Acide chlorhydrique (HCl): structure, propriétés, risques et utilisations
L'acide chlorhydrique (HCl) est un composé inorganique résultant de la dissolution dans l'eau de chlorure d'hydrogène, à l'origine de l'ion hydronium (H 3 O +) et de l'ion chlorure (Cl-). Plus spécifiquement, il s'agit de l'hydrazide de l'halogène chlore avec l'hydrogène.
HCl est un acide fort complètement ionisé dans l'eau et ses produits d'ionisation sont stables. L’ionisation complète de HCl est corroborée par le fait que le pH d’une solution 0, 1 M de HCl est égal à 1.
La principale méthode de production industrielle de HCl est la chloration de composés organiques pour produire, par exemple, du dichlorométhane, du trichloréthylène, du perchloréthylène ou du chlorure de vinyle. HCl est un sous-produit de la réaction de chloration.
Il est utilisé dans les titrages de base dans de nombreuses réactions chimiques, dans la digestion chimique de composés organiques, etc.
Les vapeurs d'acide chlorhydrique (chlorure d'hydrogène) peuvent causer de graves lésions aux yeux. En outre, ils peuvent provoquer une irritation et de graves problèmes au niveau des voies respiratoires.
La lumière gastrique a un pH acide (1-3) avec une concentration élevée de HCl. La présence d'acide favorise la stérilisation du contenu gastrique, inactivant de nombreuses bactéries présentes dans les aliments. Cela expliquerait la gastro-entérite associée à la condition d'achlorhydrie.
De plus, HCl facilite la digestion des protéines en activant l'enzyme protéolytique protéolytique.
Il est utilisé dans le nettoyage des piscines, il suffit généralement d'un détergent commun, mais il y a des taches qui collent entre les carreaux, nécessitant dans ces cas l'utilisation d'acide chlorhydrique.
Il est utilisé dans le contrôle du pH dans les produits pharmaceutiques, les aliments et l’eau de boisson. Il est également utilisé dans la neutralisation des flux de déchets contenant des matières alcalines.
L'acide chlorhydrique est utilisé dans la régénération des résines échangeuses d'ions, dans la séquestration des ions métalliques ou d'autres types d'ions dans l'industrie, dans les laboratoires de recherche et dans la purification de l'eau de boisson.
D'autre part, on peut également dire que le chlorure d'hydrogène, un composé gazeux, est une molécule diatomique et que les atomes qui le forment sont reliés par une liaison covalente. Pendant ce temps, l'acide chlorhydrique est un composé ionique qui, en solution aqueuse, se dissocie en H + et Cl-. L'interaction entre ces ions est du type électrostatique.
Structure chimique
Chaque molécule de HCl est formée d'un atome d'hydrogène et d'un atome de chlore. Bien qu’à la température ambiante, l’acide chlorhydrique soit toxique et incolore, il est administré avec de l’acide chlorhydrique.
La formation
-Il peut être produit par électrolyse de NaCl (chlorure de sodium) à l'origine de H 2 (g), Cl 2 (g), 2Na (ac) et OH- (ac). Alors:
H 2 + Cl 2 => 2 HCl
C'est une réaction exothermique.
-HCl est produit en faisant réagir du chlorure de sodium avec de l'acide sulfurique. Processus pouvant être schématisé de la manière suivante:
NaCl + H 2 SO 4 => NaHSO 4 + HCl
Le chlorure d'hydrogène est ensuite recueilli et le chlorure de sodium est mis à réagir avec du bisulfite de sodium selon la réaction suivante:
NaCl + NaHSO 4 => Na 2 SO 4 + HCl
Johan Glauber a introduit cette réaction au 17ème siècle pour produire de l'acide chlorhydrique. Actuellement, il est principalement utilisé dans les laboratoires, l'importance de son utilisation industrielle ayant diminué.
- L'acide chlorhydrique peut être produit en tant que sous-produit de la chloration de composés organiques, par exemple: dans la production de dichlorométhane.
C 2 H 4 + Cl 2 => C 2 H 4 Cl 2
C 2 H 4 Cl 2 => C 2 H 3 Cl + HCl
Cette méthode de production de HCl est plus utilisée industriellement, car 90% de la production de HCl aux États-Unis sont calculés selon cette méthode.
Enfin, HCl est produit lors de l'incinération de déchets organiques chlorés:
C 4 H 6 Cl 2 + 5 O 2 => 4 CO 2 + 2 H 2 O + 2 HCl
Où est il
L'acide chlorhydrique se concentre dans la lumière gastrique, où le pH est égal à 1. L'existence d'une barrière de mucus, riche en bicarbonate, empêche les cellules gastriques de subir des dommages en raison du faible pH gastrique.
Il existe trois principaux stimuli physiologiques pour la sécrétion de H + par les cellules pariétales du corps gastrique: la gastrine, l'histamine et l'acétylcholine.
