Le chlorure d'hydrogène est un composé chimique composé des éléments hydrogène et chlore. Il se dissout facilement dans l'eau pour produire une solution appelée acide chlorhydrique. Les deux substances ont de nombreuses applications industrielles importantes, y compris celles de la métallurgie et de la fabrication de produits pharmaceutiques, de colorants et de caoutchouc synthétique. L'acide chlorhydrique se trouve dans la plupart des laboratoires, car sa forte nature acide en fait une substance extrêmement utile dans les analyses et comme acide général. Parce que le chlorure d'hydrogène et l'acide chlorhydrique sont si étroitement liés, ils sont généralement discutés ensemble.
Propriétés
Le chlorure d'hydrogène est représenté par la formule chimique HCl. Cela signifie qu'une molécule de chlorure d'hydrogène contient un atome d'hydrogène et un atome de chlore. À température ambiante (environ 77 ° F [25 ° C]) et à une pression d'une atmosphère, le chlorure d'hydrogène existe sous forme de gaz. Par conséquent, il est généralement stocké sous pression dans des conteneurs métalliques.
Un moyen beaucoup plus pratique d'utiliser le chlorure d'hydrogène est de le dissoudre dans l'eau pour former une solution. Le chlorure d'hydrogène est très soluble dans l'eau, cette dernière dissolvant des centaines de fois son propre volume de gaz chlorhydrique. La solution résultante est connue sous le nom d'acide chlorhydrique et est également généralement donnée la formule chimique HCl. L'acide chlorhydrique commercial contient habituellement 28 à 35% en poids de chlorure d'hydrogène et est généralement appelé acide chlorhydrique concentré. Lorsque de plus petites quantités de chlorure d'hydrogène sont dissoutes dans l'eau, la solution est appelée acide chlorhydrique dilué.
Le chlorure d'hydrogène est un gaz incolore et ininflammable avec une odeur âcre. Le gaz se condense en un liquide à -121 ° F (-85 ° C) et gèle en un solide à -173.2 ° F (-114 ° C). L'acide chlorhydrique est un liquide incolore et fumant avec une odeur irritante. Le chlorure d'hydrogène et l'acide chlorhydrique sont tous deux corrosifs et doivent donc être traités avec beaucoup de soin. Les deux substances irritent fortement les yeux et sont hautement toxiques en cas d'inhalation ou d'ingestion. L'exposition à la vapeur de chlorure d'hydrogène peut endommager les voies nasales et produire une toux, une pneumonie, des maux de tête et des battements rapides du cœur; la mort peut survenir suite à une exposition à des niveaux dans l'air supérieurs à environ 0.2%. Les solutions concentrées d'acide chlorhydrique provoquent des brûlures et une inflammation de la peau. Les chimistes portent toujours des gants de protection et des lunettes de sécurité lorsqu'ils utilisent du chlorure d'hydrogène ou de l'acide chlorhydrique et travaillent généralement dans un endroit bien ventilé pour réduire l'exposition aux fumées.
Alors que le gaz de chlorure d'hydrogène sec est relativement peu réactif, le gaz de chlorure d'hydrogène humide (et les solutions d'acide chlorhydrique) réagissent avec de nombreux métaux. Par conséquent, le chlorure d'hydrogène gazeux sec peut être stocké dans des conteneurs métalliques, tandis que les solutions d'acide chlorhydrique hautement corrosif doivent être manipulées dans des matériaux résistants aux acides comme la céramique ou le verre. Lorsque l'acide chlorhydrique réagit avec les métaux, de l'hydrogène gazeux et des composés appelés chlorures métalliques sont généralement générés. Les chlorures métalliques se forment lorsqu'un métal déplace l'hydrogène du chlorure d'hydrogène. Par exemple, le zinc métallique se dissout dans l'acide chlorhydrique pour former de l'hydrogène gazeux et du chlorure de zinc. Le chlorure d'hydrogène humide et l'acide chlorhydrique réagissent également avec de nombreux composés, y compris les oxydes, hydroxydes et carbonates métalliques. Ce sont tous des exemples de composés basiques, qui neutralisent l'acide chlorhydrique et forment des chlorures métalliques.
