Ácido Clorídrico

Do sal marinho aos mais complexos compostos

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Abstract

Neste artigo, aos moldes do que realizei para o ácido sulfúrico, compilarei o máximo possível de informações, dados técnicos, bibliografia, referências confiáveis na WWW e artigos técnico-científicos recentes sobre o ácido clorídrico e o cloreto de hidrogênio.


Uma nota inicial: Sendo o ácido clorídrico uma solução de cloreto de hidrogênio em água, este artigo tratará tanto da substância pura, cloreto de hidrogênio, quanto de sua solução, popularmente conhecida e de grande comercialização e número de aplicações.

 

1.Definições Gerais

O ácido clorídrico é a solução de cloreto de hidrogênio, um composto químico de fórmula HCl, em água. Concentrado, ele tem um odor acre e picante, é higroscópico e libera vapores visíveis em contato com o ar úmido.
 
A solução é um ácido mineral definido como forte, pois possui alta dissociação iônica, independentemente de ser uma substância altamente reativa, como já o é o gás cloreto de hidrogênio.
 

O cloreto de hidrogênio, a temperatura ambiente, é um gás incolor que forma fumos de ácido clorídrico em contato com a umidade atmosférica.

Embora seja o cloreto de hidrogênio que tenha a fórmula química HCl, esta fórmula é usada normalmente para referir-se, embora erroneamente, ao ácido clorídrico.

Cilindros de cloreto de hidrogênio (www.made-in-china.com). 

 

2.Sinônimos, Nomenclatura, Classificações

Para o cloreto de hidrogênio, tem-se o raramente utilizado termo “clorano” (similarmente ao metano, composto de hidrogênio com um átomo de carbono).
 
Para o ácido clorídrico propriamente dito, tem-se o ácido muriático, nome ainda usado no comércio, em especial, relacionado à construção civil e ferragens.
 
O cloreto de hidrogênio é classificado com o Número CAS 7647-01-0 e Número EC 231-595-7.
 
O ácido clorídrico é classificado com o Número CAS 231-595-7.
 
Classificado como CES n° 017-002-01-X (conc. > 25%) e 017-002-02-7 (10% < conc. < 25%).
 
Ambas as apresentações do cloreto de hidrogênio, gás e solução, são classificados com o Número RTECS MW4025000.
 
 

3.Estrutura e Composição Química da Substância Pura

Tendo fórmula química HCl, observa-se que o cloreto de hidrogênio é composto de hidrogênio (H) e cloro (Cl), formando moléculas diatômicas nas quais os átomos são ligados por uma ligação covalente simples. O cloro e o hidrogênio encontram-se nas seguintes proporções em unidades de massa atômica:

    Hidrogênio: 1 átomo x 1,00794 ua = 1,00794 ua correspondendo a aproximadamente 2,7644 % do total.

    Cloro: 1 átomo x  35,453 ua =  35,453 ua correspondendo a aproximadamente 97,2355 % do total.

        Totalizando uma massa molecular de 35,453 ua.

 
 
Modelo espacial da molécula de HCl (raesystems.eu). 

 

 

 Modelo “bolas e varetas” da molécula de HCl (de.academic.ru).

 

Para um estudo mais completo de como se comporta esta molécula e suas características, ver nosso artigo:

Espectro infravermelho do cloreto de hidrogênio

4.Propriedades Físicas

 

4.1.Do cloreto de hidrogênio

 
  • Massa molar: 36.46 g/mol (HCl)
  • Densidade: 1,477 g/L, (25 °C)
  • Solubilidade em água: 72 g/100 ml (20 °C).
  • Ponto de fusão: -114.2 °C (158.8 K)
  • Ponto de ebulição: -85.1 °C (187.9 K)
  • Constante de acidez (pKa): -7
 

4.2.Do ácido clorídrico

 
Primeiramente, citemos algumas propriedades gerais úteis.
 
  • Densidade: de 1,01 a 1,21 conforme as concentrações em HCl, 1,18 g/cm (da solução de HCl a 38% em água)
  • Ponto de fusão: −27.32 °C (247 K) da solução de HCl a 38% em água (citado também na literatura como -25,4oC para esta concentração).
  • Ponto de ebulição: 110 °C (383 K), solução de HCl a 20.2%  em água; 48 °C (321 K), da solução de HCl a 38% em água.

  • Solubilidade em água: as soluções de HCl em água, ao limite de 72 g/100 ml (20 °C), são solúveis em todas a proporções, ou ditas miscíveis.
  • Solubilidade em outros produtos: solúvel no álcool, no éter, no benzeno, na acetona, no ácido acético, no clorofórmio, etc.
  • Constante de acidez (pKa): −8.0
  • Viscosidade: 1.9 mPa·s a 25 °C, da solução de HCl a 31,5%% em água.[1]
 
As propriedades físicas do ácido clorídrico, tais como seus pontos de ebulição e fusão, densidade e pH dependem da concentração ou molaridade do HCl na solução ácida. Elas variam desde concentrações muito baixas, próximas de 0% de HCl a valores para o ácido clorídrico fumegante a mais de 40% de HCl.[2][3][4]
 

Concentração Densidade Molaridade pH Viscosidade Calor
específico
Pressão de Vapor
Ponto de Ebulição Ponto de Fusão
kg HCl/kg  kg HCl/m3 Baumé kg/l mol/dm3 mPa·s kJ/(kg·K) Pa °C °C
10% 104.80 6.6 1.048 2.87  −0.5  1.16 3.47 0.527 103 −18
20% 219.60 13 1.098 6.02 −0.8 1.37 2.99 27.3 108 −59
30% 344.70 19 1.149 9.45 −1.0 1.70 2.60 1,410 90 −52
32% 370.88 20 1.159 10.17 −1.0 1.80 2.55 3,130 84 −43
34% 397.46 21 1.169 10.90 −1.0 1.90 2.50 6,733 71 −36
36% 424.44 22 1.179 11.64 −1.1 1.99 2.46 14,100 61 −30
38% 451.82 23 1.189 12.39 −1.1 2.10 2.43 28,000 48 −26

 
Densidade em função da concentração do ácido clorídrico (us.mt.com). 
 
