حمض الهيدروكلوريك (HCl): الهيكل ، الخواص ، المخاطر والإستخدامات
حمض الهيدروكلوريك (HCl) هو مركب غير عضوي يتكون من الذوبان في الماء من كلوريد الهيدروجين ، ويصدر أيون الهيدرونيوم (H 3 O +) وأيون كلوريد (Cl-). وبشكل أكثر تحديدا ، هو هيدرازيد كلور الهالوجين مع الهيدروجين.
حمض الهيدروكلوريك هو حمض قوي مؤين بالكامل في الماء ومنتجاته المؤينة مستقرة. إن التأين الكامل للهيدروكلوروفلوروكربون يدعمه حقيقة أن الرقم الهيدروجيني لمحلول 0.1 م من حمض الهيدروكلوريك هو 1.
تتمثل الطريقة الرئيسية للإنتاج الصناعي من حمض الهيدروكلوريك في كلورة المركبات العضوية لإنتاجها ، على سبيل المثال ثنائي كلورو الميثان أو ثلاثي كلورو إيثيلين أو بيركلور إيثيلين أو كلوريد الفينيل. حمض الهيدروكلوريك هو نتيجة ثانوية لتفاعل الكلورة.
يتم استخدامه في المعايرة الأساسية في العديد من التفاعلات الكيميائية ، في الهضم الكيميائي للمركبات العضوية ، إلخ.
يمكن أن تسبب أبخرة حمض الهيدروكلوريك (كلوريد الهيدروجين) إصابة خطيرة للعينين. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يسبب تهيج ومشاكل حادة في الجهاز التنفسي.
يحتوي ضوء المعدة على درجة الحموضة الحمضية (1-3) ذات التركيز العالي من حمض الهيدروكلوريك. يفضل وجود الحمض تعقيم محتوى المعدة ، مما يعطل البكتيريا الموجودة في الغذاء. هذا من شأنه أن يفسر التهاب المعدة والأمعاء المرتبط بحالة achlorhydria.
بالإضافة إلى ذلك ، حمض الهيدروكلوريك يسهل هضم البروتينات عن طريق تفعيل البيبسين انزيم البروتين.
يستخدم في تنظيف حمامات السباحة ، وعادة ما يكون كافيا مع منظف شائع ولكن هناك بقع تلتصق بين البلاط ، والتي تتطلب في هذه الحالات استخدام حمض الهيدروكلوريك.
يتم استخدامه في السيطرة على درجة الحموضة في المنتجات الصيدلانية والمواد الغذائية ومياه الشرب. كما أنها تستخدم في تحييد تيارات النفايات التي تحتوي على مواد قلوية.
يستخدم حمض الهيدروكلوريك في تجديد راتنجات التبادل الأيوني ، ويستخدم في عزل أيونات المعادن أو أنواع أخرى من الأيونات في الصناعة ، وفي مختبرات البحوث وفي تنقية مياه الشرب.
من ناحية أخرى ، يمكن القول أيضًا أن كلوريد الهيدروجين ، وهو مركب غازي ، هو جزيء ثنائي الذرات والذرات التي تشكله مرتبطة برابطة تساهمية. وفي الوقت نفسه ، فإن حمض الهيدروكلوريك هو مركب أيوني ينحل في محلول مائي إلى H + و Cl-. التفاعل بين هذه الأيونات هو من النوع الكهربائي.
التركيب الكيميائي
يتشكل كل جزيء من حمض الهيدروكلوريك بواسطة ذرة الهيدروجين وذرة الكلور. على الرغم من أن حمض الهيدروكلوريك في درجة حرارة الغرفة سامة وغاز عديم اللون ، إذا تم إذابة في الماء ، يتم إعطاء حمض الهيدروكلوريك.
تدريب
- يمكن إنتاجه عن طريق التحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم (كلوريد الصوديوم) الذي ينتج H2 (g) ، Cl 2 (g) ، 2Na (ac) و OH- (ac). ثم:
H 2 + Cl 2 => 2 حمض الهيدروكلوريك
هذا رد فعل طارد للحرارة.
- يتم إنتاج HCl عن طريق تفاعل كلوريد الصوديوم مع حمض الكبريتيك. العملية التي يمكن تخطيطها بالطريقة التالية:
NaCl + H 2 SO 4 => NaHSO 4 + HCl
بعد ذلك يتم جمع كلوريد الهيدروجين ويتفاعل كلوريد الصوديوم مع ثنائي كبريتيت الصوديوم وفقًا للتفاعل التالي:
NaCl + NaHSO 4 => Na 2 SO 4 + HCl
قدم هذا التفاعل بواسطة يوهان غلوبر في القرن السابع عشر لإنتاج حمض الهيدروكلوريك. حاليا يستخدم بشكل رئيسي في المختبرات ، حيث انخفضت أهمية استخدامه الصناعي.
