Salzsäure 5 mol/l (5N) Pharmaqualität

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Salzsäure, auch bekannt als muriatische Säure, ist eine wässrige Lösung von Chlorwasserstoff. Sie ist eine farblose Lösung mit einem unverwechselbaren, stechenden Geruch. Sie wird als eine starke Säure eingestuft. Sie ist ein Bestandteil der Magensäure im Verdauungssystem der meisten Tierarten, einschließlich des Menschen. Salzsäure ist ein wichtiges Laborreagenz und eine wichtige Industriechemikalie.

Geschichte

Im frühen zehnten Jahrhundert führte der persische Arzt und Alchemist Abu Bakr al-Razi (ca. 865-925, lateinisch: Rhazes) Experimente mit Salmiak (Ammoniumchlorid) und Vitriol (hydratisierte Sulfate verschiedener Metalle) durch, die er zusammen destillierte, wodurch das Gas Chlorwasserstoff entstand. Dabei könnte al-Razi auf eine primitive Methode zur Herstellung von Salzsäure gestoßen sein, wie sie vielleicht in dem folgenden Rezept aus seinem Kitāb al-Asrār ("Das Buch der Geheimnisse") zum Ausdruck kommt:

Man nehme zu gleichen Teilen süßes Salz, bitteres Salz, Ṭabarzad-Salz, Andarānī-Salz, indisches Salz, Salz von Al-Qilī und Salz von Urin. Nachdem man ein gleiches Gewicht an gut kristallisiertem Sal-Ammoniak hinzugefügt hat, löst man es durch Feuchtigkeit auf und destilliert (die Mischung). Es wird ein starkes Wasser überdestillieren, das den Stein (sakhr) sofort spalten wird.

Es scheint jedoch, dass al-Razi bei den meisten seiner Experimente die gasförmigen Produkte außer Acht ließ und sich stattdessen auf die Farbveränderungen konzentrierte, die im Rückstand bewirkt werden konnten. Nach Robert P. Multhauf wurde Chlorwasserstoff vielfach hergestellt, ohne dass klar erkannt wurde, dass durch Auflösen in Wasser Salzsäure erzeugt werden kann.

In De aluminibus et salibus ("Über Alaun und Salze"), einem arabischen Text aus dem elften oder zwölften Jahrhundert, der fälschlicherweise al-Razi zugeschrieben und von Gerhard von Cremona (1144-1187) ins Lateinische übersetzt wurde, wird unter Bezugnahme auf die Experimente von al-Razi das Erhitzen von Metallen mit verschiedenen Salzen beschrieben, was im Falle von Quecksilber zur Bildung von Quecksilber(II)-chlorid (ätzendes Sublimat) führte. Bei diesem Prozess bildete sich zunächst Salzsäure, die jedoch sofort mit dem Quecksilber reagierte und ätzendes Sublimat erzeugte. Die lateinischen Alchemisten des 13. Jahrhunderts, für die De aluminibus et salibus eines der wichtigsten Nachschlagewerke war, waren von den chlorierenden Eigenschaften des ätzenden Sublimats fasziniert und entdeckten bald, dass starke Mineralsäuren direkt destilliert werden können, wenn die Metalle aus dem Prozess der Erhitzung von Vitriolen, Alaunen und Salzen entfernt werden.

Eine wichtige Erfindung, die aus der Entdeckung der Mineralsäuren hervorging, ist das Königswasser, eine Mischung aus Salpetersäure und Salzsäure im Verhältnis 1:3, die in der Lage ist, Gold aufzulösen. Sie wurde erstmals in Pseudo-Gebers De inventione veritatis ("Über die Entdeckung der Wahrheit", nach ca. 1300) beschrieben, wo Königswasser durch Zugabe von Ammoniumchlorid zu Salpetersäure hergestellt wurde. Die Herstellung von Salzsäure selbst (d. h. als isolierte Substanz und nicht bereits mit Salpetersäure vermischt) hing jedoch von der Verwendung effizienterer Kühlgeräte ab, die erst in den folgenden Jahrhunderten entwickelt werden sollten. Die frühesten finden sich in Giovanni Battista Della Portas (1535-1615) Magiae naturalis ("Natürliche Magie") und in den Werken anderer zeitgenössischer Chemiker wie Andreas Libavius (um 1550-1616), Jean Beguin (1550-1620) und Oswald Croll (um 1563-1609). 1563-1609).[18] Die Kenntnis von Mineralsäuren wie Salzsäure war von entscheidender Bedeutung für Chemiker des 17. Jahrhunderts wie Daniel Sennert (1572-1637) und Robert Boyle (1627-1691), die ihre Fähigkeit, Metalle schnell aufzulösen, für ihre Demonstrationen der zusammengesetzten Natur von Körpern nutzten.

