Hidrogén-klorid

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
hidrogén-klorid
H Cl.PNG
Hydrogen-chloride-2D-dimensions.png
2-dimenziós
szerkezet
Hydrogen-chloride-3D-vdW-labelled.png
3-dimenziós
szerkezet
Más nevek sósavgáz
Kémiai azonosítók
CAS-szám 7647-01-0
PubChem 313
ChemSpider 307
EINECS-szám 231-595-7
KEGG D02057
MeSH Hydrochloric+acid
ChEBI 17883
RTECS szám MW4025000
Gmelin 322
UNII QTT17582CB
UN-szám 1050
ChEMBL 1231821
Jmol 3D képek Kép
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet HCl
Moláris tömeg 36,46
Megjelenés színtelen, szúrós szagú, higroszkópos gáz
Halmazállapot gáz
Sűrűség 1,52 g/dm3 (20 °C)
Olvadáspont −114,22 °C (158,8 K)
Forráspont −85,05 °C (187,9 K)
Oldhatóság (vízben) 82,3 g/100 ml (0 °C)
72,0 g/100 ml (20 °C)
56,1 g/100 ml (60 °C)
Oldószerei metanol, etanol, éter
Savasság (pKa) −7,0[1]
Lúgosság (pKb) 21,0
Törésmutató (nD) 1,0004456 (gáz)
1,254 (folyadék)
Viszkozitás 0,311 cP (-100 °C)
Gőznyomás 4352 kPa (21,1 °C-on)[2]
Kristályszerkezet
Molekulaforma lineáris, dipólusmolekula
Termokémia
Std. képződési
entalpia
ΔfHo298
−92,31 kJ mol−1
Standard moláris
entrópia
So298
186,902 J K−1 mol−1
Hőkapacitás, C 0,7981 J K−1 g−1
Veszélyek
MSDS JT Baker MSDS
Főbb veszélyek Mérgező TMaró C [3]
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
0
 
R mondatok R23, R35[3]
S mondatok (S1/2), S9, S26, S36/37/39, S45[3]
Öngyulladási
hőmérséklet
nem gyúlékony
LD50 238 mg/kg (patkány, szájon át)
Rokon vegyületek
Azonos kation Hidrogén-fluorid
Hidrogén-bromid
Hidrogén-jodid
Azonos anion Kloridok
Az infoboxban SI mértékegységek szerepelnek. Ahol lehetséges, az adatok standard állapotra (25°C, 100 kPa) vonatkoznak. Az ezektől való eltérést egyértelműen jelezzük.

A hidrogén-klorid színtelen, szúrós szagú, levegőnél nagyobb sűrűségű, mérgező gáz, képlete HCl. Vízben jól oldódik, vizes oldata a sósav, melyet először Basilius Valentinus állított elő a 15. században, egészen tiszta állapotban pedig Glauber. Előfordul a természetben némely vulkáni gázban és Dél-Amerika néhány folyójában, amelyek vulkáni vidéken folynak keresztül; a gyomornedvben is megtalálható, minthogy az emésztésnek igen fontos tényezője.

Előállítása és felhasználása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A hidrogén-klorid hidrogénből és klórból képződik magas hőmérsékleten (250 °C felett) vagy fény[4] hatására. Az egyesülés durranás kíséretében történik, ha az említett két gáznak egyenlő térfogatait elegyítettük egymással.

\mathrm{H_2 + Cl_2 \longrightarrow 2 \ HCl\,\!}

A hidrogén- és a klórgáz 1:1 térfogatarányú elegyét klórdurranógáznak nevezzük, mely még az oxigén-hidrogén durranógáznál is robbanékonyabb.

A hidrogén-klorid előállítható a kloridokból, ha azokat koncentrált kénsavval melegítjük; e célra azonban iparilag konyhasót (NaCl) használnak, amelyet kénsavval kezelnek. A reakció mellékterméke a glaubersó, melyet a gyógyászatban hashajtásra használnak.

\mathrm{2\ NaCl + H_2SO_4 \longrightarrow Na_2SO_4 + 2\ HCl\,\!}[5]

Szerves vegyületek klórozásánál melléktermékül igen nagy mennyiségben keletkezik.[4][6]

Cseppfolyós állapotban közvetlenül felhasználható telítetlen szénhidrogének hidrohalogénezésére (pl. vinil-klorid vagy etil-klorid előállítására).[6] Felhasználják továbbá vízmentes ammónium-klorid és fém-kloridok előállítására, valamint sósavtermelésre is.[7]

Jellemzői[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A hidrogén-klorid-gáz igen alacsony hőmérsékletre lehűtve, nagyobb nyomáson színtelen folyadékká sűríthető. A hidrogén-klorid-gáz levegőre vonatkoztatott relatív sűrűsége: ρrel = 1,278 (levegő = 1) és vízben rendkívül jól oldódik; 1 térfogat víz 0 °C-on 505 térfogat (0,825 g), 20 °C-on 440 térfogat (0,721 g) hidrogén-klorid-gázt abszorbeál; ezért hidrogén-klorid-gázzal telt palack víz alatt kinyitva egy pillanat alatt megtelik vízzel.

