Ácido clorhídrico
El ácido clorhídrico es un ácido corrosivo producido a través de la disolución de cloruro de hidrógeno (HCl) en agua y es, por lo tanto, una solución acuosa de haluro de hidrógeno solución. El ácido clorhídrico se utiliza en diversas industrias como solución de limpieza, decapado o de ajuste del pH y también se encuentra en forma diluida en el jugo gástrico. El cloruro de hidrógeno a veces se denomina ácido muriático, cloruro de hidronio, clorano, alcoholes de sal o acidum salis.
Usos del ácido clorhídrico
Los usos del ácido clorhídrico van desde el fisiológico hasta el industrial. En la industria, las fuertes propiedades corrosivas del HCl y su ser el ácido a base de cloro más simple lo convierten en un compuesto barato y efectivo, aunque peligroso y destructivo. La solución acuosa debe ser presurizada o enfriada o se convertirá en un gas nocivo si los componentes del agua se evaporan y representan menos del 60% de la solución total. Si bien una lista completa del uso de ácido clorhídrico ocuparía muchas páginas, los usos más comunes se analizan con más detalle a continuación.
En la industria
El uso de ácido clorhídrico industrial abarca una amplia variedad de sectores. Es un ingrediente importante en productos manufacturados terminados como polivinil carbonato (PVC), bisfenol A (BPA) y dicloruro de etileno (EDC). El BPA se utiliza en la producción de plásticos de policarbonato y resinas epoxi, pero ha sido una fuente de problemas para la salud debido a sus efectos cancerígenos. Por esta razón, muchos plásticos ahora se fabrican y anuncian como productos sin BPA. Todos estos compuestos orgánicos contribuyen a la industria del plástico y como disolventes de laboratorio, pero pueden ser altamente cancerígenos.
La preparación del metal para su posterior fabricación implica uno de dos procesos similares, decapado y pasivado. Mientras que la pasivación ofrece un efecto más ligero, utilizando ácidos ligeramente corrosivos para eliminar las impurezas que quedan durante la fabricación del metal, proteger el metal de los contaminantes, alisar la superficie y aumentar la durabilidad, el decapado produce un efecto más fuerte mediante el uso de un ácido fuerte. Este ácido suele ser cloruro de hidrógeno. Los metales tratados en baños de cloruro de hidrógeno se denominan metales decapados con HCl.
El ácido clorhídrico se utiliza a menudo en una sola etapa del procesamiento del cuero en las curtidurías. El curtido de pieles implica la introducción de una sal de cromo para cambiar la red de colágeno interna y así evitar futuras tinciones. Durante este proceso, se añaden sales de cromo a un baño a un pH entre 2,5 y 3, junto con cloruro de sodio. Esta es la etapa de decapado. Luego, el cromo se fija a la piel, lo que aumenta el pH y se conoce como etapa de basificación. Para alcanzar el pH bajo de la etapa de decapado, es necesario el cloruro de hidrógeno.
Otro uso del cloruro de hidrógeno en la industria es la producción de compuestos inorgánicos tales como cloruro de polialuminio (PAC), cloruro de hierro (III) (tricloruro de hierro) y clorhidrato de aluminio. El uso de cloruro de hidrógeno es necesario al inicio de los procesos de producción de estos compuestos, por ejemplo, la adición de HCl al 20% y ácido sulfúrico a la bauxita para la producción de PAC. Las sales de aluminio se utilizan en la industria cosmética (como en desodorantes antitranspirantes) o en las fases de coagulación química y floculación del tratamiento de aguas potables y residuales, donde los cationes de aluminio (o hierro) añadidos neutralizan la carga de partículas coloidales contaminantes y permiten que se unan para formar flóculos (floculación) se pueden desviar.
El HCl también se utiliza para ‘purificar’ la sal utilizada en la producción de alimentos y en nuestras mesas. En una solución saturada de NaCl, existe un equilibrio constante entre los iones de cloruro negativos y de sodio positivos separados y el NaCl sin ionizado. Al pasar gas HCl a través de esta solución, se disocia para formar iones H + y Cl-. Como el ion cloruro es común tanto al cloruro de sodio como al cloruro de hidrógeno, su concentración aumenta y crea un cambio de acuerdo con el principio de Le Chatelier. Esto significa que es más probable que los iones de sodio disponibles se unan con el cloruro disponible libremente con un aumento de los depósitos de NaCl como resultado . Este proceso se llama purificación de sal. Alternativamente, puede agregar ácido clorhídrico a hidróxido de sodio (NaOH) o carbonato de sodio (Na 2 Co 3) y ambas reacciones formarán sal de cloruro de sodio.
