Hidrojen klorür - Hydrogen chloride

Hidrojen klorür
Bir boyuta sahip hidrojen klorürün iskelet formülü
Atom sembolleri ile hidrojen klorürün boşluk doldurma modeli
İsimler
IUPAC adı
Hidrojen klorür
Diğer isimler
hidroklorik asit gazı

hidroklorik gaz

hidroklorür
tanımlayıcılar
3B model ( JSmol )
1098214
chebi
CHEMBL
Kimyasal Örümcek
ECHA Bilgi Kartı 100.028.723 Bunu Vikiveri'de düzenleyin
AT Numarası
322
fıçı
hidroklorik+asit
RTECS numarası
ÜNİİ
BM numarası 1050
  • InChI=1S/HCl/h1H ☒n
    Anahtar: VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N KontrolY
  • InChI=1/HCl/h1H
    Anahtar: VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYAT
Özellikler
HCl
Molar kütle 36.46 g/mol
Dış görünüş renksiz gaz
Koku keskin; keskin ve yanan
Yoğunluk 1,49 g/L
Erime noktası −114,22 °C (−173,60 °F; 158,93 K)
Kaynama noktası −85,05 °C (−121,09 °F; 188,10 K)
823 g/L (0 °C)
720 g/L (20 °C)
561 g/L (60 °C)
çözünürlük metanol , etanol , eter içinde çözünür
Buhar basıncı 4352 kPa (21.1 °C'de)
Asit (s K a ) -3.0; -5,9 (±0,4)
Temellik (p K b ) 17.0
Eşlenik asit kloronyum
eşlenik taban klorür
1.0004456 (gaz)
1.254 (sıvı)
viskozite 0,311 cP (-100 °C)
Yapı
doğrusal
1.05 D
Termokimya
0,7981 J/(K·g)
Std molar
entropi
( S o 298 )
186.902 J/(K·mol)
Std
oluşum entalpisi
f H 298 )
-92.31 kJ/mol
Std
yanma entalpisi
c H 298 )
-95,31 kJ/mol
Farmakoloji
A09AB03 ( WHO ) B05XA13 ( WHO )
Tehlikeler
Güvenlik Bilgi Formu JT Baker MSDS
GHS piktogramları GHS05: Aşındırıcı GHS06: Zehirli
GHS Sinyal kelimesi Tehlike
H280 , H314 , H331
P261 , P280 , P305+351+338 , P310 , P410+403
NFPA 704 (ateş elması)
Ölümcül doz veya konsantrasyon (LD, LC):
LD 50 ( ortalama doz )
238 mg/kg (sıçan, oral)
3124 ppm (sıçan, 1  saat )
1108 ppm (fare, 1 saat)
1300 ppm (insan, 30  dk )
4416 ppm (tavşan, 30 dk)
4416 ppm (kobay, 30 dk)
3000 ppm (insan, 5 dk)
NIOSH (ABD sağlığa maruz kalma sınırları):
PEL (İzin Verilebilir )
C5 ppm (7 mg / m 3 )
REL (Önerilen)
C5 ppm (7 mg / m 3 )
IDLH (Acil tehlike)
50 sayfa/dk
Bağıntılı bileşikler
Bağıntılı bileşikler
Hidrojen florür
Hidrojen bromür
Hidrojen iyodür
Hidrojen astatid
Aksi belirtilmedikçe, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).
☒n doğrulamak  ( nedir   ?) KontrolY☒n
Bilgi kutusu referansları

Bileşik hidrojen klorür sahip kimyasal formül HClve bu haliyle bir hidrojen halojenürdür . En oda sıcaklığında , bir renksiz gaz beyaz dumanlar oluşturur, hidroklorik asit , atmosferik ile temas üzerine , su buharı . Hidrojen klorür gazı ve hidroklorik asit teknoloji ve endüstride önemlidir. Hidroklorik asit, sulu hidrojen klorür çözeltisi de yaygın olarak HCl formülüyle verilir.

Reaksiyonlar

pH kağıdını kırmızıya çeviren hidroklorik asit dumanları, dumanların asidik olduğunu gösterir.

Hidrojen klorür, polar bir kovalent bağla bağlanan bir hidrojen atomu H ve bir klor atomu Cl'den oluşan iki atomlu bir moleküldür . Klor atomu, bu bağı polar yapan hidrojen atomundan çok daha elektronegatiftir . Sonuç olarak, molekülün klor atomunda negatif kısmi yük (δ−) ve hidrojen atomunda pozitif kısmi yük (δ+) ile büyük bir dipol momenti vardır . Çünkü yüksek polariteli bir parçası olarak, HCI çok, çözünür olarak su (ve diğer polar çözücüler ).