Az oxidáló hatású anyagok (például nátrium-hipoklorit azaz hypo, kálium-permanganát, kálium-klorát stb.) a hidrogén-kloridot elbontják és ekkor klórgáz fejlődik belőle.

\mathrm{NaOCl + 2 \ HCl \longrightarrow NaCl + Cl_2 + H_2O\,\!}

Szerkezete és tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

DCl Neutron powder.png DCl Neutron powder, side.png
77 K-es DCl por neutrondiffrakciós vizsgálattal meghatározott szerkezete. HCl helyett DCl-t használtak, mivel a deutériummagot könnyebb észlelni, mint a protont. A „végtelen” DCl láncokat szaggatott vonalak jelölik

A szilárd HCl 98,4 K-en fázisátmeneten megy keresztül. Az anyag porröntgendiffrakciós vizsgálata alapján a szerkezet az átmenet során rombosból köbös rendszerűvé változik. A klóratomok mindkét szerkezetben lapközéppontos rácsot alkotnak, ám a hidrogének helyzetét nem lehet meghatározni.[8] A spektroszkópiai és dielektromos jellemzők vizsgálata, valamint a DCl (deutérium-klorid) megállapított szerkezete alapján a HCl szilárd fázisban zegzugos láncokat alkot, ugyanúgy, mint a HF (lásd a jobb oldali ábrát).[9]

A HCl oldhatósága (g/l) a szokásos oldószerekben[10]
Hőmérséklet (°C) 0 20 30 50
Víz 823 720 673 596
Metanol 513 470 430
Etanol 454 410 381
Éter 356 249 195
Infravörös (IR) abszorpciós spektrum
Dublett vonal az IR-spektrumban, melyet a klór izotóp-összetétele okoz

A gázállapotú hidrogén-klorid – oldalt bemutatott – infravörös spektruma számos éles abszorpciós vonalat tartalmaz, melyek 2886 cm−1 (~3,47 µm-es hullámhossz) körül csoportosulnak. Szobahőmérsékleten csaknem minden molekula a v = 0 rezgési alapállapotban van. Ahhoz, hogy egy HCl molekula a v = 1 állapotba gerjesztődjön, körülbelül 2880 cm−1-es infravörös gerjesztés szükséges. Ezt a Q-ágba tartozó abszorpciót szimmetria tiltott volta miatt nem figyelhetjük meg. Ehelyett két jelcsoport (P- és R-ágak) észlelhető, melyeket a molekula forgása okoz. A kvantummechanikai kiválasztási szabályok miatt csak bizonyos forgási módusok megengedettek. Ezt a J forgási kvantumszám jellemzi, J = 0, 1, 2, 3, ... . A kiválasztási szabályok szerint ΔJ értéke csak ± 1 lehet.

E(J) = h·B·J(J+1)

B értéke sokkal kisebb, mint ν·e, ezért a molekula megforgatásához sokkal kisebb energia szükséges, az átlagos molekulák esetén ez az energia a mikrohullámú tartományba esik. A HCl molekula rezgési energiája azonban már az infravörös tartományba esik, így a molekula forgási-rezgési módusait mutató spektrum kényelmesen felvehető egy hagyományos gázcella és infravörös spektrofotométer segítségével.

A természetben előforduló klór két izotópból áll, ezek a 35Cl és 37Cl, arányuk közelítőleg 3:1. Bár a kétféle izotópot tartalmazó molekulák rugóállandói nagyon hasonlóak, a redukált tömeg különbsége miatt a forgási energiák eléggé eltérnek ahhoz, hogy az abszorpciós vonalak alaposabb tanulmányozásával ezek a dublettek megfigyelhetők lehessenek. A dublett vonalainak intenzitásaránya ugyanúgy 3:1.

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Perrin, D. D. Dissociation constants of inorganic acids and bases in aqueous solution. Butterworths, London, 1969.
  2. Hydrogen Chloride. Gas Encyclopaedia. Air Liquide
  3. ^ a b c A hidrogén-klorid (BGIA GESTIS)
  4. ^ a b Hans Breuer. Atlasz – Kémia, második, javított kiadás, Budapest: Athenaeum 2000 Kiadó. ISBN 963 926124 6 (2000) 
  5. szerk.: Náray-Szabó Gábor: Kémia. Budapest: Akadémiai Kiadó, 355. o. ISBN 963 05 8240 6 (2006) 
  6. ^ a b Römpp vegyészeti lexikon: Második kötet F–K. Budapest: Műszaki Könyvkiadó, 457. o (1982). ISBN 963 10 3813 0 
  7. Greenwood, N.N.. Az elemek kémiája, 1., Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó, 1102. o (1999). ISBN 963-18-9144-5 
  8. Natta, G. (1933.). „Struttura e polimorfismo degli acidi alogenidrici” (Italian nyelven). Gazzetta Chimica Italiana 63, 425–439. o.  
  9. Sándor, E. (1967.). „Crystal Structure of Solid Hydrogen Chloride and Deuterium Chloride”. Nature 213 (5072), 171–172. o. DOI:10.1038/213171a0.  
  10. Hydrochloric Acid - Compound Summary. Pubchem