Naturalmente, un ácido fuerte como el cloruro de hidrógeno también se utiliza para regular la acidez de una amplia gama de soluciones utilizadas en productos farmacéuticos, en aditivos alimentarios como fructosa, ácido cítrico y proteína vegetal hidrolizada, en sustancias de desecho alcalinas y en nuestra bebida. agua.
El ácido clorhídrico también se utiliza para aumentar la producción de petróleo en los pozos de petróleo. Cuando se inyecta en la roca base, produce poros más grandes que pueden transportar más petróleo al pozo. Estos son solo algunos de los usos más comunes del ácido clorhídrico en la industria.
En la casa
Los usos del ácido clorhídrico en el hogar se limitan a concentraciones más bajas que son menos corrosivas, pero aún exhiben características admirables de limpieza y ajuste del pH. Aquellos con piscinas pueden querer probar diez partes de agua en una solución de HCl de una parte para eliminar las manchas de lechada de baldosas.
La misma solución eliminará las manchas de los metales y, por lo tanto, se utiliza en productos que se venden para limpiar hierro, cobre, latón y otros metales. Los efectos son similares al decapado del acero, oxidando las capas superficiales para eliminar manchas e impurezas. La mayoría de los ácidos, incluido el cloruro de hidrógeno, también eliminarán los depósitos de cal, pero se debe prestar atención a la concentración utilizada. La mayoría de los potentes productos de limpieza que utilizamos en el hogar contienen HCl. Si derrama ácido clorhídrico sobre una superficie delicada agregue una pasta de bicarbonato de sodio y agua para neutralizarlo; téngalo preparado y a mano para evitar daños máximos.
Las reacciones ácido-base se utilizan a menudo para crear una reacción burbujeante que se dice que aumenta el poder de un agente limpiador ácido; sin embargo, solo está acelerando una reacción agregando un álcali donde idealmente el ácido agregado debería estar trabajando para neutralizar los álcalis en la superficie sucia. El ácido clorhídrico reacciona con la mayoría de los carbonatos y metales, como con el carbonato de calcio para formar cloruro de calcio, dióxido de carbono y agua o con magnesio que produce cloruro de magnesio, dióxido de carbono y agua.
En el cuerpo humano
El estómago es el sitio de las primeras etapas de la digestión, pero tiene un papel igualmente importante en el que los microorganismos patógenos potenciales que pueden haber sido ingeridos se eliminan debido a un ambiente altamente ácido de entre 1,5 y 3,5 pH. Este nivel de acidez es el resultado de la producción de cloruro de hidrógeno gástrico .
En el cuerpo humano, el HCl es producido por las células parietales del revestimiento del estómago. El citoplasma de las células parietales se combina con agua y dióxido de carbono para producir ácido carbónico. La enzima anhidrasa carbónica convierte un ión de ácido carbónico en un ión de hidrógeno (H +) y un ión de bicarbonato (HCO3 – ). El ión de hidrógeno se transporta al estómago a través del canal de ATPasa H + – K + , intercambiando iones de potasio extracelulares positivos con iones de hidrógeno intracelulares positivos. Al mismo tiempo, los iones de bicarbonato se transportan fuera de la célula a la sangre mediante un intercambiador de aniones que intercambia iones bicarbonato por iones cloruro negativos. Las células parietales también tienen canales de cloruro en sus membranas. Los iones de cloruro negativos se transportan al estómago cuando aumentan las concentraciones intracelulares.
Este proceso da como resultado la presencia de iones de hidrógeno y cloruro en el estómago. Como iones negativos y opuestos, atraen y forman ácido clorhídrico. El ácido clorhídrico es un componente importante del jugo gástrico necesario para eliminar una amplia gama de bacterias potencialmente patógenas antes de que el contenido del estómago llegue al entorno altamente absorbente dentro de los intestinos.
