هیدروکلریک اسید
یک محلول شفاف، بیرنگ و با بوی بسیار تند از هیدروزن کلرید (HCL) در آب است. یک اسیدمعدنی بسیار خورنده و قوی با استفادههای صنعتی زیاد است. هیدروکلریک اسید بهطور طبیعی در اسید معده یافت میشود. پیاچ (pH) این اسید بین ۰ تا ۲ میباشد.
هیدروکلریک اسید از قدیم به نامهای اسیدم سالیس، موریاتیک اسید و جوهر نمک معروف بوده و از ویتریول (سولفوریک اسید) و نمک طعام به دست آمد. هیدروکلریک اسید آزاد ابتدا در قرن شانزدهم توسط آندریاس لیبایوس رسماً معرفی شد. بعدتر، توسط شیمیدانهایی مثل ژوهان رودولف گلابر، جوزف پریستلی و همفری دیوی در تحقیقات علمی شان مورد استفاده قرار گرفت.با آغاز تولید گسترده در انقلاب صنعتی هیدروکلریک اسید در صنایع شیمیایی به عنوان یک واکنشگر ناب در تولید مقیاس بزرگ وینیل کلرید برای پلاستیک و برای پلی اورتان مورد استفاده قرار گرفت. کاربریهای زیادتری هم در مقیاس کوچک دارد که شامل خانه داری، ساخت ژلاتین و دیگر افزودنی های غذایی، رسوب زدایی و چرم سازی میباشد. حدود ۲۰ میلیون تن از هیدروکلریک اسید سالانه در جهان تولید میشود.همچنین گفته میشود جابربن حیان این اسید را کشف کردهاست. از این اسید برای جرمگیری از سطوح مختلف استفاده میشود. هیدروکلریک اسید در معده نیز وجود دارد و به هضم غذا کمک میکند. تنفس بخار هیدروکلریک اسید خطرناک است و به دستگاه تنفسی آسیب میرساند و اگر قطرهای از آن بر روی پوست بدن بچکد تولید تاول و حتی جراحتهای عمیق میکند و در چنین مواردی باید بلافاصله با محلول قلیایی رقیق مانند محلول سودا یا جوش شیرین اثر اسید را خنثی کرد.
گفته شده که جابر بن حیان
هیدروکلریک اسید و اسیدهای دیگری مانند نیتریک اسید، سیتریک اسید (جوهر لیمو) و استیک اسید (جوهر سرکه) را میشناخته و ویژگیهای آنها را کشف کردهاست.
تاریخچه
تیزاب سلطانی، مخلوطی از هیدروکلریک اسید و نیتریک اسید که با حل شدن نشادر در نیتریک اسید تهیه میشود.
خواص شیمیایی و واکنشها
هیدروژن کلرید (HCl) اسید تک پروتونی است، به این معنی که میتواند فقط یک بار تفکیک شود (مثلاً یونیزه) تا یک یون H+ (یک پروتون تنها) آزاد کند. در هیدروکلریک اسید آبی، H+ به یک مولکول آب میپیوندد تا یک یون هیدرونیوم، H3O+ تشکیل دهد:
HCl + H2O → H3O+ + Cl−
دیگر یون تشکیل شده Cl−، یون کلرید است؛ بنابراین هیدروکلریک اسید میتواند برای تهیه نمکهای کلرید، مثل سدیم کلرید به کار رود. هیدروکلریک اسید یک اسیدقوی است چون در اصل بهطور کامل در آب تفکیک میشود.
اسیدهای تک پروتون دار یک ثابت تفکیک اسیدی ، Ka، دارد که نشانگر میزان تفکیک در آب است. برای یک اسید قوی مثل HCl، مقدار Ka بزرگ است. تلاشهای نظری برای اختصاص یک Ka به HCl انجام پذیرفتهاند. وقتی نمکهای کلرید مثل NaCl به HCl آبی اضافه میشوند، عملاً تأثیری بر PH ندارند، این یعنی که Cl− یک باز مزدوج بسیار ضعیف است و HCl کاملاً در محلول آبی تفکیک شدهاست.
از بین شش اسید معروف قوی از اسیدهای معدنی در شیمی، هیدروکلریک اسید، یک پروتون دارد و کمترین تمایل را به شرکت در یک واکنش اکسایش-کاهش دارد. برخلاف اسیدی بودن آن، یکی از کم خطرترین اسیدها برای استفاده است زیرا شامل یون کلرید واکنش ناپذیر و غیر سمی است. محلولهای نسبتاً قوی هیدروکلریک اسید ضمن نگهداری شان کاملاً پایدار هستند و غلظت آنها در زمان ثابت میماند. این ویژگیها به علاوهٔ این که به عنوان یک واکنشگر ناب خالص در دسترس است، هیدروکلریک را به یک واکنش گر اسیدی عالی مبدل میسازد.
استفاده از هیدروکلریک اسید درشیمی تجزیه برای تهیه محلولها (ی "ساده") جهت تجزیه بسیار رایج است. هیدروکلریک اسید غلیظ گاز هیدروژن، کلریدهای فلز اکسید شده و فلزهای زیادی را در خود حل میکند و با ترکیبهای بازی مثل سدیم کربنات یا مس II اکسید واکنش داده و کلریدهای حل شدهای را ترکیب میکند که قابل تحلیل هستند.
