Axit Clohydric- HCL

Thương hiệu: |

Liên hệ

Mô tả :

Axít clohiđric hay axít muriatic là một axít vô cơ mạnh, do sự hòa tan của khí hiđrô clorua (HCl) trong nước. Ban đầu nó được sản xuất từ axít sulfuric và muối ăn vào thời Phục Hưng, sau đó nó được cá

Miễn phí vận chuyển với đơn hàng lớn hơn 10.000.000 đ

Giao hàng ngay sau khi đặt hàng (áp dụng với Hà Nội & HCM)

Đổi trả trong 3 ngày, thủ tục đơn giản

Nhà cung cấp xuất hóa đơn cho sản phẩm này

Thông tin sản phẩm
Thẻ tag

Xuất xứ : VN-CN

Cân 30kg, Phi 250kg

Từ nguyên

Axít clohiđric được các nhà giả kim thuật châu Âu gọi là dung dịch muối (spirits of salt) hay acidum salis (axít muối). Cả hai tên vẫn còn đang sử dụng, đặc biệt là trong các ngôn ngữ ngoài tiếng Anh như tiếng Đức: Salzsäure và tiếng Hà Lan: Zoutzuur. Khí HCl được gọi là khí axít biển (marine acid air). Tên cũ là axít muriatic (muriatic acid) có cùng nguồn gốc (muriatic nghĩa là "liên quan đến nước muối hay muối"), và tên gọi này thỉnh thoảng vẫn còn được sử dụng.^[1]

[sửa]Lịch sử

Không có nhiều tài liệu rõ ràng cho thấy axít clohiđric được điều chế vào thời kỳ Trung cổ. Có vẻ như nguồn đầu tiên đề cập đến việc điều chế vào thế kỷ 15 và 16, nhưng vẫn còn là vấn đề tranh cãi.^[2] Một số tác giả vẫn giữ quan điểm rằng nó được Basil Valentine, thầy tu dòng Be-ne-dict Đức, phát hiện vào thế kỷ 15,^[3] bằng cách nung muối và axít sunfuric lục.^[4]^[5]

Vào thế kỷ 17, Johann Rudolf Glauber ở Karlstadt am Main, Đức, đã sử dụng muối natri clorua và axít sunfuric để điều chế natri sulfat Na₂SO₄ bằngphản ứng Mannheim giải phóng khí hyđrô clorua. Joseph Priestley ở Leeds, Anh đã tạo ra hydro chlorua tinh khiết năm 1772, và vào năm 1818Humphry Davy ở Penzance, Anh đã chứng minh rằng thành phần hóa học bao gồm hydro và clo.^[6]^[7]^[7]

Trong suốt thời kỳ cách mạng công nghiệp ở châu Âu, nhu cầu kiềm tăng, một phương pháp điều chế công nghiệp do Nicolas Leblanc (Issoundun, France) đề xuất đã cho phép sản suất natri cacbonat (tro soda) với số lượng lớn và giá rẻ. Theo công nghệ Leblanc, muối ăn được chuyển thành tro soda từ axít sulfuric và than, đồng thời giải phóng hyđô clorua. Trước khi có đạo luật Alkali 1863 ở Anh và các chính sách tương tự ở các quốc gia khác, lượng HCl dư được thải vào không khí. Sau khi thông qua đạo luật, các nhà sản xuất tro soda dùng nước để hấp thụ khí này, đồng thời sản xuất axít clohiđric theo quy mô công nghiệp.^[6]^[7]^[8]

Trong thế kỷ 20, công nghệ Leblanc được thay thế hoàn toàn bởi công nghệ Solvay không tạo ra sản phẩm axít clohiđric. Vì axít clohiđric đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nên nhu cầu thương mại cần có các phương pháp khác để sản xuất nó, một số trong các phương pháp này vẫn còn được sử dụng cho đến ngày nay. Sau năm 2000, axít clohiđric hầu hết được sản xuất bằng cách hấp thụ khí hyđô clorua từ việc sản xuất các hợp chất hữu cơ công nghiệp.^[7]^[8]^[9]

Từ năm 1988, axít clohiđric được liệt vào bảng II chất tiền chế, Công ước Liên Hợp Quốc về Chống vận chuyển trái phép ma túy và các chất hướng thần 1998 (Table II precursor under the 1988 United Nations Convention Against Illicit Traffic in Narcotic Drugs and Psychotropic Substances) do nó được sử dụng trong việc điều chế heroin, cocain, và methamphetamine.^[10]

[sửa]Tính chất

[sửa]Hóa tính

An animated image of a chemical procedure.

