Z kwasem solnym wbrew pozorom spotykamy się bardzo często. Znajduje się w niewielkim stężeniu w naszych sokach trawiennych i jest powszechnie wykorzystywany w szeroko pojmowanym przemyśle. W dzisiejszym artykule poznamy właściwości, zastosowanie i sposoby wytwarzania kwasu solnego.
Definicja
Kwas solny (inaczej kwas chlorowodorowy, ang. hydrochloric acid) to nieorganiczny związek chemiczny z grupy kwasów beztlenowych. Ma wzór chemiczny HCl. Jest on roztworem wodnym gazowego chlorowodoru. Niekiedy kwasem solnym nazywa się też roztwór chlorowodoru w innych rozpuszczalnikach polarnych np. w acetonie. Kwas solny ma silne właściwości żrące.
Rozcieńczony znajduje się w sokach żołądkowych człowieka i innych ssaków. Wykorzystywany jest m.in. w przemyśle włókienniczym, farmaceutycznym, cukrowniczym czy tworzyw sztucznych. Z racji tego, że kwas solny może być wykorzystany do produkcji narkotyków, związek ten został sklasyfikowany w kategorii 3 rozporządzenia Parlamentu Europejskiego z roku 2004 w sprawie prekursorów narkotykowych.
Każdego roku na całym świecie sprzedaje się dziesiątki milionów ton kwasu solnego.
Właściwości chemiczne i fizyczne
Czysty kwas solny jest bezbarwnym płynem o ostrym zapachu. Techniczny kwas solny może z kolei przybierać lekko żółtawe zabarwienie, spowodowane obecnością jonów srebra. Kwas chlorowodorowy bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie i ulega całkowitej dysocjacji. Jednocześnie kwas solny należy do jednych z najsilniejszych kwasów nieorganicznych (kwasowość na poziomie ok. -5,9 pKA). W tym aspekcie jest silniejszy niż przykładowo kwas azotowy (-1,4 pKA) czy kwas siarkowy (-3 pKA). Niemniej jednak z uwagi na częściej spotykaną miarę kwasowości, jaką jest funkcja kwasowości Hammetta, kwas solny wypada pod tym kątem zdecydowanie gorzej (kwas siarkowy jest od niego silniejszy dwukrotnie).
Kwas solny nie posiada właściwości utleniających, przez co jest mniej żrący od mocnych kwasów tlenowych. Jego działaniu ulegają takie materiały jak skóra, tkaniny czy papier.
Stężony kwas solny dymi na wolnym powietrzu. Jest to spowodowane wydzielaniem się gazowego chlorowodoru, który reaguje z parą wodną, zawartą w powietrzu (pojawia się mgła). Tym samym stężony kwas chlorowodorowy określa się mianem „dymiącego„. Efekt ten zanika przy stężeniu poniżej 30%.
Wszelkie właściwości fizyczne kwasu solnego, takie jak temperatura wrzenia, topnienia, gęstość i kwasowość, zależne są od jego stężenia w roztworze wodnym. Dla przykładu rozpuszczalność kwasu solnego w wodzie spada wraz ze wzrostem temperatury.
Kwas solny w połączeniu z zasadami ulega zobojętnieniu, a produktami ubocznymi są wtedy sole nieorganiczne oraz woda.
| Wzór sumaryczny | HCl |
| Masa molowa | 36,46 g/mol |
| Gęstość | 1,16 g/cm³ (roztwór 38%) |
| Rozpuszczalność w wodzie | nieograniczona |
| Temperatura topnienia | -32 °C (roztwór 35%) |
| Temperatura wrzenia | 62 °C (roztwór 35%) |
| Kwasowość | −5,9 ± 0,4 pKa |
| Lepkość | 1,9 mPa·s (roztwór 31,5%) |
Zobacz również: Pamiętaj chemiku młody, wlewaj zawsze kwas do wody!
Wytwarzanie
Kwas solny pozyskiwany jest poprzez absorpcję w wodzie gazowego chlorowodoru, najczęściej z wykorzystaniem absorbera powierzchniowego. Jest to podyktowane specyfiką samej reakcji, która jest silnie egzotermiczna. Dzięki zastosowaniu aparatu absorpcyjnego, chlorowodór w formie gazowej przepuszcza się nad powierzchnią wody.
Sam chlorowodór, może być pozyskiwany na drodze kilku reakcji. Zalicza się do nich:
- Reakcja kwasu siarkowego z chlorkiem sodu (czyli solą kamienną, stąd nazwa: kwas solny);
- Spalanie wodoru w chlorze;
- Chlorowanie związków organicznych (jako produkt uboczny);
Ciekawostką może być fakt, że gazowy chlorowodór jest 1,3 razy cięższy od powietrza. Tym samym jego opary będą gromadzić się tuż nad powierzchnią ziemi.
Na potrzeby przemysłowe wykorzystuje się kwas solny w stężeniu nie przekraczającym 38% (najczęściej jest to od 30 do 35%, tak aby zoptymalizować produkt pod kątem transportu i utraty jego właściwości żrących na skutek parowania). Wyższe stężenie sięgające 40% i więcej jest co prawda możliwe do uzyskania, aczkolwiek na skutek silnego parowania, jego dalsza obróbka – w tym transport, wymaga zastosowania specjalnych środków ostrożności, takich jak odpowiednie ciśnienie czy niska temperatura.
