Ácido clorídrico

>

>

>

>

>

>

Ácido clorídrico
General
Nome sistemático	Ácido clorídrico
Outros nomes	Ácido muiriático, Espírito de sal
Fórmula molecular	HCl em água (H2O)
Massa solar	36.46 g/mol (HCl)
Aspecto	Claro incolor até Líquido amarelo claro
CAS número
Propriedades
Densidade, fase	1.18 g/cm³, 37% solução.
Solubilidade na água	Miscíveis.
Ponto de fusão	-26 °C (247 K) 38% solução.
Ponto de fusão	110 °C (383 K) 20.2% solução; 48 °C (321 K), 38% solução.
dissociação ácida constante pKa	-8,0
Viscosidade	1,9 mPa-s a 25 °C, 31.5% solução
Perigosos
MSDS	MSDS Externo
NFPA 704	> 0 3 1 32-38% solução
Perigos principais	Altamente corrosivo.
Ponto de inflamação	Não-inflamável.
Declaração R/S	R34, R37, S26, S36, S45
NúmeroRTECS	MW4025000
Página de dados complementares
Estrutura e propriedades	n, εr, etc.
Termodinâmica dados	Comportamento da fase Sólido, líquido, gás
Dados espectrais	UV, IR, NMR, MS
Compostos relacionados
Outros ânions	HF, HBr, HI
Outros cátions	N/a
Ácidos relacionados	Ácido hidrobrómico Ácido fluorídrico Ácido hidróiodo Ácido sulfúrico
Exceto onde indicado em contrário, Os dados são dados para materiais no seu estado padrão (a 25 °C, 100 kPa) Regúncia de informações e referências

O composto químico ácido clorídrico (ou ácido muriático) é a solução aquosa (à base de água) de gás cloreto de hidrogênio (HCl). Este ácido forte é altamente corrosivo e deve ser manuseado com as devidas precauções de segurança. É o componente principal do ácido gástrico. É usado rotineiramente em laboratórios de pesquisa química e plantas de manufatura. Suas aplicações incluem a produção em larga escala de certos compostos (como o cloreto de vinila para policloreto de vinila (PVC) plástico), remoção de ferrugem e escamas de metais, produção de petróleo e processamento de minérios. As aplicações em menor escala incluem a produção de gelatina e outros ingredientes em alimentos, e processamento de couro. Estima-se que 20 milhões de toneladas métricas de ácido clorídrico são produzidas anualmente.

História

Ácido clorídrico foi descoberto pela primeira vez por volta de 800 EC pelo alquimista Jabir ibn Hayyan (Geber), misturando sal comum com vitríolo (ácido sulfúrico). Jabir descobriu muitos químicos importantes, e registrou suas descobertas em mais de 20 livros, que carregaram seu conhecimento químico de ácido clorídrico e outros químicos básicos por centenas de anos. A invenção de Jabir da aqua regia dissolvente de ouro, consistindo em ácido clorídrico e ácido nítrico, foi de grande interesse para alquimistas que procuravam a pedra filosofal.

>

Jabir ibn Hayyan, desenho manuscrito medieval.

Na Idade Média, o ácido clorídrico era conhecido pelos alquimistas europeus como espírito de sal ou acidum salis. O HCl gasoso era chamado de ar ácido marinho. O antigo nome (pré-sistemático) ácido muriático tem a mesma origem (muriático significa “pertencente à salmoura ou ao sal”), e este nome ainda é usado às vezes. Uma produção notável foi registrada por Basilius Valentinus, o alquimista-canon do Priorado beneditino Sankt Peter, em Erfurt, Alemanha, no século XV. No século XVII, Johann Rudolf Glauber de Karlstadt am Main, Alemanha, usou sal de cloreto de sódio e ácido sulfúrico para a preparação de sulfato de sódio no processo de Mannheim, liberando gás cloreto de hidrogênio. Joseph Priestley de Leeds, Inglaterra, preparou cloreto de hidrogênio puro em 1772, e em 1818 Humphry Davy de Penzance, Inglaterra, provou que a composição química incluía hidrogênio e cloro.

Durante a Revolução Industrial na Europa, a demanda por substâncias alcalinas como o carbonato de sódio aumentou, e o novo processo industrial de soda de Nicolas Leblanc (Issoundun, França) permitiu uma produção barata e em larga escala. No processo Leblanc, o sal é convertido em cinza de soda usando ácido sulfúrico, calcário e carvão. O cloreto de hidrogênio é liberado como subproduto. Até a Lei Alkali de 1863, o excesso de HCl era ventilado para o ar. Após a aprovação da lei, os produtores de carbonato de sódio foram obrigados a absorver o gás residual na água, produzindo ácido clorídrico em escala industrial.

