Хлоридна кислота. Сильна мінеральна кислота

Соляна кислота – водний розчин хлороводню. Це дуже сильна кислота, її протолітична дисоціація відбувається під дією полярних молекул води, які виступають у цій реакції як основи:
HCl + H2O = H3O+ + Cl-

Для добування чистої соляної кислоти газоподібний хлороводень, що утворюється під час горіння водню у хлорі, пропускають знизу вгору крізь дві абсорбційні (вбирні) колонки, які зверху зрошуються водою. Заповнення колон насадкою та принцип протитечії забезпечують ефективне вбирання газоподібного HCl водою з утворенням соляної кислоти.

Концентрована соляна кислота за звичайних умов містить 37 % HCl, її густина становить 1,19 г/см3. Хімічний склад цієї кислоти близький до HCl∙3,5H2O. Приблизний вміст HCl у водному розчині у відсотках легко знайти, помноживши на 2 число дробових часток його густини. Наприклад, за густини 1,19 г/см3 відсотковий вміст HCl дорівнюватиме 19 ∙ 2 = 38 %. І навпаки, знаючи відсотковий вміст HCl у соляній кислоті тієї чи іншої концентрації, можна приблизно оцінити її густину. Густина 13 % соляної кислоти становить 1,065 г/см3.

Приготуванням 1,184 н розчину HCl зручно створювати середовище з рН = 0 (за температури 25 °С).

Як сильна одноосновна кислота, соляна кислота енергійно взаємодіє з багатьма металами та їхніми оксидами з утворенням солей – хлоридів. У реакціях окиснення металів акцептором електронів є іон водню, тому в середовищі HCl легко розчиняються метали, розміщені в ряду стандартних електродних потенціалів до водню, тобто метали з від’ємними значеннями стандартних електродних потенціалів, наприклад:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑.

Внаслідок високої агресивності соляної кислоти відносно конструкційних металів, насамперед звичайних сталей, її транспортують і зберігають у скляних бутлях або у футерованих гумою сталевих місткостях.

Більшість солей соляної кислоти добре розчиняється у воді. Важкорозчинними є хлориди AgCl, PbCl2, CuCl, TlCl, HgCl2, AuCl.

На відміну від HF, соляна кислота окиснюється до вільного хлору такими сильними окисниками, як KMnO4, K2Cr2O7, MnO2, тощо, але не окиснюється концентрованою сірчаною кислотою.

Сфери застосування:
Хімічна промисловість:

• соляна кислота – одна з найважливіших речовин для хімічного аналізу, вивченні та виробництві хімічних сполук у лабораторних і промислових умовах
• для виробництва вінілхлориду, дихлоретану, хлоридів металів
• як стабілізатор кислотності середовища, нейтралізації стічних вод
• для регенерації іонообмінних смол
• реагент для кислотно-основного титрування

Металургія

• для декапірування сталі

Побутова хімія:

• для виробництва засобів для очищення поверхонь від мінеральних забруднень

Соляна кислота в органічному синтезі

n-Метоксикорична кислота

Реагенти:

• пара-метоксибензальдегід (анісовий) – 2,4 мл
• кислота малонова – 2 г
• піридин – 30 мл
• піперидин – 0,2 мл
• кислота соляна
• спирт етиловий 50 %

Обладнання:

• колба круглодонна з/ш 100 мл
• холодильник зворотній із водяним охолодженням
• плитка електрична
• баня льодяна
• колба Бунзена
• воронка Бюхнера або фільтр Шотта

Конденсація Кневенагеля ароматичних альдегідів із малоновою кислотою при високимх температурах переважно супроводжується декарбоксилюванням з утворенням відповідних аналогів коричної кислоти.

До розчину 2,4 мл анісового альдегіду та 2 г малонової кислоти в 30 мл свіжоперегнаного піридину додаємо 3-4 краплі піперидину та кип’ятимо суміш у круглодонній колбі зі зворотнім холодильником упродовж двох годин. Після охолодження доливаємо 20 мл води та підкислюємо розбавленою соляною кислотою до рН 2-3. Відфільтровуємо осад і перекристалізовуємо з 50 % етилового спирту.
Отримуємо 2,6 г (75 %) продукту у вигляді безбарвних кристалів із температурою плавлення 172 °С.