Etymologie

Da sie nach den Methoden von Johann Rudolph Glauber aus Steinsalz hergestellt wurde, nannten die europäischen Alchemisten Salzsäure historisch gesehen Salzgeist oder acidum salis (Salzsäure). Beide Bezeichnungen werden auch heute noch verwendet, insbesondere in anderen Sprachen, wie z. B. Deutsch: Salzsäure, Niederländisch: Zoutzuur, Schwedisch: Saltsyra, Spanisch: Salfumán, Türkisch: Tuz Ruhu, Polnisch: kwas solny, Ungarisch: sósav und Tschechisch: kyselina solná

Gasförmiges HCl wurde als saure Meeresluft bezeichnet. Der Name Muriatsäure hat den gleichen Ursprung (muriatic bedeutet "zu Sole oder Salz gehörig", daher bedeutet muriate Hydrochlorid), und dieser Name wird manchmal noch verwendet. Der Name Salzsäure wurde von dem französischen Chemiker Joseph Louis Gay-Lussac im Jahr 1814 geprägt.

Industrielle Entwicklungen

Während der industriellen Revolution in Europa stieg die Nachfrage nach alkalischen Substanzen. Ein neues industrielles Verfahren, das von Nicolas Leblanc in Issoudun, Frankreich, entwickelt wurde, ermöglichte die billige Herstellung von Natriumcarbonat (Soda) in großem Maßstab. Bei diesem Leblanc-Verfahren wird Kochsalz unter Verwendung von Schwefelsäure, Kalkstein und Kohle in Soda umgewandelt, wobei Chlorwasserstoff als Nebenprodukt entsteht. Bis zum britischen Alkali-Gesetz von 1863 und ähnlichen Gesetzen in anderen Ländern wurde das überschüssige HCl oft in die Luft abgeleitet. Eine frühe Ausnahme bildeten die Bonnington Chemical Works, wo 1830 damit begonnen wurde, die HCl abzufangen, und die entstehende Salzsäure zur Herstellung von Salmiak (Ammoniumchlorid) verwendet wurde. Nach der Verabschiedung des Gesetzes waren die Sodahersteller verpflichtet, die Abgase in Wasser zu absorbieren und Salzsäure in industriellem Maßstab herzustellen.

Im 20. Jahrhundert wurde das Leblanc-Verfahren durch das Solvay-Verfahren ersetzt, bei dem keine Salzsäure als Nebenprodukt anfiel. Da Salzsäure als wichtige Chemikalie in zahlreichen Anwendungen bereits fest etabliert war, führte das kommerzielle Interesse zu anderen Produktionsmethoden, von denen einige auch heute noch verwendet werden. Nach dem Jahr 2000 wird Salzsäure meist durch Absorption von Chlorwasserstoff hergestellt, der als Nebenprodukt bei der Herstellung organischer Verbindungen in der Industrie anfällt.

Chemische Eigenschaften

Gasförmiger Chlorwasserstoff ist eine molekulare Verbindung mit einer kovalenten Bindung zwischen den Wasserstoff- und Chloratomen. In wässrigen Lösungen erfolgt eine vollständige Dissoziation unter Bildung von Chlorid-Ionen und hydratisierten Wasserstoff-Ionen (Hydronium-Ionen). Eine kombinierte IR-, Raman-, Röntgen- und Neutronenbeugungsstudie an konzentrierter Salzsäure zeigte, dass das Hydronium-Ion wasserstoffgebundene Komplexe mit anderen Wassermolekülen bildet.