Ácido clorídrico
Concentração vs. densidade (20°C)

% ácido em peso

Densidade [g/cm3]

0,50

1,0007

1,00

1,0031

1,50

1,0056

2,00

1,0081

2,50

1,0105

3,00

1,0130

3,50

1,0154

4,00

1,0179

4,50

1,0204

5,00

1,0228

5,50

1,0253

6,00

1,0278

6,50

1,0302

7,00

1,0327

7,50

1,0352

8,00

1,0377

8,50

1,0401

9,00

1,0426

9,50

1,0451

10,00

1,0476

11,00

1,0526

12,00

1,0576

13,00

1,0626

14,00

1,0676

15,00

1,0726

16,00

1,0777

17,00

1,0828

18,00

1,0878

19,00

1,0929

20,00

1,0980

22,00

1,1083

24,00

1,1185

26,00

1,1288

28,00

1,1391

30,00

1,1492

32,00

1,1594

34,00

1,1693

36,00

1,1791

38,00

1,1886

40,00

1,1977

 

 

 

 
São citadas as seguintes tensões de vapores por temperatura para concentração de 37-38%:[5]
 
Tensão de vapor (HCl gás) 
 
 °C  mbars
 0  26
 20  43
 40  64
 
Pressão de vapor em funçao da temperatura – editado de Air Liquid [6]
 
As pressões de vapor e composições dos vapores de soluções aquosas insaturadas de ácido clorídrico tem sido correlacionadas.[7] Os equilíbrios de vapor-líquido para o sistema água-cloreto de hidrogênio a pressões acima de 1632 kPa (222 psig) e a temperaturas de -10°C a +70°C tem sido medidos.[8]
 
Ácido clorídrico como a mistura binária (de dois componentes) de HCl e H2O tem um ponto de ebulição constante como azeótropo a 20.2% HCl e 108.6 °C (227 °F). Técnicas de obtenção e uso desta composição são descritas na literatura de química analítica.[9]
 
Propriedades de Ácido Clorídrico de Ponto de Ebulição Constante[10]
 
Pressão, kPa* P.E. °C Densidade a 25°C HCl % em peso
6,7 48,724 1,1118 23,42
33 81,205 1,1042 21,883
66 97,578 1,0993 20,916
93 106,424 1,0966 20,360
97 1,0963 20,293
101 108,584 1,0959 20,222
104 20,173
106 110,007 1,0955 20,155
133 116,185 1,0933 19,734
*1,013×105 Pa = 1 atm
 
Medições sobre concentrações de HCl de 0,00555 m a 11,1 m e sobre uma faixa de temperatura de 25°C a 80°C foram feitas[11][12] e os coeficientes de atividade também determinados. Correlações excelentes entre os padrões calorimétricos e eletroquímicos de calor de de dissolução foram encontrados.[13]
 
Existem quatro pontos eutéticos de cristalização para o ácido clorídrico. Em outras palavras, o cloreto de hidrogênio forma quatro hidratos.Entre a forma cristalina de HCl·H2O (68% HCl), HCl·2H2O (51% HCl), HCl·3H2O (41% HCl), HCl·6H2O (25% HCl), e gelo (0% HCl). Existe também um ponto eutético metaestável a 24.8% entre gelo e a cristalização da espécie HCl·3H2O.[4] 
 
O dihidrato é formado quando uma solução é esfriada a pressão atmosférica. Dissocia-se a -18,3°C em vasos abertos e tem um ponto de fusão de -17,7°C em tubos selados. É mostrado por análise por raios X como sendo (H2O)2H+Cl-.[14] O monohidrato tem um ponto de fusão de -24,9°C. Um hexahidrato muito instável tem um ponto de fusão de -70°C.[15] Iniciando com água pura, a adição  de cloreto de hidrogênio baixa o ponto de congelamento até uma temperatura eutética de aproximadamente -85°C que é alcançada a 25% de HCl, uma concentração que corresponde aproximadamente à composiçãop do hexahidrato. Na continuação da adição do HCl desce o ponto de congelamento primeiro para aquele do trihidrato e subsequentemente para aquele do dihidrato.[10]
 
A dendidade do vapor para o HCl desprendido pelas soluções concentradas (“fumegantes”) de HCl é citada como sendo: (ar = 1)  (HCl gás):1,268
 
Uma equação de estado para o vapor de ácido clorídrico concentrado e diluído para frações molares de HCl até 0,23 em temperaturas  até 780 K e pressões até 15,0 MPa (150 bar) tem sido desenvolvida.[16] Uma equação Redlich-Kworg simplificada
 
    pv=RT+Bp,
 
foi encontrada para dar um melhor ajuste que uma equação de van der Waals para os dados. Nesta equação, B=b-aR-1.T1,5. Para esta equação,
 
    a/(cm6.Pa.K0,5.mol2)=3283 – 4035xHCl
 
    b/(mol.cm³)=139,8-218,4xHCl
 
O valor da constante R é dado como 8,3143 MPa.cm³/(mol.K)
 
A linha de saturação é definida pela equação:
 
    log10P(K.Pa)=3,515-2056K/T+xHCL(2,064-988K/T)
 

4.3.Aparência

 
O cloreto de hidrogênio a temperatura e pressão ambiente apresenta-se como um gás incolor.
 
