Vodikov klorid

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Vodikov klorid
Skeletna formula vodikovega klorida z dimenzijami molekule
Skeletna formula vodikovega klorida z dimenzijami molekule
Space-filling model of hydrogen chloride with atom symbols
Space-filling model of hydrogen chloride with atom symbols
Imena
IUPAC ime
Vodikov klorid [1]
Druga imena
Klorovodik
Hidroklorid
Identifikatorji
3D model ( JSmol )
1098214
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.028.723
EC ?tevilo
  • 231-595-7
Gmelin 322
KEGG
RTECS ?tevilo
  • MW4025000
UNII
UN ?tevilo 1050
  • InChI=1S/ClH/h1H
    Key: VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N
  • InChI=1/ClH/h1H
    Key: VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYAT
  • Cl
Lastnosti
Cl H
Molska masa 36,46 g·mol ?1
Videz Brezbarven plin
Vonj Jedek
Gostota 1,490 g L ?1 [2]
Tali??e ?11.422 °C (?20.528 °F; ?11.149 K)
Vreli??e ?8.505 °C (?15.277 °F; ?8.232 K)
Parni tlak 4352 kPa
(pri 21,1 °C) [3]
Kislost (p K a ) -7,0 [4]
Bazi?nost (p K b ) 21,0
Lomni koli?nik ( n D ) 1,0004456 (plin)
Struktura
Oblika molekule Linearna
Dipolni moment 1,05 D
Termokemija
Specifi?na toplota , C 0,7981 J K ?1 g ?1
Standardna molarna
entropija S o 298 		186,902 J K ?1 mol ?1
Std tvorbena
entalpija (Δ f H ? 298 )
 ?92,31 kJ mol ?1
Std se?igna
entalpija (Δ c H ? 298 )
 ?95,31 kJ mol ?1
Nevarnosti
GHS piktogrami GHS05: Jedko GHS06: Strupeno
Opozorilna beseda Pozor
H280 , H314 , H331
P261 , P280 , P305+351+338 , P310 , P410+403
NFPA 704 (diamant ognja)
Smrtni odmerek ali koncentracija (LD, LC):
238 mg/kg (podgane, zau?itje)
Sorodne snovi
Sorodne snovi Vodikov fluorid

Vodikov bromid
Vodikov jodid

?e ni navedeno druga?e, podatki veljajo za material v standardnem stanju pri 25 °C, 100 kPa).
Sklici infopolja

Vodikov klorid je kemijska spojina vodika in klora s formulo HCl. Pri sobni temperaturi je brezbarven jedek plin , ki z vlago iz zraka tvori belo paro klorovodikove kisline . Vodikov klorid in klorovodikova kislina sta pomembni industrijski surovini. Kemijska formula HCl se pogosto napa?no uporablja, kot formula klorovodikove kisline, vendar ja zato potrebno natan?nej?e ozna?evanje. Klorovodikova kislina je raztopina vodikovega klorida v vodi, zato jo ozna?ujemo kot HCl (aq). Plin vodikov klorid pa samo HCl, lahko pa tudi kot HCl (g).

Kemija [ uredi | uredi kodo ]

Pare klorovodikove kisline so oran?no barvo indikatorskega papirja spremenile v rde?o, kar pomeni, da so kisle.

Vodikov klorid ima dvoatomne molekule , v katerih sta vodik in klor vezana z enojno kovalentno vezjo . Ker je klor mnogo bolj elektronegativen od vodika, je vez zelo polarna in ima zato velik dipolni moment z negativnim delnim nabojem δ ? na klorovem atomu in pozitivnim delnim nabojem δ + na vodikovem atomu. HCl je (tudi) zaradi velike polarnosti dobro topen v vodi in drugih polarnih topilih.

V vodnih raztopinah tvori hidronijeve katione in kloridne anione. Reakcija je reverzibilna:

HCl + H 2 O → H 3 O + + Cl ?

Nastala raztopina je mo?na klorovodikova kislina . Njena disociacijska oziroma ionizacijska konstanta K a je velika (pK a =-8,0), kar pomeni, da v vodi popolnoma disociira ozirom ionizira. Vodikov klorid tudi v odsotnosti vode deluje kot kislina: lahko se raztaplja v nekaterih polarnih topilih, na primer v metanolu , protonira molekule ali ione in deluje kot kisli katalizator v kemijskih reakcijah, v katerih se zahtevajo brezvodni pogoji.