Приготування розчину хлоридної (соляної) кислоти

Оскільки хлоридна кислота за агрегатним станом – це розчин, то спочатку готують розчин приблизної концентрації – 0,1 моль-екв/л, точну концентрацію якого встановлюють за якою-небудь вихідною речовиною (наприклад, бурою). Кількість кислоти, необхідної для приготування 500 мл 0,1 моль-екв/л розчину, підраховують наступним чином. Так як концентрація продажного реактиву є приблизно 13 %-ною, то в 100 г розчину такої кислоти міститься 13 г HCl. Молекулярна маса кислоти дорівнює 36,46, тому для приготування 500 мл 0,1
моль-екв/л розчину потрібно взяти 1,823 г HCl.

Така кількість HCl міститься приблизно у 14 г 13 %-ї кислоти. Хлоридну кислоту зручніше міряти, ніж важити. Для визначення об'єму
знайдену масу ділять на питому густину: V = 14/1,065 = 13,14 мл. Таким чином, для приготування 500 мл розчину кислоти з наближеною
концентрацією 0,1 моль-екв/л хлористоводневої кислоти відмірюють циліндром чи мензуркою 13 мл 13 % хлоридноъ кислоти, кількісно переносять в мірний циліндр на 1000 мл і доводять об’єм водою до 500 мл.

Стандартизація розчину хлоридної кислоти

В основі методу лежить реакція:
Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O = 2NaCl + 4H3BO3
Для встановлення концентрації приготованого розчину HCl відбирають в конічну колбу на 100 мл мірною піпеткою аліквоту (10-25 мл) розчину бури і додають до розчину 2-3 краплі індикатора. Вибір індикатора зумовлений тим, що в точці еквівалентності розчин
повинен містити лише хлористий натрій і борну кислоту, яка обумовлює слабокислу реакцію розчину. Значення рН розчину в точці еквівалентності можна підрахувати, якщо виходити з величини константи дисоціації борної кислоти.
Відомо, що для слабкої кислоти:

Концентрація борної кислоти в кінці титрування дорівнює приблизно 0,1 моль-екв/л, а рК=9,2. Значить:

Титрування буде найбільш точним в тому випадку, якщо взяти індикатор з показником титрування 5,1, або найбільш близьким до цього значення. Найкраще підходить метил-червоний, так як його значення рТ=5. Можна взяти також метилоранж, хоч при титруванні з цим індикатором витрачається деяка надлишкова кількість HCl, що може бути враховано за допомогою “холостого досліду”. Для того, щоб полегшити спостереження за переходом забарвлення, можна титрувати “із свідком”, В ролі “свідка” беруть небагато розчину бури, доводячи його водою до об’єму, однакового з об’ємом досліджуваного розчину в кінці титрування. При користуванні таким “свідком” титрують до появи в досліджуваному розчині оранжевого відтінку , що легко бачити при порівнянні з жовтим забарвленням “свідка”.

Концентрацію кислоти вважають встановленою правильно, якщо результати щонайменше трьох послідовних титрувань показують розходження не більше 0,1 мл. Тоді для підрахунку концентрації кислоти беруть середнє арифметичне з одержаних даних.
Розрахунок точної концентрації розчину хлоридної (соляної) кислоти проводять з формули:
C1∙V1 = C2∙V2, де:
C1 – концентрація розчину бури,
V1 - об’єм розчину бури, взятого для титрування (в мл),
C2 - концентрація розчину HCl,
V2 - об’єм кислоти, витраченої на титрування бури (в мл).

Робочий титрований розчин кислоти зберігають в склянці з пробкою. На склянку наклеюють етикетку, на якій вказують назву кислоти, її концентрацію, дату встановлення концентрації.

Соляна кислота як засіб для очищення поверхні металів

Щоб прибрати тугоплавку оксидну плівку з поверхні залізних армуючих елементів їх необхідно обробити в слабкому розчині хлоридної кислоти у спирті. Обробку можна здійснювати в ультразвуковій ванні.

Для травлення алюмінію використовують кислоту Келлера. Цей розчин зазвичай включає в себе комбінацію кислотних речовин, таких як хлоридна кислота (HCl), нітратна кислота (HNO3) і хлорид хрому (CrCl3)) від 10 до 15 секунд для виділення та підкреслення особливостей макроструктури зразків, таких як зернистість, дефекти, включення, межі зерен та ін.