Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


СОЛЯНАЯ КИСЛОТА

СОЛЯНАЯ КИСЛОТА (хлористоводородная к-та, хлороводородная к-та), р-р HCl в воде-бесцв. жидкость с резким запахом; сильная одноосновная кислота. Хлористый водород НС1 (мол. м. 36,461 )-бесцв. газ с резким запахом, во влажном воздухе сильно дымит; длина связи H—С1 0,1274 нм, m 3,716·10-30 Кл·м, энергия диссоциации 427,77 кДж/моль; т. кип. —85,1 °С (бесцв. легко подвижная жидкость), т. пл. —114,22 °С; кристаллизуется в кубич. решетке, ниже —174,15 °С существует ромбич. модификация; тройная точка —114,22 °С; плотн. по воздуху 1,2679; Гкрнт 51,4°С, pкрит 8,258 МПа, dкрит 0,42 г/см3;4076-4.jpg -92,31 кДж/моль, DHпл 1,9924 кДж/моль (-114,22°С), DHисп 16,1421 кДж/моль (-8,05°С);4076-5.jpg186,79 Дж/(моль·К); давление пара (Па): 133,32·10-6 (-200,7°С), 2,775·103 (-130,15°С), 10,0·104 (-85,1 °С), 74,0·104 (-40°С), 24,95 · 105 (О °С), 76,9 · 105 (50 °С); ур-ние температурной зависимости давления пара lgp(кПа) = -905,53/Т+ 1,75lgT— -500,77·10-5T+3,78229 (160-260 К); коэф. сжимаемости 0,00787; g 23 мН/см (-155°С); r 0,29·107 Ом·м (-85°С), 0,59·107 (-114,22°С). См. также табл. 1.

4076-6.jpg

Р-римость НС1 в углеводородах при 25 °С и 0,1 МПа (мол. %): в пентане-0,47, гексане-1,12, гептане-1,47, октане-1,63. Р-римость НС1 в алкил- и арилгалогенидах невелика, напр. 0,07 моль/моль для С4Н9С1. Р-римость в интервале от —20 до 60° С уменьшается в ряду дихлорэтан-три-хлорэтан-тетрахлорэтан-трихлорэтилен. Р-римость при 10°С в ряде спиртов составляет примерно 1 моль/моль спирта, в эфирах карбоновых к-т 0,6 моль/моль, в карбо-новых к-тах 0,2 моль/моль. В простых эфирах образуются устойчивые аддукты R2O · НСl. Р-римость НС1 в расплавах хлоридов подчиняется закону Генри и составляет для КСl 2,51·10-4 (800°С), 1,75·10-4 моль/моль (900°С), для NaCl 1,90·10-4 моль/моль (900 °С).

Соляная к-та. Растворение НСl в воде-сильно экзо-термич. процесс, для бесконечно разб. водного р-ра DH0 растворения НСl —69,9 кДж/моль, 4076-7.jpg иона Сl-— 167,080 кДж/моль; НС1 в воде полностью ионизирован. Р-римость НС1 в воде зависит от т-ры (табл. 2) и парциального давления НС1 в газовой смеси. Плотность соляной кислоты разл. концентрации и h при 20 °С представлены в табл. 3 и 4. С повышением т-ры h соляной кислоты понижается, напр.: для 23,05%-ной соляной кислоты при 25 °С h 1364мПа·с, при 35 °С 1,170 мПа·с.4076-12.jpgсоляной кислоты, содержащей h молей воды на 1 моль НС1, составляет [кДж/(кг·К)]: 3,136 (п = 10), 3,580 (п = 20), 3,902 (п =50), 4,036 (n = 100), 4,061 (п = 200).

