Kloorivety – mitä se on? Kloorivety on väritön kaasu, jolla on pistävä haju. Se liukenee helposti veteen muodostaen suolahappoa. Kloorivedyn kemiallinen kaava on HCl. Se koostuu vetyatomista ja kloorista, jotka on yhdistetty kovalenttisella polaarisella sidoksella. Kloorivety hajoaa helposti polaarisissa liuottimissa, mikä antaa tälle yhdisteelle hyvät happamat ominaisuudet. Sidospituus on 127,4 nm.
Fysikaaliset ominaisuudet
Kuten edellä mainittiin, kloorivety on normaalitilassa kaasu. Se on jonkin verran ilmaa raskaampaa, ja sillä on myös hygroskooppisuus, eli se vetää vesihöyryä suoraan ilmasta muodostaen paksuja höyrypilviä. Tästä syystä kloorivedyn sanotaan "savuvan" ilmassa. Jos tämä kaasu jäähdytetään, se nesteytyy -85 ° C:ssa ja -114 ° C:ssa siitä tulee kiinteää ainetta. 1500 °C:n lämpötilassa se hajoaa yksinkertaisiksi aineiksi (kloorivedyn kaavan perusteella klooriksi ja vedyksi).
HCl-liuosta vedessä kutsutaan suolahapoksi. Hän onon väritöntä syövyttävää nestettä. Joskus siinä on kellertävä sävy kloorin tai raudan epäpuhtauksien vuoksi. Hygroskooppisuuden vuoksi maksimipitoisuus 20 °C:ssa on 37-38 painoprosenttia. Siitä riippuvat myös muut fysikaaliset ominaisuudet: tiheys, viskositeetti, sulamis- ja kiehumispisteet.
Kemialliset ominaisuudet
Klorivety ei yleensä reagoi itse. Vain korkeissa lämpötiloissa (yli 650 °C) se reagoi sulfidien, karbidien, nitridien ja boridien sekä siirtymämetallioksidien kanssa. Lewis-happojen läsnä ollessa se voi olla vuorovaikutuksessa boorin, piin ja germaniumhydridien kanssa. Mutta sen vesiliuos on paljon kemiallisesti aktiivisempi. Kaavan mukaan kloorivety on happo, joten sillä on joitain happojen ominaisuuksia:
Vuorovaikutus metallien kanssa (jotka ovat sähkökemiallisessa jännitesarjassa veteen asti):
Fe + 2HCl=FeCl2 + H2
Vuorovaikutus amfoteeristen ja emäksisten oksidien kanssa:
BaO + 2HCl=BaCl2 + H2O
Vuorovaikutus alkalien kanssa:
NaOH + HCl=NaCl + H2O
Vuorovaikutus joidenkin suolojen kanssa:
Na2CO3 + 2HCl=2NaCl + H2O + CO 2
Vuorovaikutuksessa ammoniakin kanssa muodostuu ammoniumkloridisuola:
NH3 + HCl=NH4Cl
Mutta suolahappo ei ole vuorovaikutuksessa lyijyn kanssa passivoitumisen vuoksi. Tämä johtuu lyijykloridikerroksen muodostumisesta metallin pinnalle, joka on liukenematonvedessä. Siten tämä kerros suojaa metallia lisävuorovaikutukselta kloorivetyhapon kanssa.
Orgaanisissa reaktioissa se voi lisätä useita sidoksia (hydrohalogenointireaktio). Se voi myös reagoida proteiinien tai amiinien kanssa muodostaen orgaanisia suoloja - hydroklorideja. Keinokuidut, kuten paperi, tuhoutuvat vuorovaikutuksessa suolahapon kanssa. Redox-reaktioissa vahvojen hapettimien kanssa kloorivety pelkistyy klooriksi.
Väkevän suolahapon ja typpihapon seosta (3-1 tilavuudesta) kutsutaan "aqua regiaksi". Se on erittäin voimakas hapetin. Koska tässä seoksessa muodostuu vapaata klooria ja nitrosyyliä, aqua regia voi jopa liuottaa kultaa ja platinaa.