Gastrine
La gastrine est une hormone sécrétée dans la région de l'antre gastrique qui agit en augmentant la concentration intracellulaire de Ca, intermédiaire de l'activation du transport actif de H + vers la lumière gastrique.
Le transport actif est effectué par une enzyme ATPase qui utilise l’énergie contenue dans l’ATP pour amener H + dans la lumière gastrique et introduire K +.
L'histamine
Il est sécrété par les cellules dites de type entérochromaffine (SEC) du corps gastrique. Son action est médiée par une augmentation de la concentration en AMP cyclique et agit en augmentant, comme la gastrine, le transport actif de H + vers la lumière gastrique par l'intermédiaire d'une pompe H + -K +.
Acétylcholine
Il est sécrété par les terminaisons nerveuses vagales, comme la gastrine médie son action par une augmentation de Ca intracellulaire, activant l'action de la pompe H + -K +.
Le H + des cellules pariétales provient de la réaction de CO 2 avec H 2 O pour former H 2 CO 3 (acide carbonique). Cette dernière se décompose en H + et HCO 3 -. Le H + est activement transporté vers la lumière gastrique à travers la membrane apicale gastrique. Pendant ce temps, le HCO 3 - est pris dans le sang couplé à l’entrée Cl-.
Le mécanisme de contre-transport ou anti-transport Cl-HCO 3 - qui se produit dans la membrane basale des cellules pariétales produit l'accumulation intracellulaire de Cl-. Ensuite, l'ion passe dans la lumière gastrique accompagnant le H +. On estime que la sécrétion gastrique de HCl a une concentration de 0, 15 M.
Autres sources de HCl biologique
Il existe d'autres stimuli à la sécrétion de HCl par les cellules pariétales telles que la caféine et l'alcool.
Les ulcères gastriques et duodénaux surviennent lorsque la barrière qui protège les cellules gastriques contre l'action néfaste de l'HCl est brisée.
En éliminant l'action protectrice susmentionnée de la bactérie Helicobacter pilori, l'acide acétylsalicylique et les anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS) contribuent à la production d'ulcères.
La sécrétion d'acide a pour fonction d'éliminer les microbes présents dans les aliments et de commencer la digestion des protéines, par l'action de la pepsine. Les principales cellules du corps gastrique sécrètent du pepsinogène, une proenzyme transformée en pepsine par le faible pH de la lumière gastrique.
Propriétés physiques et chimiques
Poids moléculaire
36, 458 g / mol.
Couleur
C'est un liquide incolore ou légèrement jaunâtre.
Odeur
C'est une odeur irritante âcre.
Goût
Le seuil pour sa dégustation est que l'eau pure a une concentration de 1, 3 x 10-4 moles / l.
Point d'ébullition
-121º F à 760 mmHg. -85, 05 ° C à 760 mmHg.
Point de fusion
-13, 7 ° F (-174 ° F) pour une solution de HCl de 39, 7% p / p dans l’eau), -114, 22 ° C.
Solubilité dans l'eau
La solution de HCl peut avoir 67% p / p à 86 ° F; 82, 3 g / 100 g d'eau à 0 ° C; 67, 3 g / 100 g d'eau à 30 ° C et 63, 3 g / 100 g d'eau à 40 ° C
Solubilité dans le méthanol
51, 3 g / 100 g de solution à 0ºC et 47 g / 100 de solution à 20ºC
Solubilité dans l'éthanol
41, 0 / 100 g de solution à 20 ° C
Solubilité dans l'éther
24, 9 g / 100 de solution à 20 ° C
La densité
1, 059 g / ml à 59 ° F dans une solution à 10, 17% p / p.
Densité de gaz
1 00045 g / L
Densité de vapeur
1, 268 (par rapport à l'air pris comme 1)
Pression de vapeur
32 452 mmHg à 70 ° F; 760 mmHg à -120, 6 º F
La stabilité
Il a une grande stabilité thermique.
Auto-allumage
Ce n'est pas inflammable.
Décomposition
Il se décompose en chauffant, émettant une fumée de chlore toxique.
Viscosité: 0, 405 cPoise (liquide à 118, 6 K), 0, 0131 C Poise (vapeur à 273, 06 K).
La corrosivité
Il est hautement corrosif pour l'aluminium, le cuivre et l'acier inoxydable. Attaque tous les métaux (mercure, or, platine, argent, tantale à l'exception de certains alliages).
Tension superficielle
23 mN / cm à 118, 6º K.
Polymérisation
Les aldéhydes et les époxydes subissent une polymérisation violente en présence d'acide chlorhydrique.
Les propriétés physiques, telles que la viscosité, la pression de vapeur, le point d’ébullition et le point de fusion sont influencées par le pourcentage de concentration en poids de HCl.
Utilisations
L'acide chlorhydrique a de nombreuses utilisations à la maison, dans différentes industries, dans les laboratoires d'enseignement et de recherche, etc.
Industriel et domestique
- L'acide chlorhydrique est utilisé dans le traitement hydrométallurgique, par exemple dans la production d'alumine et de dioxyde de titane. Il est utilisé dans l'activation de la production de puits de pétrole.
