Tìm hiểu về Axit Clohidric (HCl) : Định nghĩa, tính chất, cách điều chế và ứng dụng trong đời sống

Axit clohidric là một hóa chất vô cơ được tạo thành khi khí hydro clorua hòa tan trong nước, công thức hóa học là HCl và công thức cấu tạo của phân tử HCl là H - Cl. Hóa chất này được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất công nghiệp và các chất tẩy rửa gia dụng. Ngoài ra, nó còn được sử dụng thường xuyên trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu hóa học và sản xuất công nghiệp, nó cũng là một hóa chất tự nhiên (có trong dịch vị của dạ dày con người). Axit clohidric còn có nhiều tên gọi khác như: Hydrochloric acid, Muriatic acid, Hydronium chloride.

Axit Clohidric trong phòng thí nghiệm. Ảnh: ShutterStock.

Ngoài ra, nó còn được liệt kê là tiền chất Bảng II theo Công ước chống buôn lậu ma túy và các chất hướng thần năm 1988 vì nó được sử dụng trong sản xuất các loại ma túy như heroin, cocaine và methamphetamine.

Nguồn gốc

Theo tạp chí NWE, axit clohidric được phát hiện vào khoảng năm 800 CN bởi nhà giả kiêm Jabir ibn Hayyan (Geber) bằng cách trộn muối thông thường với axit sunfuric. Jabir đã phát hiện ra nhiều hóa chất quan trọng và ghi lại những phát hiện của mình trong hơn 20 cuốn sách, trong đó chứa đựng kiến thức hóa học về các hóa chất cơ bản trong hàng trăm năm cùng phát minh của ông về nước hòa tan vàng, bao gồm axit hydrochloric và axit nitric, đã nhận được sự quan tâm của các triết gia và nhà giả kim lúc bấy giờ.

Tính chất

Axit clohidric là chất điện li mạnh vì khi hòa tan hoàn toàn trong nước tạo thành ion hydro và ion clo cùng nhau dẫn điện. Tuy nhiên, khi ở dạng khí nguyên chất thì khí hydro clorua là chất không điện ly vì nó không tan trong nước (chất điện giải được hình thành khi hòa tan trong nước). Dung dịch HCl là chất lỏng trong suốt, không màu, có mùi hăng, nồng, có độ pH khoảng 3, vì thế nó được biết đến là axit mạnh có tính ăn mòn cao và khả năng phá vỡ liên kết của nhiều loại chất liệu khác nhau (đặc biệt là kim loại) nên nó phải được xử lý bằng các biện pháp kiểm soát an toàn thích hợp.

Vì là chất có tính axit nên khi quỳ tím tác dụng với axit clohidric sẽ làm quỳ tím hóa đỏ.

Cách điều chế

Trong phòng thí nghiệm hóa học cũng như trên quy mô thương mại, nó được điều chế bằng cách đun nóng natri clorua với H₂SO₄ đậm đặc. Khí có thể được làm khô bằng cách cho đi qua nồng độ axit sunfuric theo các phương trình phản ứng sau:

NaCl  +  H₂SO₄  →  NaHSO₄  +  HCl

NaHSO₄  +  NaCl →  Na₂SO₄  +  HCl

Vì là một axit vô cơ mạnh nên hóa chất này được sử dụng trong nhiều quy trình công nghiệp. Bao gồm:

Sử dụng trong phòng thí nghiệm

Là một trong sáu axit khoáng mạnh chính được sử dụng trong hóa học. Nó được dùng làm thuốc thử axit hóa tuyệt vời và thường được sử dụng làm axit được ưu tiên trong chuẩn độ để xác định số lượng bazơ vì axit mạnh sẽ cho kết quả chính xác hơn.

Tinh chế kim loại

Được dùng để loại bỏ các tạp chất và vảy sắt oxit khỏi thép hoặc sắt trước khi đến các giai đoạn xử lý tiếp theo như ép đùn, cán, mạ kẽm,… và ở nồng độ 18% được sử dụng rộng rãi làm chất tẩy rửa các loại thép cacbon. Tuy nhiên, nó lại không được dùng phổ biến để tẩy rửa các loại thép không gỉ.

Kiểm soát pH và trung hòa

Một trong những ứng dụng phổ biến của axit clohidric là điều chỉnh tính bazơ (pH) của dung dịch.

OH⁻ + HCl → H₂O + C⁻

Trong ngành công nghiệp đòi hỏi độ tinh khiết như thực phẩm, dược phẩm và nước uống,... axit clohidric chất lượng cao được sử dụng để kiểm soát độ pH của dòng nước xử lý. Bên cạnh đó, nó cũng được dùng để trung hòa dòng chất thải và xử lý bể bơi, giúp duy trì độ pH tối ưu trong nước.