O ácido clorídrico em diversas concentrações apresenta-se como líquido claro e incolor a levemente amarelado, especialmente quando contaminado com ferro.
 

4.4.Propriedades termoquímicas

    . Entalpia de formação:
        .   ΔfH0gasoso: -92,31±0,10 kJ·mol-1 (298,15 K) (gás)

        .   ΔfH0líquido: ? kJ/mol
        .   ΔfH0sólido:  ? kJ/mol

    . Entropia molar
        .   S0gasoso, 1 bar:  186,902±0,005 J·mol-1·K-1 (298,15 K) (gás)
        .   S0líquido, 1 bar: ? J/mol·K
        .   S0sólido, 1 bar: ? J/mol·K

 
     . Entalpia de formação: 
        .   ΔfH0gasoso: 8,640±0,001 kJ·mol-1 (298,15 K) (gás)
        .   ΔfH0líquido: ? kJ/mol
        .   ΔfH0sólido:  ? kJ/mol

4.5.Polaridade e condutividade

 Condutividade de soluções aquosas de HCl em determinadas concentrações:
 

Concentração HCl (ppm ou mg/L)

Condutividade(µS at 25°C)

 10

 116

 30

 340

 100

 1140

 300

 3390

 1000

 11100

 3000

 32200

 10000

 103000

 
Já o cloreto de hidrogênio apresenta uma condutividade de 0,01 (µS/cm) ou 0,0254  (µS/in) a -96 °C ou -140 °F.[17] 
 
Pesquisa-se a condutividade das soluções de  ácido clorídrico a alta temperatura e alta pressão.[18]
 

4.6.Viscosidade

 
A viscosidade de soluções de ácido clorídrico decai levemente com o aumento da concentração e é relacionada com a concentração molar c pela seguinte equação:
 
    (n-n0)n0 = 0,0030 + 00620c0,5 + 0,0008c

 

onde n0 é a viscosidade da água (0,8904 mPa.s (=cP) a 25°C).[10] A tensão superficial das soluções de ácido clorídrico são levemente menores que as da água (71,97 mN/m (=dyn/cm) a 25°C), declinando lentamente quando a concentração é elevada.[10]
 

5.Propriedades químicas

5.1.Dissociação

 
Devido ao átomo de cloro ser muito mais eletronegativo que os átomo de hidrogênio, a ligação covalente entre os dois é completamente polar. Consequentemente, a molécula tem um um momento dipolar com uma carga parcial negativa δ- no átomo de cloro e uma carga parcial positiva δ+ no átomo de hidrogênio. Em parte devido a esta alta polaridade, o HCl é muito solúvel em água e em outros solventes polares.
 
Cloreto de hidrogênio é um ácido monoprótico, o que significa que ele pode dissociar-se (i.e., ionizar-se) somente uma vez resultando em um íon H+ (um único próton). No ácido clorídrico (solução aquosa), o íon H+ junta-se a uma molécula de água para formar um íon hidrônio, H3O+ ,por uma reação reversível:[2][3]
 
    HCl(l) + H2O(l) H3O+(aq) + Cl(aq)
 
O cloreto de hidrogênio é um ácido muito mais forte que a água e o equilíbrio tende predominantemente para a direita, tanto que o ácdo clorídrico é um exemplo de um ácido mineral forte. A água aceita um próton para formar [H3O]+ e então torna-se uma base de Brønsted. Na direção inversa,  [H3O]+ atua como um ácido fraco e Cl- como uma base fraca, aqui são, respectivamente, o ácido conjugado e a base conjugada de H2O e HCl.[19]
 
Além do [H3O]+ , outro íon formado é Cl, o íon cloreto. O ácido clorídrico pode portanto ser usado para preparar os sais chamados cloretos, tais como o cloreto de sódio. O ácido clorídrico é um ácido forte, já que essencialmente se dissocia completamente em água.[2][3] Em outras palavras, o cloreto de hidrogênio é virtualmente completamente ionizado em soluções aquosas de todas menos nas mais altas concentrações.
 
Funções termodinâmicas tem sido determinadas eletroquimicamente para os processos:
 
    HCl(g)  H+(aq) + Cl(aq)      (Processo 1)
 
    HCl(l)  H+(aq) + Cl(aq)      (Processo 2)

 

Os valores a uma diluição infinita, a 25°C e 101,3 Kpa (1 atm) são relacionados na tabela abaixo:
 
Propriedade*                                                    Valor
                                                Processo 1                  Processo 2
 
ΔH0 kJ/mol                                 -74,852                        -57,32
 
ΔG0 kJ/mol                                -35,961                         -39,7
 
ΔS0 J/(mol.K)                             -130,33                         -56,53
 
*Para a concersão de J para kcal, dividir por 4,184.
 
Ácidos monopróticos tem uma constante de dissociação ácida, Ka, a qual indica o nível de dissociação em água. Para um ácido forte como o HCl, Ka, é grande. Tentativas teóricas de determinar a Ka ao HCl tem sido feitas.[20] Quando sais cloretos tais como o NaCl são adicionados ao HCl eles praticamente não afetam o pH, indicando que o íon Clé uma base conjugada excessivamente fraca e esse HCl é separado inteiramente na solução aquosa. Por intermediar as soluções fortes de ácido clorídrico, a suposição que a molaridade de H+ iguala-se à molaridade de HCl é excelente concordando em até quatro dígitos significativos.[2][3]
 
Quando da ausência de água, o cloreto de hidrogênio pode ainda atuar como um ácido. Por exemplo, o cloreto de hidrogênio pode dissolver-se em outros soventes tais como o metanol, protonando moléculas ou íons, e serve como um catalisador ácido para reações químicas onde condições anidras (isentas de água) são desejadas:
 

    HCl + CH3OH → CH3O+H2 + Cl
 

Por causa desta natureza ácida, o cloreto de hidrogênio é um gás corrosivo, particularmente na presença de qualquer umidade.