Quando no início do século XX o processo Leblanc foi efetivamente substituído pelo processo Solvay sem o subproduto ácido clorídrico, o ácido clorídrico já estava totalmente estabelecido como um produto químico importante em numerosas aplicações. O interesse comercial iniciou outros métodos de produção que ainda hoje são utilizados, como descrito abaixo. Hoje, a maior parte do ácido clorídrico é feito pela absorção de cloreto de hidrogênio da produção de compostos orgânicos industriais.

O ácido clorídrico está listado como precursor da Tabela II da Convenção contra o Tráfico Ilícito de Narcóticos e Substâncias Psicotrópicas de 1988, devido ao seu uso na produção de drogas como heroína, cocaína e metanfetamina.

Chemistry

Acid titration.

Hydrogen chloride (HCl) is a monoprotic acid, which means that each molecule can dissociate (ionize) only once to release one H+ ion (a single proton). No ácido clorídrico aquoso, o H+ junta-se a uma molécula de água para formar um ião hidrónico, H3O+:

HCl + H2O ⇌ H3O+ + Cl-

Modelo molecular de cloreto de hidrogénio.

O outro ião formado é o Cl-, o ião cloreto. O ácido clorídrico pode portanto ser usado para preparar sais chamados cloretos, como o cloreto de sódio. O ácido clorídrico é um ácido forte, pois é totalmente dissociado na água.

Ácidos monoproticos têm uma constante de dissociação ácida, Ka, que indica o nível de dissociação na água. Para um ácido forte como o HCl, o Ka é grande. Tentativas teóricas de atribuir um Ka ao HCl foram feitas. Quando sais de cloreto como NaCl são adicionados ao HCl aquoso, praticamente não têm efeito no pH, indicando que o Cl- é uma base conjugada extremamente fraca e que o HCl é totalmente dissociado em solução aquosa. Para soluções intermediárias a fortes de ácido clorídrico, a suposição de que H+ molaridade (uma unidade de concentração) é igual a molaridade do HCl é excelente, concordando com quatro dígitos significativos.

O dos sete ácidos fortes comuns na química, todos eles inorgânicos, o ácido clorídrico é o ácido monoprótico menos susceptível de sofrer uma reação de oxidação-redução interferente. É um dos ácidos fortes menos perigosos de manusear; apesar da sua acidez, produz o ião cloreto menos reactivo e não tóxico. As soluções de ácido clorídrico de resistência intermediária são bastante estáveis, mantendo suas concentrações ao longo do tempo. Estes atributos, mais o facto de estar disponível como reagente puro, significam que o ácido clorídrico produz um excelente reagente acidificante e titulante ácido (para determinar a quantidade de uma quantidade desconhecida de base na titulação). Titrantes ácidos fortes são úteis porque dão pontos finais mais distintos em uma titulação, tornando a titulação mais precisa. O ácido clorídrico é frequentemente utilizado em análises químicas e para digerir amostras para análise. O ácido clorídrico concentrado dissolve alguns metais para formar cloretos metálicos oxidados e gás hidrogênio. Produzirá cloretos metálicos a partir de compostos básicos tais como carbonato de cálcio ou óxido de cobre(II). Também é usado como um catalisador ácido simples para algumas reações químicas.

Propriedades físicas

As propriedades físicas do ácido clorídrico, tais como pontos de ebulição e fusão, densidade e pH dependem da concentração ou molaridade do HCl na solução ácida. Elas podem variar desde aquelas da água a 0% de HCl até valores para fumar ácido clorídrico a mais de 40% de HCl.

Ácido clorídrico como a mistura binária (dois componentes) de HCl e H2O tem um azeótropo de ebulição constante a 20,2% de HCl e 108,6 °C (227 °F). Existem quatro pontos eutéticos de cristalização constante para ácido clorídrico, entre a forma cristalina de HCl-H2O (68% HCl), HCl-2H2O (51% HCl), HCl-3H2O (41% HCl), HCl-6H2O (25% HCl), e gelo (0% HCl). Há também um ponto eutético metastável a 24,8% entre o gelo e a cristalização de HCl-3H2O

Produção

Ácido clorídrico é preparado dissolvendo cloreto de hidrogênio na água. O cloreto de hidrogênio pode ser gerado de muitas maneiras, e assim existem vários precursores diferentes do ácido clorídrico. A produção em larga escala de ácido clorídrico é quase sempre integrada com a produção de outros produtos químicos em escala industrial.

Mercado industrial

Ácido clorídrico é produzido em soluções de até 38% de HCl (grau concentrado). Concentrações mais elevadas até pouco mais de 40% são quimicamente possíveis, mas a taxa de evaporação é então tão elevada que o armazenamento e manuseio precisam de precauções extras, como pressão e baixa temperatura. O grau industrial a granel é, portanto, de 30 a 34 por cento, otimizado para o transporte eficaz e perda limitada de produto por vapores de HCl. As soluções para fins domésticos, principalmente para limpeza, são tipicamente de 10% a 12%, com fortes recomendações para diluir antes de usar.

