Водород хлористый (хлороводород)

Хлористый водород

        HCl, при обычных условиях бесцветный газ с резким запахом; на воздухе при поглощении влаги образует туман, представляющий собой мельчайшие капельки соляной кислоты (См. Соляная кислота). Масса 1 л Х. в. при 0°С и 0,1 Мн/м2(1 кгс/см2) 1,6391 г; плотность по воздуху 1,268; плотность жидкого Х. в при — 60°C 1,12 г/см3; tпл —114,2°С; tkип —85,1°С. Критические константы: температура 51,4°C; давление 8,45 Мн/м2(84,5 кгс/см2); плотность 0,42 г/см3; удельный объём 2380 см3/г. Х.

в. растворяется в воде с выделением тепла; при этом образуется соляная кислота. Под давлением 0,1 Мн/м2(1 кгс /см2) 1 л воды растворяет 500 л HCl при 2°С, 442 л при 20°C, 339 л при 60°C.

         Х. в. — стойкое соединение; при 1800°C он диссоциирует на Cl2 и H2 только в незначительной степени. Химически в отсутствие H2O Х. в. малоактивен, в газообразном виде не реагирует с углеродом, фосфором, серой, железом. При нагревании с кислородом до 400—500°C в присутствии катализатора CuCl2 Х. в. окисляется до хлора: 4HCl + O2 = 2Н2О + 2Cl2. Со щелочными металлами, алюминием и магнием реагирует с выделением водорода, особенно легко при нагревании, например: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3Н2. С аммиаком взаимодействует с образованием дыма — твёрдых частиц хлорида аммония NH4Cl. В присутствии катализаторов присоединяется к ненасыщенным органическим соединениям, например: C2H4 + HCl → C2H5Cl.

         Получают Х. в. прямым синтезом из элементов или действием серной кислоты на хлорид натрия. Большие количества Х. в. получаются как побочный продукт при хлорировании (См. Хлорирование) органических соединений: RH + Cl2 = RCl + HCl (где R — радикал), а также при гидролизе хлорида магния: MgCl2 + H2O = MgO + 2HCl. Мировое производство Х. в. составляет около 10 млн. т (1975).

         Х. в. используют для получения соляной кислоты, синтеза органических соединений, например Винилхлорида.

         Лит.: Якименко Л. М., Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов, М., 1974; Якименко Л. М., Пасманик М. И., Справочник по производству хлора, каустической соды и основных хлорпродуктов, 2 изд., М., 1976.

         Л. М. Якименко.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Свойства

Водный раствор хлористого водорода называется соляной кислотой. При растворении в воде протекают следующие процессы:

Процесс растворения сильно экзотермичен. С водой HCl образует азеотропную смесь, содержащую 20,24 % HCl.

Соляная кислота является сильной одноосновной кислотой, она энергично взаимодействует со всеми металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода, с основными и амфотерными оксидами, основаниями и солями, образуя соли — хлориды:

Хлориды чрезвычайно распространены в природе и имеют широчайшее применение (галит, сильвин). Большинство из них хорошо растворяется в воде и полностью диссоциируют на ионы. Слаборастворимыми являются хлорид свинца(II) (PbCl2), хлорид серебра (AgCl), хлорид ртути(I) (Hg2Cl2, каломель) и хлорид меди(I) (CuCl).

