กรดไฮโดรคลอริก (HCL): โครงสร้างคุณสมบัติและการใช้งาน - เคมี - 2025

กรดไฮโดรคลอริก (HCl) หรือกรด muriatic เป็นสารอนินทรีที่เกิดขึ้นจากการสลายตัวในน้ำไฮโดรเจนคลอไรด์ที่เกิดไฮโดรเนียมไอออน (H ₃ O ⁺ ) และไอออนคลอไรด์ (Cl ^- ) โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันเป็นไฮดราซิดของคลอรีนฮาโลเจนที่มีไฮโดรเจน

HCl เป็นกรดแก่ที่แตกตัวเป็นไอออนในน้ำอย่างสมบูรณ์และผลิตภัณฑ์ไอออไนเซชันมีความเสถียร ไอออไนเซชันที่สมบูรณ์ของ HCl ได้รับการยืนยันโดยข้อเท็จจริงที่ว่า pH ของสารละลาย 0.1 M HCl คือ 1

โดย Walkerma ที่ en.wikipedia จาก Wikimedia Commons

วิธีการหลักในการผลิต HCl ในภาคอุตสาหกรรมคือคลอรีนของสารประกอบอินทรีย์ในการผลิตเช่นไดคลอโรมีเทนไตรคลอโรเอทิลีนเปอร์คลอโรเอทิลีนหรือไวนิลคลอไรด์ HCl เป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยาคลอรีน

ใช้ในการไตเตรทของเบสในปฏิกิริยาเคมีหลายชนิดในการย่อยทางเคมีของสารประกอบอินทรีย์เป็นต้น

ไอระเหยของกรดไฮโดรคลอริก (ไฮโดรเจนคลอไรด์) สามารถทำร้ายดวงตาได้อย่างรุนแรง นอกจากนี้อาจทำให้เกิดการระคายเคืองและปัญหารุนแรงในระบบทางเดินหายใจ

ลูเมนในกระเพาะอาหารมี pH เป็นกรด (1-3) และมีความเข้มข้นสูงของ HCl การมีอยู่ของกรดช่วยในการฆ่าเชื้อในกระเพาะอาหารและยับยั้งแบคทีเรียจำนวนมากที่มีอยู่ในอาหาร สิ่งนี้จะอธิบายถึงโรคกระเพาะและลำไส้อักเสบที่เกี่ยวข้องกับภาวะ Achlorhydria

นอกจากนี้ HCl ยังช่วยในการย่อยโปรตีนโดยกระตุ้นเปปซินเอนไซม์โปรตีโอไลติก

ใช้ในการทำความสะอาดสระว่ายน้ำโดยปกติแล้วผงซักฟอกทั่วไปก็เพียงพอแล้ว แต่จะมีคราบที่เกาะอยู่ระหว่างกระเบื้องทำให้ในกรณีเหล่านี้ต้องใช้กรดไฮโดรคลอริก

ใช้ในการควบคุม pH ในยาอาหารและน้ำดื่ม นอกจากนี้ยังใช้ในการทำให้เป็นกลางของของเสียที่มีวัสดุอัลคาไลน์

กรดไฮโดรคลอริกใช้ในการสร้างเรซินแลกเปลี่ยนไอออนซึ่งใช้ในการแยกไอออนของโลหะหรือไอออนประเภทอื่น ๆ ในอุตสาหกรรมในห้องปฏิบัติการวิจัยและในการทำให้บริสุทธิ์ของน้ำดื่ม

ในทางกลับกันอาจกล่าวได้ว่าไฮโดรเจนคลอไรด์ซึ่งเป็นสารประกอบของก๊าซเป็นโมเลกุลของไดอะตอมและอะตอมที่ประกอบขึ้นด้วยพันธะโคเวเลนต์ ในขณะที่กรดไฮโดรคลอเป็นสารประกอบไอออนิกว่าใน dissociates สารละลายเข้า H ⁺และ Cl - ปฏิสัมพันธ์ระหว่างไอออนเหล่านี้เป็นไฟฟ้าสถิต

โครงสร้างทางเคมี

รูปที่ 1: กรดไฮโดรคลอริกเกิดจากการละลาย HCl ในน้ำ

โมเลกุลของ HCl แต่ละโมเลกุลประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนและอะตอมของคลอรีน แม้ว่าที่อุณหภูมิห้อง HCl จะเป็นพิษและเป็นก๊าซไม่มีสี แต่ถ้าละลายในน้ำก็จะให้กรดไฮโดรคลอริก