Der pKa-Wert von Salzsäure in wässriger Lösung wird theoretisch auf -5,9 geschätzt. Eine Lösung von Chlorwasserstoff in Wasser verhält sich wie eine starke Säure: Die Konzentration der HCl-Moleküle ist praktisch null.

Physikalische Eigenschaften
Masse
Anteil Konzentration Dichte Molarität pH-Wert Viskosität Spezifische
Wärme Dampf
druck Siede
punkt Schmelz
punkt
kg HCl/kg kg HCl/m3 Baumé kg/L mol/L mPa-s kJ/(kg-K) kPa °C °C
10% 104.80 6.6 1.048 2.87 -0.5 1.16 3.47 1.95 103 -18
20% 219.60 13 1.098 6.02 -0.8 1.37 2.99 1.40 108 -59
30% 344.70 19 1.149 9.45 -1.0 1.70 2.60 2.13 90 -52
32% 370.88 20 1.159 10.17 -1.0 1.80 2.55 3.73 84 -43
34% 397.46 21 1.169 10.90 -1.0 1.90 2.50 7.24 71 -36
36% 424.44 22 1.179 11.64 -1.1 1.99 2.46 14.5 61 -30
38% 451.82 23 1.189 12.39 -1.1 2.10 2.43 28.3 48 -26

Die Referenztemperatur und der Referenzdruck für die obige Tabelle sind 20 °C und 1 Atmosphäre (101,325 kPa).
Die Dampfdruckwerte sind den Internationalen Kritischen Tabellen entnommen und beziehen sich auf den Gesamtdampfdruck der Lösung.

Die physikalischen Eigenschaften von Salzsäure, wie Siede- und Schmelzpunkt, Dichte und pH-Wert, hängen von der Konzentration oder Molarität von HCl in der wässrigen Lösung ab. Sie reichen von denen des Wassers bei sehr niedrigen Konzentrationen von annähernd 0 % HCl bis zu Werten für rauchende Salzsäure bei über 40 % HCl.

Salzsäure als binäres (Zweikomponenten-)Gemisch aus HCl und H2O hat ein konstant siedendes Azeotrop bei 20,2 % HCl und 108,6 °C (227 °F). Für Salzsäure gibt es vier eutektische Punkte mit konstanter Kristallisation, zwischen der Kristallform [H3O]Cl (68 % HCl), [H5O2]Cl (51 % HCl), [H7O3]Cl (41 % HCl), [H3O]Cl-5H2O (25 % HCl) und Eis (0 % HCl). Es gibt auch einen metastabilen eutektischen Punkt bei 24,8% zwischen Eis und der [H7O3]Cl-Kristallisation. Alle diese Salze sind Hydroniumsalze.

Herstellung

Salzsäure wird in der Regel industriell durch Auflösen von Chlorwasserstoff in Wasser hergestellt. Chlorwasserstoff kann auf vielfältige Weise erzeugt werden, so dass es mehrere Vorstufen der Salzsäure gibt. Die großtechnische Herstellung von Salzsäure ist fast immer mit der großtechnischen Herstellung anderer Chemikalien verbunden, z. B. beim Chloralkaliverfahren, bei dem Hydroxid, Wasserstoff und Chlor erzeugt werden, wobei letzteres zur Herstellung von Salzsäure kombiniert werden kann.

Chlorwasserstoff wird durch die Kombination von Chlor und Wasserstoff hergestellt:

Cl2 + H2 → 2 HCl

Da es sich um eine exotherme Reaktion handelt, wird die Anlage als HCl-Ofen oder HCl-Brenner bezeichnet. Das entstehende Chlorwasserstoffgas wird in deionisiertem Wasser absorbiert, wodurch chemisch reine Salzsäure entsteht. Diese Reaktion kann ein sehr reines Produkt ergeben, z. B. für die Verwendung in der Lebensmittelindustrie.
Industrieller Markt

