. Із-за утворення в цій суміші вільного хлору і нитрозила царська горілка може розчиняти навіть золото і платину.
Отримання
Раніше в промисловості соляну кислоту отримували шляхом взаємодії хлориду натрію з кислотами, зазвичай з сірчаної:
2NaCl + H2SO4 = 2HCl + Na2SO4
Але цей спосіб недостатньо ефективний, а чистота одержуваного продукту невисока. Зараз використовується інший спосіб отримання (з простих речовин) хлористого водню за формулою:
H2 + Cl2 = 2HCl
Для реалізації такого способу існують спеціальні установки, де обидва гази подаються безперервним потоком на полум’я, в якому відбувається взаємодія. Водень подається в невеликому надлишку для того, щоб прореагувало весь хлор і не забруднював одержуваний продукт. Далі хлороводород розчиняють у воді і одержують соляну кислоту.
В лабораторії можливі більш різноманітні способи отримання, наприклад гідроліз галогенідів фосфору:
PCl5 + H2O = POCl3 + 2HCl
Отримати соляну кислоту можна і шляхом гідролізу кристалогідратів деяких хлоридів металів при підвищеній температурі:
AlCl3·6H2O = Al(OH)3 + 3HCl + 3H2O
Також хлороводород є побічним продуктом реакцій хлорування багатьох органічних сполук.
Застосування
Сам хлороводород на практиці застосування не знаходить, так як дуже швидко вбирає воду з повітря. Майже весь вироблений хлористий водень йде на виробництво соляної кислоти.
Застосовується в металургії для очищення поверхні металів, а також для отримання чистих металів із їх руд. Це відбувається шляхом переведення їх у хлориди, які легко відновлюються. Так, наприклад, отримують титан і цирконій. Широке застосування кислота отримала в органічному синтезі (реакції гидрогалогенирования). Також соляної кислоти іноді отримують чистий хлор.
Знаходить застосування в медицині як ліки в суміші з пепсином. Його приймають при недостатній кислотності шлунку. Соляна кислота використовується в харчовій промисловості в якості добавки Е507 (регулятор кислотності).
Техніка безпеки
При високих концентраціях соляна кислота – це їдка речовина. Потрапляючи на шкіру, вона викликає хімічні опіки. Вдихання газоподібного хлороводню викликає кашель, задуха, а у важких випадках навіть набряк легенів, який може призвести до смерті.
По ГОСТу має другий клас небезпеки. Хлористий водень за стандартом NFPA 704 має третю категорію небезпеки з чотирьох. Короткочасний вплив може призвести до серйозних тимчасовим або помірним залишковим наслідків.
Перша допомога
При попаданні соляної кислоти на шкіру рана повинна бути рясно промита водою і слабким розчином лугу або її солі (наприклад, содою).
При попаданні парів хлороводню всередину дихальних шляхів постраждалого необхідно винести на свіже повітря, зробити інгаляцію киснем. Після цього слід прополоскати горло, промити очі і ніс 2 % розчином гідрокарбонату натрію. Якщо соляна кислота потрапила в очі, то після цього варто закапати їх розчином новокаїну та дикаїну з адреналіном.