การอบรม

รูปที่ 2: ลักษณะของกรดไฮโดรคลอริก

- สามารถผลิตได้โดยการอิเล็กโทรลิซิสของ NaCl (โซเดียมคลอไรด์) ซึ่งมีต้นกำเนิด H ₂ (g), Cl ₂ (g), 2Na (aq) และ OH ^- (aq) แล้ว:

H ₂ + Cl ₂ => 2 HCl

นี่คือปฏิกิริยาคายความร้อน

-HCl เกิดจากการทำปฏิกิริยาโซเดียมคลอไรด์กับกรดซัลฟิวริก กระบวนการที่สามารถระบุได้ด้วยวิธีต่อไปนี้:

NaCl + H ₂ SO ₄ => NaHSO ₄ + HCl

จากนั้นไฮโดรเจนคลอไรด์จะถูกรวบรวมและโซเดียมคลอไรด์จะทำปฏิกิริยากับโซเดียมไบซัลไฟต์ตามปฏิกิริยาต่อไปนี้:

NaCl + NaHSO ₄ => นา₂ SO ₄ + HCl

ปฏิกิริยานี้ได้รับการแนะนำโดย Johan Glauber ในศตวรรษที่ 17 เพื่อผลิตกรดไฮโดรคลอริก ปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้ในห้องปฏิบัติการเนื่องจากความสำคัญของการใช้ในอุตสาหกรรมลดลง

- กรดไฮโดรคลอริกสามารถผลิตเป็นผลพลอยได้จากการคลอรีนของสารประกอบอินทรีย์ตัวอย่างเช่นในการผลิตไดคลอโรมีเทน

C ₂ H ₄ + Cl ₂ => C ₂ H ₄ Cl ₂

C ₂ H ₄ Cl ₂ => C ₂ H ₃ Cl + HCl

วิธีการผลิต HCl นี้ใช้ในเชิงอุตสาหกรรมมากขึ้นโดยคำนวณว่า 90% ของ HCl ที่ผลิตในสหรัฐอเมริกานั้นใช้วิธีนี้

- และสุดท้าย HCl ถูกผลิตขึ้นในการเผาขยะอินทรีย์ที่มีคลอรีน:

C ₄ H ₆ Cl ₂ + 5 O ₂ => 4 CO ₂ + 2 H ₂ O + 2 HCl

มันตั้งอยู่ที่ไหน?

กรดไฮโดรคลอริกมีความเข้มข้นในลูเมนในกระเพาะอาหารซึ่งมีค่า pH ถึง 1 การมีอยู่ของตัวกั้นเมือกที่อุดมไปด้วยไบคาร์บอเนตช่วยป้องกันเซลล์ในกระเพาะอาหารไม่ให้เสียหายเนื่องจาก pH ในกระเพาะอาหารต่ำ

มีสิ่งกระตุ้นทางสรีรวิทยาหลักสามประการสำหรับการหลั่ง H ⁺โดยเซลล์ข้างขม่อมของร่างกายในกระเพาะอาหาร ได้แก่ แกสทรินฮีสตามีนและอะซิทิลโคลีน

gastrin

Gastrin เป็นฮอร์โมนที่หลั่งออกมาในบริเวณของ gastric antrum ซึ่งทำหน้าที่โดยการเพิ่มความเข้มข้นของ Ca ภายในเซลล์ซึ่งเป็นตัวกลางในการกระตุ้นการขนส่ง H ⁺ไปยังกระเพาะอาหาร

การขนส่งที่ใช้งานจะดำเนินการโดยเอนไซม์ ATPase ที่ใช้พลังงานที่มีอยู่ในเอทีพีเพื่อดำเนิน H ⁺กับลูเมนในกระเพาะอาหารและแนะนำ K +

ธาตุชนิดหนึ่ง

มันถูกหลั่งออกมาโดยเซลล์ที่มีลักษณะคล้าย enterochromaffin (SEC) ของร่างกายในกระเพาะอาหาร การกระทำของตนเป็นสื่อกลางโดยการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของวงจรแอมป์และการกระทำโดยการเพิ่มเช่น gastrin, การขนส่งที่ใช้งานของ H ⁺กับลูเมนกระเพาะอาหารไกล่เกลี่ยโดย H ⁺ -K ⁺ปั๊ม

acetylcholine

มันเป็นที่หลั่งมาจากขั้วประสาท vagal เช่นเดียวกับ gastrin ไกล่เกลี่ยการกระทำของตนโดยการเพิ่มขึ้นในเซลล์ Ca เปิดใช้งานการกระทำของ H ที่⁺ -K ⁺ปั๊ม