Temas üzerine, H 2 O ve HCl, tersinir bir kimyasal reaksiyon yoluyla hidronyum katyonları H 3 O + ve klorür anyonları Cl oluşturmak üzere birleşir :

HCl + H 2 O → H 3 O + + Cl

Ortaya çıkan çözeltiye hidroklorik asit denir ve güçlü bir asittir . Asit ayrışma ya da iyonlaşma sabiti, K bir HCI çözüşür anlamına gelir ya da su içinde, hemen hemen tamamen iyonize olan büyüktür. Su yokluğunda bile, hidrojen klorür yine de bir asit görevi görebilir. Örneğin, hidrojen klorür metanol gibi bazı diğer çözücülerde çözülebilir :

HCI = CH 3 OH → CH 3 O + H 2 + Cl -

Hidrojen klorür molekülleri veya iyonları protonlayabilir ve ayrıca susuz ( susuz ) koşulların istendiği kimyasal reaksiyonlar için bir asit katalizörü olarak hizmet edebilir .

Asidik yapısından dolayı hidrojen klorür , özellikle nem varlığında aşındırıcı bir maddedir .

Yapı ve özellikler

DCl tozunun 77 K'da nötron kırınımı ile belirlenen katı DCl yapısı. HCl yerine DCl kullanıldı, çünkü döteryum çekirdeği hidrojen çekirdeğinden daha kolay tespit edildi. Genişletilebilir doğrusal yapı, kesikli çizgilerle gösterilir.

Donmuş HCl 98.4 K'da faz geçişine uğrar. Donmuş malzemenin X-ışını toz kırınımı, malzemenin bu geçiş sırasında ortorombik bir yapıdan kübik bir yapıya dönüştüğünü gösterir . Her iki yapıda da klor atomları yüz merkezli bir dizilimdedir . Ancak hidrojen atomları bulunamadı. DCI (deteryum klorür) yapısı spektroskopik ve dielektrik verileri ve belirlenmesi analizi olarak yapar, HCI biçimleri katı zincirleri zigzag belirtir HF (sağda şekle bakınız).

HCl'nin (g/L) yaygın çözücülerdeki çözünürlüğü
Sıcaklık (°C) 0 20 30 50
Suçlu 823 720 673 596
Metanol 513 470 430
etanol 454 410 381
Eter 356 249 195
Kızılötesi (IR) absorpsiyon spektrumu
Klorun izotopik bileşiminden kaynaklanan IR spektrumunda bir çift

Kızıl ötesi spektrum solda gösterilen gaz halinde hidrojen klorür, 2886 cm etrafında gruplanmış keskin bir soğurum hatlarının bir dizi oluşur -1 (dalga boyu ~ 3.47 um). Oda sıcaklığında hemen hemen tüm moleküller yer titreşimi v  = 0 durumundadır. Uyumsuzluk dahil titreşim enerjisi şu şekilde yazılabilir.

Bir HCl molekülünü v  = 0'dan v  = 1 durumuna yükseltmek için , ν o  =  ν e  + 2 x e ν e = 2880 cm -1 civarında bir kızılötesi absorpsiyon görmeyi bekleriz . Ancak Q-dalına karşılık gelen bu absorpsiyon simetri tarafından yasaklandığı için gözlenmez. Bunun yerine, moleküllerin dönme durumundaki eşzamanlı bir değişiklik nedeniyle iki sinyal seti (P- ve R-dalları) görülür. Kuantum mekaniksel seçim kuralları nedeniyle, yalnızca belirli rotasyonel geçişlere izin verilir. Durumlar, dönme kuantum sayısı J  = 0, 1, 2, 3, ... ile karakterize edilir. seçim kuralları, Δ J'nin yalnızca ±1 değerlerini alabileceğini belirtir.

Dönme sabit değeri B titreşim olandan daha küçüktür ν o , bu enerji çok daha küçük bir miktarda molekül döndürmek için gerekli olduğunu; tipik bir molekül için bu, mikrodalga bölgesinde yer alır. Bununla birlikte, HCl molekülünün titreşim enerjisi absorpsiyonlarını kızılötesi bölge içine yerleştirir ve bu molekülün yörüngesel geçişlerini gösteren bir spektrumun gaz hücreli bir kızılötesi spektrometre kullanılarak kolayca toplanmasına izin verir . HCl emilimi bu malzeme için bir şeffaflık penceresinde yer aldığından, ikincisi kuvarstan bile yapılabilir.

Doğal olarak bol miktarda klor , yaklaşık 3:1 oranında 35 Cl ve 37 Cl olmak üzere iki izotoptan oluşur . Yay sabitleri hemen hemen aynı olmakla birlikte, farklı şekilde azaltılmış H 35 Cl ve H 37 Cl kütleleri , dönme enerjisinde ölçülebilir farklılıklara neden olur, bu nedenle, her bir emme hattının yakından incelenmesinde, aynı oranda 3:1 ağırlıklı çiftler gözlenir.