 

5.2.Ácido clorídrico como um ácido forte

 
Dos sete ácidos minerais fortes comuns em química, o ácido clorídrico é o ácido monoprótico menos provável submeter-se a uma reação de oxidação-redução. É um dos ácidos fortes menos perigosos de manipular-se, a despeito de sua acidez, ele consiste de um não reativo e não tóxico íon cloreto (apesar de tal questão ter outros fatores a serem analisados e considerados, como vê-se em 8.Segurança e 9.Questões Ambientais). Ácido clorídrico de concentrações intermediárias é bastante estável em estocagem, mantendo suas concentração ao longo do tempo. Estes atributos, somados ao fato que é disponível como um reagente puro, significam que o ácido clorídrico resulta em um excelente agente acidificante.
 

5.3.Ácido clorídrico, um azeótropo e reagente analítico

 
Ácido clorídrico é o ácido preferido em titração para a determinação de bases. Ácidos fortes titritantes dão resultados mais precisos devido a um mais distinguível ponto final. Ácido clorídrico azeotrópico ou “de ebulição constante” (em torno de 20.2%, como já citado) pode ser usado como um padrão primário em análise química quantitativa, embora sua concentração exata dependa da pressão atmosférica quando é preparado.[21]
 
Ácido clorídrico é é frequentemente usado em análises químicas para preparar (digerir) amostras para análises. Ácido clorídrico concentrado dissolve muitos metais e forma cloretos do metal oxidado e gás hidrogênio, e estes reagem com compostos básicos tais como o carbonato de cálcio ou o óxido de cobre II, formando o cloreto dissolvido que pode ser analisado.[2][3]
 

5.4.Reações Químicas

5.4.1.Reações com metais

 
Metais de reação imediata
 
O ácido clorídrico reage com um grande número de metais formando cloreto e liberando hidrogênio gasoso em reações de deslocamento. O magnésio reage imediata e bastante vigorosamente, O zinco reage um pouco menos vigorosamente que o magnésio.
 
    Mg(s) + 2 HCl → MgCl2 + H2(g)
 
     Zn(s) + 2 HCl → ZnCl2 + H2(g) 
 
Metais passivados por camadas de óxido
 
O alumínio, que está entre o magnésio e o zinco na série eletroquímica, também reagirá vigorosamente, mas somente após um certo tempo (o alumínio metálico é normalmente recoberto com um filme protetor de óxido de alumínio, resultante da reação do alumínio com o oxigênio do ar e a demora na reação do alumínio com o ácido deve-se ao tempo que leva para o ácido reagir com este filme de óxido, assim removendo-o e posteriormente entrando em contato com o metal).
 
    Al(s) + 3 HCl → AlCl3 + 3/2 H2(g)
 
O ferro reagirá bem mais lentamente com o ácido clorídrico. Assim, somente depois de um certo tempo é que algumas bolhas de hidrogênio se tornarão visíveis, juntamente com uma coloração amarela decorrente da formação do íon ferro (III), Fe3+.
 
    Fe2O3 + Fe + 6 HCl → 3 FeCl2 + 3 H2O
 
    Fe(s) + 2 HCl → FeCl2 + H2(g)
 
No caso do estanho, qualquer reação será visível na forma de pequenas bolhas de hidrogênio na superfície do metal, mas somente depois de 10 minutos a 15 minutos.
 

    2 Sn(s) + 2HCl(l) ® SnCl2(aq) + H2(g)

 
Metais resistentes ao ácido clorídrico
 
O cobre não reage, embora uma leve coloração amarela possa ser observada em soluções de ácido clorídrico em contato com o metal, em decorrência da formação do íon complexo CuCl42-(aq) resultante da reação do ácido com o fino filme de óxido que recobre o cobre. O comportamento do cobre pode ser previsto com base na fila eletroquímica, pois ela indica que o hidrogênio tem maior tendência a se oxidar que o cobre.[22]
 
Corrosão de metais e ligas pelo HCl – editado de www.tantaline.com.
 

5.4.2.Outras reações

Comportando-se como um ácido, reage com a maioria das bases resultando no cloreto correspondente. Um exemplo é a reação com o hidróxido de lítio:
 
    LiOH(aq) + HCl(aq) → LiCl(aq) + H2O(l)
 
Similarmente, reage com óxidos básicos e anfotéricos, dando o cloreto correspondente:
 
    ZnO + 2 HCl → ZnCl2 + H2O
 
Desloca o íon carbonato, em reação com carbonatos alcalinos e alcalino terrosos, como por exemplo, com o carbonato de cálcio:
 
    CaCO3(s) + 2 HCl → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)

 

O cloreto de hidrogênio, assim como vapores de ácido clorídrico, reage com a amônia produzindo fumos brancos de cloreto de amônio muito característicos:
 
    NH3 + HCl → NH4Cl

 

 

6.Aplicações

 
O ácido clorídrico sendo um ácido forte, assim como o cloreto de hidrogênio, sendo um reagente enérgico, possui muitos usos industriais em diversos processos e em diversos campos das atividades humanas. A aplicação frequentemente determina a qualidade requerida do produto.[23] 
 
Suas aplicações vão desde aplicações domésticas a industriais, em técnicas de limpeza específicas, como a remoção de incrustrações de cálcio e carbonatos alcalinos-terrosos. Na indústria de alimentos, diretamente e sem modificações. Na própria produção de determinados alimentos, como da gelatina. É usado massivamente na produção de diversos aditivos alimentares (além do próprio uso como acidificante), fármacos e produtos químicos finos. Possui aplicações no curtimento de couro.
 