Salzsäure wird in Lösungen bis zu 38 % HCl (konzentrierte Qualität) hergestellt. Höhere Konzentrationen bis knapp über 40 % sind chemisch möglich, aber die Verdampfungsrate ist dann so hoch, dass Lagerung und Handhabung zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen wie Druckbeaufschlagung und Kühlung erfordern. Die industrielle Massenkonzentration liegt daher bei 30 bis 35 % und ist so optimiert, dass ein Gleichgewicht zwischen Transporteffizienz und Produktverlust durch Verdunstung erreicht wird. In den Vereinigten Staaten werden Lösungen zwischen 20 % und 32 % als Salzsäure verkauft. Lösungen für Haushaltszwecke, vor allem für Reinigungszwecke, haben in den USA in der Regel einen Anteil von 10 % bis 12 %, wobei dringend empfohlen wird, sie vor der Verwendung zu verdünnen. Im Vereinigten Königreich, wo sie als "Spirits of Salt" für die Haushaltsreinigung verkauft wird, ist die Potenz die gleiche wie bei der US-amerikanischen Industriequalität. In anderen Ländern, z. B. in Italien, wird Salzsäure für die Haushalts- oder Industriereinigung als Acido Muriatico" verkauft, und ihre Konzentration reicht von 5 % bis 32 %.

Zu den weltweit größten Herstellern gehören Dow Chemical mit 2 Millionen Tonnen jährlich (berechnet als HCl-Gas), Georgia Gulf Corporation, Tosoh Corporation, Akzo Nobel und Tessenderlo mit jeweils 0,5 bis 1,5 Millionen Tonnen jährlich. Die weltweite Gesamtproduktion, ausgedrückt als HCl, wird zu Vergleichszwecken auf 20 Mio. t/Jahr geschätzt, wobei 3 Mio. t/Jahr aus der Direktsynthese und der Rest als Nebenprodukt aus organischen und ähnlichen Synthesen stammen. Der weitaus größte Teil der Salzsäure wird vom Hersteller selbst verbraucht. Der offene Weltmarkt wird auf 5 Mio. t/Jahr geschätzt.

Anwendungen

Salzsäure ist eine starke anorganische Säure, die in vielen industriellen Prozessen wie der Metallraffination verwendet wird. Die Anwendung bestimmt oft die erforderliche Produktqualität. Chlorwasserstoff, nicht Salzsäure, wird in der industriellen organischen Chemie häufiger verwendet, z. B. für Vinylchlorid und Dichlorethan.

Beizen von Stahl

Eine der wichtigsten Anwendungen von Salzsäure ist das Beizen von Stahl, um Rost oder Eisenoxidablagerungen von Eisen oder Stahl vor der Weiterverarbeitung zu entfernen, z. B. beim Strangpressen, Walzen, Verzinken und anderen Verfahren. HCl in technischer Qualität mit einer Konzentration von typischerweise 18 % ist das am häufigsten verwendete Beizmittel für das Beizen von Kohlenstoffstahlsorten.

Fe3O4 + Fe + 8 HCl → 4 FeCl2 + 4 H2O

Die verbrauchte Säure wurde lange Zeit in Form von Eisen(II)-chlorid-Lösungen (auch bekannt als Eisen(II)-chlorid) wiederverwendet, aber hohe Schwermetallgehalte in der Beizflüssigkeit haben diese Praxis eingeschränkt.

Die Stahlbeizindustrie hat Salzsäure-Regenerationsverfahren entwickelt, wie z. B. den Sprühröster oder das Wirbelschicht-HCl-Regenerationsverfahren, die die Rückgewinnung von HCl aus verbrauchter Beizlauge ermöglichen. Das gebräuchlichste Regenerationsverfahren ist die Pyrohydrolyse, bei der die folgende Formel angewendet wird:

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

Durch die Rückgewinnung der verbrauchten Säure wird ein geschlossener Säurekreislauf geschaffen. Das bei der Regeneration anfallende Eisen(III)-oxid ist ein wertvolles Nebenprodukt, das in einer Reihe von Sekundärindustrien verwendet wird.

