Axit HCl là gì? Tính chất hoá lý, điều chế, ứng dụng và lưu ý khi sử dụng

Axit HCl- Hydrochloric acid là gì? 

Axit HCl, hay còn gọi là axit muriatic hoặc rượu mạnh của muối, là dung dịch nước của hydro clorua (HCl). HCl là một hóa chất quan trọng trong công nghiệp. Axit HCl được sử dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm, sản xuất nhựa PVC, và nhiều ứng dụng công nghiệp khác. Với tính chất ăn mòn mạnh, axit HCl đóng vai trò thiết yếu trong xử lý kim loại, tổng hợp hóa chất và nhiều quy trình sản xuất hiện đại.

Tính chất hóa lý của Axit HCI 

Tính chất hóa học của Axit HCI 

Hydro clorua (HCl) là một hợp chất phân tử với liên kết cộng hóa trị giữa nguyên tử hydro (H⁺) và clo (Cl⁻). Khi hòa tan vào nước, HCl phân ly hoàn toàn, tạo ra ion clorua (Cl⁻) và ion hydronium (H₃O⁺), khiến dung dịch có tính axit mạnh.

Khi bổ sung muối clorua như NaCl vào dung dịch HCl, độ pH không bị ảnh hưởng do ion Cl⁻ là một gốc bazơ liên hợp rất yếu. Điều này chứng tỏ HCl phân ly hoàn toàn trong nước. Đối với dung dịch axit hydrochloric có nồng độ từ trung bình đến cao, số mol ion H⁺ gần như tương đương với số mol HCl ban đầu.

Trong số sáu axit vô cơ mạnh phổ biến, axit hydrochloric thuộc nhóm monoprotic và ít có khả năng tham gia phản ứng oxi hóa-khử mạnh. Đây cũng là một trong những axit mạnh có độ an toàn tương đối cao khi tiếp xúc so với các axit khác. Các dung dịch axit HCl có nồng độ trung bình đến cao khá ổn định khi được lưu trữ đúng cách.

Axit hydrochloric đóng vai trò quan trọng trong hóa phân tích, đặc biệt là trong quá trình chuẩn bị mẫu. Ở dạng đậm đặc, nó có thể hòa tan một số kim loại, tạo ra khí hydro và clo. Ngoài ra, HCl cũng phản ứng với các hợp chất bazơ như canxi cacbonat hoặc đồng(II) oxit, tạo thành dung dịch hòa tan, hỗ trợ trong phân tích hóa học và nhiều ứng dụng công nghiệp khác.

HCl có thể tác dụng với:

• Kim loại: Giải phóng khí hidro và tạo muối chloride (trừ các kim loại đứng sau hidro trong dãy hoạt động hóa học các kim loại như Cu, Hg, Ag, Pt, Au).

Fe + 2HCl → FeCl2+ H2

• Oxide base: Tạo muối chloride và nước.

ZnO + 2HCI → ZnCl2 + H2O

• Base: Tạo muối chloride và nước.

NaOH + HCl → NaCl + H2O

• Muối: tác dụng với các muối có gốc anion hoạt động yếu hơn tạo muối mới và acid mới.

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O

Ngoài ra, trong một số phản ứng HCl còn thể hiện tính khử bằng cách khử một số hợp chất như KMnO4 (đặc), MnO2, KClO3 giải phóng khí clo.

2KMnO4(đặc) + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8 H2O

MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O

Tính chất vật lý của Axit HCI 

Các phương pháp sản xuất Axit HCI

Axit HCl trong công nghiệp thường sử dụng loại 30% đến 34%, nhằm tối ưu hóa trong việc vận chuyển và giảm thất thoát khí HCl ở dạng bay hơi.

Điều chế axit hydrochloric từ các nguyên tố

Quá trình này tổng hợp trực tiếp từ khí clo và hydro để tạo ra sản phẩm Hydrochloric acid có độ tinh khiết cao:

H2 + Cl2 → 2 HCl

(ΔH= -184,74 kJ/mol)

Phản ứng diễn ra trong buồng đốt, được cung cấp khí clo và hydro ở nhiệt độ trên 2000°C có mặt ngọn lửa. Để đảm bảo phản ứng diễn ra hoàn toàn, người ta cung cấp lượng hydro cao hơn một chút (khoảng 1-2%) so với clo, để không còn clo dư trong sản phẩm.

Tuy nhiên, hỗn hợp của hydro và clo có khả năng gây nổ, do đó cần phải sử dụng các thiết bị đặc biệt có khả năng chịu nhiệt cao. Một nhược điểm khác là các chất phản ứng (hydro và clo) có chi phí cao.