Os maiores produtores mundiais incluem a Dow Chemical a 2 milhões de toneladas métricas anuais (2 Mt/ano), calculadas como gás HCl, e a FMC, Georgia Gulf Corporation, Tosoh Corporation, Akzo Nobel, e Tessenderlo a 0,5 a 1,5 Mt/ano cada. A produção mundial total, para fins de comparação expressa como HCl, é estimada em 20 Mt/ano, com 3 Mt/ano de síntese direta, e o restante como produto secundário de sínteses orgânicas e similares. De longe, a maior parte do ácido clorídrico é consumido em cativeiro pelo produtor. O tamanho do mercado mundial aberto é estimado em 5 Mt/ano.

Aplicações

Ácido clorídrico é um ácido inorgânico forte que é usado em muitos processos industriais. A aplicação freqüentemente determina a qualidade do produto requerido.

Regeneração de trocadores de íons

Uma importante aplicação de ácido clorídrico de alta qualidade é a regeneração de resinas de troca iônica. A troca catiônica é amplamente usada para remover íons como Na+ e Ca2+ de soluções aquosas, produzindo água desmineralizada.

Na+ é substituído por H3O+ Ca2+ é substituído por 2 H3O+

Trocadores de íons e água desmineralizada são usados em todas as indústrias químicas, produção de água potável e em muitas indústrias alimentícias.

pH Controlo e neutralização

Uma aplicação muito comum de ácido clorídrico é regular a basicidade (pH) das soluções.

OH- + HCl → H2O + Cl-

Na indústria que exige pureza (alimentar, farmacêutica, água potável), o ácido clorídrico de alta qualidade é usado para controlar o pH das correntes de água de processo. Na indústria menos exigente, o ácido clorídrico de qualidade técnica é suficiente para neutralizar fluxos de resíduos e tratamento de piscinas.

Pickling of steel

Pickling é uma etapa essencial no tratamento de superfícies metálicas, para remover ferrugem ou escamas de óxido de ferro de ferro ou aço antes do processamento subsequente, como extrusão, laminação, galvanização, e outras técnicas. O HCl de qualidade técnica em concentração típica de 18% é o agente decapante mais comumente utilizado para a decapagem de tipos de aço carbono.

Fe2O3 + Fe + 6 HCl → 3 FeCl2 + 3 H2O

O ácido gasto tem sido reutilizado há muito tempo como soluções de cloreto ferroso, mas altos níveis de metais pesados no licor de decapagem tem diminuído esta prática.

Nos últimos anos, a indústria de decapagem de aço, no entanto, desenvolveu processos de regeneração de ácido clorídrico, como o spray roaster ou o processo de regeneração de HCl de leito fluidizado, que permitem a recuperação do HCl do licor de decapagem gasto. O processo de regeneração mais comum é o processo de pirólise, aplicando a seguinte fórmula:

4 FeCl2 + 4 H2O + O2 → 8 HCl+ 2 Fe2O3

Ao recuperar o ácido gasto, é estabelecido um ciclo ácido fechado. O óxido férrico por produto do processo de regeneração é um subproduto valioso, utilizado em diversas indústrias secundárias.

HCl não é um agente decapante comum para grades de aço inoxidável.

Produção de compostos inorgânicos

Numeros produtos podem ser produzidos com ácido clorídrico em reações ácido-base normais, resultando em compostos inorgânicos. Estes incluem químicos para tratamento de água como cloreto de ferro(III) e cloreto de polialumínio (PAC).

Fe2O3 + 6 HCl → 2 FeCl3 + 3 H2O

Cloreto de ferro(III) e PAC são usados como agentes de floculação e coagulação no tratamento de águas residuais, produção de água potável, e produção de papel.

Outros compostos inorgânicos produzidos com ácido clorídrico incluem cloreto de cálcio de aplicação rodoviária, cloreto de níquel(II) para galvanização, e cloreto de zinco para a indústria de galvanização e produção de baterias.

Produção de compostos orgânicos

O maior consumo de ácido clorídrico é na produção de compostos orgânicos como cloreto de vinila para PVC, e MDI e TDI para poliuretano. Isto é muitas vezes uso cativo, consumindo ácido clorídrico produzido localmente que nunca chega realmente ao mercado aberto. Outros compostos orgânicos produzidos com ácido clorídrico incluem bisfenol A para policarbonato, carvão ativado e ácido ascórbico, bem como numerosos produtos farmacêuticos.