Herstellung von anorganischen Verbindungen

Ähnlich wie beim Beizen wird Salzsäure zum Auflösen vieler Metalle, Metalloxide und Metallcarbonate verwendet. Die Umwandlung wird häufig in vereinfachten Gleichungen dargestellt:

Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2
NiO + 2 HCl → NiCl2 + H2O
CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O

Diese Verfahren werden zur Herstellung von Metallchloriden für die Analyse oder die weitere Produktion verwendet.

pH-Kontrolle und Neutralisierung

Salzsäure kann zur Regulierung des Säuregrads (pH-Wert) von Lösungen verwendet werden.

HO- + HCl → H2O + Cl-

In der Industrie mit hohen Reinheitsanforderungen (Lebensmittel, Pharmazeutika, Trinkwasser) wird hochwertige Salzsäure zur Kontrolle des pH-Werts von Prozesswasserströmen verwendet. In der weniger anspruchsvollen Industrie reicht Salzsäure technischer Qualität zur Neutralisierung von Abfallströmen und zur pH-Kontrolle in Schwimmbädern aus.
Regeneration von Ionenaustauschern

Hochwertige Salzsäure wird zur Regeneration von Ionenaustauscherharzen verwendet. Der Kationenaustausch ist weit verbreitet, um Ionen wie Na+ und Ca2+ aus wässrigen Lösungen zu entfernen und demineralisiertes Wasser zu erzeugen. Die Säure wird verwendet, um die Kationen aus den Harzen zu spülen. Na+ wird durch H+ und Ca2+ durch 2 H+ ersetzt.

Ionenaustauscher und demineralisiertes Wasser werden in der gesamten chemischen Industrie, bei der Herstellung von Trinkwasser und in der Lebensmittelindustrie eingesetzt.

Verwendung im Labor

Von den in der Chemie gebräuchlichen starken Mineralsäuren ist Salzsäure die einprotonige Säure, bei der es am wenigsten zu einer störenden Oxidations-Reduktionsreaktion kommt. Sie ist eine der am wenigsten gefährlichen starken Säuren, da sie trotz ihres Säuregehalts das nicht reaktive und ungiftige Chloridion enthält. Mittelstarke Salzsäurelösungen sind bei der Lagerung recht stabil und behalten ihre Konzentrationen über längere Zeit bei. Diese Eigenschaften und die Tatsache, dass sie als reines Reagenz erhältlich ist, machen Salzsäure zu einem hervorragenden Säurereagenz. Außerdem ist sie preisgünstig.

Salzsäure ist die bevorzugte Säure bei der Titration zur Bestimmung der Menge an Basen. Titriermittel mit starker Säure liefern präzisere Ergebnisse, da sie einen deutlicheren Endpunkt aufweisen. Azeotrope oder "konstant siedende" Salzsäure (etwa 20,2 %) kann als Primärstandard in der quantitativen Analyse verwendet werden, obwohl ihre genaue Konzentration vom atmosphärischen Druck bei der Herstellung abhängt.

Andere

Salzsäure wird für eine Vielzahl kleinerer Anwendungen eingesetzt, z. B. bei der Lederverarbeitung, der Haushaltsreinigung und im Bauwesen. Die Erdölförderung kann angeregt werden, indem Salzsäure in die Gesteinsformation einer Ölquelle injiziert wird, wodurch ein Teil des Gesteins aufgelöst wird und eine großporige Struktur entsteht. Das Ansäuern von Ölquellen ist ein gängiges Verfahren in der Nordsee-Ölförderindustrie.

Salzsäure wurde zum Auflösen von Kalziumkarbonat verwendet, z. B. zum Entkalken von Kesseln und zum Reinigen von Mauerwerk von Mörtel. Bei der Anwendung auf Mauerwerk wird die Reaktion mit dem Mörtel nur so lange fortgesetzt, bis die Säure vollständig umgewandelt ist, wobei Calciumchlorid, Kohlendioxid und Wasser entstehen:

CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O

Viele chemische Reaktionen, bei denen Salzsäure zum Einsatz kommt, werden bei der Herstellung von Lebensmitteln, Lebensmittelzutaten und Lebensmittelzusatzstoffen eingesetzt. Typische Produkte sind Aspartam, Fruktose, Zitronensäure, Lysin, hydrolisiertes pflanzliches Eiweiß als Lebensmittelzusatzstoff und bei der Herstellung von Gelatine. Salzsäure in Lebensmittelqualität (besonders rein) kann verwendet werden, wenn sie für das Endprodukt benötigt wird.

