Cloruro de hidrógeno: definición, preparación, propiedades, usos

Como haluro de hidrógeno, el compuesto cloruro de hidrógeno tiene la fórmula química HCl. Es un gas incoloro a temperatura ambiente que emite humos blancos de ácido clorhídrico cuando entra en contacto con el vapor de aire y agua. En tecnología e industria, el gas de cloruro de hidrógeno y el ácido clorhídrico son críticos. El ácido clorhídrico, una solución acuosa de cloruro de hidrógeno, también se conoce como HCl .

La disolución de cloruro de hidrógeno gaseoso en agua produce ácido clorhídrico. Debido a la naturaleza corrosiva del ácido, generalmente se emplean aparatos de cerámica, vidrio u ocasionalmente tantalio. El ácido clorhídrico suele venderse como una solución que contiene entre un 28 y un 35 % de cloruro de hidrógeno en peso, a veces conocido como ácido clorhídrico concentrado. Aunque el cloruro de hidrógeno líquido anhidro es accesible, su aplicación está limitada debido a los grandes y costosos contenedores necesarios para almacenarlo.

A continuación se menciona la estructura de HCl:

Estructura del HCl

Preparación de HCl

• Glauber creó cloruro de hidrógeno por primera vez en 1648 calentando cloruro de sodio con H ₂ SO ₄ concentrado . Davy demostró en 1840 que el HCl es una combinación de cloro e hidrógeno. El ácido muriático es otro término para el ácido clorhídrico. El calentamiento de cristales de NaCl con H ₂ SO ₄ concentrado produce ácido muriático (ácido sulfúrico).

NaCl _{+ H2SO4} → NaHSO4 + _HCl

• Como subproducto obtenemos bisulfato de sodio, que es insoluble. Como resultado, le agregamos cloruro de sodio adicional. Esta mezcla debe calentarse a una temperatura más alta de alrededor de 823K. Produce sulfato de sodio soluble y gas HCl. Este HCl se seca tratándolo con ácido sulfúrico fuerte. El HCl no se seca en presencia de pentrust de fósforo o cal vigorosa. Esto se debe al hecho de que reacciona con ambas moléculas.

NaHSO ₄ + NaCl → Na ₂ SO ₄ + HCl

• Por lo general, la mayoría del cloruro de hidrógeno/ácido clorhídrico producido es un subproducto de otras reacciones químicas. La cloración de hidrocarburos también produce HCl.
• La disolución de cloruro de hidrógeno gaseoso en agua produce ácido clorhídrico. Debido a la naturaleza corrosiva del ácido, generalmente se emplean aparatos de cerámica, vidrio u ocasionalmente tantalio.

Propiedades químicas del HCl

• En una solución acuosa, la sustancia química se disocia ampliamente en un ion hidronio (H3O+) y un ion cloruro (Cl-).
• Debido a que es monoprótico, solo puede emitir un protón.
• En el agua, puede disociarse por completo para generar iones de hidrógeno y cloruro.
• Los metales nobles reaccionan en una proporción de 1:3 con una mezcla de ácido nítrico y ácido clorhídrico. Esto se conoce como aquaregia.
• Las sales de los ácidos más débiles reaccionan con el ácido clorhídrico. El carbonato de sodio, el bicarbonato de sodio y otras sales son ejemplos.
• Cuando el ácido clorhídrico se combina con carbonato de sodio y bicarbonato de sodio, produce cloruro de sodio, dirust de carbono y agua.
• También convierte el sulfato de sodio en cloruro de sodio, dirust de azufre y agua.
• Reacción con carbonato de sodio

Na2CO3 + _2HCl → 2NaCl + _{CO2 ↑} + _H2O

• Reacción con bicarbonato de sodio

NaHCO ₃ + HCl → NaCl + CO ₂ ↑ + H ₂ O

• Reacción con sulfato de sodio

Na ₂ SO ₃ + 2HCl → 2NaCl + SO ₂ ↑ + H ₂ O

Propiedades físicas del HCl

1. El cloruro de hidrógeno es un gas incoloro de olor acre.
2. El gas huele en el aire húmedo debido a su alta solubilidad.
3. La disociación es esencialmente completa en líquidos diluidos. Como resultado, el ácido clorhídrico es un ácido poderoso.
4. El ácido clorhídrico es una solución acuosa de cloruro de hidrógeno.
5. Se licúa a 189K para crear un líquido incoloro y se congela a 159K para formar un sólido blanco.
6. El ácido clorhídrico no es corrosivo en presencia de vidrio.
7. El ácido clorhídrico es extremadamente corrosivo y ataca metales como el platino, el oro, la plata, el mercurio, el tantalio y otros.

Síntesis orgánica

La fabricación industrial de cloruro de hidrógeno se integra con frecuencia mediante la creación de productos químicos orgánicos fluorados y clorados, como el freón, el teflón y otros CFC, y el ácido cloroacético, el PVC, etc. La fabricación de ácido clorhídrico se combina frecuentemente con su consumo cautivo in situ. En el caso de las reacciones químicas, los átomos de hidrógeno del hidrocarburo pueden ser reemplazados por átomos de cloro, y el átomo de hidrógeno liberado se recombina con el átomo sobrante de la molécula de cloro para formar cloruro de hidrógeno. La fluoración se define como la siguiente reacción de reemplazo de cloro que da como resultado la producción de cloruro de hidrógeno, siendo la reacción química la siguiente:

R−H + Cl ₂ → R−Cl + HCl

R−Cl + HF → R−F + HCl

El cloruro de hidrógeno resultante puede absorberse en agua o reutilizarse inmediatamente, produciendo ácido clorhídrico de grado industrial o técnico.

Usos del cloruro de hidrógeno

1. El cloro, el agua regia y otros cloruros se fabrican con HCl.
2. Se utiliza para disolver gases nobles como disolvente.
3. En los laboratorios, se utiliza como reactivo.
4. El decapado del acero es un procedimiento que utiliza ácido clorhídrico débil para eliminar el rust o el rust de hierro del acero o el hierro antes de que se procese en alambres, revestimientos de láminas y tiras, y productos de fundición de estaño.
5. Fabricación de compuestos orgánicos: el HCl es beneficioso en la producción de compuestos orgánicos como el cloruro de vinilo y el diclorometano, los cuales se utilizan para fabricar PVC. También fabrica sustancias orgánicas como el ácido ascórbico y productos farmacéuticos.
6. Síntesis de compuestos inorgánicos: el HCl es beneficioso en la síntesis de compuestos que pueden usarse como productos químicos para el tratamiento del agua. El cloruro de polialuminio (PAC), el ácido férrico y el carbohidrato de aluminio, por ejemplo, son efectivos en el tratamiento del agua. También es beneficioso en la regeneración de resinas de intercambio iónico, particularmente en la precipitación de cationes de las resinas.
7. Ácido gástrico: El ácido clorhídrico es un componente esencial del jugo gástrico en el cuerpo, lo que ayuda a la digestión. En el estómago, el ácido clorhídrico convierte el pepsinógeno inactivo en pepsina activa, lo que ayuda a la digestión al interrumpir los enlaces que unen los aminoácidos. Esto se conoce como proteólisis. Ácido gástrico: El ácido clorhídrico es una parte vital del jugo gástrico en el cuerpo que ayuda a la indigestión. El pepsinógeno inactivo se convierte en pepsina activa mediante el ácido clorhídrico en el estómago, lo que ayuda a la digestión al romper los enlaces que unen los aminoácidos. Este proceso es la Proteólisis.

Efectos nocivos del HCl

1. Los fluidos digestivos del estómago humano contienen ácido clorhídrico.
2. La secreción ácida excesiva produce úlceras estomacales, mientras que un déficit sustancial dificulta la digestión y, a veces, es la causa principal de las anemias por deficiencia.
3. Unos pocos minutos de exposición al 0,1% por volumen de gas de cloruro de hidrógeno en el medio ambiente puede provocar la muerte.
4. Las quemaduras y la irritación de la piel son causadas por el ácido clorhídrico concentrado.

Seguridad del HCl: cuando el cloruro de hidrógeno entra en contacto con el agua en los tejidos corporales, produce ácido clorhídrico cáustico. La inhalación de los vapores puede provocar tos, asfixia, inflamación de la nariz, la garganta y las vías respiratorias superiores y, en casos graves, edema pulmonar, insuficiencia del sistema circulatorio y muerte. El contacto con la piel puede provocar enrojecimiento, molestias y quemaduras químicas graves. El cloruro de hidrógeno puede causar quemaduras oculares graves y daños oculares duraderos.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Qué ácido se usa en las preparaciones de gas cloruro de hidrógeno?

Responder:

En la producción de gas de cloruro de hidrógeno, se emplea ácido sulfúrico concentrado.

Pregunta 2: Dé dos ejemplos de gases incoloros que se mezclan para formar un sólido blanco.

Responder:

Cuando el cloruro de hidrógeno y el amoníaco se combinan, forman un sólido blanco.

Pregunta 3: ¿Por qué el ácido clorhídrico diluido no se puede concentrar hirviéndolo más allá del 22,2 %?

Responder:

No se puede concentrar más del 22,2 por ciento por ebullición porque las moléculas de ácido clorhídrico diluido HCl (g) se combinan con vapor de agua.

Pregunta 4: ¿Cuáles son las propiedades físicas del gas cloruro de hidrógeno?

Responder:  

1. Es un gas iNodero e incoloro.
2. Tiene un sabor agrio y un olor fuerte.
3. Se disuelve fácilmente en agua y otros disolventes no polares.
4. El gas HCl tiene un punto de ebullición de -83 °C y un punto de fusión de -113 °C.
5. Es de naturaleza cáustica, causando irritación, dolor e inflamación, así como sensaciones de tos, estornudos y asfixia cuando se inhala.

Pregunta 5: ¿Cómo convertir el ácido clorhídrico en cloro naciente? Explique con una ecuación balanceada.

Responder: 

Al combinar tres partes de ácido clorhídrico concentrado y una parte de ácido nítrico concentrado, el ácido clorhídrico se puede transformar en cloro naciente.