Chuẩn độ: Dung dịch chuẩn nhỏ giọt từ buret vào dung dịch analyte trong bình flask. Việc nhỏ giọt kết thúc khi chất chỉ thị màu thay đổi.

Axít clohiđric là một axít đơn, tức nó có thể phân ly cho ra một ion H⁺ và ion clo, Cl⁻. Khi hòa tan trong nước, H⁺ liên kết với phân tử nước tạo thành ion hydronium, H₃O⁺:^[11]^[12]

HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻

Do phân ly hoàn toàn trong nước nên axít clohiđric được xếp vào nhóm axít mạnh.^[11]^[12] Các axít monoproton có một hằng số điện ly, K_a, cho thấy mức độ phân ly của nó trong nước. Đối với các axít mạnh tương tự như HCl, thì K_a có giá trị lớn, và bên cạnh đó, cũng đã có nhiều nghiên cứu lý thuyết để xác định giá trị K_a đối với HCl.^[13] Giá trị Ka thường được tính thông qua pKa, giá trị pKa của HCl, tùy theo nguồn, dao động trong khoảng -3 đến -7,^[13]thậm chí đến -9,3.^[14]

$\ pK_{\mathrm a} = - \log_{10}K_{\mathrm a}$

Khi cho các muối clorua như NaCl vào dung dịch HCl thì chúng không ảnh hưởng đến giá trị pH, điều này cho thấy rằng ion Cl⁻ là một gốc bazơ liên hợpcực kỳ yếu và HCl bị phân ly hoàn toàn trong dung dịch. Đối với các dung dịch axít clohiđric trung bình đến mạnh, người ta cho rằng số mol H⁺ bằng với số mol HCl, với độ tin cậy 4 chữ số thập phân.^[11]^[12]

Trong số sáu axít vô cơ mạnh phổ biến, axít clohiđric là một axít monoproton ít có khả năng tạo phản ứng giảm số oxy hóa. Nó là một trong những axít mạnh ít độc hại nhất khi tiếp xúc bằng tay; ngoài tính axít, nó còn bao gồm các ion clo không phản ứng và không độc hại. Các dung dịch axít clohiđric trung bình-mạnh thì khá ổn định khi lưu trữ.

Axít clohiđric thường được dùng phổ biến trong việc chuẩn độ dung dịch bazơ. Các axít chuẩn độ mạnh cho các kết quả chính xác hơn do có điểm cuối rõ ràng. Axít clohiđric dạng hỗn hợp đẳng phí (gần 20,2%) có thể được dùng như một tiêu chuẩn cơ bản trong phân tích định lượng, mặc dù nồng độ chính xác của nó phụ thuộc vào áp suất khí quyển khi điều chế nó.^[15]

Axít clohiđric thường được dùng trong việc chuẩn bị mẫu trong hóa phân tích. Axít clohiđric đặc có thể hòa tan một số kim loại, tạo ra các khí hydro và clo. Nó phản ứng với các hợp chất bazơ như canxi cacbonat hoặc đồng(II) ôxít, tạo thành các dung dịch hòa tan có thể dùng để phân tích.^[11]^[12]

Như các loại axít khác, HCl có khả năng tác dụng với:

Kim loại: Giải phóng khí hiđrô và tạo muối clorua (trừ các kim loại đứng sau hiđro trong dải hoạt động hóa học như Cu, Hg, Ag, Pt, Au).

Fe + 2HCl → FeCl₂+ H₂

Ôxít bazơ: Tạo muối clorua và nước.

ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O

Bazơ: Tạo muối clorua và nước.

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Muối: tác dụng với các muối có gốc anion hoạt động yếu hơn tạo muối mới và axít mới.

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Ngoài ra, trong một số phản ứng HCl còn thể hiện tính khử bằng cách khử một số hợp chất như KMnO₄(đặc), MnO₂, KClO₃ giải phóng khí clo.