HCl + CH 3 OH → CH 3 O + H 2 + Cl ?

Vodikov klorid je zaradi svojih kislih lastnosti zelo koroziven , predvsem v prisotnosti vlage.

Zgradba in lastnosti molekule [ uredi | uredi kodo ]

Na zgornjih slikah je prikazana zgradba DCl, dolo?ena z nevtronsko difrakcijo upra?enega DCl pri temperaturi 77K. DCl se je uporabil namesto HCl zato, ker je jedra devterija la?e odkriti kot jedra vodika. S prekinjeno ?rto so nakazane neskon?ne verige DCl.

Topnost HCl (g/L) v nekaterih topilih [5]
Temperatura (°C) 0 20 30 50
Voda 823 720 673 596
Metanol 513 470 430
Etanol 454 410 381
Eter 356 249 195

Rentgenska difrakcija upra?enega trdnega HCl je pokazala, da pri temperaturi 98,4 K preide iz ortorombske v kubi?no kristalno strukturo. Klorovi atomi so v obeh strukturah na ploskovno centriranem podro?ju. Polo?aja vodikovih atomov se ne da dolo?iti. [6] Analiza spektroskopskih in dielektri?nih podatkov in dolo?itev strukture DCl ka?ejo, da HCl v trdnem stanju tvori ?agasto verigo, podobno kot HF. [7]

Infrarde?i (IR) absorbcijski spekter HCl
Dublet v IR spektru je posledica dveh klorovih izotopov

Infrarde?i spekter plinastega HCl je sestavljen iz ?tevilnih ostrih absorbcijskih ?rt, grupiranih okoli 2886 cm ?1 (valovna dol?ina ~3,47 μm). Pri sobni temeraturi so skoraj vse molekule v osnovnem vibracijskem stanju v = 0. Pri prehodu molekule v stanje v = 1 bi pri?akovali vidno absorbcijsko ?rto pri pribli?no 2880 cm -1 . Ta absorbcijska ?rta, ki ustreza veji Q, ni opa?ena, ker je nedopustna zaradi simetrije. Namesto nje se zaradi rotacije molekul pojavljata dva niza signalov (veji P in R). Zaradi pravil kvantne mehanike so dopustni samo nekateri na?ini rotacije. Zanje so zna?ilna rotacijska kvantna ?tevila J = 0, 1, 2, 3 ... ΔJ ima lahko vrednosti samo ± 1.

E(J) = h?B?J(J+1)

Ker je vrednost B veliko manj?a od v e, je za rotacijo molekule potrebna zelo majhna koli?ina energije, ki za zna?ilno molekulo le?i v mikrovalovnem podro?ju. Vibracijska energija molekule HCl ima absorbcijo na infrarde?em podro?ju, zato se vibracijski spekter molekule zlahka zbere z obi?ajnim infrarde?im spektrometrom s konvencionalno plinsko celico.

Naravni klor vsebuje izotopa 35 Cl in 37 Cl v razmerju pribli?no 3:1. Njuni konstanti vzmeti sta zelo podobni, reducirani masi pa sta razli?ni, kar povzro?i znatne razlike v rotacijski energiji. Pri podrobnem pregledu vsake absorbcijske ?rte se zato opazi dublet v enakem razmerju 3:1.

Pridobivanje [ uredi | uredi kodo ]

Ve?ina industrijsko proizvedenega vodikovega klorida se uporabi za proizvodnjo klorovodikove kisline.

Laboratorijske metode [ uredi | uredi kodo ]

Majhne koli?ine plinastega HCl za laboratorijske potrebe se lahko proizvede v generatorju HCl z dehidriranjem klorovodikove kisline z ?veplovo kislino (H 2 SO 4 ) ali brezvodnim kalcijevim kloridom (CaCl 2 ). Druga mo?nost je reakcija med ?veplovo kislino in natrijevim kloridom (NaCl): [8]

NaCl + H 2 SO 4 → NaHSO 4 + HCl

Reakcija poteka ?e pri sobni temperaturi. Pri temperaturah nad 200 C poteka med suhimi ostanki NaCl in nastalim NaHSO4 naslednja reakcija:

NaCl + NaHSO 4 → HCl + Na 2 SO 4

HCl se lahko pripravi tudi s hidrolizo nekaterih reaktivnih kloridov, na primer fosforjevih kloridov, tionil klorida (SOCl 2 ) in acil kloridov. HCl se na primer iz fosforjevega pentaklorida (PCl 5 ) proizvede tako, da na klorid po?asi kaplja hladna voda, pri ?emer poteka naslednja reakcija:

PCl 5 + H 2 O → POCl 3 + 2 HCl

Plin se mora v tem primeru hraniti v majhnih tla?nih posodah ali valjih, ki so lahko dragi. Za druge postopke pridobivanja zadostuje obi?ajna laboratorijska oprema.

