Hydro chloride

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới điều hướng Bước tới tìm kiếm
Hydro chloride
Hydrogen-chloride-2D-dimensions.svg
Cấu trúc phân tử của hydro chloride
Tổng quan
Danh pháp IUPACHydro chloride
Cloran
Tên khácAxít clohiđric
Chloride hydro
Axít hydrocloric
Khí axít hydrocloric
Công thức phân tửHCl (khí)
Phân tử gam36,4606 g/mol
Biểu hiệnKhí không màu, ưa ẩm
Số CAS[7747-01-0]
Thuộc tính
Tỷ trọngpha1,477 g/L
Độ hòa tan trong nước720g/L (20°C)
Nhiệt độ nóng chảy-114,2 °C (158,8 K)
Điểm sôi-85,1 °C (187,9 K)
pKa-8
Khác
MSDSMSDS ngoài
Các nguy hiểm chínhĐộc hại, chất ăn mòn
NFPA 704Nfpa h3.pngNfpa f0.pngNfpa r1.png
Điểm bắt lửaKhông cháy
Rủi ro/An toànR: 23, 24, 25, 35, 37
S: 7, 9, 26, 36, 37, 39, 45
Số RTECSMW4025000
Dữ liệu hóa chất bổ sung
Cấu trúc & thuộc tínhn εr, v.v.
Dữ liệu nhiệt động lựcCác trạng thái
rắn, lỏng, khí
Dữ liệu quang phổUV, IR, NMR, MS
Các hợp chất liên quan
Các hợp chất tương tựHF
HBr
HI
Các hợp chất liên quanAxít clohiđric
Ngoại trừ có thông báo khác, các dữ liệu
được lấy ở 25 °C, 100 kPa
Thông tin về sự phủ nhận và tham chiếu

Hydro chloride HCl, là một chất khí không màu, độc hại, có tính ăn mòn cao, tạo thành khói trắng khi tiếp xúc với hơi ẩm. Hơi trắng này là axít clohiđric được tạo thành khi hydro chloride hòa tan trong nước. Hydro chloride cũng như axít clohiđric là các hóa chất quan trọng trong công nghiệp hóa chất, khoa học, công nghệ. Tên gọi HCl thông thường hay được dùng để chỉ (ở một mức độ nào đó là không hoàn toàn chính xác) axít clohiđric thay vì để chỉ hydro chloride ở trạng thái khí.

Hóa học[sửa | sửa mã nguồn]

Phân tử hydro chloride (HCl) là một phân tử hai nguyên tử đơn giản, bao gồm một nguyên tử hydro và một nguyên tử clo kết hợp với nhau thông qua một liên kết đơn cộng hóa trị. Do nguyên tử clo có độ âm điện cao hơn so với nguyên tử hydro nên liên kết cộng hóa trị này là phân cực rõ ràng. Do phân tử tổng thể có mômen lưỡng cực lớn với điện tích một phần âm δ- tại nguyên tử clo và điện tích dương δ+ tại nguyên tử hydro, nên phân tử hai nguyên tử hydro chloride là phân tử phân cực mạnh. VÌ thế, nó rất dễ dàng hòa tan trong nước cũng như trong các dung môi phân cực khác.

Khi tiếp xúc với nước, nó nhanh chóng bị ion hóa, tạo thành các cation hydro (H3O+) và các anion chloride (Cl-) thông qua phản ứng hóa học thuận nghịch sau:

HCl + H2O → H3O+ + Cl

Dung dịch tạo thành được gọi là axít clohiđric và nó là một axít mạnh. Hằng số điện li axít hay hằng số ion hóa Ka là rất lớn, nghĩa là HCl bị điện li hay ion hóa toàn phần trong nước.

Kể cả khi không có mặt nước thì hydro chloride vẫn có thể có phản ứng như một axít. Ví dụ, hydro chloride có thể hòa tan trong các dung môi phân cực khác như mêtanol và có phản ứng như một chất xúc tác axít cho các phản ứng hóa học khi điều kiện khan nước (anhiđrơ) là mong muốn.

HCl + CH3OH → CH3O+H2 + Cl

HCl cung cấp proton cho phân tử mêtanol (CH3OH)

Do bản chất axít của nó, hydro chloride là một chất khí có tính ăn mòn, cụ thể là khi có sự hiện diện của hơi ẩm.

