Ácido clorídrico
Ácido clorídrico ou ácido muriático é um sistema químico inorgânico incolor com a fórmula H2O:HCl. O ácido clorídrico tem um cheiro característico e pungente. É classificado como fortemente ácido e pode atacar a pele em uma ampla faixa de composição, uma vez que o cloreto de hidrogênio praticamente se dissocia completamente em solução.
O ácido clorídrico era conhecido pelos alquimistas europeus como espíritos de sal ou acidum salis (ácido salino). Ambos os nomes ainda são usados, especialmente em outros idiomas, como o em alemão: Salzsäure, em neerlandês: Zoutzuur em sueco: Saltsyra em turco: Tuz Ruhu, em polonês/polaco: kwas solny, Búlgaro: солна киселина, russo : соляная кислота, em chinês: 鹽酸, coreano: 염산 e taiwanês: iâm-sng. HCl gasoso foi chamado de ar ácido marinho . O antigo nome (pré- sistemático) de ácido muriático tem a mesma origem (muriínico significa "pertencente a salmoura ou sal", portanto muriato significa cloridrato), e esse nome ainda é algumas vezes usado. O nome ácido clorídrico foi cunhado pelo químico francês Joseph Louis Gay-Lussac em 1814.
O ácido clorídrico tem sido um importante e frequentemente usado produto químico desde os primórdios da história e foi descoberto pelo alquimista Jabir ibne Haiane por volta do ano 800 EC. Aqua regia, uma mistura constituída por ácidos clorídrico e nítrico, preparado pela dissolução de sal amoníaco em ácido nítrico, foi descrita nos trabalhos de Pseudo-Geber, um alquimista europeu do século XIII. Outras referências sugerem que a primeira menção de aqua regia é em manuscritos bizantinos datados do final do século XIII. O ácido clorídrico livre foi formalmente descrito pela primeira vez no século XVI por Libavius que o preparou aquecendo sal em cadinhos de barro. Outros autores afirmam que o ácido clorídrico puro foi descoberto pela primeira vez pelo alemão beneditino Basil Valentine, no século XV, quando aquecida sal comum e virulência verde, enquanto que outros dizem que não há nenhuma referência clara para a preparação de ácido clorídrico puro até o final do século XVI.
Estrutura e reações
O ácido clorídrico é o sal do íon hidrônio, H3O+ e cloreto. Geralmente é preparado por tratamento de HCl com água. No entanto, a especiação do ácido clorídrico é mais complicada do que esta simples equação implica. A estrutura de grandes quantidades de água é complexo, e de igual modo, a fórmula H3O+ é também uma simplificação grosseira da verdadeira natureza do próton solvatado, H+ (aq), presente no ácido clorídrico. Um estudo combinado de IR, Raman, raios X e difração de neutrôns de soluções concentradas de ácido clorídrico revelou que a forma primária de H+(aq) nestas soluções é H5O2+ , que, juntamente com o ânion cloreto, é hidrogênio vinculado a moléculas de água vizinhas de várias maneiras diferentes. (Em H5O2+ , o próton é imprensado entre duas moléculas de água a 180°). O autor sugere que o H3O+ pode se tornar mais importante em soluções diluídas de HCl. (Veja íon hydronium para uma discussão mais aprofundada desta questão).
As propriedades físicas do ácido clorídrico, tais como ponto de ebulição e fusão, densidade e pH, dependem da concentração ou molaridade do HCl na solução aquosa. Eles variam daqueles da água em concentrações muito baixas aproximando-se de 0% de HCl para valores de ácido clorídrico fumegante a mais de 40% de HCl. O ácido clorídrico, como a mistura binária (dois componentes) de HCl e H 2 O, tem um azeótropo de ebulição constante a 20,2% HCl e 108,6 °C (227 °F). Existem quatro pontos eutéticos de cristalização constante para ácido clorídrico, entre a forma cristalina de HCl · H2O (68% HCl), HCl · 2H2O (51% HCl), HCl · 3H2O (41% HCl), HCl. 6H2 O (25% HCl) e gelo (0% HCl). Existe também um ponto eutético metaestável a 24,8% entre o gelo e a cristalização de HCl · 3H2O.