H ⁺ของเซลล์ข้างขม่อมมาจากปฏิกิริยาของ CO ₂กับ H ₂ O เพื่อสร้าง H ₂ CO ₃ (กรดคาร์บอนิก) คราวนี้สลายตัวลงใน H ⁺และ HCO ₃ - H ⁺ถูกเคลื่อนย้ายไปยังกระเพาะอาหารผ่านเยื่อหุ้มปลายยอดในกระเพาะอาหาร ในขณะเดียวกัน HCO ₃ ^-จะถูกนำเข้าสู่กระแสเลือดควบคู่ไปกับการเข้ามาของ Cl -

เคาน์เตอร์การขนส่งหรือกลไกการป้องกันการขนส่ง Cl ^- HCO ₃ ^-ซึ่งเกิดขึ้นในเยื่อชั้นใต้ดินของเซลล์ข้างขม่อมผลิตการสะสมในเซลล์ของ Cl - ต่อจากนั้นไอออนผ่านเข้าไปในเซลล์ในกระเพาะอาหารที่มาพร้อมกับ H + การหลั่ง HCl ในกระเพาะอาหารคาดว่าจะมีความเข้มข้น 0.15 M.

แหล่งอื่น ๆ ของ HCl ทางชีวภาพ

มีสิ่งกระตุ้นอื่น ๆ สำหรับการหลั่ง HCl โดยเซลล์ข้างขม่อมเช่นคาเฟอีนและแอลกอฮอล์

แผลในกระเพาะอาหารและลำไส้เล็กส่วนต้นเกิดขึ้นเมื่อสิ่งกีดขวางที่ปกป้องเซลล์กระเพาะอาหารจากการทำลายของ HCl หยุดชะงัก

ด้วยการกำจัดการป้องกันที่กล่าวถึงโดยแบคทีเรีย Helicobacter pylori กรดอะซิติลซาลิไซลิกและยาต้านการอักเสบที่ไม่ใช่สเตียรอยด์ (NSAIDs) มีส่วนช่วยในการผลิตแผล

การหลั่งกรดมีหน้าที่ในการกำจัดจุลินทรีย์ที่มีอยู่ในอาหารและเริ่มการย่อยโปรตีนโดยการกระทำของเปปซิน เซลล์หลักของกระเพาะอาหารจะหลั่งฮอร์โมนเพปซิโนเจนซึ่งเป็นโปรเอนไซม์ที่เปลี่ยนเป็นเปปซินโดย pH ต่ำของลูเมนในกระเพาะอาหาร

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

น้ำหนักโมเลกุล

36.458 ก. / โมล.

สี

เป็นของเหลวที่ไม่มีสีหรือมีสีเหลืองเล็กน้อย

กลิ่น

เป็นกลิ่นฉุนที่ระคายเคือง

ลิ้มรส

เกณฑ์สำหรับการชิมในน้ำบริสุทธิ์คือความเข้มข้น 1.3 x 10 ^-4โมล / ลิตร

จุดเดือด

-121º F ถึง 760 mmHg. -85.05 ° C ถึง 760 mmHg.

จุดหลอมเหลว

-174º F (-13.7º F) สำหรับสารละลาย HCl 39.7% w / w ในน้ำ), -114.22º C.

ความสามารถในการละลายน้ำ

สารละลาย HCl สามารถเป็น 67% w / p ที่ 86 ° F; 82.3 g / 100 g น้ำที่ 0 ° C; 67.3 g / น้ำ 100 g ที่30º C และ 63.3 g / 100 g ของน้ำที่40º C

การละลายในเมทานอล

51.3 g / 100 g ของสารละลายที่ 0 ° C และ 47 g / 100 ของสารละลายที่ 20 ° C

การละลายในเอทานอล

41.0 / 100 g ของสารละลายที่20º C

การละลายในอีเธอร์

24.9 g / 100 ของสารละลายที่20ºC

ความหนาแน่น

1.059 g / ml ที่ 59 ° F ในสารละลาย 10.17% w / w

ความหนาแน่นของก๊าซ

1,00045 ก. / ล

ความหนาแน่นของไอ

1,268 (เทียบกับอากาศที่ถ่ายเป็น 1)

