اسید هیدروکلریک (HCl) یک اسید طبیعی است که در معده پستانداران برای کمک به هضم غذا تولید می شود. در انسان، در شیره معده، با نام اسید معده، یافت می شود، جایی که به تجزیه غذا کمک می کند. اما HCl به صورت صنعتی با حل کردن کلر هیدروژن گازی در آب نیز تولید می شود. اسید کلریدریک به عنوان یک محلول خورنده و اسیدی کاربردهای متعددی در ساخت و فرآوری محصولات مختلف دارد.

اسید کلریدریک چه می کند؟

از نظر بیولوژیکی، اسید هیدروکلریک نقش مهمی در هضم دارد. جزئی از شیره معده در معده پستانداران است که به اسید معده ما محدوده حجمی طبیعی بین 20 تا 100 میلی لیتر با PH اسیدی بین 1.5 تا 3.5 می دهد.

در بدن، HCl توسط سلول های جداری که یون های هیدروژن و کلر را آزاد می کنند. اسید کلریدریک به ویژه در حفظ pH لازم برای فعال شدن اهمیت دارد پپسین، آنزیم اصلی گوارشی است که در هضم پروتئین ها بسیار مهم است.

در صنعت، HCl از حل کردن گاز هیدروژن کلرید در آب تولید می شود. وقتی صحبت از کاربردهای صنعتی به میان می آید، اسید هیدروکلریک نقش های اساسی مختلفی را ایفا می کند، از نگه داشتن استخرها در pH بهینه گرفته تا تولید ترکیبات معدنی و آلی. در اینجا برخی از کاربردهای عملی اسید هیدروکلریک در صنایع آورده شده است:

• فرآوری یا ساخت مواد آلی: بسیاری از ترکیبات آلی مانند دی کلرو اتان و وینیل کلرید به HCl به عنوان یک معرف نیاز دارند. به عنوان مثال، کلر در پلاستیک های پلیمری، مانند پلی وینیل کلراید (PVC)، از پلیمریزاسیون مونومر وینیل کلرید به دست می آید. یکی از مسیرهای تولید مونومرهای وینیل کلرید از طریق واکنش گرمازا استیلن با گاز هیدروژن کلرید بی آب در حضور کلرید جیوه به عنوان کاتالیزور است. معادله شیمیایی متعادل عبارت است از: C₂اچ₂ + HCl → CH₂=CHCl.

• بافر شیمیایی: بسیاری از انواع فرآیندهای تولید نیاز به حفظ سطح pH در محدوده خاصی دارند. HCl در این موارد به عنوان بافر عمل می کند. محصولات دارویی، غذاهای فرآوری شده و آب آشامیدنی تمیز در یک یا چند مرحله از فرآوری نیاز به اسید هیدروکلریک دارند.

• حفظ سطح pH استخرهای شنا: اسید کلریدریک همچنین برای تنظیم PH در استخرهای شنا استفاده می شود، جایی که سطح pH آب باید در محدوده کمی قلیایی بین 7.2 و 7.6 نگه داشته شود. هیپوکلریت سدیم، یک ماده قلیایی، به طور مرتب به استخرها اضافه می شود تا آنها را ضد عفونی کنند. اما قلیایی بودن آن به این معنی است که به راحتی می تواند بیش از حد پوست استفاده کنندگان از استخر را تحریک کند. سطح pH آب را می توان با افزودن HCl کاهش داد.

• تصفیه کننده نمک خوراکی: کلرید سدیم، نمک خوراکی رایج، در طبیعت فراوان است. نمک حدود 2.68 درصد در آب اقیانوس ها غلظت دارد اما همچنین می تواند در خشکی به عنوان ذخایر ضخیم ناشی از تبخیر اقیانوس های ماقبل تاریخ استخراج شود. با این حال، چندین ناخالصی مواد قلیایی وجود دارد که باید شسته شوند و این کار با استفاده از HCl انجام می شود.

• فولاد ترشی: قبل از اینکه فلزات پردازش شوند، باید تحت یک عملیات سطحی به نام ترشی قرار گیرند، که هر گونه ناخالصی مانند زنگ، رسوب اکسید آهن، لکه ها و سایر آلاینده ها را از بین می برد. HCl به دلیل خورنده بودن، یک عامل ترشی رایج و مؤثر است – اما این به این معنی است که فقط می تواند در گریدهای فولاد کربنی استفاده شود، زیرا می تواند گریدهای فولاد ضد زنگ را لکه دار یا خورده کند.

• پردازش چرم: صنعت دباغی چرم از HCl برای جلوگیری از رشد باکتری روی چرم و همچنین حفظ PH آن استفاده می کند. انجام این کار به جلوگیری از وقوع تجزیه کمک می کند.