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O ácido clorídrico é preparado dissolvendo o cloreto de hidrogénio em água. Cloreto de hidrogênio pode ser gerado de várias maneiras e assim existem vários precursores do ácido clorídrico. A produção em larga escala de ácido clorídrico é quase sempre integrada à produção em escala industrial de outros produtos químicos.
Mercado industrial
O ácido clorídrico é produzido em soluções até 38% de HCl (grau concentrado). Concentrações mais altas até pouco mais de 40% são quimicamente possíveis, mas a taxa de evaporação é então tão alta que o armazenamento e o manuseio exigem precauções extras, como pressurização e resfriamento. O grau industrial a granel é, portanto, de 30% a 35%, otimizado para equilibrar a eficiência do transporte e a perda do produto por evaporação. Nos Estados Unidos, soluções entre 20% e 32% são vendidas como ácido muriático. Soluções para uso doméstico nos EUA, principalmente limpeza, são tipicamente de 10% a 12%, com fortes recomendações para diluir antes do uso. No Reino Unido, onde é vendido como "Espíritos do Sal" para limpeza doméstica, a potência é a mesma do grau industrial dos EUA. Em outros países, como na Itália, o ácido clorídrico para limpeza doméstica ou industrial é vendido como "Acido Muriatico", e sua concentração varia de 5% a 32%.
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O ácido clorídrico é um ácido inorgânico forte que é usado em muitos processos industriais, como o refino de metais. O aplicativo geralmente determina a qualidade do produto necessária.
Decapagem de aço
Uma das aplicações mais importantes do ácido clorídrico é a decapagem de aço, para remover ferrugem ou óxido de ferro do ferro ou do aço antes do processamento subsequente, como extrusão , laminação , galvanização e outras técnicas. O agente de mais comumente utilizado para a decapagem de grades de aço carbono é o HCl na concentração normalmente de 18%. O ácido gasto tem sido reutilizado por muito tempo como soluções de cloreto de ferro (II) (também conhecidas como cloreto ferroso), mas os altos níveis de metais pesados no licor de decapagem diminuíram essa prática. A indústria de decapagem de aço desenvolveu processos de regeneração de ácido clorídrico, tais como o processo de regeneração de HCl ou de HCl de leito fluidizado, que permitem a recuperação de HCl do licor de decapagem gasto. O processo de regeneração mais comum é o processo de piroxidrólise, aplicando a seguinte fórmula:
Produção de compostos orgânicos
Outro uso importante de ácido clorídrico está na produção de compostos orgânicos, como cloreto de vinila e dicloroetano para PVC. Este é frequentemente o uso cativo, consumindo o ácido clorídrico produzido localmente que nunca alcança realmente o mercado aberto. Outros compostos orgânicos produzidos com ácido clorídrico incluem bisfenol A para policarbonato, carvão ativado e ácido ascórbico, bem como inúmeros produtos farmacêuticos.
Produção de compostos inorgânicos
Numerosos produtos podem ser produzidos com ácido clorídrico em reações ácido-base normais, resultando em compostos inorgânicos. Estes incluem produtos químicos para tratamento de água, como cloreto de ferro (III) e cloreto de polialumínio (PAC) . Tanto o cloreto de ferro (III) como o PAC são usados como agentes de floculação e coagulação no tratamento de esgoto, produção de água potável e produção de papel. Outros compostos inorgânicos produzidos com ácido clorídrico incluem sal de aplicação de estradas cloreto de cálcio, cloreto de níquel (II) para galvanoplastia e cloreto de zinco para a indústria de galvanização e produção de baterias.