ความดันไอ

32,452 mmHg ที่ 70 ° F; 760 mmHg ที่-120.6º F

ความมั่นคง

มีเสถียรภาพทางความร้อนสูง

สามารถติดไฟได้เอง

ไม่ติดไฟ

การจำแนก

สลายตัวเมื่อได้รับความร้อนที่ปล่อยควันคลอรีนที่เป็นพิษ

ความหนืด: 0.405 cPoise (ของเหลวที่ 118.6 º K), 0.0131 cPoise (ไอที่ 273.06 º K)

corrosiveness

มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงกับอลูมิเนียมทองแดงและสแตนเลส โจมตีโลหะทุกชนิด (ปรอททองแพลทินัมเงินแทนทาลัมยกเว้นโลหะผสมบางชนิด)

แรงตึงผิว

23 mN / cm ที่118.6º K.

พอลิเมอ

อัลดีไฮด์และอีพอกไซด์ผ่านกระบวนการพอลิเมอไรเซชันอย่างรุนแรงต่อหน้ากรดไฮโดรคลอริก

คุณสมบัติทางกายภาพเช่นความหนืดความดันไอจุดเดือดและจุดหลอมเหลวได้รับอิทธิพลจากความเข้มข้นเปอร์เซ็นต์ w / w ของ HCl

การประยุกต์ใช้งาน

กรดไฮโดรคลอริกมีประโยชน์มากมายที่บ้านในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ในห้องปฏิบัติการการสอนและการวิจัย ฯลฯ

อุตสาหกรรมและบ้าน

- กรดไฮโดรคลอริกใช้ในกระบวนการทางไฮโดรคลอริกเช่นในการผลิตอลูมินาและไททาเนียมไดออกไซด์ ใช้ในการกระตุ้นการผลิตบ่อน้ำมัน

การฉีดกรดจะเพิ่มความพรุนรอบ ๆ น้ำมันจึงนิยมสกัด

- ใช้ในการขจัดคราบ CaCO ₃ (แคลเซียมคาร์บอเนต) โดยเปลี่ยนเป็น CaCl ₂ (แคลเซียมคลอไรด์) ซึ่งละลายน้ำได้ง่ายกว่าและกำจัดออกได้ง่ายกว่า ในทำนองเดียวกันมันถูกใช้ในเชิงอุตสาหกรรมในการแปรรูปเหล็กซึ่งเป็นวัสดุที่มีการใช้งานและการใช้งานมากมายทั้งในอุตสาหกรรมการก่อสร้างและในบ้าน

- ช่างก่ออิฐใช้สารละลาย HCl ในการล้างและทำความสะอาดอิฐ ใช้ในบ้านเพื่อทำความสะอาดและฆ่าเชื้อโรคในห้องน้ำและท่อระบายน้ำ นอกจากนี้กรดไฮโดรคลอริกยังใช้ในการแกะสลักรวมถึงการทำความสะอาดโลหะ

- กรดไฮโดรคลอริกมีการประยุกต์ใช้ในการกำจัดชั้นเหล็กออกไซด์ที่เป็นเชื้อราที่สะสมอยู่บนเหล็กก่อนที่จะมีการแปรรูปในภายหลังในการอัดขึ้นรูปการรีดการชุบสังกะสีเป็นต้น

เฟ₂ O ₃ + Fe + 6 HCl => 3 FeCl ₂ + H ₂ O

- แม้จะมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง แต่ก็ใช้เพื่อขจัดคราบโลหะที่มีอยู่ในเหล็กทองแดงและทองเหลืองโดยใช้การเจือจางในน้ำ 1:10

การสังเคราะห์และปฏิกิริยาทางเคมี

- กรดไฮโดรคลอริกใช้ในปฏิกิริยาการไตเตรทของเบสหรือด่างรวมทั้งในการปรับ pH ของสารละลาย นอกจากนี้ยังใช้ในปฏิกิริยาทางเคมีหลายอย่างเช่นในการย่อยโปรตีนซึ่งเป็นขั้นตอนก่อนการศึกษาปริมาณกรดอะมิโนและการระบุตัวตน

- การใช้กรดไฮโดรคลอริกเป็นหลักคือการผลิตสารประกอบอินทรีย์เช่นไวนิลคลอไรด์และไดคลอโรมีเทน กรดเป็นตัวกลางในการผลิตโพลีคาร์บอเนตถ่านกัมมันต์และกรดแอสคอร์บิก