Neposredna sinteza [ uredi | uredi kodo ]

Plamen v pe?i za sintezo HCl

Med elektrolizo vodne raztopine natrijevega klorida nastajajo klor (Cl 2 ), natrijev hidroksid (NaOH) in vodik (H 2 ). Nastali vodik lahko s klorom zgori v vodikov klorid:

Cl 2 (g) + H 2 (g) → 2 HCl(g)

Reakcija je eksotermna. Nastali plinasti vodikov klorid se absorbira v deionizirani vodi, tako da nastane klorovodikova kislina. Reakcija daje zelo ?ist proizvod, uporaben tudi v prehrambeni industriji.

V Sloveniji HCl z neposredno sintezo proizvaja TKI Hrastnik. [9]

Organske sinteze [ uredi | uredi kodo ]

Najve?ja industrijska proizvodnja vodikovega klorida je povezana s proizvodnjo kloriranih in fluoriranih organskih spojin, na primer teflona , freona in drugih kloriranih ogljikovodikov ter klorocetne kisline in PVC . V proces je pogosto vklju?ena tudi proizvodnja klorovodikove kisline.

Med sintezo omenjenih spojin se vodikov atom v ogljikovodikih zamenja z atomom klora. Odcepljeni atom vodika se spaja z drugim atomom iz molekule klora, tako da nastane vodikov klorid. Vodikov klorid nastaja tudi med kasnej?im fuoriranjem kloriranih ogljikovodikov:

R-H + Cl 2 → R-Cl + HCl
R-Cl + HF → R-F + HCl

Nastali vodikov klorid se lahko ponovno uporabi ali absorbira v vodi, pri ?emer nastane klorovodikova kislina tehni?ne oziroma industrijske kakovosti.

Uporaba [ uredi | uredi kodo ]

Ve?ina vodikovega klorida se uporabi s proizvodnjio klorovodikove kisline. Uporablja se tudi za industrijsko hidrokloriranje gume in proizvodnjo vinilnih in alkilnih kloridov.

V industriji polprevodnikov se uporablja za jedkanje kristalov polprevodnikov in rafiniranje silicija preko triklorosilana (SiHCl 3 ).

Uporablja se tudi za odstranjevanje bomba?nih vlaken in lo?evanje bomba?a od volne .

V laboratoriju je absolutno suh vodikov klorid ?e posebno uporaben za pripravo Lewisovih kislin .

Zgodovina [ uredi | uredi kodo ]

Alkimisti so ?e v srednjem veku ugotovili, da klorovodikova kislina, imenovana spiritus salis ali acidum salis , spro??a vodikov klorid, ki so ga imenovali kisli morski zrak . V 17. stoletju je Johann Rudolf Glauber iz kuhinjske soli in ?veplove kisline pripravil natrijev sulfat (Na 2 SO 4 ), pri ?emer se je spro??al plinasti HCl. Leta 1772 sta o isti reakciji poro?ala tudi Carl Wilhelm Scheele in Joseph Priestley in leta 1810 je Humphry Davy ugotovil, da je sestavljen iz vodika in klora. [10]

Med industrijsko revolucijo je za?ela nara??ati potreba po alkalnih kemikalijah, na primer sodi (Na 2 CO 3 ), zato je Nicolas Leblanc razvil industrijski postopek za njeno proizvodnjo. V Leblancovem postopku se kuhinjska sol s pomo?jo ?veplove kisline, apnenca in oglja pretvori v vodikov klorid. Plin se je prvotno izpu?al v zrak, dokler ni bil leta 1863 v Angliji sprejet Akt o alkalijah , ki je izpuste prepovedal. Proizvajalci sode so zatem odpadni plin raztapljali v vodi in v industrijskem obsegu proizvajali klorovodikovo kislino. Kasneje se je soda proizvajala tudi po Hargreavesovem postopku, ki je podoben Leblancovemu, samo da so se namesto ?veplove kisline uporabljali ?veplov dioksid (SO 2 ), voda in zrak. V zgodnjem 20. stoletju se je uveljavil Solvayev postopek za proizvodnjo sode, v katerem ni stranskega proizvoda HCl.