- يمكن إنتاج حمض الهيدروكلوريك كنتيجة ثانوية لكلورة المركبات العضوية ، على سبيل المثال: في إنتاج ثنائي كلورو الميثان.
C 2 H 4 + Cl 2 => C 2 H 4 Cl 2
C 2 H 4 Cl 2 => C 2 H 3 Cl + HCl
يتم استخدام هذه الطريقة لإنتاج حمض الهيدروكلوريك بشكل صناعي ، بحساب أن 90 ٪ من حمض الهيدروكلوريك المنتج في الولايات المتحدة هو عن طريق هذه المنهجية.
وأخيرا ، يتم إنتاج حمض الهيدروكلوريك في حرق النفايات العضوية المكلورة:
C 4 H 6 Cl 2 + 5 O 2 => 4 CO 2 + 2 H 2 O + 2 HCl
اين هو؟
يتركز حمض الهيدروكلوريك في تجويف المعدة حيث يتم الوصول إلى درجة الحموضة 1. ويحول وجود حاجز مخاط غني بالبيكربونات دون تعرض خلايا المعدة لأضرار بسبب انخفاض درجة الحموضة في المعدة.
هناك ثلاثة محفزات فسيولوجية رئيسية لإفراز H + من قبل الخلايا الجدارية للجسم المعدي: gastrin ، الهيستامين و acetylcholine.
غاسترين
غاسترين هو هرمون يفرز في منطقة غشاء المعدة ويعمل على زيادة تركيز الخلايا في الكالسيوم ، وهو عبارة عن وسيط لتنشيط النقل النشط لـ H + نحو تجويف المعدة.
يتم إجراء النقل النشط بواسطة إنزيم ATPase الذي يستخدم الطاقة الموجودة في ATP لجلب H + إلى التجويف المعدي وإدخال K +.
الهستامين
يفرز من قبل ما يسمى خلايا تشبه المعوية (SEC) من الجسم في المعدة. يتم التوسط في عملها من خلال زيادة تركيز AMP الدوري ويعمل عن طريق زيادة ، مثل gastrin ، النقل النشط لـ H + إلى التجويف المعدني بوساطة مضخة H + -K +.
أستيل
يتم إفرازه بواسطة أطراف العصب المبهم ، مثل التوسط في عمل gastrin بزيادة الكالسيوم داخل الخلايا ، تنشيط نشاط المضخة H + -K +.
يأتي H + للخلايا الجدارية من تفاعل CO 2 مع H 2 O لتكوين H 2 CO 3 (حمض الكربونيك). هذا يتحلل في وقت لاحق في H + و HCO 3 -. يتم نقل H + بنشاط إلى تجويف المعدة من خلال الغشاء القمي في المعدة. وفي الوقت نفسه ، يتم نقل HCO 3 - إلى الدم إلى جانب Cl- دخول.
آلية النقل المضاد أو النقل المضاد لـ Cl-HCO 3 - التي تحدث في الغشاء القاعدي للخلايا الجدارية تنتج التراكم داخل الخلايا لـ Cl-. في وقت لاحق ، يمر الأيون في تجويف المعدة المصاحب لـ H +. يقدر أن إفراز المعدة من حمض الهيدروكلوريك لديه تركيز 0.15 م.
مصادر أخرى من حمض الهيدروكلوريك البيولوجي
هناك محفزات أخرى لإفراز حمض الهيدروكلوريك بواسطة الخلايا الجدارية مثل الكافيين والكحول.
تحدث قرحة المعدة والاثني عشر عند كسر الحاجز الذي يحمي خلايا المعدة من التأثير الضار لـ HCl.
من خلال القضاء على الإجراء الوقائي المذكور أعلاه للبكتيريا Helicobacter pilori ، يسهم حمض الصفصاف والعقاقير المضادة للالتهابات غير الستيرويدية (NSAIDs) في إنتاج القرحة.
إفراز حمض لديه وظيفة القضاء على الميكروبات الموجودة في الغذاء وبدء هضم البروتينات ، من خلال عمل البيبسين. تفرز الخلايا الرئيسية في الجسم المعدي البيبسينوجين ، وهو أنزيم يتحول إلى بيبسين عن طريق انخفاض درجة الحموضة في تجويف المعدة.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
الوزن الجزيئي
36.458 جم / مول.