Vorkommen in lebenden Organismen

Die Magensäure ist eines der wichtigsten Sekrete des Magens. Sie besteht hauptsächlich aus Salzsäure und säuert den Mageninhalt auf einen pH-Wert von 1 bis 2 an. Chlorid- (Cl-) und Wasserstoff- (H+) Ionen werden im Bereich des Magenfundus am oberen Ende des Magens von den Parietalzellen der Magenschleimhaut getrennt in ein sekretorisches Netzwerk namens Canaliculi ausgeschieden, bevor sie in das Magenlumen gelangen.

Die Magensäure wirkt als Barriere gegen Mikroorganismen, um Infektionen zu verhindern, und ist wichtig für die Verdauung der Nahrung. Ihr niedriger pH-Wert denaturiert Proteine und macht sie dadurch anfällig für den Abbau durch Verdauungsenzyme wie Pepsin. Der niedrige pH-Wert aktiviert auch die Enzymvorstufe Pepsinogen durch Selbstspaltung in das aktive Enzym Pepsin. Nach dem Verlassen des Magens wird die Salzsäure des Speisebreis im Zwölffingerdarm durch Bikarbonat neutralisiert.

Der Magen selbst wird durch die Absonderung einer dicken Schleimschicht und durch die Sekretin-induzierte Pufferung mit Natriumbicarbonat vor der starken Säure geschützt. Wenn diese Mechanismen versagen, können Sodbrennen oder Magengeschwüre entstehen. Medikamente aus der Gruppe der Antihistaminika und Protonenpumpenhemmer können die Säureproduktion im Magen hemmen, und Antazida werden eingesetzt, um überschüssige Säure zu neutralisieren.

Sicherheit

Ein rautenförmiges Etikett mit den Buchstaben 8 und "ätzend", das darauf hinweist, dass Tropfen einer Flüssigkeit Materialien und menschliche Hände angreifen. Verursacht schwere Hautverätzungen und Augenschäden. Kann zu Reizungen der Atemwege führen.

Als starke Säure wirkt Salzsäure ätzend auf lebendes Gewebe und viele Materialien, nicht aber auf Gummi. In der Regel werden beim Umgang mit konzentrierten Lösungen Schutzhandschuhe aus Gummi und entsprechende Schutzausrüstung verwendet.

Massenanteil Einstufung Liste der H-Sätze

10% ≤ C < 25% Verursacht Hautreizungen, Verursacht schwere Augenreizungen, H315, H319
C ≥ 10% Kann die Atemwege reizen H335
C ≥ 25% Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden H314

Rechtlicher Status

Salzsäure wurde im Rahmen des Übereinkommens der Vereinten Nationen gegen den unerlaubten Verkehr mit Suchtstoffen und psychotropen Stoffen von 1988 als Ausgangsstoff in Tabelle II aufgeführt, da sie zur Herstellung von Heroin, Kokain und Methamphetamin verwendet wird.

FAQs

Wofür steht die Abkürzung HCl?

Die chemische Formel HCl steht für Hydrochloric Acid (Salzsäure).

Was ist die molare Masse von Salzsäure / HCl?

Die molare Masse von HCl / Salzsäure beträgt 36,46 g/mol.

Was bedeutet 5 mol/L Salzsäure / HCl?

5 mol/L Salzsäure / HCl bedeutet, dass sich die Stoffmenge von 5 mol Salzsäure / HCl in einem Volumen von einem Liter befindet. Da Salzsäure / HCl die gerundete molare Masse von M(Salzsäure / HCl) = 36,46 g/mol hat, befinden sich also 182,3 g Salzsäure / HCl in einem Liter.

Wo kann man Salzsäure / HCl kaufen?

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Wie lautet die CAS-Nummer für Salzsäure/HCl?

Die CAS-Nummer für Salzsäure (HCl) lautet 7647-01-0, aber da Salzsäure als 5 mol/l Lösung hergestellt wird, hat sie keine CAS-Nummer.