El cuerpo humano puede regular la producción de ácido clorhídrico debido a la estimulación neuronal involuntaria, en primer lugar durante la estimulación del nervio vago cuando se ven o mastican alimentos. A medida que la comida llega al estómago y el estómago se estira, las descargas nerviosas resultantes también estimulan el nervio vago para producir más acetilcolina, lo que aumenta las secreciones como la saliva y el jugo gástrico y da más poder a la peristalsis intestinal. El tercer y principal método es la secreción de gastrina de las células G del revestimiento del estómago, activadas de manera similar por el nervio vago, pero también por péptidos producidos por el estómago, como el péptido relacionado con la gastrina. La gastrina es una hormona que viaja a través de la sangre a las células parietales donde se unen a las hormonas colecistoquininas (CKK) a través de CKK Breceptores y es parte del vínculo intestino-cerebro que controla la saciedad y el apetito.
Con el aumento de la producción de gastrina y acetilcolina, se produce otra reacción en forma de liberación de histamina a partir de células similares a enterocromafines (células ECL) que se encuentran cerca de las células parietales en el revestimiento del estómago. Esta histamina se une a los receptores de las células parietales, animándolas a producir más ácido gástrico.
El efecto opuesto, una disminución en la producción de ácido clorhídrico, ocurre durante los períodos de inanición en los que no hay alimentos en el estómago y aumenta la acidez. La alta acidez detiene la excreción de iones de hidrógeno y cloruro en la célula parietal . También estimula a las células D para que produzcan somatostatina que reduce la producción de la hormona gastrina. Los alimentos que pasan al duodeno también desencadenan un reflejo conocido como reflejo enterogástrico, una vía nerviosa del sistema nervioso entérico.que disminuye la estimulación del nervio vago. Los alimentos en el intestino también reducen la disponibilidad (y por lo tanto la acción) de la colecistoquinina y de la secretina, que reduce la producción de componentes ácidos del jugo gástrico y eleva la producción de componentes alcalinos. Por lo tanto, se puede decir con seguridad que la secreción de ácido clorhídrico en el sistema digestivo está regulada por vías hormonales y neurales que incluyen gastrina, histamina, somatostatina, una variedad de polipéptidos y el nervio vago.
En guerra
Los usos del ácido clorhídrico en la guerra se asocian más comúnmente con la producción y los efectos del gas mostaza o la mostaza de azufre utilizados en la guerra de trincheras durante la Primera Guerra Mundial, sin embargo , se ha utilizado recientemente en la guerra civil en Siria , a pesar de que la Convención sobre Armas Químicas lo prohibió. su uso en 1993. Por lo general, no es fatal a menos que la exposición ocurra en altas concentraciones a intervalos regulares, este agente ampollador ataca la piel y las membranas mucosas del tracto respiratorio y el tracto digestivo causando quemaduras, hinchazón, irritación y ampollas llenas de pus. El gas mostaza también causa mutaciones en el ADN y es un carcinógeno conocido. No hay antídoto.
Se utilizan varios métodos de producción de gas mostaza, pero solo uno de ellos, el método Meyer-Clarke, utiliza ácido clorhídrico concentrado.
Otro gas utilizado en la guerra es el fosgeno, que tiene la fórmula COCl 2 . A diferencia del gas mostaza que tiene un tinte ligeramente amarillo verdoso, el fosgeno es incoloro y huele a heno recién cortado. Es el resultado del monóxido de carbono, carbón activado y cloro gaseoso. El ácido clorhídrico no se utiliza en la producción de fosgeno, sino que se crea en presencia de agua . El agua se encuentra en grandes cantidades en las membranas mucosas. Esto significa que cuando se inhala o ingiere el fosgeno, se convierte en ácido carbónico y clorhídrico. Si bien el gas mostaza provocó una serie de muertes, se dice que al menos 80,000 muertes de la Primera Guerra Mundial se debieron a los efectos más severos e inmediatos del fosgeno. Esto es aproximadamente el 85% del total de muertes relacionadas con la guerra química de este período.
