El ácido clorhídrico representa el segundo acido de mayor importancia a nivel industrial luego del ácido sulfúrico (H2SO4). Es de resaltar que, el nombre ácido clorhídrico hace referencia a la solución acuosa de cloruro de hidrogeno.
El cloruro de hidrogeno es un compuesto químico que en estado gaseoso es incoloro, de olor picante, que forma intensos humos blancos cuando se expone al aire húmedo, es toxico cuando se inhala en forma concentrada, y es muy soluble en agua. El proceso de disolución del cloruro de hidrogeno en agua es exotérmico, es decir, produce calor. En tanto que la solución acuosa obtenida recibe el nombre de ácido clorhídrico.
El ácido clorhídrico, es un ácido inorgánico altamente corrosivo (ataca a todos los metales comunes), se disocia completamente en agua, es incoloro cuando se encuentra puro y amarillo en presencia de hierro, cloro o sustancias orgánicas. Además, es irritante para la piel y las membranas mucosas; por lo que se recomienda evitar el contacto con el gas o la solución.
El ácido clorhídrico se preparó por destilación de sal común con vitriolo de hierro por Basilio Valentín en el siglo XV. En tanto que a nivel industrial se comenzó a producir mediante el procedimiento de Leblanc. En este proceso, en el que se lleva a cabo la reacción entre la sal común y el ácido sulfúrico, el ácido clorhídrico y el sulfato de sodio son productos del primer paso. En la actualidad el proceso de Solvay ha reemplazado al de Leblanc. Sin embargo, la reacción entre el ácido sulfúrico y la sal ordinaria tiene todavía importancia industrial por la demanda de sulfato de sodio y ácido clorhídrico.
El ácido clorhídrico se encuentra en la naturaleza en pequeñas cantidades en las zonas volcánicas y en el agua de algunos ríos. También, se encuentra en el jugo gástrico de muchos seres vivos.
El ácido clorhídrico se emplea ampliamente a nivel industrial en el decapado de metales (eliminación de óxido), en la purificación del azúcar de caña, en la producción de caucho sintético, en la fabricación de glucosa partiendo del almidón, en la activación de los pozos de petróleo, en la fabricación de alimentos, en la producción de cloruro de calcio, en el tratamiento de minerales, entre otros.
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Nombres que se emplean para identificar al ácido clorhídrico (Sinónimos).
Ácido Clorhídrico
Ácido Hidroclórico
Ácido Muriático
Cloruro de Hidrógeno
Hidrocloruro
Espíritu de la Sal
Hydrogen Chloride (Inglés)
Hydrochloric Acid (Inglés)
Chloorwaterstof (Holanda)
Chlorwasserstoff (Alemania).
Fórmula Química del cloruro de hidrógeno.
La molécula de cloruro de hidrógeno es diatómica, ya que está constituida por un átomo de hidrógeno y un átomo de cloro. Es decir: HCl.
Estos átomos se conectan mediante un enlace covalente simple. Dado que, la diferencia entre las electronegatividades de estos átomos es amplia, ya que el átomo de cloro es más electronegativo que el átomo de hidrógeno, se evidencia que el enlace covalente que conecta ambos átomos es sumamente polar.
Propiedades fisicoquímicas
Propiedades Físicas.
El pH del ácido clorhídrico acuoso es inferior a 1, es altamente ácido. Es incoloro pero provoca irritación y asfixia. Sus propiedades físicas como pH, densidad, punto de fusión y ebullición varían de acuerdo a su concentración, pudiendo ir desde -18°C y 103 °C respectivamente (a un 10%) hasta -26 °C y 48 °C (a un 37%).
Propiedades Químicas (Reactividad).
El cloruro de hidrógeno, en su forma de gas anhidro no es generalmente activo, pero sus soluciones acuosas son muy corrosivas (o más reactivo). El ácido clorhídrico, al estar en contacto con algunos óxidos metálicos o con hidróxidos forma Cloruros. Forma ácido Silícico cuando descompone los aluminosilicatos (componente principal de las zeolitas), escorias y muchos otros materiales formados por silicio. Cuando reacciona con los carbonatos tales como Na2CO3, NaHCO3, K2CO3, Cs2CO3 entre otros, libera CO2 y agua.
En presencia de oxígeno y catalizadores, por electrolisis produce Cloro molecular (Cl2)
El ácido clorhídrico al entrar en contacto con metales como por ejemplo el Zinc, genera liberación gas de hidrógeno molecular (H2). Su alta reactividad se extiende a las aminas y materiales alcalinos. En casos extremos, pueden generar alta temperaturas llegando a producir fuego en presencia de material combustible adyacente.