При действии сильных окислителей или при электролизе хлороводород проявляет восстановительные свойства:

При нагревании хлороводород окисляется кислородом (катализатор — хлорид меди(II) CuCl2):

Концентрированная соляная кислота реагирует с медью, при этом образуется комплекс одновалентной меди:

Смесь 3 объемных частей концентрированной соляной и 1 объемной доли концентрированной азотной кислот называется «царской водкой». Царская водка способна растворять даже золото и платину. Высокая окислительная активность царской водки обусловлена присутствием в ней хлористого нитрозила и хлора, находящихся в равновесии с исходными веществами:

Благодаря высокой концентрации хлорид-ионов в растворе металл связывается в хлоридный комплекс, что способствует его растворению:

Присоединяется к серному ангидриду, образуя хлорсульфоновую кислоту HSO3Cl:

Для хлороводорода также характерны реакции присоединения к кратным связям (электрофильное присоединение):

Химия

Пары соляной кислоты токарных рНов бумагу красных, показывающие, что пары являются кислыми

Хлористый водород является двухатомной молекулой , состоящий из водорода , атом Н и хлор атома Cl , соединенный с полярной ковалентной связью . Атом хлора является гораздо более электроотрицательным , чем атом водорода, что делает эту связь полярной. Следовательно, молекула имеет большой дипольный момент с отрицательным частичным зарядом (в) пишется б атома хлора и положительным частичным зарядом (δ +) , у атома водорода. Отчасти из — за своей высокой полярности, HCl , очень растворим в воде (и в других полярных растворителях ).

При контакте, Н 2 О и HCl , объединяются с образованием гидроксонии катионов Н 3 О + и хлорид — анионы Cl — через обратимую химическую реакцию :

HCl + H 2 O → H 3 O + + Cl- —

Полученный раствор называется соляной кислотой и является сильной кислотой . Кислотная диссоциация или константа ионизации, К , является большим, что означает HCl , диссоциирует или ионизирует практически полностью в воде. Даже при отсутствии воды, хлористый водород все еще может действовать в качестве кислоты. Так , например, хлористый водород может растворяться в некоторых других растворителях , такие как метанол и протонирование молекулы или ионы, а также может служить в качестве кислотостойкого катализатора для химических реакций , где безводные желательны (безводные) условия.

HCl + СН 3 ОН → СН 3 О + Н 2 + Cl —

Из — за его кислой природы, хлористый водород является коррозионным веществом , особенно в присутствии влаги.

Структура и свойства

Структура твердого DCl, как определено с помощью дифракции нейтронов ДКЛ порошка при 77 К. DCl использовали вместо HCl , так как ядро дейтерия легче обнаружить , чем ядра водорода. «Бесконечный» цепи DCl обозначены пунктирными линиями.

Замороженный HCl претерпевает фазовый переход при 98,4 К. порошковой рентгеновской дифракции замороженного материала показывает , что материал переходит из ромбической структуры к кубическим одного во время этого перехода. В обеих структурах атомы хлора находятся в массиве гранецентрированного . Тем не менее, атомы водорода не могут быть расположены. Анализ спектральных и диэлектрических данных, а также определение структуры DCl (хлорид дейтерия) указывает на то, что образует HCl зигзаг цепи в твердое вещество, так же как и ВЧ (смотри рисунок справа).

Растворимость HCl (г / л) в обычных растворителях

Температура (° С)	0	20	30	50
вода	+823	720	+673	596
метанол	513	470	430
Этиловый спирт	454	410	381
простой эфир	356	249	195

Инфракрасный (ИК) спектр поглощения

Один дублет в ИК-спектре в результате изотопного состава хлора

Инфракрасный спектр газообразного хлористого водорода, как показано на левой стороне , состоит из ряда резких линий поглощения , сгруппированных вокруг 2886 см -1 (длина волны ~ 3,47 мкм). При комнатной температуре, почти все молекулы находятся в первом колебательном состоянии V  = 0. В том числе ангармонизма колебательная энергия может быть записана в виде.

Для того, чтобы продвигать молекулу HCl из V  = 0 к об  = 1 состояние, можно было бы ожидать , чтобы увидеть инфракрасное поглощение относительно v , O  =  ν е  + 2 х е ν е = 2880 см -1 . Тем не менее, это поглощение , соответствующее Q-ветви не наблюдается из — за его запрещено симметрией. Вместо этого, два набора сигналов (P- и R-ветвь) наблюдается в связи с одновременным изменением вращательного состояния молекул. Из — за квантово — механических правил отбора, только определенные вращательные переходы разрешены. Эти состояния характеризуются вращательным квантовым числом J  = 0, 1, 2, 3, … правила отбора утверждают , что Δ J только в состоянии принимать значения ± 1.