Uma distribuição percentual das aplicações do HCl (www.reagentchemical.com
 
Para mais informações sobre as aplicações do ácido clorídrico e do cloreto de hidrogênio, consulte nosso artigo anexo:
 
Da indústria metalúrgica à limpeza doméstica
 

7.Apresentações comerciais e usuais e seus fins

7.1.Concentração

O ácido clorídrico é apresentado em diversas concentrações em solução aquosa, seja apenas de cloreto de hidrogênio, seja acrescida de outros produtos químicos, de acordo com a finalidade de seu uso.
Ácido Clorídrico Técnico ou Ácido Muriático
Concentração ………………………………………………………………………………………………

33 % Mínimo

Densidade ……………………………………………………………………………………………………

1,165 g/ cm3

Ferro …………………………………………………………………………………………………………..

0,0005 %

Cloro Livre …………………………………………………………………………………………………

0,0005 %

Sulfatos ………………………………………………………………………………………………………

0,0005 %

Residuos após evaporação ………………………………………………………………………….

0,030 %

Aspecto ………………………………………………………………………………………………………

Límpido transparente

 
Concentrações em graus Baumé, densidades e % de HCl de algumas apresentações comerciais do ácido clorídrico.[3]
 

 Concentração

      °Be

 Densidade  % HCl
 18°  1,142  27,9%
 20°  1,160  31,5%
 22°  1,179  35,2%
 

 

O ácido clorídrico é produzido em soluções de HCl até 38% (grau concentrado). Mais altas concentrações até 40% são quimicamente possíveis, mas a taxa de evaporação é então tão alta que a estocagem e manuseio necessita precauções extras, tais como pressão e baixa temperatura. O grau industrial ou técnico é consequentemente de 30% a 34%, otimizado para transporte efetivo e perda limitada do produto por vapores de HCl. Soluções para uso doméstico, principalmente limpeza, são tipicamente de 10% a 12% (como nos EUA), com recomendações de diluição antes do uso. No Reino Unido, onde é vendido pelo nome de ”Spirits of Salt” também para limpeza doméstica, a concentração é a mesma do grau industrial nos EUA.[23]
 

7.2.Pureza

Quanto a sua pureza, o ácido clorídrico também é encontrado em diversos graus. O HCl técnico é impuro e frequentemente colorido, especialmente por presença de ferro.
 
O ácido clorídrico é comercializado também com o acréscimo de ácido fluorídrico, procurando evitar seu uso para o refino ilegal de cocaína.
 
O ácido clorídrico de grau farmacêutico ou para síntese é usado para produzir fármacos, determinados corantes e pigmentos.

Quando no grau analítico, chamado também de grau ACS (de American Chemical SocietyACS) apresenta-se com concentração entre 36,5 – 38,0 %, mas com as seguintes especificações:

  • Cor (APHA) 10
  • Densidade (g/ml à 25ºC) 1,18
 
Máximo de Impurezas:
 
  • Resíduo após ignição 0,0005%
  • Brometos (Br) 0,005%
  • Sulfatos (SO4) 0,0001%
  • Sulfitos (SO3) 0,0001%
  • Cloro Livre (Cl) 0,0001%
  • Amônio (NH4) 0,0003%
  • Arsênico (As) 0,000001%
  • Metais pesados (Pb) 0,0001%
  • Ferro (Fe) 0,00002%
  • Subst. Orgânicas Extraíveis 0,0005%
 

7.3.Ácido Clorídrico Fumegante

No caso de ácido clorídrico apresentar altas concentrações de HCl, ocorre a liberação na forma de vapores (“fumos”) de HCl, inclusive com a geração de pressão dentro dos vasilhames para as concentrações acima, aproximadamente, de 20% (ver propriedades físicas). Daí o termo “fumegante” para o ácido clorídrico destas concentrações (normalmente, 38%, como os concentrados usados em química analítica,).
 

8.Segurança

Noções Gerais
 

O ácido clorídrico concentrado (fumegante) forma névoas ácidas. Tanto as névoas quanto a solução tem um efeito corrosivo sobre tecidos humanos, com o potencial de causar danos em órgãos respiratórios, olhos, pele e intestinos. Pelo contato do ácido clorídrico com compostos químicos oxidantes comuns, tais como o hipoclorito de sódio (alvejante, NaClO) ou permanganados (como o de potássio, KMnO4), o gás tóxico cloro é produzido. Equipamento de proteção individual (EPI) tais como luvas de borracha ou PVC, óculos de proteção impermeáveis a vapores e roupas e calçados resistentes são usados para minimizar riscos na manipulação de ácido clorídrico.[24]

Os perigos relacionados às soluções de ácido clorídrico dependem de sua concentração. A tabela seguinte lista a classificação da União Européia (Diretiva 67/548/EEC) do ácido clorídrico e suas soluções:[25]

Concentração em peso Classificação Frases de risco
10–25% Irritante (Xi) R36/37/38
> 25% Corrosivo (C) R34 R37
 

 

 

 

8.1.Exposição

 
Valores limites autorizados:[5]
 
    TLVC: (USA – ACGIH – 1992): 7,5 mg/m³ (HCI gás).
 

    Legislação brasileira: 5,5 mg/m³ – valor teto (HCl gás).