- ใช้ในการผลิตกาว ในขณะที่อยู่ในอุตสาหกรรมสิ่งทอจะใช้ในการฟอกสีผ้า มันถูกใช้ในอุตสาหกรรมฟอกหนังหนังโดยแทรกแซงกระบวนการผลิต นอกจากนี้ยังพบว่าใช้เป็นปุ๋ยและในการผลิตคลอไรด์สารให้สี ฯลฯ นอกจากนี้ยังใช้ในการชุบโลหะการถ่ายภาพและอุตสาหกรรมยาง

- ใช้ในการผลิตไหมเทียมในการกลั่นน้ำมันไขมันและสบู่ นอกจากนี้ยังใช้ในปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันไอโซเมอไรเซชันและอัลคิเลชัน

ความเสี่ยงและความเป็นพิษ

มีฤทธิ์กัดกร่อนผิวหนังและเยื่อเมือกทำให้เกิดแผลไหม้ สิ่งเหล่านี้หากร้ายแรงอาจทำให้เกิดแผลทิ้งรอยแผลเป็นคีลอยด์และรอยแผลเป็นที่หดได้ การสัมผัสกับดวงตาอาจทำให้การมองเห็นลดลงหรือสูญเสียการมองเห็นทั้งหมดเนื่องจากกระจกตาได้รับความเสียหาย

เมื่อกรดมาถึงใบหน้าอาจทำให้เกิดวงจรร้ายแรงที่ทำให้ใบหน้าเสียโฉม การสัมผัสกับกรดบ่อยๆอาจทำให้ผิวหนังอักเสบได้เช่นกัน

การกลืนกินกรดไฮโดรคลอริกจะทำให้ปากคอหลอดอาหารและทางเดินอาหารมีอาการคลื่นไส้อาเจียนและท้องร่วง ในกรณีที่รุนแรงอาจเกิดการทะลุของหลอดอาหารและลำไส้โดยหัวใจหยุดเต้นและเสียชีวิตได้

ในทางกลับกันไอระเหยของกรดขึ้นอยู่กับความเข้มข้นอาจทำให้เกิดการระคายเคืองของระบบทางเดินหายใจทำให้เกิดคอหอยอักเสบบวมน้ำของกล็อตติสหลอดลมตีบแคบลงด้วยหลอดลมอักเสบตัวเขียวและอาการบวมน้ำในปอด (การสะสมของของเหลวในปอดมากเกินไป) และในกรณีที่รุนแรงความตาย

การได้รับควันกรดในปริมาณสูงอาจทำให้คอบวมและมีอาการกระตุกพร้อมกับหายใจไม่ออก

เนื้อฟันที่ปรากฏในฟันที่สูญเสียความเงางามนั้นมักเกิดขึ้นบ่อย พวกมันเปลี่ยนเป็นสีเหลืองและอ่อนนุ่มและในที่สุดก็แตกออก

การป้องกันความเสียหายของกรดไฮโดรคลอริก

มีกฎเพื่อความปลอดภัยของผู้ที่ทำงานกับกรดไฮโดรคลอริก:

- ผู้ที่มีประวัติโรคเกี่ยวกับระบบทางเดินหายใจและทางเดินอาหารไม่ควรทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีกรด

- คนงานต้องสวมเสื้อผ้าที่ทนกรดแม้จะมีเสื้อฮู้ดก็ตาม แว่นครอบตาเครื่องป้องกันแขนถุงมือกันกรดและรองเท้าที่มีลักษณะเดียวกัน ควรสวมหน้ากากป้องกันแก๊สพิษและในกรณีที่ต้องสัมผัสกับไอระเหยของกรดไฮโดรคลอริกอย่างรุนแรงแนะนำให้ใช้เครื่องช่วยหายใจ

- สภาพแวดล้อมในการทำงานต้องมีฝักบัวฉุกเฉินและน้ำพุสำหรับล้างตา

- นอกจากนี้ยังมีมาตรฐานสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานเช่นประเภทของพื้นวงจรปิดการป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าเป็นต้น

อ้างอิง

1. StudiousGuy (2018) กรดไฮโดรคลอริก (HCl): การใช้และการใช้งานที่สำคัญ นำมาจาก: studiousguy.com
2. กานอง, WF (2003). ทบทวนสรีรวิทยาการแพทย์. ฉบับที่ยี่สิบเอ็ด. McGraw-Hill Companies INC.
3. PubChem (2018) กรดไฮโดรคลอริก. นำมาจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Weebly กรดไฮโดรคลอริก. นำมาจาก: psa-hydrochloric-acid.weebly.com
5. CTR เอกสารข้อมูลความปลอดภัยของกรดไฮโดรคลอริก . นำมาจาก: uacj.mx