Sản xuất các hợp chất vô cơ

Nhiều sản phẩm có thể được tạo ra bằng axit clohidric trong các phản ứng axit-bazơ thông thường, tạo ra các hợp chất vô cơ như sắt (III) clorua và polyaluminium clorua (PAC). Cả sắt (III) clorua và PAC đều được sử dụng làm chất keo tụ và đông tụ trong hệ thống xử lý nước thải, sản xuất nước uống và giấy. Các hợp chất vô cơ khác như: canxi clorua (CaCl₂) dùng làm chất diệt cỏ trên đường sắt và hạn chế bụi đường xá, niken(II) clorua dùng cho mạ điện và kẽm clorua dùng cho công nghiệp mạ kẽm và sản xuất pin, hay được dùng trong sản xuất bóng đèn quang điện, pháo hoa, xây dựng, axit hóa giếng dầu,…

Sản xuất các hợp chất hữu cơ

Được sử dụng trong sản xuất các hợp chất như vinyl clorua và dichloromethane cho nhựa hoặc PVC (Polyvinyl Clorua), bisphenol A dùng cho một số mặt hàng dược phẩm và nhiều loại khác.

Làm chất tẩy rửa

Do có tính ăn mòn cao nên được sử dụng như một chất tẩy rửa gia dụng và khử trùng, chuyên làm sạch các vết bẩn cứng đầu bám trên gạch phòng tắm, nhà bếp, đồ sứ và bồn cầu. Nó còn có thể loại bỏ vết bẩn hoặc rỉ sét bám trên các đồ dùng chất liệu sắt, đồng,…

Trong ngành dệt may, nó được sử dụng để trung hòa cặn kiềm trong bông trong quá trình làm sạch ngay trước khi tẩy trắng quần áo, hay được sử dụng để loại bỏ các vết bẩn trên da để sản xuất da.

Chế biến thực phẩm

Axit clohidric có thể được dùng để sản xuất thực phẩm, thành phần thực phẩm và phụ gia thực phẩm. Các sản phẩm tiêu biểu bao gồm: aspartame (chất tạo ngọt), fructose (đường), axit citric (chất tạo chua và bảo quản thực phẩm), lysine, gelatin,… dùng trong nước giải khát, bánh quy giòn, sốt cà chua, ngũ cốc, đồ hộp và nước sốt nhằm kéo dài thời hạn sử dụng và tăng hương vị.

Xử lý nước thải

Giữ vai trò quan trọng trong việc điều chế các hợp chất hóa học cần thiết như: polyaluminium chloride (PAC), axit ferric, và nhôm carbohydrate. Nó còn đóng vai trò quan trọng trong việc tái sinh nhựa trao đổi ion và đặc biệt trong việc loại bỏ các cation từ nhựa.

Theo EPA, hydrochloric acid được liệt kê vào danh sách các hóa chất nguy hiểm bởi tính chất ăn mòn cao đe dọa đến sức khỏe và sự an toàn của con người, nó có thể gây ra các tổn thương lớn cho da khi tiếp xúc. Nếu vô tình bị dung dịch HCl bắn lên người cần phải được xử lý ngay lập tức, bao gồm việc loại bỏ quần áo bị dính hóa chất và rửa vùng da tiếp xúc thật kỹ. Nếu tình trạng kích ứng vẫn tiếp diễn, cần đến trung tâm y tế để được kiểm tra và chăm sóc.

OSHA khuyến cáo công nhân trong nhà máy sản xuất axit HCl nên đeo thiết bị bảo hộ cá nhân như mặt nạ phòng hơi độc, găng tay cao su, kính chống tia nước và tấm che mặt.

Dung dịch HCl cần được bảo quản trong thùng nhựa PVC và đóng kín nắp, đặt ở nơi khô ráo và thông thoáng. Tuyệt đối không nên cất giữ cùng các vật liệu như kim loại, kiềm, chất oxy hóa và các chất liệu hữu cơ khác.

Để tìm hiểu rõ hơn về axit clohidric, bạn có thể để lại câu hỏi cho KPTCHEM. Dưới đây là một số câu hỏi được bạn đọc gửi về hộp thư: [email protected] trong thời gian qua.

Tên gọi của HCl là gì?

HCl là công thức hóa học của khí hydro clorua, một hợp chất được tạo thành từ khí Hydro (H₂) và Clo (Cl₂) bằng cách kết hợp trực tiếp với phản ứng diễn ra nhanh ở nhiệt độ trên 250°C (482°F). Dung dịch khí trong nước gọi là axit clohidric.