4076-8.jpg

4076-9.jpg

4076-10.jpg

4076-11.jpg

НСl образует с водой азеотропную смесь (табл. 5). В системе HCl-вода существует три эвтектич. точки: — 74,7 °С (23,0% по массе НСl); -73,0°С (26,5% НСl); -87,5°С (24,8% НС1, метастабильная фаза). Известны кристаллогидраты НСl·nН2О, где n = 8, 6 (т. пл. -40 °С), 4, 3 (т. пл. -24,4°С), 2 (т. пл. -17,7°С) и 1 (т. пл. -15,35°С). Лед кристаллизуется из 10%-ной соляной кислоты при —20, из 15%-ной-при -30, из 20%-ной-при -60 и из 24%-ной-при -80°С. Р-римость галогенидов металлов с увеличением концентрации НСl в соляной кислоте падает, что используют для их высаливания.

Химические свойства. Чистый сухой НСl начинает диссоциировать выше 1500°С, химически пассивен. Мн. металлы, С, S, P не взаимод. даже с жидким НСl. С нитридами, карбидами, боридами, сульфидами реагирует выше 650 °С, с гидридами Si, Ge и В-в присут. АlСl3, с оксидами переходных металлов-при 300 °С и выше. Окисляется О2 и HNO3 до Сl2, с SO3 дает C1SO3H. О р-циях с орг. соединениями см. Гидрогалогенирование.

Соляная кислота химически весьма активна. Растворяет с выделением Н2 все металлы, имеющие отрицат. нормальный потенциал, со мн. оксидами и гидроксидами металлов образует хлориды, выделяет своб. к-ты из таких солей, как фосфаты, силикаты, бораты и др.

Получение. В пром-сти НСl получают след. способами-сульфатным, синтетич. и из абгазов (побочных газов) ряда процессов. Первые два метода теряют свое значение. Так, в США в 1965 доля абгазной соляной кислоты составляла 77,6% в общем объеме произ-ва, а в 1982-94%.

Произ-во соляной кислоты (реактивной, полученной сульфатным способом, синтетич., абгазной) заключается в получении НСl с послед. его абсорбцией водой. В зависимости от способа отвода теплоты абсорбции (достигает 72,8 кДж/моль) процессы разделяются на изотермич., адиабатич. и комбинированные.

Сульфатный метод основан на взаимод. NaCl с конц. H2SO4 при 500-550 °С. Реакц. газы содержат от 50-65% НСl (муфельные печи) до 5% НСl (реактор с кипящим слоем). Предложено заменить H2SO4 смесью SO2 и О2 (т-ра процесса ок. 540 °С, кат.-Fе2О3).

В основе прямого синтеза НСl лежит цепная р-ция горения: Н2 + Сl24076-13.jpg2НСl+184,7кДж Константа равновесия Кр рассчитывается по ур-нию: lgKp = 9554/T- 0,5331g T+ 2,42.

Р-ция инициируется светом, влагой, твердыми пористыми (древесный уголь, пористая Pt) и нек-рыми минер. в-вами (кварц, глина). Синтез, ведут с избытком Н2 (5-10%) в камерах сжигания, выполненных из стали, графита, кварца, огнеупорного кирпича. Наиб. совр. материал, предотвращающий загрязнение НСl,-графит, импрегнированный фе-ноло-формальд. смолами. Для предотвращения взрывного характера горения реагенты смешивают непосредственно в факеле пламени горелки. В верх. зоне камер сжигания устанавливают теплообменники для охлаждения реакц. газов до 150-160°С. Мощность совр. графитовых печей достигает 65 т/сут (в пересчете на 35%-ную соляную кислоту). В случае дефицита Н2 применяют разл. модификации процесса; напр., пропускают смесь Сl2 с водяным паром через слой пористого раскаленного угля:

2Сl2 + 2Н2О + С : 4НСl + СО2 + 288,9 кДж

Т-ра процесса (1000-1600 °С) зависит от типа угля и наличия в нем примесей, являющихся катализаторами (напр., Fe2O3). Перспективно использование смеси СО с парами воды:

СО + Н2О + Сl2 : 2НСl + СО2

Более 90% соляной кислоты в развитых странах получают из абгаз-ного НСl, образующегося при хлорировании и дегидрохло-рировании орг. соединений, пиролизе хлорорг. отходов, хлоридов металлов, получении калийных нехлорир. удобрений и др. Абгазы содержат разл. кол-ва НС1, инертные примеси (N2, H2, СН4), малорастворимые в воде орг. в-ва (хлорбензол, хлорметаны), водорастворимые в-ва (уксусная к-та, хлораль), кислые примеси (Сl2, HF, О2) и воду. Применение изотермич. абсорбции целесообразно при низком содержании НС1 в абгазах (но при содержании инертных примесей менее 40%). Наиб. перспективны пленочные абсорберы, позволяющие извлекать из исходного абгаза от 65 до 85% НСl.