Kwas solny jest względnie stabilny i długo utrzymuje swoje właściwości. Trzeba jedynie pamiętać, aby przechowywać go w zacienionym i suchym miejscu oraz w oryginalnym opakowaniu – zgodnie z zaleceniami danego producenta.
Na potrzeby domowe (najczęściej do czyszczenia powierzchni) wykorzystuje się kwas solny w stężeniu 10–12% (przed użyciem zaleca się jego dodatkowe rozcieńczenie).
Zobacz również: Gaz musztardowy (iperyt siarkowy) – właściwości, informacje
Zastosowanie
Kwas chlorowodorowy z uwagi na swoje właściwości znalazł bardzo szerokie zastosowanie w przemyśle. Wykorzystywany jest m.in.:
- do oczyszczania (trawienia) powierzchni metali,
- do analizy materiałów geologicznych,
- do produkcji wody królewskiej,
- we włókiennictwie,
- w branży farmaceutycznej,
- w przemyśle kosmetycznym (np. do produkcji farb do włosów i rozjaśniaczy),
- do produkcji tworzyw sztucznych (w tym butelek PCV),
- w cukiernictwie,
- do produkcji barwników,
- w garbarstwie (podczas wstępnej obróbki skóry i jej późniejszego odtłuszczania),
- w procesach uzdatniania wody komunalnej,
- do produkcji biopaliw, pestycydów i nawozów mineralnych,
- do trawienia płytek drukowanych w elektronice,
- do oczyszczania fug samochodowych.
Najczęściej kwas solny wykorzystywany jest do oczyszczania powierzchni metali (inaczej trawienia) z różnego rodzaju zanieczyszczeń, takich jak np. tlenki żelaza. Zabieg ten wykonuje się przed dalszą jego obróbką, np. galwanizowaniem, wyciskaniem czy walcowaniem. W tym celu wykorzystuje się techniczny kwas solny w stężeniu sięgającym najczęściej 18%.
Na działanie kwasu solnego dobrze reaguje np. żelazo, cynk, glin oraz magnez. Odporny są z kolei złoto i platyna. Na skutek trawienia powierzchni metalu, wytwarza się gazowy wodór. Warto również dodać, że chlorowodór wykazuje aktywność w połączeniu z tlenkami aktywnych metali oraz węglanami (produktem ubocznych takich reakcji są chlorki).
Niegdyś resztki kwasu solnego po skończonym oczyszczaniu, zbierano w formie chlorku żelaza(II). Z uwagi jednak na wysoką zawartość ciężkich metali w tym związku, zaniechano dalszego praktykowania. Obecnie przemysł korzysta z udoskonalonych form odzyskiwania kwasu solnego, w którym produktem ubocznym jest cenny i nieszkodliwy dla środowiska naturalnego tlenek żelaza(III).
Ponadto kwas chlorowodorowy wykorzystywany jest jako regulator kwasowości w roztworze. Dzięki temu znalazł zastosowanie m.in. w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym, gdzie wymagane jest operowanie na roztworach o ściśle określonej kwasowości.
Zobacz również: Chloroform – właściwości, zastosowanie, otrzymywanie
Obecność w organizmach żywych
Kwas solny ma olbrzymie znaczenie biologiczne. Jest on niezwykle istotnym czynnikiem trawiennym większości zwierząt – w tym ludzi. Za jego wydzielane odpowiedzialne są komórki okładzinowe znajdujące się w żołądku. Zadaniem kwasy solnego w układzie trawiennym jest:
- aktywowanie pepsynogenu, który domyślnie pozostaje nieaktywny,
- wpływ na kwaśne środowisko, które jest niezbędne w procesie trawienia białka przez pepsynę,
- powodowanie pęcznienia tkanki łącznej w mięsie,
- koagulacja białka mleka poprzez utrzymywanie w żołądku zakwaszonej kazeiny,
- działanie antyseptyczne (zabijanie drobnoustrojów lub utrudnianie ich rozwoju),
- ochrona niektórych witamin, które łatwo tracą aktywność w środowisku zasadowym (alkalicznym),
- ułatwianie wchłaniania żelaza i wapnia,
- uczestniczenie w regulacji otwierania i zamykania odźwiernika żołądka.
Gdzie kupić kwas solny?
Kwas solny można bez trudu zakupić u wielu polskich dostawców tego surowca oraz na portalach aukcyjnych. Co ciekawe ceny kwasu chlorowodorowego nie są wysokie. Za 1 litr zwyczajnego kwasu solnego w stężeniu 28 – 38 % zapłacimy ok. 10 zł. Wiele więcej kosztują roztwory przeznaczone do zastosowań farmaceutycznych (do dezynfekcji lub diagnostyki). Za 1 litr takiego produktu trzeba zapłacić ok. 50 zł.
W innym artykule wyjaśniamy zasadę: Pamiętaj chemiku młody wlewaj zawsze kwas do wody! Sprawdź również, czym jest kwas azotowy i kwas teraftalowy.
Identyfikacja
| Numer CAS | 7647-01-0 |
| ChEMBL | ChEMBL1231821 |
| ChemSpider | 307 |
| ECHA InfoCard | 100.210.665 |
| Numer EC | 231-595-7 |
| PubChem | 313 |
| UNII | QTT17582CB |