Vastaanota
Aiemmin teollisuudessa suolahappoa tuotettiin saattamalla natriumkloridi reagoimaan happojen, yleensä rikkihappojen, kanssa:
2NaCl + H2SO4=2HCl + Na2SO 4
Mutta tämä menetelmä ei ole tarpeeksi tehokas, ja tuloksena olevan tuotteen puhtaus on alhainen. Nyt käytetään toista menetelmää kloorivedyn saamiseksi (yksinkertaisista aineista) kaavan mukaan:
H2 + Cl2=2HCl
Tämän menetelmän toteuttamiseksi on olemassa erityisiä asennuksia, joissa molemmat kaasut syötetään jatkuvana virtana liekkiin, jossa vuorovaikutus tapahtuu. Vetyä syötetään vähäisenä ylimääränä, jotta kaikki kloori reagoi ja ei saastuta tuloksena olevaa tuotetta. Kloorivety liuotetaan sitten veteen suolahapon muodostamiseksi.happo.
Laboratoriossa monipuolisemmat valmistusmenetelmät ovat mahdollisia, esimerkiksi fosforihalogenidien hydrolyysi:
PCl5 + H2O=POCl3 + 2HCl
Kloorivetyhappoa voidaan saada myös hydrolysoimalla tiettyjen metallikloridien kiteisiä hydraatteja korotetuissa lämpötiloissa:
AlCl3 6H2O=Al(OH)3 + 3HCl + 3H 2O
Myös kloorivety on sivutuote monien orgaanisten yhdisteiden kloorausreaktioissa.
Hakemus
Klorivetyä itsessään ei käytetä käytännössä, koska se imee vettä ilmasta erittäin nopeasti. Lähes kaikki syntyvä kloorivety käytetään suolahapon valmistukseen.
Käytetään metallurgiassa metallien pinnan puhdistamiseen sekä puhtaiden metallien saamiseksi niiden malmeista. Tämä tapahtuu muuntamalla ne klorideiksi, jotka ovat helposti palautettavissa. Saadaan esimerkiksi titaania ja zirkoniumia. Happoa on käytetty laajasti orgaanisessa synteesissä (hydrohalogenointireaktioissa). Myös puhdasta klooria saadaan joskus suolahaposta.
Sitä käytetään myös lääketieteessä pepsiiniin sekoitettuna lääkkeenä. Se otetaan mahalaukun riittämättömällä happamuudella. Kloorivetyhappoa käytetään elintarviketeollisuudessa lisäaineena E507 (happamuudensäätöaine).
Turvallisuus
Korkeissa pitoisuuksissa suolahappo on syövyttävää. Ihokosketus aiheuttaa kemiallisia palovammoja. Kloorivetykaasun hengittäminen aiheuttaayskä, tukehtuminen ja vaikeissa tapauksissa jopa keuhkopöhö, joka voi johtaa kuolemaan.
GOST:n mukaan sillä on toinen vaaraluokka. Kloorivety on luokiteltu NFPA 704:n mukaan kolmanneksi neljästä vaarakategoriasta. Lyhytaikainen altistuminen voi aiheuttaa vakavia tilapäisiä tai kohtalaisia jäännösvaikutuksia.
Ensiapu
Jos suolahappoa joutuu iholle, haava tulee pestä runsaalla vedellä ja heikolla alkaliliuoksella tai sen suolalla (esim. sooda).
Jos vetykloridihöyryä pääsee hengitysteihin, uhri on vietävä raittiiseen ilmaan ja hengitettävä happea. Huuhtele sen jälkeen kurkkusi, huuhtele silmäsi ja nenäsi 2 % natriumbikarbonaattiliuoksella. Jos suolahappoa joutuu silmiin, kannattaa sen jälkeen tiputtaa niihin novokaiinin ja dikaiinin adrenaliiniliuoksella.
