1. Khái niệm về Axit Clohydric (HCl)

Axit clohydric (HCl) là một hợp chất hóa học có công thức hóa học HCl, gồm một nguyên tử hydro (H) và một nguyên tử clo (Cl). Nó thường tồn tại ở dạng khí ở điều kiện tiêu chuẩn, tạo thành một khí màu vàng lục, có mùi khá đặc trưng và làm mắt cay khi tiếp xúc với nước

2. Thông số kỹ thuật của Axit Clohydric (HCl)

2.1. Tính chất Vật lí của axit clohydric

– Khi ở dạng khí, HCl không màu, có mùi xốc, nặng hơn không khí và tan nhiều trong nước tạo dung dịch axit mạnh.

– Khi ở dạng lỏng, HCl loãng không màu. Ở dạng đậm đặc 40%, axit HCl có màu vàng ngả xanh lá và có thể tạo thành sương mù axit, có khả năng ăn mòn và làm tổn thương các mô của con người.

– Độ hòa tan trong nước: 725g/l ở 20 độ C.

– Trọng lượng phân tử: 36,5 g/mol.

– Dung dịch HCl dễ bay hơi.

– Trạng thái: Khí ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn (25°C và 1 atm).

– Màu sắc: Khí axít clohydric thường có màu vàng lục.

– Khối lượng riêng: 1.49 g/cm³ (ở dạng khí, 0°C, 1 atm).

– Nhiệt độ sôi: -85°C (-121°F).

– Nhiệt độ đông đặc: -114.2°C (-173.6°F)

2.2. Tính Chất Hóa Học của axit clohydric

– Axit HCl làm đổi màu chất chỉ thị, cụ thể là làm quỳ tím chuyển đỏ (dấu hiệu nhận biết HCl)

– HCl tác dụng với kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học ( trừ Pb) tạo thành muối và khí Hydro

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑

– HCl có tính oxy hóa: Tác dụng oxit kim loại tạo thành muối clorua + nước (kim loại không thay đổi hóa trị)

CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O

– Tác dụng bazơ tạo thành muối clorua + nước

Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O

– HCl tác dụng với muối có gốc anion hoạt động yếu hơn tạo thành muối mới và axit mới, sản phẩm được tạo thành có thể kết tủa, khí bay lên hoặc là một axit mới yếu hơn

AgNO3 + HCl → AgCl + HNO3

CaCO­3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑

– HCl có tính khử khi tác dụng với chất có tính oxy hóa mạnh như KMnO4, K2Cr2O7, MnO2, KClO3, …axit clohydric có tính khử.

6HCl + KClO3 → KCl + 3Cl2↑ + 3H2O

2HCl + MnO2 → MnCl2 + Cl2↑ + H2O

14HCl + K2Cr2O7 → 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2↑ + 7H2O

16HCl + 2KMnO4 → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O

2.3. HCl không tác dụng với chất nào

– Kim loại đứng sau H trong dãy điện hóa như Cu, Ag, Au,….

– Muối không tan có gốc CO3 và PO4, trừ K2CO3 và Na2CO3,K3PO4 và Na3PO4.

– HCl không tác dụng với tất cả các axit, phi kim, oxit kim loại, oxit phi kim.

3. Các phương pháp điều chế và sản xuất axit clohydric

3.1 Trong phòng thí nghiệm

Axit clohydric được điều chế bằng phương pháp sunfat có thể đạt nồng độ lên đến 40% với phương trình điều chế diễn ra theo 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: NaCl rắn + H2SO4 đặc → NaHSO4 + HCl  (150 – 250 ºC)

Giai đoạn 2: 2NaCl rắn + H2SO4 đặc → Na2SO­4 + 2HCl  (500 – 600 ºC)

Sản phẩm được tạo thành có độ tinh khiết cao nhưng không được dùng để sản xuất HCl thương mại vì giá axit sulfuric đắt hơn axit clohydric.

3.2. Trong công nghiệp

Axit clohydric được điều chế trong công nghiệp thường có nồng độ 32 – 34 % với phương trình điều chế sau:

H2 + Cl2 → 2HCl (> 2000 ° C)

– HCl được tổng hợp trực tiếp từ khí clo và khí hydro nên sản phẩm có độ tinh khiết cao.

– Để đảm bảo phản ứng diễn ra hoàn toàn, lượng hydro được cung cấp cao hơn clo khoảng 1 – 2%.

– Chi phí sản xuất cao vì các chất phản ứng có giá thành cao.

– Hỗn hợp khí hydro và clo có khả năng gây nổ nên cần những thiết bị đặc biệt có khả năng chịu nhiệt cao.

Ngoài ra, HCl cũng được tổng hợp từ một số phương pháp khác:

– Hydrat hóa clorua kim loại nặng

2FeCl3 + 6H2O → Fe2O3 + 3H2O + 6HCl

– Nhiệt phân 1,2 – dicloretan thành vinyl clorua.

C2H4 + Cl2 → C2H4Cl2

C2H4Cl2 → C2H3Cl + HCl

90% lượng HCl ở Mỹ được sản xuất bằng phương pháp này.

– Clorua hóa ankan RH với R là gốc hydrocacbon

Cl2 + RH → RCl + HCl

– Phản ứng trao đổi gốc clo với HF.

RCl + HF → RF + HCl

– Nhiệt phân Clodiflometan

2CHF2Cl → CF2=CF2 + 2 HCl

– Đốt rác thải hữu cơ clo

C4H6Cl2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O + 2HCl

4. Ứng Dụng của Axit Clohydric:

– Ngành công nghiệp: Axít clohydric được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp để sản xuất các sản phẩm hóa học như axít dùng trong sản xuất muối, đạm sunfat và các hợp chất clo hữu cơ. Nó cũng được sử dụng trong quá trình tạo ra nguyên liệu tiền thân cho sản xuất nhựa PVC (polyvinyl cloua).

– Ngành y tế: Axít clohydric cũng có ứng dụng trong ngành y học, đặc biệt là trong quá trình xử lý thực phẩm và tiệt trùng. Nó được sử dụng để điều trị các vấn đề dạ dày và dạ dày có liên quan đến vi khuẩn.

– Ngành khoa học và nghiên cứu: Axít clohydric được sử dụng trong phòng thí nghiệm để điều chỉnh độ pH của các dung dịch và tạo điều kiện thích hợp cho các phản ứng hóa học.

5. Những lưu ý khi sử dụng của Axit Clohydric (HCl)

Khi sử dụng axít clohydric (HCl), cần tuân theo các biện pháp an toàn và lưu ý đặc biệt để đảm bảo an toàn cho sức khỏe con người và môi trường. Dưới đây là một số lưu ý quan trọng khi sử dụng HCl:

– Đeo Trang Thiết Bị Bảo Hộ:

Khi làm việc với axít clohydric, đảm bảo bạn đeo đầy đủ trang thiết bị bảo hộ như kính bảo hộ, găng tay cao su chống hóa chất, áo bảo hộ và mặt nạ khí đối với các công việc có khả năng tiếp xúc trực tiếp với hơi axít.

– Làm Việc Trong Môi Trường Có Thông Gió Tốt:

Sử dụng axít clohydric trong môi trường có hệ thống thông gió tốt để hạn chế hít phải hơi khí gây hại.

– Tránh Tiếp Xúc Trực Tiếp:

Tránh tiếp xúc trực tiếp với hơi axít clohydric và dung dịch axít đặc. Nếu tiếp xúc với da hoặc mắt, rửa ngay bằng nước sạch và tìm kiếm sự giúp đỡ y tế.

– Sử Dụng Cẩn Thận:

Sử dụng axít clohydric với cẩn thận và tránh làm rơi, tràn hoặc pha loãng một cách đột ngột. Đặc biệt cẩn thận khi thêm axít clohydric vào nước, luôn thêm axít vào nước chứ không bao giờ thêm nước vào axít để tránh phản ứng bất ổn định.

– Lưu Trữ An Toàn:

Lưu trữ axít clohydric ở nơi khô ráo, mát mẻ, và được đặt ở nơi không dễ tiếp xúc với ánh nắng trực tiếp hoặc nhiệt độ cao.

– Không Sử Dụng Trong Môi Trường Có Lửa:

Tránh sử dụng axít clohydric trong môi trường có lửa, nhiệt độ cao hoặc gần các nguồn lửa mở, vì axít clohydric có thể tạo ra khí clo (Cl2), một chất có khả năng cháy.

– Thực Hiện Thử Nghiệm An Toàn:

Trước khi thực hiện bất kỳ thử nghiệm nào với axít clohydric, đảm bảo bạn đã nắm vững về tính chất và cách làm việc an toàn với chất này.

– Xử Lý Chất Thải Đúng Cách:

Xử lý chất thải axít clohydric và các sản phẩm phản ứng một cách đúng cách theo quy định của cơ quan quản lý môi trường và an toàn lao động.

Lưu ý: axít clohydric là một chất ăn mòn mạnh và có thể gây nguy hiểm nếu không sử dụng đúng cách. Trước khi làm việc với axít clohydric, hãy đảm bảo bạn đã hiểu và tuân thủ đầy đủ các biện pháp an toàn.