8.2.Inalação

A inalação dos vapores causa irritação intensa do nariz, dos olhos e da garganta. Tosse intermitente, respiração difícil e irregular, com risco de bronco-pneumonia química e edema pulmonar agudo. Em caso de exposições repetidas ou prolongadas: dor de garganta , sangramento do nariz, bronquite crônica e erosão do esmalte dos dentes.[5]
 


8.3.Contato com os olhos

Os vapores causam irritação intensa, lacrimejamento. O líquido causa irritação dolorosa, vermelhidão dos olhos , inchaço das pálpebras. Risco de queimadura e sequelas graves (perda da visão).[5]


8.4.Contado com a pele 

 

O contato com a pele pelo líquido causa:[5]

  • Irritação, vermelhidão, risco de queimadura.
  • Em caso de projeção abundante, risco de estado de choque (dor)..
  • Em contatos prolongados ou repetidos: risco de dermatose.
 

8.5.Ingestão

 
A ingestão do líquido causa:[5]
 
  • Irritação intensa e risco de queimadura muito grave da boca, da garganta, do esôfago e do estômago.
  • Náuseas e vômitos escurecidos (com sangue), cãibras abdominais.
  • Risco de estado de choque (palidez das faces, tendência à síncope, pulso fraco e irregular), de hemorragia digestiva e de perfurações digestivas.
  • Risco de bronco-pneumonia química ou de edema pulmonar.
 

8.6.Riscos de incêndio

 
O produto dos vapores do ácido clorídrico não é inflamável nem explosivo. Em presença de água ou umidade, reage com a maioria dos metais provocando a liberação de hidrogênio, muito inflamável (limite inferior de inflamabilidade: 4% v / v no ar, limite superior de inflamabilidade > 75% no ar).[5]
 

8.7.Incompatibilidades químicas

 
Reage com alcalis e bases fortes (desprendimento de Cl2), aminas, carbonatos, óxidos metálicos, ácido sulfúrico, ácido clorossulfônico, anidrido acético, flúor, os carburetos, os sulfetos, o acetato de vinila, sulfato de mercúrio, fosfeto de cálcio, propriolactona. Com o aldeído fórmico (formol ou formaldeído) há formação de vapores muito tóxicos de clorometiléter.[5][26]
 

9.Questões ambientais

 
United States Environmental Protection Agency classifica e regulamenta o ácido clorídrico como uma substância tóxica.[27]
 
O HCl é letal para peixes a partir de 25 mg/l. É tóxico para organismos aquáticos devido à alteração de pH.[26]
 
A reação de Hargreaves, vista na produção de ácido clorídrico e HCl gasoso tem relacionamento com a emissão de HCl por parte de incineradores de lixo.[28] A queima do PVC e de determinados refugos de combustíveis produz cloreto de hidrogênio[29], assim como, consequentemente, as queima de lixo urbano.[30][31][32]
 
Esta questão levou ao crescente desenvolvimento de metodologias e processos de absorção e neutralização do HCl produzido.[33] Os processos eletrolíticos de produção de HCl são mais analisados em termos de um tratamento de dejetos ambientalmente aceitáveis para as companhias produtoras.[34]
  
Cloreto de hidrogênio é um dos subprodutos da queima do combustível sólido dos ônibus espaciais e outros foguetes movidos a percloratos.[35]
 
Os processos eletrolíticos de produção de HCl são mais analisados em termos de um tratamento de dejetos ambientalmente aceitaveis para as companhias produtoras.[34]
 
 

10.Produção

O ácido clorídrico é preparado dissolvendo-se cloreto de hidrogênio em água. O cloreto de hidrogênio, por sua vez, pode ser gerado de muitas maneiras, e assim diversos precursores do ácido clorídrico existem. A produção em larga escala de ácido clorídrico é quase sempre integrada com a produção de outros compostos químicos em escala industrial.[23]
 
São quatro as fontes principais do HCl:
 
  • como subproduto da cloração de aromáticos e alifáticos
  • a partir da reação do cloreto de sódio (NaCl) e do ácido sulfúrico (H2SO4)
  • pela combustão do hidrogênio no cloro (o hidrogênio comporta-se aqui como combustível e o cloro como comburente)
  • pela reação do tipo Hargreaves.
 
Para um quadro mais detalhado da produção do cloreto de hidrogênio e do ácido clorídrico, veja nosso artigo
 
                            Ácido Clorídrico – Produção
                                     Como é produzido o cloreto de hidrogênio e sua solução
 

11.Economia e Mercado

 
O ácido clorídrico, embora não seja fabricado nas enormes quantidades do ácido sulfúrico, é um produto químico da indústria pesada de igual importância. Os maiores usuários do ácido clorídrico são as indústrias metalúrgica, química de alimentos e de petróleo. As indústrias de metais consomem 47% do total produzido, a indústria química e farmacêutica 33%, a indústria de alimentos 7%, a acidificação de petróleo cru 6% e outros fins mais 7%.[23][36]
 
Os principais produtores mundiais incluem Dow Chemical Company com 2 milhões de toneladas métricas anualmente (2 Mt/ano), calculadas como gás HCl, e Formosa Plastics (FMC), Georgia Gulf Corporation, Tosoh Corporation, Akzo Nobel, e Tessenderlo em 0,5 to 1,5 Mt/ano cada. A produção total mundial, para propósitos de comparação expressa como HCl, é estimada em  20 Mt/ano, com 3 Mt/ano de síntese direta, e o restante como produto secundário de compostos orgânicos e sínteses similares. Portanto, a maioria do ácido clorídrico é consumido cativamente pelos produtores. O tamanho do mercado mundial aberto é estimado em 5 Mt/ano.[23] 
 
Nos EUA o HCl apresenta produção de 3,30 milhões de toneladas curtas (a dados de 1995), sendo 0,4 milhões (12,3 % da produção) e 2,9 milhões respectivamente do cloro e hidrogênio e como subproduto.[34]
 