تولید
هیدروکلریک اسید با حل شدن هیدروژن کلرید در آب تهیه میشود. هیدروژن کلرید را میتوان با روشهای گوناگونی تولید کرد و این یعنی راههای زیادی برای ساخت هیدروکلریک اسید موجودند. تولید مقیاس بزرگ هیدروکلریک تقریباً همیشه با تولید مقیاس صنعتی دیگر مواد شیمیایی انجام میپذیرد.
اسیدشویی فولاد
یکی از مهمترین استفادههای هیدروکلریک اسید در اسیدشویی فولاد است تا زنگ یا اکسیدآهن را از روی آهن یا فولاد قبل از ورود آنها به واکنشهای بعدی مثل اکستروژن، نورد، گالوانی کردن و دیگر تکنیکها، بزداید. HCl در کیفیت فنی با غلظت معمولاً ۱۸٪ رایجترین عامل اسیدشویی برای اسیدشویی فولادهای کربنی است.
Fe2O3 + Fe + 6 HCl → 3 FeCl2 + 3 H2O
اسید مصرف شده استفادهٔ بسیاری در محلولهای کلریدآهن II(هم چنین معروف به فررو کلرید) دارد اما مقادیر بالای فلزات سنگین در مایع اسیدشویی این عملیات را با مشکل مواجه کردهاست.
صنعت اسیدشویی فولاد فرایندهای بازسازی هیدروکلریک اسید را بهبود بخشیدهاست، مثل فرایند بازسازی HCl سرخکنندهٔ اسپری یا بستر سیال که بازیافت HCl را از مایع اسیدشویی مصرف شده ممکن میسازد. رایجترین فرایند بازسازی فرایند پیروهیدرولیز طی واکنش زیر است:
4 FeCl2 + 4 H2O + O2 → 8 HCl+ 2 Fe2O3
با بهبودی اسید مصرف شده یک حلقه اسیدی بسته ساخته میشود. فراوردهٔ جانبی اکسید آهن(II) از واکنش بازسازی باارزش است چون در بسیاری از صنایع ثانوی به کار میرود.
تولید ترکیبات آلی
دیگر استفاده مهم هیدروکلریک اسید در تولید ترکیبات آلی، مثل وینیل کلرید و دی کلرواتان برای پلی وینیل کلراید (PVC) است. معمول این کار یک استفادهٔ غیرآزاد است زیرا مصرف محلی هیدروکلریک اسید تولید شده در واقع به بازار آزاد نمیرسد. دیگر ترکیبات آلی تولید شونده توسط هیدروکلریک اسید عبارتند از بیسفنول ای برای پلی کربنات، کربن فعال و اسید اسکوربیک مثل تولیدات متعدد داروهای شیمیایی
2 CH2=CH2 + 4 HCl + O2 → 2 ClCH2CH2Cl + 2 H2O (دی کلرواتان توسط اکسی کلری شدن)
چوب + HCl + حرارت ← کربن فعال (فعال سازی شیمیایی)
کنترل pH و خنثی سازی
هیدروکلریک اسید هم چنین برای تنظیم اسیدی بودن (PH) محلولها به کار میرود.
OH− + HCl → H2O + Cl−
در خلوص مورد نیاز صنایع (غذایی، دارویی، آب آشامیدنی)، هیدروکلریک اسید با کیفیت برای تنظیم pH فرایند جریانهای آبی مورد استفاده قرار میگیرد. در صنایع کمتقاضا، هیدروکلریک اسید با کیفیت فنی برای خنثی سازی جریانهای اتلافی و مراقبت از استخر شنا به کار گرفته میشود.
دیگر کاربردهای هیدروکلریک اسید
هیدروکلریک اسید در تعداد زیادی از کاربریهای مقیاس کوچک مثل فرایند چرم سازی، خالص سازی نمک طعام، نظافت و خانهداری، و بنای ساختمانها به کار میرود. تولید نفت را میتوان با تزریق هیدروکلریک اسید در بستر صخرهای یک چاه نفت، حل کردن یک بخش از صخره و ساختن یک منفذ بزرگ تحریک کرد. اسیدزنی چاه نفت یک فرایند معمول در صنعت تولید نفت دریای شمال است.
هیدروکلریک اسید برای حل کردن کلسیم کربنات نیز به کار میرود به عنوان مثال برای پوسته پوسته کردن کتریها و برای پاک کردن ملات از آجرکاریها. البته یک مایع خطرناک است که باید با دقت کافی از آن استفاده کرد. ضمن استفاده روی یک آجرکاری، واکنش آن با ملات تا جایی که کل اسید تبدیل شود ادامه مییابد و کلسیم کربنات، کربن دی اکسید و آب را به همراه دارد:2HCl + CaCO3 → CaCl2 + CO2 + H2O
اکثر واکنشهای شیمیایی هیدروکلریک اسید در تولید غذا، مواد تشکیل دهنده غذا و افزودنی های غذایی به کار گرفته میشوند. محصولات رایج عبارتند از آسپارتام، فروکتوز، سیتریک اسید، لیزین ، پروتئین گیاهی هیدرولیز شده با اسید به عنوان مقوی غذایی، و در تولید ژلاتین. هیدروکلریک اسید مورد استفاده در صنایع غذایی (خیلی خالص) را میتوان موقع نیاز برای محصول نهایی به کار برد.
در سیاره زهره ابرهایی از هیدروکلریک اسید با غلظت کم وجود دارد.