Üretme

Endüstriyel ölçekte üretilen çoğu hidrojen klorür, hidroklorik asit üretimi için kullanılır .

Tarihi rotalar

17. yüzyılda, Johann Rudolf Glauber gelen Karlstadt am Main, Almanya kullanılan sodyum klorid tuzu ve sülfürik asit hazırlanması için , sodyum sülfat içinde Mannheim işlemi , hidrojen klorür salar. İngiltere , Leeds'ten Joseph Priestley , 1772'de saf hidrojen klorür hazırladı ve 1808'de İngiltere , Penzance'den Humphry Davy , kimyasal bileşimin hidrojen ve klor içerdiğini kanıtladı .

Doğrudan sentez

HCl fırının içindeki alev

Hidrojen klorür, klor ve hidrojenin birleştirilmesiyle üretilir :

Cl 2 + H 2 → 2 HCl

Reaksiyon ekzotermik olduğundan tesisata HCl fırını veya HCl brülörü denir . Ortaya çıkan hidrojen klorür gazı, deiyonize su içinde emilir , bu da kimyasal olarak saf hidroklorik asit ile sonuçlanır. Bu reaksiyon, örneğin gıda endüstrisinde kullanım için çok saf bir ürün verebilir.

organik sentez

Hidrojen klorürün endüstriyel üretimi genellikle klorlu ve florlu organik bileşiklerin, örneğin Teflon , Freon ve diğer CFC'lerin yanı sıra kloroasetik asit ve PVC'nin oluşumu ile entegre edilir . Genellikle bu hidroklorik asit üretimi, sahada esir kullanımı ile entegre edilir. Olarak kimyasal reaksiyonlar , hidrojen atomu hidrokarbon ile, klor atomu ile ikame edildiği, bunun üzerine, hidrojen klorid oluşturan klor molekülünden yedek atomu ile birlikte serbest hidrojen atomu birleşir. Florlama, tekrar hidrojen klorür üreten bir sonraki klor değiştirme reaksiyonudur:

R−H + Cl 2 → R−Cl + HCl
R−Cl + HF → R−F + HCl

Elde edilen hidrojen klorür ya doğrudan yeniden kullanılır ya da su içinde emilir, bu da teknik veya endüstriyel dereceli hidroklorik asit ile sonuçlanır.

Laboratuvar yöntemleri

Hidroklorik asidin sülfürik asit veya susuz kalsiyum klorür ile dehidre edilmesiyle, bir HCl jeneratöründe laboratuvar kullanımı için küçük miktarlarda hidrojen klorür üretilebilir . Alternatif olarak, sülfürik asidin sodyum klorür ile reaksiyonu ile HCl üretilebilir:

NaCl + H 2 SO 4NaHSO 4 + HCl

Bu reaksiyon oda sıcaklığında gerçekleşir. Jeneratörde NaCl kalması ve 200 °C'nin üzerinde ısıtılması koşuluyla reaksiyon daha da ilerler:

NaCI + NaHSOs 4 → HCl + Na 2 SO 4

Bu tür jeneratörlerin çalışması için reaktiflerin kuru olması gerekir.

Hidrojen klorür de hazırlanabilir hidroliz gibi bazı reaktif klorür bileşiklerinin fosfor klorürler , tionil klorür (SOCb 2 ) ve asil klorürler . Örneğin, HC1 vermek için soğuk su yavaş yavaş fosfor pentaklorür (PCl 5 ) üzerine damlatılabilir :

PCl 5 + H 2 O → POCl 3 + 2 HCl

Uygulamalar

Çoğu hidrojen klorür, hidroklorik asit üretiminde kullanılır. Vinil klorür ve birçok alkil klorür üretiminde de kullanılır . Triklorosilan , HCl kullanılarak üretilir:

Si + 3 HCl → HSiCl 3 + H 2

Tarih

900 civarında, Cabir ibn Hayyan'a (Latince: Geber) atfedilen Arapça yazıların yazarları ve İranlı doktor ve simyacı Ebu Bekir el-Razi (c. 865-925, Latince: Rhazes) sal amonyak ( amonyum klorür ) ile deneyler yapıyorlardı. Bu, vitriol ( çeşitli metallerin hidratlı sülfatları) ile birlikte damıtıldığında hidrojen klorür üretti. Bununla birlikte, klorür tuzları ile yapılan bu erken deneylerde , gaz halindeki ürünlerin atıldığı ve kimyasal kullanıma konulabileceği keşfedilmeden önce hidrojen klorürün birçok kez üretilmiş olabileceği görülmektedir. Birinci tür kullanımlarından biri sentezidir cıva (II) klorür üretimi ısıtma (aşındırıcı sublimate), civa ya ile şap ve amonyum klorür veya sülfatı ve sodyum klorür ile ilk olarak tarif edilmiştir de aluminibus ve salibus "( Şaplar ve Tuzlar Üzerine", on birinci veya on ikinci yüzyıla ait Arapça bir metin, yanlışlıkla Ebu Bekir el- Razi'ye atfedildi ve 12. yüzyılın ikinci yarısında Gerard of Cremona tarafından Latince'ye çevrildi, 1144-1187). Bir diğer önemli gelişme, sözde Geber'in ( De buluşa veritatis'te , "On the Discovery of Truth", yaklaşık 1300'den sonra), nitrik aside amonyum klorür ekleyerek , altını (yani, aqua regia ) üretilebilir. On altıncı yüzyılın sonlarında, karıştırılmamış hidroklorik asidin hazırlanabileceği işlemin keşfinden sonra, bu yeni asidin (daha sonra tuz ruhu veya acidum salis olarak bilinir) deniz asidi havası olarak adlandırılan buharlı hidrojen klorürü serbest bıraktığı kabul edildi . 17. yüzyılda Johann Rudolf Glauber , sodyum sülfat hazırlamak için tuz ( sodyum klorür ) ve sülfürik asit kullandı ve hidrojen klorür gazı açığa çıkardı (yukarıdaki üretime bakın). 1772'de Carl Wilhelm Scheele de bu reaksiyonu bildirdi ve bazen keşfiyle anılır. Joseph Priestley , 1772'de hidrojen klorürü hazırladı ve 1810'da Humphry Davy , hidrojen ve klordan oluştuğunu belirledi .

Sanayi Devrimi sırasında soda külü gibi alkali maddelere olan talep arttı ve Nicolas Leblanc soda külü üretmek için endüstriyel ölçekte yeni bir süreç geliştirdi. Gelen Leblanc işlemi , tuz yan ürün olarak hidrojen klorürü, sülfürik asit, kireçtaşı ve kömür kullanılarak, soda külüne dönüştürüldü. Başlangıçta, bu gaz havaya bırakıldı, ancak 1863 Alkali Yasası bu tür salınımı yasakladı, bu nedenle soda külü üreticileri, HCl atık gazını su içinde emerek endüstriyel ölçekte hidroklorik asit üretti. Daha sonra, genel olarak ekzotermik olan bir reaksiyonda sülfürik asit yerine kükürt dioksit , su ve hava kullanılması dışında Leblanc prosesine benzeyen Hargreaves prosesi geliştirildi . 20. yüzyılın başlarında, Leblanc prosesi, HCl üretmeyen Solvay prosesi ile etkili bir şekilde değiştirildi . Ancak hidroklorik asit üretiminde bir basamak olarak hidrojen klorür üretimine devam edilmiştir.

20. yüzyılda hidrojen klorür tarihi kullanımları arasında hydrochlorinations içerir alkinler klorlanmış üretiminde monomer kloropren ve vinil klorür işlemin ardından, polimerize yapmak polikloropren (üzere Neopren ) ve polivinil klorür , sırasıyla (PVC),. Vinil klorür üretiminde, asetilen (Cı- 2 , H 2 ) boyunca HCl eklenerek hydrochlorinated olan üçlü bağın C 2 H 2 bir içine üç dönüm molekül çift bağ vinil klorür, sonuçta.

1960'lara kadar kloropren yapmak için kullanılan "asetilen işlemi", iki asetilen molekülünün birleştirilmesiyle başlar ve daha sonra burada gösterildiği gibi üçlü bağ boyunca birleştirilmiş ara maddeye HC1 ekler ve onu burada gösterildiği gibi kloroprene dönüştürür:

Kloropren sentezi.svg

Bu "asetilen süreci" bir sürece ile ikame edilmiş 2 yerine etilen çift bağına ve daha sonra eleme kloropren, hem de yerine HCI üretir.

Emniyet

Hidrojen klorür, vücut dokusunda bulunan su ile temas ettiğinde aşındırıcı hidroklorik asit oluşturur. Soluma duman neden olabilir öksürük , boğulma , inflamasyon burun, boğaz ve üst solunum yollarını ve ciddi vakalarda, akciğer ödemi , dolaşım sistemi yetmezliği ve ölüm. Cilt teması kızarıklığa, ağrıya ve ciddi kimyasal yanıklara neden olabilir . Hidrojen klorür gözde ciddi yanıklara ve kalıcı göz hasarına neden olabilir.

ABD Mesleki Güvenlik ve Sağlık Dairesi ve Mesleki Güvenlik ve Sağlık Ulusal Enstitüsü 5 ppm (7 mg / m'lik bir tavan hidrojen klorid mesleki maruz kalma sınırları olan 3 ), ve hidrojen klorid iş güvenliği sorunları hakkında geniş bilgi derlenmiş.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar