cloruro de hidrÓgeno
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CLORURO DE HIDRÓGENO
Historia y estado natural El descubrimiento se atribuye a Glauber,
Priestley lo preparó al estado gaseoso.
En la Edad Media, el ácido clorhídrico era conocido entre los alquimistas europeos como espíritu de sal o acidum salis.
En el siglo XVII, Johann Rudolf Glauber, (Alemania), utilizó sal (cloruro de sodio) y ácido sulfúrico para preparar sulfato sódico, liberando gas cloruro de hidrógeno.
• Joseph Priestley, (Inglaterra) preparó cloruro de hidrógeno puro en 1772.
Lavoissier creyó que era un compuesto oxigenado, pero Gay-Lussac y otros demostraron que está constituido de cloro e hidrógeno.
ESTADO NATURAL.
Este gas se puede generar de manera indeseada por la combustión de muchos plásticos.
En la atmósfera y de manera natural se encuentra en erupciones volcánicas y gases de fumarolas.
Otra fuente natural de Acido Clorhídrico la representa el estómago de mamíferos en general
OBTENCIÓNEl Cloruro de Hidrógeno puede prepararse de
diversos modos. Los dos métodos más importantes y más usados son:
1. Por combinación directa de HIDRÓGENO y
CLORO.
2. Por la acción del ácido sulfúrico
PROCESO SINTÉTICO: COMBINACIÓN DIRECTA DE HIDRÓGENO Y CLORO
Cada vez es mayor la cantidad de ácido clorhídrico que se prepara combinando directamente hidrógeno y cloro y su posterior disolución en agua.
Los dos gases se mezclan en el mismo momento en que ha de producirse la reacción, lo cual se logra haciendo pasar una corriente de cloro gaseoso a través de una llama de hidrógeno (“Burner Processes”).
𝐶𝑙2+𝐻2→2𝐻𝐶𝑙
Combinación directa de hidrógeno y cloro
Proceso “Mannheim” El proceso “Mannheim” cuya reacción se
muestra en la ecuación:
2 +𝐾𝐶𝑙 𝐻2𝑆𝑂4→𝐾2𝑆𝑂4+2𝐻𝐶𝑙Este proceso se caracteriza por requerir de
altas temperaturas (~500°C).
En la actualidad es poco usado, reportándose solo algunas plantas en China.
POR ELECTRÓLISIS.Otro método de producción a gran escala es el
utilizado por la industria cloro-alcali, en la cual se electroliza una disolución de sal común (NaCl), produciendo cloro (producto anódico), hidróxido de sodio e hidrógeno (productos catódicos).
2NaCl + 2H2O ==> 2NaOH(ac) + Cl2(g) +2H(g)
El gas cloro así obtenido puede ser combinado con el gas hidrógeno, formando gas HCl químicamente puro. Ya que la reacción es exotérmica, las instalaciones en las que se realiza son conocidas como horno de HCl.
POR ELECTRÓLISIS
Diagrama simplificado del proceso de electrólisis.
PROCESO DE SAL Y ÁCIDO SULFÚRICO
El método usualmente empleado en el laboratorio para preparar Cloruro de Hidrógeno se basa en la reacción: T° de 150°C
NaCl+ H2SO4 => NaHSO4 + HCl
Se hace caer el ácido lentamente, gota a gota, sobre la sal, de un embudo de llave, mientras el matraz se calienta poco a poco.
El Cloruro de Hidrógeno se desprende y puede recogerse por desplazamiento ascendente del aire, o puede disolverse en agua.
Como el Cloruro de Hidrógeno es insoluble en ácido sulfúrico concentrado, se separa de la mezcla reaccionante, la reacción no puede invertirse, y se hace prácticamente completa.
Pero si se disuelve el gas en una disolución saturada de bisulfato sódico se obtiene un precipitado de NaCl, pues la sal común es muy poco soluble en ácido clorhídrico concentrado.
Acción del Ácido Sulfúrico concentrado sobre el Cloruro Sódico
INDUSTRIALMENTE
El Cloruro de Hidrógeno se fabrica industrialmente tratando cloruro sódico con ácido sulfúrico concentrado en grandes retortas de hierro colado.
La reacción transcurre en dos etapas; la primera se desarrolla a temperatura ligeramente baja , y produce HCl y NaHSO4 (bisulfato sódico).
Una vez terminada la primera fase, la mezcla de NaHSO4 y NaCl se lleva a otra retorta, donde se calienta al rojo (1000°C), produciéndose la segunda reacción:
NaCl + NaHSO4 =>Na2SO4 + HCl
Las reacciones que implican la producción del ácido son endotérmicas, recuperándose el cloruro de hidrógeno por absorción.
El gas desprendido se disuelve en una batería de receptores para preparar ácido clorhídrico comercial, con una densidad de 1,196g/cm3 y 38,9% del compuesto.