Outras aplicações

Ácido clorídrico é um químico fundamental, e como tal é usado para um grande número de aplicações em pequena escala, tais como processamento de couro, limpeza doméstica e construção civil. Além disso, uma forma de estimular a produção de petróleo é injetar ácido clorídrico na formação de um poço de petróleo, dissolvendo uma porção da rocha e criando uma estrutura de grandes poros. A acidificação de poços de petróleo é um processo comum na indústria de produção de petróleo do Mar do Norte.

Muitas reações químicas envolvendo ácido clorídrico são aplicadas na produção de alimentos, ingredientes alimentares e aditivos alimentares. Os produtos típicos incluem aspartame, frutose, ácido cítrico, lisina, proteína hidrolisada (vegetal) como melhorante alimentar, e na produção de gelatina. O ácido clorídrico de grau alimentício (extra-puro) pode ser aplicado quando necessário para o produto final.

Fisiologia e patologia

Ácido clorídrico constitui a maior parte do ácido gástrico, o fluido digestivo humano. Num processo complexo e com uma grande carga energética, é secretado por células parietais (também conhecidas como células oxínticas). Estas células contêm uma extensa rede secretora (chamada canaliculi) a partir da qual o HCl é secretado para a luz do estômago. Elas fazem parte das glândulas fúndicas (também conhecidas como glândulas oxínticas) no estômago.

Mecanismos de segurança que previnem os danos do epitélio do tracto digestivo pelo ácido clorídrico são os seguintes:

• Reguladores negativos da sua libertação
• Uma espessa camada de muco cobrindo o epitélio
• Bicarbonato de sódio secretado por células epiteliais gástricas e pâncreas
• A estrutura do epitélio (junções apertadas)
• Adequação do fornecimento de sangue
• Prostaglandinas (muitos efeitos diferentes: estimulam a secreção de muco e bicarbonato, mantêm a integridade da barreira epitelial, permitem o fornecimento de sangue adequado, estimulam a cicatrização da membrana mucosa danificada)

Quando, por diferentes razões, estes mecanismos falham, podem desenvolver-se azia ou úlceras pépticas. Drogas chamadas inibidores da bomba de prótons impedem o organismo de produzir excesso de ácido no estômago, enquanto os antiácidos neutralizam o ácido existente.

Em alguns casos, não se produz ácido clorídrico suficiente no estômago. Estes estados patológicos são denotados pelos termos hipocloridria e acloridria. Potencialmente eles podem levar a gastroenterite.

Armas químicas

Phosgene (COCl2) foi um agente de guerra química comum usado na Primeira Guerra Mundial. O principal efeito do fosgênio resulta da dissolução do gás nas membranas mucosas profundas do pulmão, onde é convertido pela hidrólise em ácido carbônico e o ácido clorídrico corrosivo. Este último perturba as membranas alvéolo-capilares de modo que o pulmão fica cheio de líquido (edema pulmonar).

O ácido clorídrico também é parcialmente responsável pelos efeitos nocivos ou vesiculosos do gás mostarda. Na presença de água, como na superfície úmida dos olhos ou pulmões, o gás mostarda decompõe-se para formar ácido clorídrico.

Segurança

Ácido clorídrico em altas concentrações forma névoas ácidas. Tanto a neblina como a solução têm um efeito corrosivo nos tecidos humanos, podendo danificar os órgãos respiratórios, olhos, pele e intestinos. Ao misturar o ácido clorídrico com produtos químicos oxidantes comuns, como lixívia (NaClO) ou permanganato (KMnO4), o cloro gasoso tóxico é produzido. Para minimizar os riscos enquanto se trabalha com ácido clorídrico, devem ser tomadas precauções apropriadas, incluindo o uso de luvas de borracha ou PVC, óculos de proteção para os olhos e roupas resistentes a produtos químicos.

Os perigos das soluções de ácido clorídrico dependem da concentração. A tabela seguinte lista a classificação da UE de soluções de ácido clorídrico:

Ver também

• Ácido
• Base (química)
• Ácido nítrico
• Ácido sulfúrico

• Chang, Raymond. 2006. Química, 9ª edição. New York: McGraw-Hill Science/Engineering/Math. ISBN 0073221031.
• Cotton, F. Albert, e Geoffrey Wilkinson. 1980. Advanced Inorganic Chemistry, 4ª ed. New York: Wiley. ISBN 0471027758.
• Guyton, Arthur C., e John E. Hall. 2000. Textbook of Medical Physiology. Philadelphia: Saunders. ISBN 072168677X.
• Lide, David R., ed. 2005. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 86th ed. Boca Raton: CRC Press. ISBN 0849304865.
• McMurry, J., e R.C. Fay. 2004. Química, 4ª ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. ISBN 0131402080.
• Perry, R., D. Green, e J. Maloney. 1984. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 6ª edição. New York: McGraw-Hill. ISBN 0070494797.