El cloruro de hidrógeno es un compuesto químico compuesto por los elementos hidrógeno y cloro. Se disuelve fácilmente en agua para producir una solución llamada ácido clorhídrico. Ambas sustancias tienen muchas aplicaciones industriales importantes, incluidas las de la metalurgia y la fabricación de productos farmacéuticos, tintes y caucho sintético. El ácido clorhídrico se encuentra en la mayoría de los laboratorios, ya que su fuerte naturaleza ácida lo convierte en una sustancia extremadamente útil en análisis y como ácido en general. Debido a que el cloruro de hidrógeno y el ácido clorhídrico están tan estrechamente relacionados, generalmente se discuten juntos.
Propiedades
El cloruro de hidrógeno está representado por la fórmula química HCl. Esto significa que una molécula de cloruro de hidrógeno contiene un átomo de hidrógeno y un átomo de cloro. A temperatura ambiente (alrededor de 77 ° F [25 ° C]) y a una presión de una atmósfera, el cloruro de hidrógeno existe como gas. En consecuencia, generalmente se almacena a presión en recipientes metálicos.
Una forma mucho más conveniente de utilizar el cloruro de hidrógeno es disolviéndolo en agua para formar una solución. El cloruro de hidrógeno es muy soluble en agua, esta última disuelve cientos de veces su propio volumen de gas cloruro de hidrógeno. La solución resultante se conoce como ácido clorhídrico y generalmente también se le da la fórmula química HCl. El ácido clorhídrico comercial contiene habitualmente entre un 28 y un 35% en peso de cloruro de hidrógeno y se denomina generalmente ácido clorhídrico concentrado. Cuando se disuelven cantidades más pequeñas de cloruro de hidrógeno en agua, la solución se conoce como ácido clorhídrico diluido.
El cloruro de hidrógeno es un gas incoloro, no inflamable y de olor acre. El gas se condensa en líquido a -121 ° F (-85 ° C) y se congela en un sólido a –173.2 ° F (–114 ° C). El ácido clorhídrico es un líquido fumante e incoloro con un olor irritante. Tanto el cloruro de hidrógeno como el ácido clorhídrico son corrosivos, por lo que deben tratarse con mucho cuidado. Ambas sustancias irritan fuertemente los ojos y son altamente tóxicas si se inhalan o ingieren. La exposición al vapor de cloruro de hidrógeno puede dañar los conductos nasales y producir tos, neumonía, dolores de cabeza y palpitaciones rápidas del corazón; puede producirse la muerte por exposición a niveles en el aire superiores a aproximadamente el 0.2%. Las soluciones de ácido clorhídrico concentrado provocan quemaduras e inflamación de la piel. Los químicos siempre usan guantes protectores y gafas de seguridad cuando usan cloruro de hidrógeno o ácido clorhídrico, y generalmente trabajan en un área bien ventilada para reducir la exposición a los humos.
Mientras que el gas de cloruro de hidrógeno seco es bastante poco reactivo, el gas de cloruro de hidrógeno húmedo (y las soluciones de ácido clorhídrico) reaccionan con muchos metales. En consecuencia, el gas de cloruro de hidrógeno seco puede almacenarse en recipientes metálicos, mientras que las soluciones de ácido clorhídrico altamente corrosivo deben manipularse en materiales a prueba de ácidos como la cerámica o el vidrio. Cuando el ácido clorhídrico reacciona con metales, generalmente se genera gas hidrógeno y compuestos conocidos como cloruros metálicos. Los cloruros metálicos se forman cuando un metal desplaza el hidrógeno del cloruro de hidrógeno. Por ejemplo, el zinc metálico se disuelve en ácido clorhídrico para formar gas hidrógeno y cloruro de zinc. Tanto el cloruro de hidrógeno húmedo como el ácido clorhídrico también reaccionan con muchos compuestos, incluidos óxidos, hidróxidos y carbonatos metálicos. Todos estos son ejemplos de compuestos básicos, que neutralizan el ácido clorhídrico y forman cloruros metálicos.
Como la mayoría de los ácidos, el cloruro de hidrógeno forma iones de hidrógeno en el agua. Estos son átomos de hidrógeno cargados positivamente que son muy reactivos y son responsables de que todos los ácidos se comporten de la misma manera. Debido a que todos los átomos de hidrógeno en el cloruro de hidrógeno se convierten en iones de hidrógeno, el ácido clorhídrico se denomina ácido fuerte. Los ácidos nítrico y sulfúrico son otros ejemplos de ácidos fuertes.
Descubrimiento temprano del cloruro de hidrógeno
Los alquimistas de la época medieval primero prepararon cloruro de hidrógeno calentando sal ordinaria (cloruro de sodio) con sulfato de hierro. El químico alemán Johann Glauber (1604-1668) fabricó cloruro de hidrógeno mediante la reacción de la sal con ácido sulfúrico, y este se convirtió en el método común para preparar convenientemente cloruro de hidrógeno en el laboratorio. Al pasar gas cloruro de hidrógeno al agua, se produce ácido clorhídrico.
Debido a que el cloruro de hidrógeno se preparó por primera vez a partir de la sal, al ácido clorhídrico se le llamó originalmente alcohol de sal. Comercialmente, también se le llamaba comúnmente ácido muriático, del latín muria, es decir, salmuera o agua salada. El ácido clorhídrico disuelve muchas sustancias y los alquimistas encontraron el ácido muy útil en su trabajo. Por ejemplo, se utilizó para disolver minerales insolubles, simplificando así los métodos de análisis químico para determinar el contenido metálico de los minerales. Una mezcla de ácido clorhídrico y ácido nítrico (conocido como agua regia) También se volvió muy útil ya que era el único ácido que disuelve el oro.
Preparación y usos
El cloruro de hidrógeno se puede preparar a escala industrial a partir de la reacción de la sal con ácido sulfúrico. También se forma rápidamente por encima de los 482 ° F (250 ° C) por combinación directa de los elementos hidrógeno y cloro, y se genera como un subproducto durante la fabricación de hidrocarburos clorados. El ácido clorhídrico se obtiene pasando gas cloruro de hidrógeno en agua.
Tanto el cloruro de hidrógeno como el ácido clorhídrico tienen muchas aplicaciones prácticas importantes. Se utilizan en la fabricación de clorhidratos farmacéuticos (fármacos solubles en agua que se disuelven cuando se ingieren), cloro y varios cloruros metálicos, en numerosas reacciones de compuestos orgánicos (que contienen carbono) y en las industrias de plásticos y textiles. El ácido clorhídrico se utiliza para la producción de fertilizantes, tintes, seda artificial y pigmentos de pintura; en el refinado de aceites y grasas comestibles; en galvanoplastia, curtido de cuero, refinado y concentración de minerales, producción de jabón, extracción de petróleo, limpieza de metales y en las industrias fotográfica y del caucho.
En la naturaleza se producen pequeñas cantidades de ácido clorhídrico en las emisiones de volcanes activos y en aguas de fuentes volcánicas de montaña. El ácido también está presente en los jugos digestivos secretados por las glándulas de la pared del estómago y, por lo tanto, es un componente importante en la digestión gástrica. Cuando se produce demasiado ácido clorhídrico en el sistema digestivo, se pueden formar úlceras gástricas. La secreción insuficiente de ácido estomacal también puede provocar problemas de digestión.