Hechos del ácido clorhídrico
El cloruro de hidrógeno es un compuesto compuesto por una proporción de uno a uno de hidrógeno y cloro . Sin la presencia de moléculas de agua, el cloruro de hidrógeno es un gas incoloro pero tóxico. Al agregar agua, el hidrógeno libera muchas de sus moléculas de hidrógeno para producir una solución muy ácida. Un poco más del 97% de la masa molecular del HCl se debe al ion cloruro único. Este ion cloruro tiene una masa atómica de 35.543 y el ion hidrógeno una masa atómica de 1.00794. Como solo hay un átomo de cada uno, la masa molar de HCl se calcula sumando estas dos cifras: 36,46094 g/mol. Como ya se mencionó, la fórmula del cloruro de hidrógeno es HCl.
En el caso del peso molecular, los resultados dependen del número de moles de HCl. Por ejemplo, en una solución donde hay muchos átomos de gas cloruro disuelto disponibles (Cl 2 ) para el número de átomos de hidrógeno molecular (H 2 ), podemos decir con seguridad que 4 moles de HCl producirán 4,00 moles de HCl.
Usando la ecuación Masa HCl = Moles HCl x Masa molar HCl podemos determinar que 4.00 mol x 36.46 g mol -1 son 146 g.
La densidad, el pH, el punto de fusión y el punto de ebullición del ácido clorhídrico dependen de la concentración. Por ejemplo, una solución de HCl al 10% tiene una densidad de 1048 kg / L, un pH de -0,5, un punto de fusión de -18 ° C y un punto de ebullición de 103 ° C. Una solución de HCl al 30% tiene una densidad de 1,149 kg / L, un pH de -1 y un punto de fusión y un punto de ebullición de -52 ° C y 90 ° C respectivamente.
Manipulación de ácido clorhídrico
El ácido clorhídrico es un líquido peligroso y tiene su propia hoja de datos de seguridad de materiales. Esta es información que enumera los factores de seguridad y salud ocupacional relacionados con su uso y debe estar disponible y ser fácil de ubicar donde se encuentren materiales potencialmente peligrosos.
El ácido clorhídrico es corrosivo; las formas concentradas también liberan neblina ácida tóxica. Si el ácido o la niebla entra en contacto con la piel, los ojos o los órganos internos, cualquier daño puede ser irreversible o quizás fatal. Aunque el HCl no está clasificado como carcinógeno, su uso industrial requiere equipo de protección personal, como un respirador de vapor, guantes y botas de goma y un protector facial. Además, cualquier local donde se use ácido clorhídrico debe tener acceso a un sistema de lavado de ojos. Incluso cuando se limpia en casa con productos diluidos, las salpicaduras en los ojos o la piel pueden causar quemaduras.
El consejo de la MSDS para el contacto del ácido clorhídrico con la piel consiste en enjuagar el área durante al menos 15 minutos y quitar cualquier prenda de vestir que haya estado en contacto con la solución. Donde las quemaduras son visibles, se recomienda lavar con jabón antibacteriano o usar crema antibacteriana, así como una visita a un centro médico. El contacto con los ojos requiere un sistema de enjuague que enjuague el ojo afectado durante al menos 15 minutos y requiere atención médica.
La ingestión de ácido clorhídrico en cualquier concentración puede causar quemaduras en el interior de la boca, la garganta y el esófago. Aunque el jugo gástrico es muy ácido, permanece en el depósito del estómago. La indigestión causada por el ácido gástrico que sube a la parte inferior del esófago puede causar esofagitis de Barrett y aumenta el riesgo de cáncer de esófago. Un trastorno común del tracto gastrointestinal es la enfermedad por reflujo gastroesofágico o ERGE . La siguiente imagen muestra los signos y síntomas de esta patología a menudo dolorosa . Si se ingiere HCl, es importante no vomitar, sino buscar atención médica inmediata. La inhalación de niebla de HCl también requiere una visita al departamento de emergencias.
La información de almacenamiento de la MSDS insiste en que el ácido clorhídrico debe almacenarse en un recipiente cerrado y apropiado en un área fresca, seca y bien ventilada. También debe mantenerse alejado de materiales orgánicos, agentes oxidantes, metales y álcalis, ya que puede reaccionar con estos y aumentar las concentraciones de gas hidrógeno inflamable.
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