12.História

Historicamente chamado ”’ácido muriático”’ ou ”’espírito do sal”’, o ácido clorídrico foi primeiramente descoberto e descrito em torno do ano 800 DC pelo alquimista islâmico Jabir ibn Hayyan (Geber) a partir da mistura do do ácido sulfúrico (chamado então vitríolo) e cloreto de sódio, o sal de cozinha comum.[24][37] É citada também a descrição independentemente de Geber no século XV por Basilius Valentinius.[36]
 
Cloreto de hidrogênio bruto foi indubitavelmente preparado pelos primeiros alquimistas em estudos do refino e purificação dos metais. Entre os ácidos minerais mais antigos quanto à descoberta (os outros são o ácido sulfúrico e o ácido nítrico), o ácido clorídrico foi o último a ser descoberto, pois seus vapores não podem ser condensados, e sim, absorvidos em água.[10]
 
Jabir descobriu muitos compostos químicos importante, e registrou suas descobertas em mais de 20 livros, os quais levaram seu conhecimento do ácido clorídrico e outros compostos químicos básicos por centenas de anos. A invenção de Jabir da “água régia”, consistindo de ácido clorídrico e ácido nítrico, foi de grande interesse dos alquimistas na procura pela “Pedra Filosofal”.[23][24][37]
 
Durante a Idade Média, o ácido clorídrico era conhecido dos alquimistas europeus como “espírito de sal” ou “acidum salis“. Ele é ainda conhecido como “Spirits of Salt” (“espírito de sal”) quando vendido para propósitos de limpeza doméstica no Reino Unido. O HCl gasoso foi chamado “ar ácido marinho”. O antigo nome pré-sistemático “ácido muriático” tem a mesma origem (“muriático” significa “pertencer à salmoura ou ao sal”), e este nome é ainda algumas vezes usado. A nomenclatura ácido muriático é atribuida como proposta por Lavoisier em 1789, era baseada no termo muriato, indicando a presença de cloro num composto inorgânico.[10]
 
Notável produção foi registrada por Basilius Valentinus, o cônego alquimista do priorado beneditino de Sankt Peter em Erfurt, Alemanha, no século XV. No século XVII, Johann Rudolf Glauber de Karlstadt am Main, Alemanha, por volta de 1648[10], usou cloreto de sódio e ácido sulfúrico para a preparação de sulfato de sódio no processo Mannheim, liberando gás cloreto de hidrogênio. Joseph Priestley de Leeds, Inglaterra, preparou cloreto de hidrogênio puro em 1772, e em 1818 Humphry Davy, de Penzance, Inglaterra, provou que a composição química incluia hidrogênio e cloro[38][23][24][37], e o nome ácido clorídrico passou a ser de uso geral.[10]
 
Durante a Revolução Industrial, na Europa, a demanda por substâncias alcalinas cresceu. Um novo processo industrial de Nicolas Leblanc (de Issoundun, França) permitiu a produção de baixo custo em larga escala de carbonato de sódio (barrilha). Neste processo Leblanc, sal comum é convertido a barrilha, usando ácido sulfúrico (de maneira idêntica no primeiro passo ao processo descoberto por Glauber[10]), calcário e carvão, liberando cloreto de hidrogênio como um subproduto. Este processo foi primeiramente introduzido na Inglaterra em 1823.[10]
 
Até o “Alkali Act 1863” (“Ato dos Álcalis de 1863″) britânico e legislação similar em outros países, o HCl excedente era liberado para a atmosfera. Determinava originalmente que não mais que 5% do HCl poderia escapar para a atmosfera. O limite posterior foi modificado para 300 ppm no ar efluente.[10] Após a aprovação do ato, os produtores de barrilha foram obrigados a absorver o gás residual, produzindo ácido clorídrico em escala industrial.[24][23][39] 
 
No século XX, o processo Leblanc foi efetivamente substituído pelo processo Solvay sem o ácido clorídrico como subproduto. O desenvolvimento subsequente do processo de Weldon e Deacon para a conversão do cloreto de hidrogênio em cloro promoveu o primeiro uso industrial massivo do HCl.[10]
 
Desde que ácido clorídrico já estabeleceu-se largamente como um composto químico importante em numerosas aplicações, o interesse comercial deu partida a outros métodos de produção, alguns dos quais são usados ainda hoje. Após 2000, o ácido clorídrico é principalmente fabricado pela absorção de cloreto de hidrogênio que seja subproduto da produção industrial de compostos orgânicos.[23][40][39]
 
Com o crescimento da indústria química, o ácido clorídrico (assim como o cloreto de hidrogênio na sua forma gasosa) passou a ser utilizado na indústria química como um reagente na produção em larga escala de diversos produtos químicos, posteriormente culminando com a produção do monômero cloreto de vinila, matéria prima (monômero) do polímero cloreto de polivinila, PVC (de seu nome em inglês polyvinyl chloride). Também passou a ser utilizado em larga escala na produção do diisocianato de metileno difenila, MDI (de seu nome em inglês methylene diphenyl diisocyanate) e diisocianato de tolueno, TDI (de seu nome em inglês toluene diisocyanate), para a produção de poliuretano.
 
Sua produção chegou a tal nível de escala obtido que possui aplicações domésticas (ao ponto de poder ser comprado em qualquer estabelecimento de ferragens e até supermercados); e na pureza do produto, sendo aplicado na indústria de alimentos e fármacos, diretamente.
 