Comme la plupart des acides, le chlorure d'hydrogène forme des ions hydrogène dans l'eau. Ce sont des atomes d'hydrogène chargés positivement qui sont très réactifs et sont responsables du comportement de tous les acides à peu près de la même manière. Parce que tous les atomes d'hydrogène du chlorure d'hydrogène sont convertis en ions hydrogène, l'acide chlorhydrique est appelé un acide fort. Les acides nitrique et sulfurique sont d'autres exemples d'acides forts.
Découverte précoce du chlorure d'hydrogène
Les alchimistes de l'époque médiévale ont d'abord préparé du chlorure d'hydrogène en chauffant du sel ordinaire (chlorure de sodium) avec du sulfate de fer. Le chimiste allemand Johann Glauber (1604-1668) fabriquait du chlorure d'hydrogène par réaction du sel avec de l'acide sulfurique, ce qui devint la méthode courante pour préparer commodément du chlorure d'hydrogène en laboratoire. En faisant passer du gaz chlorhydrique dans l'eau, de l'acide chlorhydrique est produit.
Parce que le chlorure d'hydrogène a d'abord été préparé à partir de sel, l'acide chlorhydrique était à l'origine appelé eau-de-vie de sel. Commercialement, il était aussi communément appelé acide muriatique, du latin muria, signifiant saumure ou eau salée. L'acide chlorhydrique dissout de nombreuses substances et les alchimistes ont trouvé l'acide très utile dans leur travail. Par exemple, il a été utilisé pour dissoudre des minerais insolubles, simplifiant ainsi les méthodes d'analyse chimique pour déterminer la teneur en métal des minerais. Un mélange d'acide chlorhydrique et d'acide nitrique (appelé eau régale) est également devenu très utile car c'est le seul acide qui dissout l'or.
Préparation et utilisations
Le chlorure d'hydrogène peut être préparé à l'échelle industrielle à partir de la réaction du sel avec l'acide sulfurique. Il se forme également rapidement au-dessus de 482 ° F (250 ° C) par combinaison directe des éléments hydrogène et chlore, et il est généré comme sous-produit lors de la fabrication d'hydrocarbures chlorés. L'acide chlorhydrique est obtenu en faisant passer du chlorure d'hydrogène gazeux dans l'eau.
Le chlorure d'hydrogène et l'acide chlorhydrique ont de nombreuses applications pratiques importantes. Ils sont utilisés dans la fabrication de chlorhydrates pharmaceutiques (médicaments solubles dans l'eau qui se dissolvent lorsqu'ils sont ingérés), de chlore et de divers chlorures métalliques, dans de nombreuses réactions de composés organiques (contenant du carbone) et dans les industries des plastiques et des textiles. L'acide chlorhydrique est utilisé pour la production d'engrais, de colorants, de soie artificielle et de pigments de peinture; dans le raffinage d'huiles et de graisses comestibles; dans la galvanoplastie, le tannage du cuir, le raffinage et la concentration de minerais, la production de savon, l'extraction du pétrole, le nettoyage des métaux et dans les industries de la photographie et du caoutchouc.
De petites quantités d'acide chlorhydrique se produisent dans la nature dans les émissions des volcans actifs et dans les eaux des sources volcaniques des montagnes. L'acide est également présent dans les sucs digestifs sécrétés par les glandes de la paroi de l'estomac et est donc un composant important de la digestion gastrique. Lorsque trop d'acide chlorhydrique est produit dans le système digestif, des ulcères gastriques peuvent se former. Une sécrétion insuffisante d'acide gastrique peut également entraîner des problèmes de digestion.