Controle de pH e neutralização
O ácido clorídrico pode ser usado para regular a acidez (pH) das soluções. Na indústria que exige pureza (alimentos, produtos farmacêuticos, água potável), o ácido clorídrico de alta qualidade é usado para controlar o pH das correntes de água do processo. Na indústria menos exigente, a qualidade técnica do ácido clorídrico é suficiente para neutralizar os fluxos de resíduos e controlar o pH da piscina.
Regeneração de trocadores de íons
O ácido clorídrico de alta qualidade é utilizado na regeneração de resinas de troca iônica. A troca catiônica é amplamente utilizada para remover íons como Na+ e Ca2+ a partir de soluções aquosas, produzindo água desmineralizada. O ácido é usado para enxaguar os cátions das resinas. Na+ é substituído por H+ e Ca2+ com 2H+. Trocadores de íons e água desmineralizada são usados em todas as indústrias químicas, na produção de água potável e em muitas indústrias alimentícias.
Outros usos
O ácido clorídrico é utilizado para um grande número de aplicações de pequena escala, como processamento de couro, purificação de sal comum, limpeza doméstica e construção civil. A produção de petróleo pode ser estimulada pela injeção de ácido clorídrico na formação rochosa de um poço de petróleo, dissolvendo uma porção da rocha e criando uma estrutura de grandes poros. A acidificação do petróleo é um processo comum na indústria de produção de petróleo do Mar do Norte. O ácido clorídrico tem sido usado para dissolver o carbonato de cálcio, isto é, coisas como a limpeza de caldeiras e para limpar a argamassa, mas é um líquido perigoso que deve ser usado com cuidado. Quando usado em alvenaria, a reação com a argamassa só continua até que o ácido tenha sido convertido, produzindo cloreto de cálcio, dióxido de carbono e água:
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O ácido gástrico é uma das principais secreções do estômago. Consiste principalmente em ácido clorídrico e acidifica o conteúdo estomacal a um pH de 1 a 2. Os íons cloreto (Cl-) e hidrogênio (H+) são secretados separadamente na região do fundo do estômago no topo do estômago pelas células parietais da mucosa gástrica em uma rede secretora chamada canalículo antes de entrar na luz do estômago. O ácido gástrico atua como uma barreira contra microorganismos para prevenir infecções e é importante para a digestão dos alimentos. Seu baixo pH desnatura proteínas e, assim, torna-as suscetíveis à degradação por enzimas digestivas, como a pepsina. O pH baixo também ativa o pepsinogênio precursor da enzima na pepsina enzima ativa por auto-clivagem. Depois de deixar o estômago, o ácido clorídrico do quimo é neutralizado no duodeno por bicarbonato de sódio. O estômago em si é protegido do ácido forte pela secreção de uma camada espessa de muco, e por tampão induzido por secretina com bicarbonato de sódio. Azia ou úlcera péptica podem se desenvolver quando esses mecanismos falham. Drogas das classes de anti-histamínicos e inibidores da bomba de prótons podem inibir a produção de ácido no estômago, e antiácidos são usados para neutralizar o excesso de ácido existente.
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Ácido clorídrico concentrado (ácido clorídrico fumegante) forma névoas ácidas. Tanto a névoa como a solução têm um efeito corrosivo no tecido humano, com o potencial de danificar os órgãos respiratórios, olhos, pele e intestinos de forma irreversível. Após a mistura de ácido clorídrico com produtos químicos oxidantes comuns, como hipoclorito de sódio (água sanitária, NaClO) ou permanganato de potássio (KMnO4), o cloro gasoso tóxico é produzido. Equipamentos de proteção individual, como luvas de látex, óculos de proteção, roupas e calçados resistentes a produtos químicos, minimizam os riscos ao manusear o ácido clorídrico. A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos classifica e regula o ácido clorídrico como uma substância tóxica. O número ONU ou o número DOT é 1789. Esse número será exibido em uma placa no contêiner.