Desde 1988, o ácido clorídrico tem sido listado como um precursor “Table II” (tabel II) sob a  United Nations Convention Against Illicit Traffic in Narcotic Drugs and Psychotropic Substances de 1988 (Convenção da Nações Unidas Contra o Tráfico Ilícito em Drogas Narcóticas e Substâncias Psicotrópicas) por causa de seu uso na produção de heroína, cocaína e metanfetamina.[41]
 

13.Biologia, Geologia e Astrofísica

 

13.1.Na biologia

 
O ácido clorídrico é encontrado naturalmente no suco gástrico (uma das secreções do estômago), inclusive no humano, onde acidifica o conteudo estomacal em um pH de 1 a 2.[42] A mucosa gástrica que reveste o estômago humano produz 1,5 L por dia de sucos gástricos, de concentração normal ácida que varia de 0,05 a 0,1 N. A deficiência de ácido clorídrico impede o processo digestivo, particularmente de carboidratos e proteínas, um excesso causa úlceras gástricas.[10]
 
Os íons cloreto (Cl) e hidrogênio (H+) são secretados separadamente na região do fundus do estômago e ao topo do estômago pelas células parietais da mucosa gástrica em uma rede secretória chamada canaliculi (conjunto de canaliculus) antes dele se incorporado a o lumen do estômago.[43]
 
O ácido gástrico atua como uma barreira contra microorganismos prevenindo infecções e é importante na digestão dos alimentos. Seu baixo pH desnatura as proteínas e desse modo as faz suscetíveis a degradação por enzimas digestivas tais como a pepsina. O baixo pH também ativa o precursor enzimático pepsinogênio na enzima ativa pepsina por autoclivagem. Após deixar o estômago, o ácido clorídrico do quimo é neutralizado no duodeno pelo bicarbonato de sódio.[42]
 
O estômago em si é protegido da ação do ácido pela secreção de uma espessa camada de muco protetivo, e por tamponação induzida pela secretina com bicarbonato de sódio. A pirose (popularmente azia) ou úlceras pépticas podem desenvolver-se quando este mecanismo falha. Drogas das classes dos antihistamínicos e inibidores da “bomba de prótons” (como o omeprazole) podem inibir a produção de ácido no estômago, e anti-ácidos (tal como o bicarbonato de sódio e o óxido de magnésio) são usados para neutralizar o ácido existente.[42][44]
 
Esta presença de ácido clorídrico no estômago levava ao teste-padrão de refluxo ácido, desenvolvido em 1958 por Tuttle, Grossman e Bettarello. Consiste na introdução de um eletrodo para determinação do pH intra-esofágico, pouco acima do esfíncter inferior do esôfago, seguido da introdução de 300 ml de ácido clorídrico 0,1 N no estômago e realização de quatro manobras (movimentos, no caso inspiração profunda, de Valsalva, tosse e inspiração forçada contra a glote fechada) repetidas em quatro diferentes posições do corpo (decúbito dorsal, decúbito lateral direito e esquerdo e com a cabeça inclinada a 20 graus). É considerado como um refluxo anormal quando o pH intra-esofágico diminui para 4 em pelo menos três ocasiões. Devido a ser incômodo para o paciente e muito demorado é pouco usado hoje, apesar de ser de boa sensibilidade e especificidade.[45]
 

13.2.Na geologia

 
Os gases emitidos por vulcões podem conter cloreto de hidrogênio e com presença de água, também ácido clorídrico, tanto pela decomposição de cloretos a temperatura elevada (900°C) quanto pela reação catalítica do basalto fundido com a água do mar.
 
Quantidades consideráveis de ácido clorídrico ocorrem em gases emitidos de vulcões especialmente do México e America do Sul. A formação é atribuida a reação à alta temperatura com os sais encontrados na água do mar, um processo reverso pelo qual eles foram formados.[10]
 
Nuvens de HCl formando-se no encontro da lava com o mar, no Hawaii.[46] 
 
A erupção do vulcão mexicano El Chicón, em 1982, caracterizou-se por emitir uma grande quantidade de cloreto de hidrogênio.[47][48]
 
Vapores de HCl elevando-se do lago na cratera do vulcão Copahue, na Argentina.[49]
 
A atmosfera original da Terra é considerada como tendo sido composta de H2O, CO2 e HCl numa taxa de 20:3:1, dando um oceano primitivo de aproximadamente 1 N de HCl. Este ácido dissolveu minerais da crosta produzindo a salinidade dos oceanos. HCl é também detectado na atmosfera de vênus, e a dissociação de HCl é considerada a fonte de cloro detectado no espectro de estrelas distantes.[10]
 

13.3.Em outros planetas

 

13.3.1.Em Vênus

 
A literatura aponta a presença de traços de cloreto de hidrogênio na atmosfera de Vênus.[50] Tem sido determinada por espectroscopia de infravermelho (comprimento de onda de 1.7 μm) como de 0,6 a 0,74 ppm a taxa de HCl na atmosfera de Vênus.[51] A fotoabsorção de HCl e DCl (cloreto de deutério) no espectro de 135–232 nm é usada para calcular a taxa de fotodissociação de HCl e DCl na atmosfera de Vênus, buscando se entender a considerada excepcionalmente alta razão [D]/[H] nesta atmosfera.[52]
 

Imagem por radar da superfície de Vênus (zuserver2.star.ucl.ac.uk). 

 

13.3.2.Em Júpiter e Saturno

 
Detecções tem sido realizadas em Júpiter e Saturno apontando para a escala de ppb para o HCl, juntamente com outros haletos de hidrogênio.[53]

 

13.3.3.Como solvente para exobiologias

 
A existência de formas de vida com bioquímicas diversas da nossa usando o HCl como solvente tem sido sugerida pela comunidade científica.[54] 
 

Leituras recomendadas e ligações externas

 

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