Điều chế axit hydrochloric thông qua phản ứng với muối clorua kim loại 

Phương pháp này sử dụng phản ứng của axit sulfuric (H2SO4) hoặc hydro sulfat với natri clorua (NaCl) để tổng hợp Hydrochloric acid. Quá trình diễn ra qua hai giai đoạn:

Giai đoạn 1 (ở nhiệt độ khoảng 150-250°C):

NaCl + H2SO4 đặc → NaHSO4 + HCl↑

Giai đoạn 2 (ở nhiệt độ khoảng 500-600°C):

NaCl + NaHSO4 → Na2SO4 + HCl↑

Phản ứng tổng quát:

2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl↑

Chiều cân bằng phản ứng theo hướng tạo khí HCl do khí này được lấy ra liên tục. Phương pháp này cho phép tạo ra các sản phẩm tinh khiết, thường được dùng trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, phương pháp này không được áp dụng trong sản xuất thương mại vì axit sulfuric đắt hơn axit hydrochloric.

Sản phẩm clo hóa trong sản xuất hợp chất hữu cơ

Hầu hết Hydrochloric acid được sản xuất ở dạng sản phẩm phụ theo phương pháp chlor hóa chất hữu cơ.

Một số phản ứng chính liên quan đến sản xuất axit hydrochloric bao gồm:

• Nhiệt phân 1,2-dichloroethan tạo thành vinyl chloride:

C2H4 + Cl2 → C2H4Cl2

C2H4Cl2 → C2H3Cl + HCl

Khoảng 90% lượng axit hydrochloric được sản xuất ở Mỹ thông qua phương pháp clo hóa này.

• Clo hóa alkan:

Cl2 + RH → RCl + HCl

(Với R là gốc hydrocarbon)

• Phản ứng trao đổi gốc clo với HF:

RCl + HF → RF + HCl

Phản ứng này được dùng để chuyển đổi sản phẩm clo hóa (RCl) thành HCl.

• Tổng hợp tetrafluoroethylene từ nhiệt phân chlorodifluoromethane:

2 CHF2Cl → CF2=CF2 + 2 HCl

• Từ đốt rác thải hữu cơ có chứa clo:

C4H6Cl2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O + 2HCl

Điều chế axit hydrochloric bằng quá trình hydrat hóa clorua kim loại nặng.

Phản ứng điển hình là hydrat hóa clorua sắt (III):

2FeCl3 + 6H2O → Fe2O3 + 3H2O + 6HCl

Sau khi tạo ra khí HCl, dòng khí này được đưa qua tháp hấp thụ. Ở đây, HCl sẽ được hấp thụ vào dung dịch axit hydrochloric loãng, tạo ra axit hydrochloric đậm đặc. Đồng thời, dòng khí cuối cùng được đưa tới thiết bị làm sạch để loại bỏ HCl tự do trước khi thải ra ngoài không khí.

Quá trình này cho phép thu hồi Hydrochloric acid với độ tinh khiết cao từ các nguồn clorua kim loại nặng có sẵn.

Ứng dụng của Axit HCI trong đời sống 

Axit HCl đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của đời sống nhờ vào tính axit mạnh và khả năng phản ứng linh hoạt. Với những ứng dụng đa dạng, axit hydrochloric trở thành một hóa chất thiết yếu trong nhiều ngành công nghiệp và đời sống hàng ngày.

Tẩy rỉ thép

Một trong những ứng dụng quan trọng của Hydrochloric acid là dùng để loại bỏ rỉ trên bề mặt thép, trước khi thép được sử dụng cho các mục đích khác như cán, mạ điện, etc. 

Fe2O3 + 6 HCl → 2 FeCl3 + 3 H2O

Acid đã qua sử dụng được tái sử dụng nhiều lần, được gọi là dung dịch sắt(II) clorua. Tuy nhiên, sự gia tăng các kim loại nặng trong dung dịch tẩy này làm giảm hiệu quả của phản ứng.

Để giải quyết vấn đề này, các công nghệ “tái chế Hydrochloric acid” đã được phát triển, như công nghệ lò phun hoặc công nghệ tái sinh HCl tầng sôi. Quá trình này cho phép thu hồi HCl từ chất lỏng đã tẩy rửa. Công nghệ tái chế phổ biến nhất là pyrohydrolysis, theo phản ứng:

4 FeCl2 + 4 H2O + O2 → 8 HCl + 2 Fe2O3

Bằng cách hồi phục đặc tính của axit đã qua sử dụng, người ta thực hiện theo một chu trình axit khép kín. Sản phẩm phụ trong quá trình tái chế là sắt(III) oxit được thu hồi và tái sử dụng vào nhiều mục đích khác trong công nghiệp.

Sản xuất các hợp chất vô cơ

Nhiều sản phẩm vô cơ có thể được sản xuất từ Hydrochloric acid thông qua các phản ứng acid-base. Những hợp chất này bao gồm các hóa chất xử lý nước như sắt(III) clorua và polyaluminium clorua (PAC).

Ví dụ:

Fe2O3 + 6 HCl → 2 FeCl3 + 3 H2O (sắt(III) clorua từ magnetit)

Cả sắt(III) clorua và PAC đều được sử dụng làm chất keo tụ và chất đông tụ để lắng các thành phần trong quá trình xử lý nước thải, sản xuất nước uống và sản xuất giấy.