• تولید ترکیبات معدنی: اسید هیدروکلریک به راحتی با مواد قلیایی و سایر مواد شیمیایی واکنش نشان می دهد. این واکنش ها ترکیباتی مانند اسید فریک و کلروهیدرات آلومینیوم را تشکیل می دهند که می توانند در تصفیه آب استفاده شوند.

• کمک به تولید چاه نفت: HCl همچنین به مقدار زیادی در صنعت معدن نفت استفاده می شود، جایی که در حفاری سوراخ برای حل کردن کانی های سنگی استفاده می شود و حفاری آن را آسان تر می کند.

• فرآوری مواد افزودنی غذایی: اسید هیدروکلریک در فرآوری مواد افزودنی مختلف غذایی مانند فروکتوز، اسید سیتریک و پروتئین گیاهی هیدرولیز شده استفاده می شود.

فرمول شیمیایی اسید هیدروکلریک چیست؟

هیدروکلریک اسید یک اسید معدنی است که تنها از دو عنصر هیدروژن و کلر تشکیل شده است. دارای فرمول شیمیایی ساده HCl است. تنها زمانی که در آب حل شود به اسید تبدیل می شود که از نظر فنی به عنوان محلول آبی شناخته می شود. هنگامی که در آب حل می شود، فرمول را می توان به صورت HCl نوشت _(ق).

اگر در آب حل نشود، به سادگی به عنوان کلرید هیدروژن شناخته می شود. در این حالت، گاز بی رنگ در دمای اتاق است. نام رسمی IUPAC اسید کلریدریک کلران است، اما با نام‌های بسیار دیگری از جمله اسید موریاتیک، ارواح نمک، کلرید هیدرونیوم و اسید کلرهیدریک نیز شناخته می‌شود.

در یک محلول آبی، یون کلر منفی با یون هیدروژن مثبت جدا می شود. سپس هیدروژن اضافی با مولکول آب ترکیب می شود و یک گروه یون مثبت تشکیل می دهد که از یک اتم اکسیژن مرکزی که توسط سه هیدروژن احاطه شده است، تشکیل می شود. این یک ساختار یونی چهار وجهی به نام آب پروتونه با فرمول یونی H را تشکیل می دهد₃O⁺.

مطالعه ای که پراش مادون قرمز، رامان، اشعه ایکس و نوترون را ترکیب کرد، نشان داد که اسید هیدروکلریک غلیظ H را تشکیل می دهد.₅O₂⁺ به عنوان کاتیون غالب این کاتیون و آنیون های کلرید به روش های مختلفی با مولکول های آب مجاور پیوند هیدروژنی دارند.

PH اسید هیدروکلریک چقدر است؟

درست مانند سایر انواع اسیدها، pH اسید کلریدریک بسته به غلظت آن متفاوت است. به عنوان مثال، اسید موریاتیک موجود در بازار دارای سطح pH بین 1 و 2 در غلظت 31.45٪ است.

معیار واقعی قدرت یک اسید برابر است با ثابت تفکیک یا pKa. این نسبت بین تعداد یون ها و تعداد مولکول های یک ماده در محلول آب است. فرمول به صورت زیر نوشته می شود:

• ک_آ = ثابت تفکیک اسید
• [A^–] = غلظت باز مزدوج اسید
• [H⁺] = غلظت یون های هیدروژن
• [HA] = غلظت گونه های شیمیایی HA

هرچه pKa کمتر باشد، محلول اسیدی راحت‌تر می‌تواند پروتون را تسلیم کند. این بدان معنی است که اسید اساساً یک اهداکننده پروتون است. سطح اسیدی اسید هیدروکلریک نسبتاً بالا است. هنگامی که کلرید هیدروژن در آب حل می شود، ثابت اسیدیته یا pKa 5.9- است.

هنگامی که گاز کلرید هیدروژن به اسید کلریدریک تبدیل می شود، در مقایسه با اسیدهای ضعیف، تمایل بیشتری برای تجزیه کامل به یون ها دارد. به عنوان یک اسید قوی، هیدروکلراید می تواند به راحتی یون های هیدروژن خود را از دست بدهد، که سپس با عناصر دیگر جایگزین می شوند. بسیاری از انواع فلزات از جمله آهن را با آزاد کردن گاز هیدروژن از محلول حل می کند. این فرآیند گرمازا است.

در اینجا لیستی از اسیدهای قوی دیگر آمده است:

• اسید پرکلریک (HClO₄)
• اسید هیدروبرومیک (HBr)
• اسید هیدرویدیک (Hl)
• اسید نیتریک (HNO₃)
• اسید سولفوریک (H₂بنابراین₄)