اللون
إنه سائل عديم اللون أو سائل قليلاً.
رائحة
إنها رائحة مزعجة حادة.
نكهة
الحد الأدنى لتذوقه هو الماء النقي وهو تركيز 1.3 × 10-4 مول / لتر.
نقطة الغليان
-121 درجة فهرنهايت إلى 760 مم زئبق. -85.05 درجة مئوية إلى 760 مم زئبق.
نقطة انصهار
-174 درجة فهرنهايت (-13.7 درجة فهرنهايت) لمحلول حمض الهيدروكلوريك بنسبة 39.7٪ وزن / وزن في الماء) ، -114.22 درجة مئوية.
الذوبان في الماء
يمكن أن يحتوي محلول HCl على 67٪ وزن / وزن عند 86 درجة فهرنهايت ؛ 82.3 جم / 100 جم ماء عند 0 درجة مئوية ؛ 67.3 جم / 100 جم ماء عند 30 درجة مئوية و 63.3 جم / 100 جم ماء عند 40 درجة مئوية
الذوبان في الميثانول
51.3 جم / 100 جم من المحلول عند 0 درجة مئوية و 47 جم / 100 محلول عند 20 درجة مئوية
الذوبان في الإيثانول
41.0 / 100 جم من المحلول عند 20 درجة مئوية
الذوبان في الأثير
24.9 جم / 100 من المحلول عند 20 درجة مئوية
كثافة
1.059 جم / مل عند 59 درجة فهرنهايت في محلول 10.17٪ وزن / وزن.
كثافة الغاز
100045 جم / لتر
كثافة البخار
1،268 (فيما يتعلق بالهواء تؤخذ 1)
ضغط البخار
32،452 مم زئبق عند 70 درجة فهرنهايت ؛ 760 مم زئبق عند -120.6 درجة فهرنهايت
استقرار
لديها استقرار حراري عالي.
الاشتعال الذاتي
انها ليست قابلة للاشتعال.
التحلل
يتحلل عن طريق التسخين المنبعث من دخان الكلور السام.
اللزوجة: 0.405 cPoise (سائل عند 118.6 º K) ، 0.0131 c Poise (بخار عند 273.06 º K).
التآكل
إنه شديد التآكل للألومنيوم والنحاس والفولاذ المقاوم للصدأ. يهاجم جميع المعادن (الزئبق والذهب والبلاتين والفضة والتنتالوم باستثناء سبائك معينة).
التوتر السطحي
23 مليون متر مكعب في الساعة 118.6 درجة مئوية
التبلمر
تخضع الألدهيدات والإيبوكسيدات إلى بلمرة عنيفة في وجود حمض الهيدروكلوريك.
تتأثر الخواص الفيزيائية ، مثل اللزوجة وضغط البخار ونقطة الغليان ونقطة الانصهار ، بنسبة تركيز ث / ث من حمض الهيدروكلوريك.
تطبيقات
يستخدم حمض الهيدروكلوريك في المنزل ، في صناعات مختلفة ، في مختبرات التعليم والبحث ، إلخ.
الصناعية والمنزل
- يستخدم حمض الهيدروكلوريك في معالجة المعادن الهيدرولوجية ، على سبيل المثال ، في إنتاج الألومينا وثاني أكسيد التيتانيوم. يتم استخدامه في تنشيط إنتاج آبار النفط.
يزيد حقن الحمض من المسامية حول الزيت ، وبالتالي يفضل استخراجه.
- يستخدم للتخلص من رواسب CaCO 3 (كربونات الكالسيوم) من خلال تحوله إلى CaCl 2 (كلوريد الكالسيوم) وهو أكثر قابلية للذوبان ويسهل التخلص منه. وبالمثل ، يتم استخدامه صناعيا في معالجة الصلب ، والمواد ذات الاستخدامات والتطبيقات العديدة ، سواء في الصناعات ، كما في المباني والمنزل.
- يستخدم الماسونيون حلول حمض الهيدروكلوريك لغسل وتنظيف الطوب. يتم استخدامه في المنزل في تنظيف وتطهير الحمامات ومصارفها. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم حمض الهيدروكلوريك في النقوش بما في ذلك عمليات تنظيف المعادن.
- يستخدم حمض الهيدروكلوريك في إزالة طبقة أكسيد الحديد المتعفن التي تتراكم على الصلب ، قبل معالجتها اللاحقة في البثق ، التصفيح ، الجلفنة ، إلخ.