Obtención del ácido clorhídrico
HCl se obtiene mediante a partir del cloro e hidrógeno, tal como se muestra en la siguiente reacción química. El gas obtenido sirve para saturar el agua según la concentración que se requiere.
H2 (g) + Cl2 (g) → 2 HCl (g)
Esta reacción se lleva a cabo pasando cloro gaseoso por una llama de hidrógeno con el fin de evitar que el proceso se desarrolle con violencia.
Otro método para la producción de cloruro de hidrógeno es calentando cloruro de sodio (NaCl) sólido en presencia de una solución concentrada de ácido sulfúrico (H2SO4):
NaCl (s) + H2SO4 (ac) → NaHSO4 (ac) + HCl (g)
El exceso de cloruro de sodio produce sulfato de sodio según la reacción:
NaHSO4 (ac) + NaCl (ac) → Na2SO4 (ac) + HCl (g)
El cloruro de hidrógeno así obtenido se recogerá sobre agua formando ácido clorhídrico. El ion cloruro presente en esta solución se reconoce mediante su reacción con nitrato de plata.
Determinación de la concentración y análisis de reconocimiento.
La concentración del ácido clorhídrico se determina midiendo los grados Baumé de la solución acuosa, teniendo en cuenta la temperatura y usando tablas para su corrección. También, puede determinarse volumétricamente por valoración con un álcali, y por gravimétricamente por precipitación con una solución de nitrato de plata, que se valora con un álcali posteriormente.
Para hacer el reconocimiento del ácido clorhídrico se añade algunas gotas de nitrato de plata a la solución HCl acuoso para producir un precipitado blanco tirando para color violeta. También, se puede utilizar nitrato de plomo o mercurio para detectarlo. Con estos nitratos se produce precipitados de color blanco.
Para la determinación de las impurezas presente en el ácido clorhídrico se emplean algunos de los siguientes métodos: El cloro libre por yodométrica agregando solución de yoduro potásico y almidón. Los nitratos se valoran por volumétrica con sulfato ferroso. Los sulfatos se calculan gravimétricamente añadiendo cloruro de bario. El ácido sulfúrico se determina por evaporación a sequedad y valoración volumétrica con un álcali. Los sólidos totales se estiman gravimétricamente por evaporación y calcinación; se utiliza ácido fluorhídrico y se repite la evaporación para determinar el contenido de sílice. El cloruro de bario se cuantifica por evaporación a sequedad, redisolución en ácido clorhídrico químicamente puro y precipitación como sulfato de bario. Para el arsénico se emplea el método de Gutzeit.
Hoy en día, los fabricantes del ácido clorhídrico aportan una hoja de control calidad indicando todas las impurezas que pueda contener a escala de ppm (partido por millón).
Usos del ácido clorhídrico.
El ácido clorhídrico y su solución acuosa tienen muchas aplicaciones en la industria. Las más importantes son: decapado de metales, refinación del azúcar, producción de caucho sintético, producción de glucosa y azúcar de maíz partiendo del almidón, y reactivación de los pozos de petróleo.
El ácido clorhídrico, se usa en cantidades menores:
1) en la producción de cloruros metálicos.
2) como neutralizante
3) como hidrolizante para carbohidratos
4) como catalizador en síntesis orgánicas
5) como reactivo analítico
6) en la producción de cloruros de alquilo partiendo de olefinas
7) en la preparación de cloruros con alcoholes
8) en la preparación de clorhidratos de aminas farmacéuticos, ácido aconítico, ácido adípico, ácido cítrico
9) en la cloración del caucho
10) como fundente gaseoso para la aplicación de metal
11) en la producción de gel de sílice
12) en la preparación de colorantes
13) en la depilación de pieles para curtiduría
14) en la regeneración del caucho
15) como reductor
16) en la preparación del plomo-tetraetilo
17) en la fabricación de cloro.
18) en los tratamientos de aguas industriales y de agua potable.
Riesgos
El ácido clorhídrico ejerce una acción destructora sobre las membranas mucosas y la piel. En altas concentraciones causa quemaduras químicas o dermatitis.
El gas HCl no se puede inhalar ya que produce fuerte irritación en las vías respiratorias y la exposición prolongada es peligrosa para la vida humana.
Es capaz de causar daños irreparables en la córnea por lo que se tiene que evitar el contacto con los ojos de manera muy estricta.
Las personas que manejan ácido clorhídrico deben usar equipo de seguridad adecuado: mascarilla con filtro universal, gafas de seguridad, botas, guantes, entre otros.
En el mantenimiento del equipo relacionado con el ácido, debe ir precedido de un lavado minucioso.
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