Các hợp chất vô cơ khác được sản xuất từ HCl bao gồm muối calci chloride, nickel(II) chloride dùng cho việc mạ điện và kẽm chloride cho công nghiệp mạ và sản xuất pin.

CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O (calci chloride từ đá vôi)

Zn(s) + 2 HCl → ZnCl2 + H2(g)

Kiểm soát và trung hòa pH

Hydrochloric acid có thể được sử dụng để điều chỉnh tính bazơ của dung dịch thông qua phản ứng:

OH⁻ + HCl → H2O + Cl⁻

Trong các ngành công nghiệp yêu cầu độ tinh khiết cao như thực phẩm, dược phẩm, nước uống, Hydrochloric acid chất lượng cao được dùng để điều chỉnh pH của nước cần xử lý.

Trong các ngành công nghiệp không yêu cầu độ tinh khiết cao, Hydrochloric acid chất lượng công nghiệp cũng có thể được sử dụng để trung hòa nước thải và xử lý nước hồ bơi.

Việc kiểm soát và trung hòa pH bằng Hydrochloric acid là một ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, giúp điều chỉnh tính chất của dung dịch phù hợp với yêu cầu của quá trình sản xuất.

Tái sinh các chất trao đổi ion

Hydrochloric acid chất lượng cao được sử dụng trong quá trình tái sinh nhựa trao đổi ion. Trao đổi cation được sử dụng rộng rãi để loại bỏ các ion như Na+ và Ca2+ khỏi dung dịch nước, tạo ra nước khử khoáng.

Trong quá trình tái sinh, Hydrochloric acid được sử dụng để rửa sạch các cation khỏi nhựa trao đổi ion. Các ion Na+ sẽ được thay thế bằng H+, còn Ca2+ sẽ được thay thế bằng 2H+.

Bộ trao đổi ion và nước khử khoáng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như hóa chất, sản xuất nước uống và các ngành công nghiệp thực phẩm.

Quá trình tái sinh bằng Hydrochloric acid giữ cho khả năng trao đổi ion của nhựa được duy trì, đảm bảo hiệu quả xử lý nước trong các ứng dụng công nghiệp.

Một số ứng dụng khác của Axit hydrochloric

Axit hydrochloric được sử dụng cho một số lượng lớn các ứng dụng quy mô nhỏ, chẳng hạn như chế biến da, làm sạch hộ gia đình, và xây dựng công trình. Trong ngành dầu khí, Hydrochloric acid  có thể được bơm vào khối đá của giếng dầu . Để hòa tan một phần đá và tạo ra cấu trúc lỗ rỗng lớn, kích thích quá trình sản xuất dầu. 

Hydrochloric acid cũng được sử dụng để hòa tan canxi carbonate. Ví dụ như trong việc khử cặn ấm đun nước và làm sạch vữa khỏi gạch. Phản ứng với vữa chỉ diễn ra cho đến khi axit bị chuyển hóa hoàn toàn. Tạo thành canxi clorua, carbon dioxide và nước.

CaCO3 + 2 HCl -> CaCl2 + CO2 + H2O

Ngoài ra, nhiều phản ứng hóa học liên quan đến Hydrochloric acid được ứng dụng trong sản xuất thực phẩm. Nguyên liệu thực phẩm và phụ gia thực phẩm, như sản xuất aspartame, fructose, axit citric, lysine, protein thủy phân, gelatin, etc. Đối với sản phẩm thực phẩm, axit hydrochloric chất lượng cao (siêu tinh khiết) có thể được sử dụng khi cần thiết.

Lưu ý khi sử dụng Axit HCI 

Do HCl là một axit mạnh có tính ăn mòn cao, việc tuân thủ các biện pháp an toàn trong quá trình sử dụng và bảo quản là điều hết sức quan trọng. Dưới đây là một số lưu ý cần thiết:

• Bảo hộ cá nhân: Luôn trang bị đầy đủ đồ bảo hộ như găng tay, kính bảo hộ và áo khoác chuyên dụng khi tiếp xúc với hóa chất.

• Thông gió: Đảm bảo khu vực làm việc có hệ thống thông gió tốt để hạn chế nguy cơ hít phải hơi HCl.

• Lưu trữ: Bảo quản hóa chất ở nơi khô ráo, thoáng mát và tránh tiếp xúc với các chất có thể phản ứng với HCl.

Đại lý cung cấp Axit hydrochloric chính hãng và chất lượng

Hicochem hiện đang cung cấp các loại Axit hydrochloric chính hãng tại Việt Nam. Cùng với đội ngũ kỹ thuật tư vấn và giải đáp mọi thắc mắc của khách hàng liên quan đến sản phẩm, Hicochem cam kết mang đến cho khách hàng sản phẩm chất lượng cao cùng với dịch vụ hỗ trợ tốt nhất trên thị trường.

Thông tin liên hệ:

Hotline/ Zalo: 0945 261 931

Email: sale@hicotech.com.vn