Fe 2 O 3 + Fe + 6 HCl => 3 FeCl 2 + H 2 O
- على الرغم من كونه شديد التآكل ، فإنه يستخدم لإزالة بقع المعادن الموجودة في الحديد والنحاس والنحاس الأصفر ، وذلك باستخدام التخفيف 1:10 في الماء.
التوليفات والتفاعلات الكيميائية
- يستخدم حمض الهيدروكلوريك في تفاعلات معايرة القواعد أو القلويات ، وكذلك في ضبط درجة الحموضة في المحاليل. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في العديد من التفاعلات الكيميائية ، على سبيل المثال في هضم البروتينات ، وهو إجراء قبل دراسات محتوى الأحماض الأمينية وتحديدها.
الاستخدام الرئيسي لحمض الهيدروكلوريك هو إنتاج المركبات العضوية ، مثل كلوريد الفينيل وثاني كلورو ميثان. الحمض هو وسيط في إنتاج البولي والكربون المنشط وحمض الأسكوربيك.
- يستخدم في صناعة المواد اللاصقة. بينما في صناعة الغزل والنسيج يتم استخدامه في تبييض الأقمشة. يتم استخدامه في صناعة دباغة الجلود التي تتدخل في معالجتها. كما أنها تستخدم كسماد وفي إنتاج كلوريد ، أصباغ ، إلخ. كما أنها تستخدم في الطلاء الكهربائي والتصوير الفوتوغرافي وفي صناعة المطاط.
- يستخدم في إنتاج الحرير الصناعي ، في تكرير الزيوت والدهون والصابون. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في تفاعلات البلمرة ، الأيزومير و الألكلة.
المخاطر والسمية
له تأثير تآكل على الجلد والأغشية المخاطية التي تنتج الحروق. هذه ، إذا كانت شديدة ، يمكن أن تسبب التقرحات ، وترك ندبات الجدرة والسحب. يمكن أن يسبب ملامسة العينين تقليلًا أو فقدًا تامًا للرؤية بسبب تلف القرنية.
عندما يصل الحمض إلى الوجه ، يمكن أن يتسبب في تشوهات قاسية تشوه الوجه. الاتصال المتكرر مع الحمض يمكن أن يسبب التهاب الجلد.
يسبب تناول حمض الهيدروكلوريك حروق في الفم والحلق والمريء والجهاز الهضمي ، مما يسبب الغثيان والقيء والإسهال. في الحالات القصوى يمكن أن يحدث ثقب في المريء والأمعاء ، مع السكتة القلبية والموت.
من ناحية أخرى ، يمكن لأبخرة الحمض ، اعتمادًا على تركيزها ، أن تسبب تهيجًا في الجهاز التنفسي ، مما يسبب التهاب البلعوم ، وذمة الجلطة ، وتضييق الشعب الهوائية بالتهاب الشعب الهوائية ، وزرقة وذمة رئوية (التراكم المفرط للسائل في الرئتين) وفي الحالات القصوى ، الموت.
التعرض لمستويات عالية من الأبخرة الحمضية يمكن أن يسبب تورم وتشنج في الحلق مع اختناق نتيجة لذلك.
نخر الأسنان الذي يتجلى في الأسنان مع فقدان السطوع متكرر أيضًا ؛ تصبح صفراء وناعمة ، وأخيرا تنكسر.
منع التلف بواسطة حمض الهيدروكلوريك
هناك مجموعة من القواعد لسلامة الأشخاص الذين يعملون مع حمض الهيدروكلوريك:
- الأشخاص الذين لديهم تاريخ من أمراض الجهاز التنفسي والجهاز الهضمي يجب ألا يعملوا في البيئات ذات وجود الحمض.
- على العمال ارتداء ملابس مقاومة للأحماض ، حتى مع أغطية الرأس ؛ عدسات حماية العين ، واقيات الذراع ، والقفازات والأحماض المقاومة للأحماض ذات الخصائص ذاتها. يجب عليهم أيضًا استخدام أقنعة مضادة للغاز وفي حالات التعرض الشديد لأبخرة حمض الهيدروكلوريك ، يوصى باستخدام أجهزة التنفس القائمة بذاتها.
-يجب أن تحتوي بيئة العمل أيضًا على زخات الطوارئ ونوافير لغسل العينين.
- بالإضافة إلى ذلك ، هناك معايير لبيئات العمل ، مثل نوع الأرضية ، والدوائر المغلقة ، وحماية المعدات الكهربائية ، إلخ.