Otra forma de preparar HCl en grandes cantidades es a través de las reacciones orgánicas de cloración de las sustancias orgánicas con cloro elemental.
R-H + Cl2--- R-Cl + HCl
CLORURO DE HIDRÓGENO: Propiedades Físicas
• Gas a temperatura ambiente incoloro o ligeramente amarillo con un sabor agrio, olor fuerte, picante, penetrante, es corrosivo.
• Bajo presión o a temperaturas inferiores a –85ºC es un líquido claro.
• En la exposición al aire se forma un vapor blanco denso, debido a su avidez por el agua y formación de un hidrato.
• En contacto con la humedad forma ácido clorhídrico.
• Su temperatura de fusión es de - 112 grados Celsius y con una densidad de 1,19 gramos por centímetros cúbicos y un calor de formación de 22,06 kilocaloría por mol.
• El gas es muy estable a 1500°C.
• Hierve a -83.7°C.
• Muy soluble en agua, soluble en metanol, etanol y benceno.
• No es soluble en hidrocarburos
PROPIEDADES QUÍMICASEl HCl en su forma anhidra no ataca a metales ni aleaciones
pero en presencia de humedad produce vapores que son corrosivos y atacan a la mayoría de los metales.
Es un ácido monoprótico, puede disociarse sólo una vez para ceder ión H+
En soluciones acuosas, este protón se une a una molécula de agua para dar un ion hidronio, H3O+:
HCl + H2O → H3O+ + Cl−
El otro ion formado es Cl−, el ion cloruro.
El ácido clorhídrico puede entonces ser usado para preparar sales llamadas cloruros, como el cloruro de sodio.
El ácido clorhídrico es un ácido fuerte, ya que se disocia casi completamente en agua.
El cloruro de hidrógeno se combina directamente con amoníaco para formar una nube blanca de cloruro amónico (partículas sólidas):
HCl + NH3 => NH4Cl
Actividad del ácido clorhídrico
Reacción del HCl con NH3 liberando vapores blancos de cloruro amonio.
La actividad del ácido clorhídrico en disolución se debe a la presencia del ion hidronio, el cual se forma cuando el cloruro de hidrógeno covalente reacciona con el agua.
El ácido clorhídrico reacciona enérgicamente con los metales activos para dar los cloruros respectivos e hidrógeno, y con óxidos e hidróxidos para formar los cloruros y agua.
En general, los cloruros de los metales son
solubles en agua, excepto los de plata, AgCl, plomo, PbCl2, mercurioso, HgCl, cuproso, CuCl y talioso, TaCl.
Identificación de riesgosIncendio Sustancia no combustible
Explosión Cuando el cloruro de hidrógeno en solución acuosa (ácido clorhídrico) entra en contacto con metales produce hidrógeno que puede formar mezcla explosiva con el aire.
Exposición Inhalación: La mayoría de las exposiciones ocurren por inhalación. El olor del cloruro de hidrógeno y las propiedades irritantes para el tracto respiratorio superior proporcionan una alarma adecuada de concentraciones peligrosas.
El cloruro de hidrógeno es más pesado que el aire y puede causar asfixia en recintos situados por debajo del nivel del suelo, poco ventilados, o cerrados.
Es una sustancia corrosiva que cuando se inhala puede provocar sensación de quemazón, tos, dificultad respiratoria, jadeo y dolor de garganta (Síntomas no inmediatos).
Identificación de riesgosIngestión: La ingestión de cloruro de hidrógeno es
improbable porque es gaseoso a temperatura ambiente. Soluciones acuosas (ácido clorhídrico) causan lesiones corrosivas graves si se ingieren.
Contacto con la piel: El contacto directo con cloruro de hidrógeno líquido o gas concentrado sobre la piel húmeda o mojada causa graves quemaduras químicas. No se absorbe bien por la piel.
Contacto con los ojos: El cloruro de hidrogeno es una sustancia corrosiva que cuando entra en contacto con los ojos puede provocar dolor, visión borrosa y quemaduras profundas graves.
AplicacionesEl ácido clorhídrico sigue inmediatamente al sulfúrico
en importancia industrial.
Se emplea como catalizador para obtener glucosa y otros productos por hidrólisis del almidón, en la industria textil, de colorantes y drogas, para preparar cloruros de diversos metales, y baño de decapado, según la siguiente reacción química:
CaCO3 + HCl-- CaCl2+CO2+H2O
Para eliminar la escoria de óxido de las chapas de hierro antes de estañar, galvanizar o esmaltar.
Los fabricantes de cola se sirven de él para extraer el producto de los tejidos animales (pieles, pezuñas y cartílagos.)
De manera general es usado para limpiar, decapar, y electro-galvanizado de metales; en refinado de menas de mineral; curtido de pieles; y refinado de grasas, jabones y aceites comestibles.
Es usado también en la producción de polímeros y plásticos, goma, fertilizantes, tintes, materiales colorantes y pigmentos.