Значение вращательной постоянной В значительно меньше , чем колебательном один N , O , таким образом, что значительно меньшее количество энергии , необходимое для вращения молекулы; для типичной молекулы, это лежит в микроволновом диапазоне. Однако колебательная энергия молекулы HCl помещает его поглощение в инфракрасной области спектра, что позволяет спектр , показывающий вращательные переходы этой молекулы , чтобы быть легко собран с использованием инфракрасного спектрометра с газовой ячейкой. Последние могут даже быть изготовлены из кварца , как поглощение HCl , лежит в окне прозрачности для этого материала.

Естественно , в изобилии хлора состоит из двух изотопов, 35 Cl и 37 Cl, в соотношении примерно 3: 1. В то время как пружина константа одинакова в пределах экспериментальной ошибки, что приведенные массы отличаются вызывая измеримые различия в энергии вращения, таким образом , дублеты наблюдаются при ближайшем рассмотрении каждой линии поглощения, взвешенной в том же соотношении 3: 1.

Кристаллические модификации, цвет растворов и паров:

В жидком виде — бесцветная легко подвижная жидкость. Кристаллизуется в кубической решетке, ниже -174,15 С существует ромбическая модификация.

Получение

В лабораторных условиях хлороводород получают, воздействуя концентрированной серной кислотой на хлорид натрия (поваренную соль) при слабом нагревании:

HCl также можно получить гидролизом ковалентных галогенидов, таких, как хлорид фосфора(V), тионилхлорид (SOCl2), и гидролизом хлорангидридов карбоновых кислот:

В промышленности хлороводород ранее получали в основном сульфатным методом (методом Леблана), основанном на взаимодействии хлорида натрия с концентрированной серной кислотой. В настоящее время для получения хлороводорода обычно используют прямой синтез из простых веществ:

+ 184,7кДж

В производственных условиях синтез осуществляется в специальных установках, в которых водород непрерывно сгорает ровным пламенем в токе хлора, смешиваясь с ним непосредственно в факеле горелки. Тем самым достигается спокойное (без взрыва) протекание реакции. Водород подается в избытке (5 — 10 %), что позволяет полностью использовать более ценный хлор и получить незагрязненную хлором соляную кислоту.

Соляную кислоту получают растворением газообразного хлороводорода в воде.

Приложения

Наиболее хлористый водород используется в производстве соляной кислоты. Это также является важным реагентом в других промышленных химических превращений, например:

• Гидрохлорирование каучука
• Производство виниловых и алкилхлоридов

В полупроводниковой промышленности, он используется для обоих травления полупроводниковых кристаллов и очистить кремния с помощью трихлорсилана (SiHCl 3 ).

В лаборатории, безводные формы газа являются особенно полезными для генерирования на основе хлорида кислоты Льюиса , которые должны быть абсолютно сухими для их сайты Льюиса функционировать. Она также может быть использована , чтобы высушить соответствующие гидратированные формы этих материалов путем пропускания его через , как они нагреваются; материалы иначе метать газообразного хлороводорода себя и разлагаться. Ни один из этих гидратов может быть высушено с использованием стандартных методов эксикатора.

история

Алхимики этих средних веков признали , что сол ной кислота (тогда известная как дух соли или фолиевый SALIS ) выпустила парообразный хлористый водород, который был назван воздухом морской кислоты . В 17 — м веке, Глаубер использовали соль ( хлорид натрия ) и серной кислоты для получения сульфата натрия , выпуская газообразный хлористый водород (см производства, ниже). В 1772 году Шееле также сообщил эту реакцию , и иногда приписывают его открытия. Джозеф Пристли готовили хлористый водород в 1772 году, а в 1810 году Гемфри Дэви установлено , что он состоит из водорода и хлора .