Наиб. широко применяют схемы адиабатич. абсорбции. Абгазы вводят в ниж. часть абсорбера, а воду (или разбавленную соляную кислоту)-противотоком в верхнюю. Соляная кислота нагревается до т-ры кипения благодаря теплоте растворения НСl. Изменение т-ры абсорбции и концентрации НСl дано на рис. 1. Т-ра абсорбции определяется т-рой кипения к-ты соответствующей концентрации (макс. т-ра-т. кип. азеотропной смеси-ок. 110°С).

На рис. 2 дана типовая схема адиабатич. абсорбции НСl из абгазов, образующихся при хлорировании (напр., получение хлорбензола). НСl поглощается в абсорбере 1, а остатки малорастворимых в воде орг. в-в отделяют от воды после конденсации в аппарате 2, доочищают в хвостовой колонне 4 и сепараторах 3, 5 и получают товарную соляную кислоту.

4076-14.jpg

Рис. 1. Схема распределения т-р (кривая 1) и концентрации (кривая 2) НСl по высоте адиабатич. абсорбера.

4076-15.jpg

Рис.2. Схема типовой адиабатич. абсорбции НСl из абгазов: 1-адиабатич. абсорбер; 2 - конденсатор; 3, 5-сепараторы; 4-хвостовая колонна; 6-сборник орг. фазы; 7-сборник водной фазы; 8, 12-насосы; 9-отдувочная колонна; 10-теплообменник; 11-сборник товарной к-ты.

На рис. 3 дана типовая схема получения соляной кислоты из абгазов с использованием комбинир. схемы абсорбции. В колонне адиабатич. абсорбции получают соляную кислоту пониж. концентрации, но свободную от орг. примесей соляную кислоту с повыш. концентрацией НСl производят в колонне изотермич. абсорбции при пониж. т-рах. Степень извлечения НС1 из абгазов95-99% (при использовании в качестве абсорбента разб. к-т) и практически полная-при использовании чистой воды.

4076-16.jpg

Рис. 3. Схема типовой комбинир. абсорбции НСl из абгазов: 1 - колонна адиабатич. абсорбции; 2 - конденсатор; 3-отделитель газов; 4-сепаратор; 5-холодильник; 6, 9-сборники к-ты; 7-насосы; 8-изотермич. абсорбер.

Определяют НСl в воздухе нефелометрически с образованием AgCl.

Соляную кислоту применяют для получения хлоридов Mn, Fe, Zn и др., для травления металлов, очистки пов-стей сосудов, скважин от карбонатов, обработки руд, при произ-ве каучуков, глу-тамината Na, соды, Сl2 и т. д. Потребление соляной кислоты в Японии (тыс. т); хим. пром-сть 320,7, произ-во глутамината Na 99,8, произ-во соды 54,8, черная металлургия 50,0, целлюлозно-бумажная пром-сть 22,2, прочие 80. НС1 используют для регенерации Сl2, в орг. синтезе (получение винилхлорида, алкилхлоридов и т.д.), как катализатор (напр., при получении дифенилолпропана, алкилирование бензола).

Произ-во 31%-ной соляной кислоты в СССР 1,52 млн. т (1986). НСl и соляная кислота токсичны, вызывают сильные ожоги слизистых оболочек, удушье, разрушают зубы и т.д. ПДК НСl в воздухе рабочей зоны 5,0 мг/м3.

Лит.: Якименко Л. М., Пасманик М. И., Справочник по производству хлора, каустической соды и основных хлорпродуктов, 2 изд., М., 1976; Левинский М. И., Мазанко А. Ф., Новиков И. Н., Хлористый водород и соляная кислота, М., 1985. А. И. Торубаров.

Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн