È un acido minerale forte (ovvero si ionizza completamente in soluzione acquosa) monoprotico (cioè ogni sua molecola, dissociandosi, libera un solo ione idrogeno), ed è il principale costituente del succo gastrico, oltre ad essere un reagente comunemente usato nell'industria. L'acido cloridrico è uno dei liquidi più corrosivi esistenti (una sua soluzione 1 M in acqua a 25 °C ha pH uguale a 0), quindi deve essere maneggiato con attenzione. Si presenta gassoso a temperatura ambiente, incolore, dall'odore e dall'azione irritante. Presenta un TLV-C (ACGIH) pari a 2 p.p.m..
La produzione di acido cloridrico è stimata attualmente intorno a 20 milioni di tonnellate annue.[7]
Merceologicamente al nome di acido muriatico corrisponde una soluzione di HCl a concentrazione 10%, spesso di colore giallo per via della presenza di ioni di ferro.
L'acido cloridrico fu scoperto nel IX secolo dall'alchimista Persiano- Jabir ibn Hayyan. Egli lo ottennemescolando il salgemma (NaCl) con del vetriolo verde (acido solforico H2SO4 in soluzione acquosa).[9]Jabir scoprì molti composti chimici, scrisse più di venti opere, permettendo così la diffusione delle sue conoscenze su questo acido e altri prodotti chimici che scoprì egli stesso, come l'acido solforico. Sempre di sua invenzione fu l'acqua regia, miscela di acido cloridrico e acido nitrico, in grado disciogliere l'oro; nel Medio Evo anche questo acido, che a quei tempi era conosciuto come "spirito di sale"[10] o acidum salis, fu preso in considerazione per la ricerca della pietra filosofale.
Lavoisier lo battezzò acido muriatico, dal latino muria (salamoia), che significa "del sale" o "acqua marina", e tale nome è rimasto in uso, in ambito commerciale, fino ad oggi.[senza fonte]
Un'altra versione del nome viene ricondotta a Berthollet, che facendo reagire HCl con biossido di manganese (ossido di manganese IV) vide svilupparsi un gas verdastro (cloro molecolare). Erroneamente a quei tempi si pensava che tutti gli acidi contenessero ossigeno e quindi ipotizzò che quel gas fosse un ossido di un non metallo (ovvero un'anidride), che chiamò murio.[11]
Nel XV secolo Basilius Valentinus, un abate-alchimista dell'abbazia di Erfurt, ne produsse una gran quantità facendo reagire il salgemma con il vetriolo verde.[10]
Nel XVII secolo, Johann Rudolph Glauber di Karlstadt utilizzò sale (NaCl) e acido solforico per preparare solfato di sodio (Na2SO4), ottenendo come sottoprodotto acido cloridrico gassoso.[10] Anche Joseph Priestley a Leeds nel 1772 produsse acido cloridrico e nel 1790 Humphry Davy (Regno Unito), producendo l'acido cloridrico (HCl) a partire da idrogeno molecolare (H2) e cloro molecolare (Cl2), dimostrò che questo prodotto chimico è costituito da idrogeno e cloro.[10][12]
Durante la rivoluzione industriale, la richiesta di sostanze alcaline, e soprattutto di carbonato di sodio, aumentò fortemente in Europa. Si deve a Nicolas Leblanc (originario d'Issoudun) la messa a punto di un processo di produzione di tale sostanza. Nel processo Leblanc, il sale è trasformato in carbonato di sodio utilizzando acido solforico come reagente, insieme al solfato di calcio (CaSO4) e carbone (C), con una produzione secondaria di acido cloridrico.[10] Considerando che l'acido cloridrico era molto richiesto dal mercato, i produttori non gradivano che venisse liberato come "scarto" nell'aria, quindi decisero di recuperare l'acido cloridrico prodotto e venderlo su scala industriale.
L'acido cloridrico divenne una sostanza di notevole importanza quando si cominciò a trattare sostanze organiche per ottenere composti sintetici, come il cloruro di vinile e il cloruro di polivinile, o come la miscela di difenilmetano diisocianato e diisocianato di toluene (4,4'-MDI/TDI) per la produzione di poliuretano, ma anche per applicazioni secondarie come la produzione di gelatine o per iltrattamento del cuoio.
Nel XX secolo il processo Leblanc fu sostituito dal processo Solvay. Un problema era rappresentato dal fatto che l'unico modo per produrre carbonato di sodio ricavando anche acido cloridrico come sottoprodotto, era indispensabile utilizzare come reagente acido solforico. Si rese conto che non era conveniente utilizzare questo metodo perché il costo dell'acido solforico è maggiore di quello dell'HCl, quindi per motivi economici si decise di non produrre questo sotto prodotto. In questo modo, però, la produzione di acido cloridrico diminuì considerevolmente e ciò fece allarmare i grandi imprenditori che diedero forti spinte alle industrie di produzione primaria di acido per colmare lo scompenso creato.
L'acido cloridrico è considerato come una delle cause primarie della Convenzione contro il traffico illecito di stupefacenti e di sostanze psicotrope del 1988. Infatti l'acido cloridrico è utilizzato nella produzione di eroina e di cocaina.
L'acido cloridrico è un acido monoprotico, che si dissocia completamente (si ionizza) in soluzione acquosa per dare uno ione H+ (unprotone) e uno ione cloro Cl-. In soluzione acquosa lo ione H+ si lega all'acqua (Base di Brønsted) per dare uno ione idronio H3O+.
- HCl(g) + H2O(l) → H3O+ + Cl-(aq)
L'acido cloridrico può essere anche utilizzato per preparare dei sali contenenti almeno uno ione Cl- chiamati cloruri, come ad esempio ilcloruro di sodio (NaCl). I suoi sali vengono chiamati cloruri e sono quasi tutti solubili in acqua, un'eccezione (comunemente sfruttata in analisi chimica) è il cloruro d'argento che forma un precipitato bianco caseoso. Il cloruro più universalmente noto è il cloruro di sodio, il normale sale da cucina.
L'acido cloridrico è soggetto alla regola di Markovnikov come gli altri acidi alogenidrici eccetto l'acido fluoridrico.
L'acido cloridrico è un acido forte: è completamente dissociato in acqua.Gli acidi monoprotici possiedono un'unica costante di dissociazione acida Ka, che è legata al tasso di dissociazione acida in soluzione. Per un acido forte come l'acido cloridrico, la Ka è molto elevata (>1). Alcuni scienziati tentarono di assegnare una Ka all'HCl, ma è impossibile, poiché si tratta di un numero troppo elevato. Per scoprire che si trattava di una Ka elevata, fecero questa osservazione: un cloruro come NaCl deve avere una costante simile all'acido cloridrico; si sperimentò una rilevazione del pH su di una soluzione salina, ma è praticamente neutra, ciò dimostra che lo ione Cl- è una base estremamente debole, si deduce quindi che l'acido coniugato, cioè l'acido cloridrico, sia un acido estremamente forte. Per le soluzioni di acido cloridrico concentrate o diluite, l'ipotesi che la molarità degli ioni H+ sia uguale alla molarità di HCl è ottima, attraverso l'accordo di quattro cifre significative.
Tra gli acidi forti è l'acido monoprotico che risente meno delle reazioni parassite di ossido-riduzione. È uno degli acidi meno pericolosi: a parte la sua acidità, produce degli ioni cloruro quasi inerti e non tossici. Le soluzioni acquose di acido cloridrico di media concentrazione sono stabili e il rapporto tra acido e acqua non varia nel tempo. Queste proprietà, sommate al fatto che esso può essere un reagente puro, fanno dell'acido cloridrico un ottimo reagente per svariati usi, anche per le titolazioni acido-base. Gli acidi forti sono utilizzati per le titolazioni poiché danno dei punti di equivalenza più marcati rendendo più accurata l'analisi.
Può essere utilizzato per sciogliere alcuni metalli formando i cloruri ed idrogeno gassoso. È anche utilizzato come catalizzatore acido in alcune reazioni chimiche.Le proprietà fisiche delle soluzioni acquose di acido cloridrico, come il punto di fusione o di ebollizione, dipendono dalla concentrazione.
La massima concentrazione ottenibile in acqua è il 37% p/p (circa 12 M), in queste condizioni dalla soluzione si sprigionano vapori di acido, per questo viene detto acido cloridrico fumante.
L'acido cloridrico ha una elevata solubilità in acqua; a 0 °C un litro d'acqua scioglie fino a 525 litri di HCl gassoso, pari a 825 grammi. A temperatura ambiente (20 °C) la solubilità è inferiore, 485 g/litro (pari al 40,4%). La densità di tale soluzione è circa 1,200 g/cm³.
La miscela binaria di HCl e H2O possiede un azeotropo con punto di ebollizione di 108,6 °C con una frazione di HCl del 20,17%.
Nella cristallizzazione, possiede quattro eutettici per formare i cristalli di HClxH2O (68% HCl), HClx2H2O (51% HCl), HClx3H2O (41% HCl), HClx6H2O (25% HCl) e ghiaccio d'acqua (0% HCl).
La relazione tra densità e concentrazione delle soluzioni di acido cloridrico è riassunta nella tabella a fianco; esiste inoltre tra le due una correlazione empirica approssimata dalla formula
- C% = 200 · (D - 1)
Essendo un acido forte, il pH delle sue soluzioni diluite può essere facilmente calcolato assumendo che la concentrazione di ioni H+ sia praticamente uguale a quella della concentrazione nominale dell'acido. Una soluzione 0,1 M ha quindi pH uguale a 1.
Una soluzione acquosa di acido cloridrico è un buon conduttore elettrico, dato che tutto l'acido risulta dissociato in ioni H+ e Cl-.
L'acido cloridrico scioglie la maggior parte dei metalli, dato che i cloruri che si vengono a formare, essendo solubili, non riescono a passivare il metallo. Fanno eccezione, oltre ai metalli nobili, il tantalio, il germanio, il rame ed il mercurio (quest'ultimo resiste all'azione dell'acido cloridrico solo in assenza di ossigeno). In miscela 3:1 con l'acido nitrico forma la cosiddetta acqua regia, uno dei pochi reattivi capaci di intaccare oro eplatino per via della sinergia tra l'azione ossidante dell'acido nitrico e quella complessante del cloruro.
La reazione con un metallo produce il corrispondente cloruro e idrogeno gassoso, ad esempio
- Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2↑
- WIKIPEDIA
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