Во время промышленной революции , спрос на щелочные вещества , такие как кальцинированная сода увеличилась, и Николя Леблан разработал новый процесс в промышленных масштабах для производства кальцинированной соды. В процессе Лебланы , соль превращают в кальцинированную соду, с использованием серной кислоты, известняка, и угля, что дает хлористый водород в качестве побочного продукта. Первоначально этот газ выбрасывается в воздух, но Закон Щелочи 1863 года запрещен такое высвобождение, так , то соды производители золы абсорбируется отходящий газ HCl в воде, производя соляную кислоту в промышленном масштабе. Позже, процесс Харгривз был разработан, который похож на процесс Леблан , кроме диоксида серы , воды и воздуха используются вместо серной кислоты в реакции , которая является экзотермической в целом. В начале 20 века процесс Леблан был фактически заменен Сольве , которые не производят HCl. Однако производство хлористого водорода продолжало как шаг в производстве соляной кислоты.

Исторические применения хлористого водорода в 20 — м века , включают hydrochlorinations из алкин в производстве хлорированного мономеров хлоропренового и винилхлорида , которые затем полимеризованное сделать полихлоропрен ( неопрен ) и поливинилхлорид (ПВХ), соответственно. В производстве винилхлорида, ацетилен (С 2 Н 2 ) является гидрохлорированным путем добавления HCl через тройную связь в С 2 Н 2 молекулы, превращая тройной в двойную связь , с получением винилхлорида.

«Ацетилен процесс», используемый до 1960 — х лет для изготовления хлоропрена , начинается посредством соединения двух ацетиленовых молекул, а затем добавляет к HCl присоединился к промежуточным через тройную связь , чтобы преобразовать его в хлоропрен , как показано здесь:

Этот «ацетилена процесс» был заменен с помощью процесса , который добавляет Cl 2 к одной из двойных связей в 1,3- бутадиена вместо этого, и последующее устранение производит HCl вместо того, чтобы , как и хлоропрена.

Безопасность

Хлороводород ядовит. Вдыхание хлороводорода может привести к кашлю, удушению, воспалению носа, горла и верхних дыхательных путей, а в тяжёлых случаях — к отёку легких, нарушению работы кровеносной системы и даже смерти. Контактируя с кожей может вызывать покраснение, боль и серьёзные ожоги. Хлористый водород может вызвать серьёзные ожоги глаз и их необратимое повреждение.

Смертельная концентрация (ЛК50):

3 г/м³ (человек, 5 минут)

1,3 г/м³ (человек, 30 минут)

3,1 г/м³ (крыса, 1 час)

1,1 г/м³ (мышь, 1 час)

Смертельная доза (ЛД50) — 238 мг/кг

Использовался как отравляющее средство во время войн.

Температурные константы смесей:

108,584 °C (температура кипения азеотропа, давление 1 атм) вода 79,778% хлороводород 20,222%

-74,7 °C (температура плавления эвтектической смеси) вода 77% хлороводород 23%

Растворимость (в г/100 г или характеристика):

бензол: растворим 1,9 (20°C)

вода: 96 (-18,3°C)

вода: 93,31 (-15°C)

вода: 89,79 (-10°C)

вода: 82,3 (0°C)

вода: 78,7 (10°C)

вода: 72,47 (20°C)

вода: 67,3 (30°C)

вода: 63,3 (40°C)

вода: 59,6 (50°C)

вода: 56,1 (60°C)

диэтиловый эфир: растворим 33,2 (20°C)

метанол: 88,7 (20°C)

серная кислота концентрированная: 0,4015 (25°C)

этанол: растворим

этанол абсолютный: 69,5 (20°C)

Плотность:

0,0016391 (0°C, г/см3)

1,187 (-85,1°C, г/см3)

1,045 (-155°C, г/см3)

1,469 (-166°C, г/см3)

1,48 (-154,79°C, г/см3)

Плотность растворов (г/см3):

1,01 (2.36%, 20°C, растворитель — вода)

1,03 (6.43%, 20°C, растворитель — вода)

1,05 (10.52%, 20°C, растворитель — вода)

1,06 (12.51%, 20°C, растворитель — вода)

1,07 (14.49%, 20°C, растворитель — вода)

1,08 (16.47%, 20°C, растворитель — вода)

1,1 (20.39%, 20°C, растворитель — вода)

1,155 (31.14%, 20°C, растворитель — вода)

1,198 (40%, 20°C, растворитель — вода)

Лечение отравлений:

Немедленно вынести пострадавшего на свежий воздух, освободить от стесняющей дыхание одежды. Ингаляция кислорода. Промывание глаз, носа, полоскание 2% раствором соды. При затруднении дыхания через нос — 2-3% раствор эфедрина 3-4 раза в день по 4-5 капель, подкожно атропин (1 мл 0,1% раствора). Тепло на область шеи. При кашле — кодеин, дионин, тепловлажные ингаляции 2-3% раствора соды (2-3 раза в день по 10 мин). В дальнейшем — отхаркивающие средства, горчичники на область трахеи, теплое молоко с боржомом или содой, маслом или медом. В более тяжелых случаях для профилактики и лечения пневмонии — ингаляции аэрозолей антибиотиков, курс лечения антибиотиками и сульфаниламидами.

При поражении глаз после промывания впустить в глаза по 1 капле 2% раствора новокаина или 0,5% раствора дикаина с адреналином (1:1000) с последующей инсталляцией стерильного вазелинового или персикового масла в конъюнктивальный мешок. Очки-консервы. В дальнейшем — 30% раствор альбуцида, гидрокортизоновая мазь. При попадании кислоты в глаза промывать их водой, а не нейтрализующими (щелочными) растворами.

При попадании крепкой кислоты на кожу — немедленное обмывание ее водой, лучше под давлением (например, из гидранта в течение 5-10 мин. В здравпункте наложить на обожженную поверхность кашицу из соды.

Дополнительная информация:

Химия безводного хлороводорода и его водного раствора различны.

Безводный хлороводород сильно дымит во влажном воздухе. Безводный хлороводород химически пассивен: не реагирует с серой, фосфором, углем, многими металлами. С нитридами, карбидами, боридами и сульфидами реагирует выше 650 С, с гидридами кремния, германия и бора — в присутствии хлорида алюминия, с оксидами переходных металлов — при 300 С и выше. Окисляется кислородом и азотной кислотой до хлора, с триоксидом серы дает хлорсульфоновую кислоту.

Водный раствор называется соляная кислота. Это бесцветная жидкость с резким запахом, сильная кислота, химически активна. Растворяет с выделением водорода все металлы имеющие отрицательный нормальный потенциал, со многими оксидами и гидроксидами дает хлориды, вытесняет более слабые кислоты (фосфорную, борную и т.д.) из их солей.

Производство 31%-ной соляной кислоты в СССР составляло 1 520 000 т. (1986).

Блок: 29/30 | Кол-во символов: 940
Источник: http://www.xumuk.ru/spravochnik/1105.html

Источники информации:

1. «Вредные вещества в промышленности: Справочник для химиков, инженеров и врачей» 7-е изд. т.3 Л.:Химия 1976 стр. 41-42
2. «Справочник химика» т.3, Л.-М.: Химия, 1965 стр. 80, 322
3. «Химическая энциклопедия» т.4 М.: Советская энциклопедия, 1995 стр. 381-383
4. Лурье Ю.Ю. «Справочник по аналитической химии» М.:Химия, 1979 стр. 91
5. Рабинович В.А., Хавин З.Я. «Краткий химический справочник» Л.: Химия, 1977 стр. 110

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...