2KMnO₄(đặc) + 16HCl → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂ + 8 H₂O

MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

[sửa]Lý tính

Nồng độ			Mật độ	Nồng độ mol	pH	Độ nhớt	Nhiệt dung riêng	Áp suất hơi	Điểm sôi	Điểm nóng chảy
kg HCl/kg	kg HCl/m³	Baumé	kg/l	mol/dm³		mPa•s	kJ/(kg•K)	Pa	°C	°C
10%	104,80	6,6	1,048	2,87	−0,5	1,16	3,47	0,527	103	−18
20%	219,60	13	1,098	6,02	−0,8	1,37	2,99	27,3	108	−59
30%	344,70	19	1,149	9,45	−1,0	1,70	2,60	1.410	90	−52
32%	370,88	20	1,159	10,17	−1,0	1,80	2,55	3.130	84	−43
34%	397,46	21	1,169	10,90	−1,0	1,90	2,50	6.733	71	−36
36%	424,44	22	1,179	11,64	−1,1	1,99	2,46	14.100	61	−30
38%	451,82	23	1,189	12,39	−1,1	2,10	2,43	28.000	48	−26

Bảng trên sử dụng nhiệt độ 20 °C và áp suất 1 atm (101.325 kPa).

Nhiệt độ nóng chảy là một hàm của nồng độ HCl trong nước.^[16]^[17]

Các tính chất vật lý của axít clohiđric như điểm sôi và điểm nóng chảy, mật độ, và pH phụ thuộc vào nồng độ mol của HCl trong dung dịch axít. Chúng thay đổi trong dung dịch với nồng độ phần trăm rất thấp từ 0% HCl đến hơn 40% HCl.^[11]^[12]^[18]

Axít clohiđric ở dạng hỗn hợp hai hợp phần gồm HCl và H₂O có điểm sôi hỗn hợp đẳng phí khi nồng độ 20,2% HCl và nhiệt độ 108,6 °C (227 °F). Có bốn điểm eutecti kết tinh cố định đối với HCl, giữa các dạng tinh thể của HCl•H₂O (68% HCl), HCl•2H₂O (51% HCl), HCl•3H₂O (41% HCl), HCl•6H₂O (25% HCl), và đóng băng (0% HCl). Cũng có điểm eutectic rất ổn định ở nồng độ 24,8% giữa dạng băng và HCl•3H₂O kết tinh.^[18]

[sửa]Điều chế và sản xuất

Axít clohiđric được sản xuất với nồng độ lên đến 38% HCl (nồng độ phần trăm). Các mức nồng độ cao hơn khoảng 40% có thể được sản xuất về mặt hóa học nhưng sau đó tốc độ bay hơi cao đến mức việc cất giữ và sử dụng cần có những khuyến cáo đặc biệt, như trong môi trường áp suất và nhiệt độ thấp. Cấp công nghiệp sử dụng loại 30% đến 34%, nhằm tối ưu hóa trong việc vận chuyển và giảm thất thoát khí HCl ở dạng bay hơi. Các dung dịch sử dụng cho mục đích gia đình ở Hoa Kỳ, hầu hết là làm vệ sinh, thì có nồng độ nằm trong khoảng 10% đến 12%, với những khuyến cáo khi pha loãng. Ở Anh, chất này được bán ở dạng "Spirits of Salt" dùng cho làm vệ sinh trong nhà, với độ axít tương tự như cấp công nghiệp ở Mỹ.^[7]

Hầu hết axít clohiđric được sản xuất ở Mỹ, Tây Âu và Nhật Bản ở dạng sản phẩm phụ theo phương pháp clo hóa chất hữu cơ.^[19] Các nhà sản xuất chính trên thế giới gồm Dow Chemical,FMC, Tập đoàn Georgia Gulf, Tập đoàn Tosoh, Akzo Nobel, và Tessenderlo. Trong đó, Dow Chemical sản xuất 2 triệu tấn hàng năm tính theo khí HCl; và các công ty còn lại sản xuất từ 0,5 đến 1,5 triệu tấn/mỗi năm. Tổng sản lượng trên thế giới, tính theo HCl, ước tính 20 triệu tấn/năm, với 3 triệu tấn/năm từ việc tổng hợp trực tiếp, và phần còn lại là sản phẩm phụ từ các quá trình tổng hợp hữu cơ và tương tự. Cho đến nay hầu hết axít clohiđric được tiêu thụ chủ yếu bởi nhà sản xuất, làm nguyên liệu, phụ liệu để sản xuất các chế phẩm khác. Thị trường thế giới tiêu thụ khoảng 5 triệu tấn/năm.^[7]

Axít clohiđric được sản xuất/điều chế theo các quy trình sau:

[sửa]Tổng hợp từ các nguyên tố

Ngọn lửa tổng hợp HCl trong lò

Quá trình này tổng hợp trực tiếp từ khí clo và hiđro cho ra sản phẩm có độ tinh khiết cao.^[20]

H₂ + Cl₂ → 2 HCl

(ΔH= -184,74 KJ/mol)^[21]

Phản ứng diễn ra trong buồng đốt được cung cấp khí clo và hyđro ở nhiệt độ trên 2000°C có mặt ngọn lửa. Để đảm bảo rằng phản ứng diễn ra hoàn toàn, người ta cung cấp lượng hyđro cao hơn clo một chút (1-2%) để không còn clo trong sản phẩm.^[22] Hỗn hợp của hyđro và clo có khả năng gây nổ do đó cần những thiết bị đặc biệt có khả năng chịu nhiệt cao, và một điểm không thuận lợi là các chất phản ứng có chi phí cao.

[sửa]Phản ứng với clorua kim loại

Phản ứng với clorua kim loại, đặc biệt là natri clorua (NaCl), với axítsulfuric H₂SO₄) hoặc hydro sulfat:^[20] Quá trình này được sử dụng chủ yếu trong thế kỷ 18 hay còn gọi là quy trình Leblanc dùng trong sản xuất natri cacbonat. Phản ứng diễn ra gồm 2 giai đoạn: giai đoạn 1 ở nhiệt độ khoảng 150-250°C, và giai đoạn 2 ở nhiệt độ khoảng 500 đến 600°C :^[23]

NaCl + H₂SO₄ đặc → NaHSO₄ + HCl↑

NaCl + NaHSO₄ → Na₂SO₄ + HCl↑

Phản ứng tổng có thể được viết như sau:^[24]

2 NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HCl↑

Chiều cân bằng phản ứng diễn ra theo hướng tạo khí HCl vì khí này được lấy ra liên tục. Phương pháp cho phép tạo ra các sản phẩm tinh khiết, thường được dùng trong phòng thí nghiệm. Phương pháp này không được dùng trong sản xuất thương mại vì axít sulfuric đắt hơn axít clohiđric.

[sửa]Sản phẩm clo hóa trong sản xuất chất hữu cơ

Các phản ứng chính:

Nhiệt phân 1,2-dicloretan tạo thành vinyl clorua, 90% lượng axít clohiđric đường sản xuất ở Mỹ dùng phương pháp clo hóa này:^[20]

C₂H₄ + Cl₂ → C₂H₄Cl₂

C₂H₄Cl₂ → C₂H₃Cl + HCl

Clorua hóa ankan:^[25]^[26]

Cl₂ + RH → RCl + HCl

với R-là gốc hydrocacbon.

phản ứng trao đổi gốc clo với HF. Phản ứng này được dùng để chuyển sản phẩm clo hóa (RCl) tạo ra HCl.^[26]

RCl + HF → RF + HCl

Tổng hợp tetrafloreten từ việc nhiệt phân clodiflometan:

2 CHF₂Cl → CF₂=CF₂ + 2 HCl

Từ đốt rác thải hữu cơ clo:^[20]^[26]

C₄H₆Cl₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O + 2HCl

[sửa]Hydrat hóa clorua kim loại nặng

2FeCl₃ + 6H₂O → Fe₂O₃ + 3H₂O + 6HCl

Sau quá trình tạo khí HCl, dòng khí chứa HCl đưa qua tháp hấp thụ, ở đây HCl lỏng đậm đặc được tạo ra bằng cách hấp thụ hơi HCl vào trong dung dịch axít clohiđric yếu và được tách ra. Trong khi đó, dòng khí cuối cùng được đưa tới thiết bị làm sạch để loại HCl tự do trước khi thải ra ngoài không khí. ^[20]