Phản ứng được biểu diễn bằng phương trình H₂ + Cl₂ → 2HCl, kèm theo sự tỏa nhiệt và dường như được tăng tốc bởi độ ẩm. Hydro clorua thường được điều chế cả trong phòng thí nghiệm và quy mô công nghiệp bằng phản ứng của clorua, thường là phản ứng của natri (NaCl) với axit sulfuric (H₂SO₄).

HCl hóa trị mấy?

Axit HCl là một hợp chất. Chúng ta đều biết rằng hợp chất không có hóa trị, và nguyên tử có hóa trị. Trong hợp chất này, H có hóa trị là 1 và Cl có hóa trị là 1.

Ag có tác dụng với HCl không?

Các kim loại đứng phía sau hydro trong dãy điện hóa không tác dụng với HCl, và nguyên tố Ag (Bạc) là một trong số đó. Nó được hiển thị qua phương trình hóa học như sau:

Ag_(s) + HCl_(aq) → Ag_(s) + HCl_(aq)

Trên thực tế, người ta sử dụng dung dịch HCl loãng để vệ sinh các món trang sức và đồ dùng bằng vàng và bạc.

Al có tác dụng với HCl không?

Ở nhiệt độ thường, nhôm phản ứng với dung dịch HCl loãng. Sản phẩm tạo ra là nhôm clorua và khí hydro không màu khi hòa tan kim loại nhôm trong axit clohidric. Phương trình hóa học như sau:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

Vì sản phẩm cuối cùng không thể phản ứng với nhau nên đây là phản ứng một chiều, không thể đảo ngược.

Phenol có tác dụng với HCl không?

Phenol (C₆H₅OH) là một axit yếu nên không phản ứng được với HCl.

Fe tác dụng với hcl như thế nào?

Ta có phương trình phản ứng như sau:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Khi thêm axit clohidric loãng vào mạt sắt sẽ tạo ra phản ứng sắt đẩy Hydro ra khỏi hợp chất HCl để tạo thành sắt clorua và khí bay hơi. Phản ứng này được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp và có nhiều ứng dụng trong cuộc sống.

Cu + HCl có phản ứng không?

Tương tự như Ag (bạc), nguyên tố Cu (đồng) đứng sau hydro trong dãy điện hóa nên nó sẽ không phản ứng với axit clohidric, vì nó không thể thay thế hydro trong dung dịch HCl để tạo thành CuCl₂.

Vậy, CuO có tác dụng được với hcl không? Câu trả lời là Có. Vì CuO là một oxit của đồng, có tính bazơ nên phản ứng để tạo thành đồng clorua và nước - đây gọi là phản ứng trung hòa không có tính oxy hóa khử. Phương trình hóa học như sau:

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O

Chất nào trung hòa axit clohidric?

Axit clohidric (HCl) có thể được trung hòa bằng cách sử dụng natri hydroxit (NaOH), sản phẩm tạo ra là muối natri clorua và nước. Phương trình phản ứng như sau:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

HCl được sản xuất trong dạ dày như thế nào?

Trong một quá trình phức tạp và tiêu tốn nhiều năng lượng, HCl được tiết ra bởi các tế bào niêm mạc (oxyntic). Cùng với Kali clorua (KCl) và Natri clorua (NaCl), HCl là một axit dạ dày quan trọng giúp phân hủy các loại thực phẩm và tiêu hóa thức ăn. Nó cũng giúp loại bỏ vi khuẩn và virus dạ dày, từ đó bảo vệ cơ thể bạn khỏi bị nhiễm trùng.

Cơ thể con người có các cơ chế an toàn giúp ngắn ngừa tổn thương biểu mô đường tiêu hóa do axit clohidric, nhưng khi vì những lý do nào đó mà cơ chế này bị phá vỡ sẽ gây ra các chứng ợ nóng hoặc loét dạ dày tá tràng, bệnh lý này được gọi bằng thuật ngữ y học là hyperchlorhydria. Các loại thuốc được sử dụng nhằm mục đích ức chế ngăn cơ thể tạo ra axit dư thừa trong dạ dày, hoặc trung hòa axit. Thí dụ về phản ứng của thuốc kháng axit với axit HCl được tạo ra trong dạ dày như sau:

CaCO₃ + 2HCl → H₂O + CaCl₂ + CO₂

Ngược lại, khi dạ dày không sản xuất đủ lượng axit clohidric cần thiết sẽ gây ra những bệnh lý như đau dạ dày hay viêm dạ dày, thuật ngữ y học là hypochlorhydria và achlorhydria.

Các axit phổ biến nhất và công dụng của chúng

Axit axetic là gì? Cách bảo quản axit axetic như thế nào?

Các hóa chất vệ sinh công nghiệp phổ biến và vai trò của chúng

Dung dịch chuẩn là gì? Định nghĩa, ứng dụng và cách pha chế dung dịch chuẩn