Vodikov klorid se je v 20. stoletju uporabljal za hidrokloriranje alkinov . Na ta na?in sta se proizvajala monomera kloropren in vinil klorid , ki sta se zatem polimerizirala v polikloropren (sinteti?ni gumij neopren ) in polivinil klorid ( PVC ). V proizvodnji vinil klorida se je acetilen (etin, C 2 H 2 ) hidrokloriral s HCl, pri ?emer je ena vez v trojni vezi razpadla in pre?la v dvojno vez:

HC≡CH + HCl → H 2 C=CHCl

Acetilenski postopek za proizvodnjo kloroprena se je uporabljal do 1960. let. Prvi korak v procesu je bila dimerizacija etina, drugi korak pa adicija klorovodika na preostalo trojno vez:

Acetilenski postopek je nadomestil postopek, v katerem se najprej na eno od dvojnih vezi v 1,3-butadienu adira klor in zatem eliminira HCl:

H 2 C=CH-CH=CH 2 + Cl 2 → H 2 C=CH-CHCl-CH 2 Cl
H 2 C=CH-CHCl-CH 2 Cl → H 2 C=CH-CCl=CH 2 + HCl

Varnost [ uredi | uredi kodo ]

Vodikov klorid v stiku z vodo v tkivu tvori zelo jedko klorovodikovo kislino. Vdihavanje par lahko povzro?i ka?ljanje, du?enje in vnetje nosu, grla in gornjih dihalnih poti. Pri te?jih zastrupitvah povzro?i plju?ni edem , razpad obto?il in smrt. Pri stiku s ko?o povzro?i rde?ico, bole?ino in te?ke opekline. Pri stiku z o?mi lahko povzro?i trajne okvare vida.

Plin je zelo hidrofilen in se iz izpu?nih plinov zlahka izpere s prepihavanjem skozi vodo. Stranski proizvod je klorovodikova kislina.

Oprema za ravnanje z vodikovim kloridom mora biti preverjena, ?e posebno ventili in regulatorji. Izdelana mora biti iz izbranih gradiv, na primer iz nerjavnega jekla ali polimerov.

Sklici [ uredi | uredi kodo ]

  1. ↑ ≫Hydrogen chloride (CHEBI:17883)≪ . Chemical Entities of Biological Interest (ChEBI) . UK: European Bioinformatics Institute.
  2. ↑ W.M.Haynes (2010), Handbook of Chemistry and Physics (91. izdaja), Boca Raton, Florida: CRC Press. str. 4?67. ISBN 978-1-4398-2077-3 .
  3. ↑ Hydrogen Chloride Arhivirano 2014-02-22 na Wayback Machine .. Gas Encyclopaedia. Air Liquide
  4. ↑ D. D. Perrin, Dissociation constants of inorganic acids and bases in aqueous solution , Butterworths, London, 1969.
  5. ↑ Hydrochloric Acid - Compound Summary . Pubchem
  6. ↑ G. Natta (1933), Struttura e polimorfismo degli acidi alogenidrici , Gazzetta Chimica Italiana, 63 , str. 425?439.
  7. ↑ E. Sandor, R. F. C. Farrow (1967), Crystal Structure of Solid Hydrogen Chloride and Deuterium Chloride , Nature, 213 , str. 171?172, DOI 10.1038/213171a0.
  8. ↑ Francisco J. Arnsliz (1995). ≫ A Convenient Way To Generate Hydrogen Chloride in the Freshman Lab ≪ . J. Chem. Ed . 72 (12): 1139. doi : 10.1021/ed072p1139 . Arhivirano iz prvotnega spleti??a dne 24. septembra 2009 . Pridobljeno 23. maja 2012 .
  9. ↑ TKI Hrastnik d.d.
  10. ↑ Hartley, Harold (1960). ≫ The Wilkins Lecture. Sir Humphry Davy, Bt., P.R.S. 1778?1829 ≪. Proceedings of the Royal Society of London (A) . 255 (1281): 153?180. Bibcode : 1960RSPSA.255..153H . doi : 10.1098/rspa.1960.0060 .

Zunanje povezave [ uredi | uredi kodo ]

Pridobljeno iz ≫ https://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=Vodikov_klorid&oldid=6107370 ≪