L'injection d'acide augmente la porosité autour de l'huile, favorisant ainsi son extraction.
-Il est utilisé pour l'élimination des dépôts de CaCO 3 (carbonate de calcium) grâce à sa transformation en CaCl 2 (chlorure de calcium) qui est plus soluble et facile à éliminer. De même, il est utilisé industriellement dans le traitement de l'acier, matériau aux multiples utilisations et applications, aussi bien dans l'industrie que dans le bâtiment ou à la maison.
-Les maçons utilisent des solutions de HCl pour laver et nettoyer les briques. Il est utilisé à la maison pour le nettoyage et la désinfection des salles de bains et de leurs drains. De plus, l'acide chlorhydrique est utilisé dans les gravures, y compris les opérations de nettoyage des métaux.
-L'acide chlorhydrique a une application dans l'élimination de la couche d'oxyde de fer moisi qui s'accumule sur l'acier avant son traitement ultérieur en extrusion, laminage, galvanisation, etc.
Fe 2 O 3 + Fe + 6 HCl => 3 FeCl 2 + H 2 O
-En dépit d'être extrêmement corrosif, il est utilisé pour éliminer les taches de métaux présents dans le fer, le cuivre et le laiton, en utilisant une dilution à 1:10 dans de l'eau.
Synthèses et réactions chimiques
-L'acide chlorhydrique est utilisé dans les réactions de titrage de bases ou d'alcalins, ainsi que dans l'ajustement du pH de solutions. En outre, il est utilisé dans de nombreuses réactions chimiques, par exemple lors de la digestion de protéines, procédure préalable aux études sur la teneur en acides aminés et à leur identification.
Une des principales utilisations de l'acide chlorhydrique est la production de composés organiques, tels que le chlorure de vinyle et le dichlorométhane. L'acide est un intermédiaire dans la production de polycarbonates, de charbon actif et d'acide ascorbique.
-Il est utilisé dans la fabrication d'adhésifs. Dans l'industrie textile, il est utilisé dans le blanchiment des tissus. Il est utilisé dans l'industrie du tannage du cuir pour intervenir dans son traitement. Il trouve également une utilisation comme engrais et dans la production de chlorure, de colorants, etc. Il est également utilisé en galvanoplastie, en photographie et dans l'industrie du caoutchouc.
-Il est utilisé dans la production de soie artificielle, dans le raffinage des huiles, des graisses et des savons. De plus, il est utilisé dans les réactions de polymérisation, d'isomérisation et d'alkylation.
Risques et Toxicité
Il a une action corrosive sur la peau et les muqueuses en produisant des brûlures. Ceux-ci, s'ils sont graves, peuvent causer des ulcérations, laissant des cicatrices chéloïdes et rétractables. Le contact avec les yeux peut entraîner une réduction ou une perte totale de la vision en raison de lésions de la cornée.
Lorsque l'acide atteint le visage, il peut en résulter de graves cicitrices qui défigurent le visage. Un contact fréquent avec l'acide peut également causer une dermatite.
L'ingestion d'acide chlorhydrique provoque des brûlures de la bouche, de la gorge, de l'œsophage et du tractus gastro-intestinal, provoquant des nausées, des vomissements et des diarrhées. Dans les cas extrêmes, une perforation de l'œsophage et de l'intestin peut survenir, avec arrêt cardiaque et la mort.
D'autre part, les vapeurs de l'acide peuvent, selon leur concentration, provoquer une irritation des voies respiratoires, provoquant une pharyngite, un œdème de la glotte, un rétrécissement des bronches avec bronchite, cyanose et œdème pulmonaire (accumulation excessive de liquide dans les poumons). et dans les cas extrêmes, la mort.
L'exposition à des niveaux élevés de vapeurs d'acide peut provoquer un gonflement et un spasme de la gorge avec pour conséquence une suffocation.
Les nécroses dentaires se manifestant dans les dents avec perte de luminosité sont également fréquentes; ils deviennent jaunes et mous, et finalement ils se cassent.
Prévention des dommages causés par l'acide chlorhydrique
Il existe un ensemble de règles pour la sécurité des personnes travaillant avec de l'acide chlorhydrique:
- Les personnes ayant des antécédents de maladies respiratoires et digestives ne doivent pas travailler dans des environnements contenant de l'acide.
-Les travailleurs doivent porter des vêtements résistant à l'acide, même avec une cagoule; des lunettes de protection, des protège-bras, des gants résistant aux acides et des chaussures ayant les mêmes caractéristiques. Ils doivent également utiliser des masques anti-gaz et, en cas d'exposition grave aux vapeurs d'acide chlorhydrique, l'utilisation d'un appareil respiratoire autonome est recommandée.
-Le milieu de travail doit également disposer de douches d'urgence et de fontaines pour se laver les yeux.
-En outre, il existe des normes pour les environnements de travail, tels que le type de sol, les circuits fermés, la protection des équipements électriques, etc.