Khói trắng của Hydrocloric làm thay đổi pH của giấy quỳ. Màu đỏ chỉ ra rằng dung dịch có tính axít.

Tác hại cho sức khỏe[sửa | sửa mã nguồn]

Hydro chloride tạo thành axít clohiđric có tính ăn mòn cao khi tiếp xúc với cơ thể. và có khả năng tử vong Việc hít thở phải hơi khói gây ra ho, nghẹt thở, viêm mũi, họng và phần phía trên của hệ hô hấp. Trong những trường hợp nghiêm trọng là phù phổi, tê liệt hệ tuần hoàntử vong. Tiếp xúc với da có thể gây mẩn đỏ, các thương tổn hay bỏng nghiêm trọng. Nó cũng có thể gây ra mù mắt trong những trường hợp nghiêm trọng.

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Các nhà giả kim thuật kể từ thời Trung cổ đã nhận ra rằng axít clohiđric (khi đó gọi là rượu của muối hay acidum salis) sinh ra hydro chloride ở dạng hơi, khi đó gọi là marine acid air (khí axít biển).

Trong thế kỷ XVII, Johann Rudolf Glauber sử dụng muối (natri chloride) và axít sunfuric để điều chế natri sunfat, giải phóng ra khí hydro chloride.

2NaCl + H2SO4 → 2HCl + Na2SO4

Năm 1772, Carl Wilhelm Scheele cũng thực hiện phản ứng này và đôi khi được coi là người phát hiện ra nó. Joseph Priestley điều chế được hydro chloride tinh chất vào năm 1772 và vào năm 1818 thì Humphry Davy chứng minh rằng nó là hợp chất của hydroclo.

Trong thời kỳ cách mạng công nghiệp, nhu cầu về các hợp chất kiềm như tro xô đa (Na2CO3) đã tăng lên và Nicolas Leblanc đã phát triển một công nghệ mới ở quy mô công nghiệp để sản xuất tro xô đa. Trong công nghệ Leblanc, muối ăn được chuỷển hóa thành tro xô đa bằng axít sunfuric, đá vôi và than, tạo ra hydro chloride như một sản phẩm phụ. Ban đầu, nó đã bị xả ra ngoài không khí, nhưng đạo luật Kiềm năm 1863 đã nghiêm cấm việc xả khí này, vì thế các nhà sản xuất tro xô đa đã cho hấp thụ khí thải HCl trong nước, tạo ra axít clohiđric với sản lượng quy mô công nghiệp. Sau đó công nghệ Hargreaves đã được tạo ra, nó là tương tự như công nghệ Leblanc, ngoại trừ việc người ta sử dụng lưu huỳnh dioxide, nước, không khí thay cho axít sulfuric trong phản ứng là tỏa nhiệt về tổng thể. Trong đầu thế kỷ XX thì công nghệ Leblanc đã được thay thế bằng công nghệ Solvay, nó không sinh ra HCl. Tuy nhiên, việc sản xuất hydro chloride vẫn được tiếp tục như là một bước trong sản xuất axít clohiđric.

Các công dụng lịch sử của hydro chloride trong thế kỷ XX bao gồm hydroclorinat hóa các Ankyl trong sản xuất các monome clorinat hóa như cloropren (CH2=CCl-CH=CH2) và Vinyl chloride (CH2=CHCl), để sau đó nhờ polyme hóa sinh ra polycloropren (neopren) và polyvinyl chloride (PVC). Trong sản xuất vinyl chloride, acetylen (C2H2) được hydroclorinat hóa bằng cách bổ sung HCl vào để phá vỡ liên kết ba của phân tử C2H2, tạo ra liên kết đôi, sinh ra vinyl chloride.

"Công nghệ acetylen", được sử dụng cho tới thập niên 1960 để sản xuất cloropren, bắt đầu bằng việc kết nối hai phân tử acetylen, sau đó bổ sung HCl vào chất trung gian đã kết nối thông qua liên kết ba để chuyển nó thành cloropren như chỉ ra dưới đây:

Chloroprene synthesis.svg

Công nghệ acetylen này đã được thay thế bằng công nghệ khác, trong đó người ta bổ sung Cl2 vào một trong các liên kết đôi trong 1,3-butadien (CH2=CH-CH=CH2), và kết quả là có thể sản sinh ra cloropren và HCl.

Hiện nay, phần lớn hydro chloride được sản xuất ra để sản xuất axít clohiđric.

Mô hình phân tử hydro chloride.

Sản xuất[sửa | sửa mã nguồn]

Tổng hợp trực tiếp[sửa | sửa mã nguồn]

Trong công nghiệp clo-alkali, dung dịch muối ăn được điện phân để sản xuất clo (Cl2), natri hydroxíthydro (H2). Khí clo nguyên chất có thể tái tổ hợp trong lò sản xuất HCl với khí hydro, tạo ra hydro chloride nguyên chất.

Cl2 + H2 → 2HCl

Phản ứng này tỏa nhiệt.

Khí tạo ra được hấp thụ trong nước tinh khiết (nước đã khử hết các ion khác), tạo ra axít clohiđric tinh khiết. Phản ứng này có thể sử dụng để tạo ra sản phẩm rất tinh khiết cho công nghiệp thực phẩm.

Tổng hợp hữu cơ[sửa | sửa mã nguồn]

Một lượng lớn axít clohiđric được sinh ra trong quá trình clorinat hóa hay florinat hóa các hợp chất hữu cơ, chẳng hạn teflon, freon và các CFC khác, axít cloroaxetic, và PVC. Thông thường việc sản xuất HCl như thế được sử dụng ngay tại chỗ.

R-H + Cl2 → R-Cl + HCl
R-Cl + HF → R-F + HCl

Khí HCl sinh ra hoặc được tái sử dụng trực tiếp, hoặc được nước hấp thụ, tạo thành axít clohiđric cấp kỹ thuật hay công nghiệp.

Phòng thí nghiệm[sửa | sửa mã nguồn]

Một lượng nhỏ khí HCl sử dụng trong phòng thí nghiệm có thể sản xuất bằng cách khử nước của axít clohiđric theo 2 cách:

  • Giải phóng ra nhờ bổ sung axít sulfuric đậm đặc vào dung dịch axít clohiđric đậm đặc.
  • Giải phóng ra nhờ bổ sung chloride calci khan vào dung dịch axít clohiđric đậm đặc.

Ngoài ra, HCl có thể sinh ra nhờ phản ứng của axít sulfuric với chloride natri:

NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl↑

Những phòng thí nghiệm bí mật và bất hợp pháp nói chung sử dụng khí HCl sinh ra theo cách này để chuyển hóa các loại ma túy gốc tự do thành dạng các muối hydro chloride nhằm dễ dàng phân phối hơn.

HCl cũng có thể điều chế bằng cách thủy phân một số hợp chất chứa chloride hoạt hóa như chloride phosphor, chloride thionyl (SOCl2) và các chloride acyl (R-CO-Cl). Bổ sung thêm nước có thể hấp thụ khí HCl để tạo thành axít clohiđric. Ví dụ, nước lạnh có thể nhỏ giọt từ từ vào pentachloride phosphor (PCl5) để tạo ra HCl theo phản ứng:

PCl5 + H2O → POCl3 + 2HCl

Nước nóng có thể giải phóng ra nhiều khí HCl hơn nhờ thủy phân PCl5 thành axít orthophosphorric. Phản ứng của nước với phosphor trichloride (PCl3) cũng sinh ra HCl.

Phản ứng của chloride thionyl với nước sinh ra lưu huỳnh dioxide (SO2) cũng như HCl. Đối với các phản ứng này, xem bài thionyl chloridehalide acyl.

Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Một số ứng dụng của hydro chloride là:

  • Sản xuất axít clohiđric
  • Hydroclorinat hóa cao su
  • Sản xuất các chloride vinyl và alkyl
  • Trung gian hóa học trong các sản xuất hóa chất khác
  • Làm chất trợ chảy babit
  • Xử lý bông
  • Trong công nghiệp bán dẫn (loại tinh khiết)
    • Khắc các tinh thể bán dẫn
    • Chuyển silic thành SiHCl3 để làm tinh khiết silic

Hydro chloride thông thường chứa trong các bình nén với ký hiệu đỏ và nâu/xám với dải vàng.

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

  • Chloride, các muối vô cơ của axít clohiđric
  • Hydrochloride, các muối hữu cơ của axít clohiđric

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]