Хло́роводоро́д, хло́ристый водоро́д, химическая формула: HCl, — бесцветный, ядовитыйгаз, термически устойчивый при нормальных условиях, с резким запахом, дымящий во влажном воздухе. При −85,1 °C конденсируется в бесцветную, подвижную жидкость. При −114,22 °C переходит в твёрдое состояние.
Хлороводород легко растворяется в воде (до 500 объёмов газа на один объём воды). Водный раствор хлористого водорода называется соляной кислотой.
...в молекуле хлороводорода общая электронная пара смещена в сторону более электроотрицательного атома хлора, что приводит к появлению у атома хлора эффективного отрицательного заряда...[1]:119
...материалы на основе хлорсодержащих полимеров <...> под действием даже сравнительно небольших доз радиации начинают резко пахнуть, так как при этом выделяются хлор, хлористый водород и хлорпроизводные углеводородов.[2]
— Яков Муравин, «Тысяча первая профессия полимеров», 1965
Пристли назвал его <хлористый водород> «воздухом морской кислоты» (marine acid air).[3]
Собственно синтез хлористого водорода ― это сжигание водорода в хлоре. Водород горит в хлоре почти так же, как и в кислороде. При этом выделяется значительное количество тепла...[3]
...поглощение одного кванта света вызывало появление нескольких сотен тысяч молекул HCl! Для объяснения такого удивительного в то время явления Боденштейн предположил, что реакция образования HCl протекает по цепному механизму...[3]
...на колбе с соляной кислотой была наклеена большая квадратная бумажка с надписями одна под другой: «Кислота соляная», «Хлористоводородная кислота», «Раствор хлористого водорода в воде» и наконец ― «HCl».[4]
Для того чтобы окончательно убедиться в алкогольной натуре исследуемых веществ, я подверг все три новые алкоголя действию эквивалентного количества пятихлористого фосфора. Реакция с ним идет весьма сильно и сопровождается обильным отделением хлороводорода. По удалении из образующейся жидкой смеси хлорокиси фосфора водою остаются жидкие хлористые соединения, чрезвычайно сходные по наружному виду и по особому, довольно неприятному запаху, отзывающемуся хлористым эфиленом и нефтью. Все эти хлористые производные легче воды, все они, при перегонке, претерпевают значительное разложение и не обнаруживают постоянной точки кипения.[6]
Хлоргидрат был приготовлен из масла, которое продается здесь под названием французского скипидара, путем введения сухого хлористоводородного газа в перегнанное и охлажденное до 0° масло; полученная искусственная камфора была очищена отжиманием, промыванием раствором соды и перекристаллизацией из винного спирта. <...>
Одновременно образуется небольшое количество пузырьков газа, которые, при зажигании, сгорают зеленоватым пламенем (вероятно, пары хлористого этила). Перегнанный продукт бесцветен, имеет характерный запах камфоры и, повидимому, не содержит хлора. При нагревании монохлоргидрата с дестиллированной водой до+ 170° выделяется небольшое количество хлороводорода, однако большая часть камфоры остается неизмененной.[6]
— Александр Бутлеров, «О монохлоргидрате терпентинного масла, или искусственной камфоре», 1866
Точно такие же результаты получились и в том случае, когда для получения хлорангидрида действовали на «малеиноидную» симметричную диметилянтарную кислоту треххлористым фосфором. Количества реагентов брали по уравнению, а именно: на 4 г кислоты брали 5 г треххлористого фосфора. Реакция окончилась при слабом нагревании на водяной бане, причем замечалось выделение хлористого водорода. При перегонке в разрешенном пространстве получили кристаллы, которые после перекристаллизации из эфира плавились при 87° и давали при обработке водой кислоту с т. пл. 123°. Органического вещества, содержащего хлор, не было найдено.[7]
— Николай Зелинский, «Исследование явлений стереоизомерии среди насыщенных углеродистых соединений», 1891
При взаимодействии гидрата окиси свинца с солянокислыми солями эфиров аминокислот очень легко получаются свободные эфиры аминокислот. После отгонки в вакууме спирта от солянокислой соли эфира аминокислоты, полученной обычным методом, т. е. пропусканием хлористого водорода в раствор аминокислоты в абсолютном алкоголе, к сухому остатку соли прибавляется гидрат окиси свинца, перемешивается с нею, и полученная смесь подвергается перегонке в вакууме при медленном повышении температуры масляной бани. Гидрат окиси свинца связывает хлористый водород, и в приемник переходят свободный эфир аминокислоты и небольшие количества образовавшейся воды.[7]
— Николай Зелинский, «О простом и удобном методе получения свободных эфиров аминокислот», 1911
...в молекуле хлороводорода общая электронная пара смещена в сторону более электроотрицательного атома хлора, что приводит к появлению у атома хлора эффективного отрицательного заряда, равного 0,17 заряда электрона, а у атома водорода такого же по абсолютной величине эффективного положительного заряда. Следовательно, молекула НСl является полярной молекулой. Ее можно рассматривать как систему из двух равных по абсолютной величине, но противоположных по знаку зарядов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Такие системы называются электрическими диполями.[1]:119
...кислоты и основания могут, реагировать друг с другом, не будучи диссоциированы на ионы. Так, безводный хлороводород, состоящий только из молекул, легко реагирует с безводными основаниями. Кроме того, известны вещества, не имеющие в своем составе гидроксогрупп, но проявляющие свойства оснований. Например, аммиак взаимодействует с кислотами и образует соли (соли аммония), хотя в его составе нет групп ОН. Так, с хлороводородом он образует типичную соль — хлорид аммония: NH3 + НСl = NН4Сl
Изучение подобного рода реакций, а также реакций, протекающих в неводных средах, привело к созданию более общих представлений о кислотах и основаниях. К важнейшим из современных теории кислот и оснований принадлежит протонная теория, выдвинутая в 1923 г.[1]:237
Кислород в обычных условиях не взаимодействует с НСl в сколько-нибудь заметной степени. Но если пропускать НСl и 02 через трубку, нагретую до 400°С и содержащую кусочки пемзы, на которых распределён в качестве катализаторахлорид меди (II) СuСl2, то происходит окисление хлороводорода кислородом: 4НСl + 02 = 2Сl2 + 2Н20
причём, выход хлора достигает 80%. Этой реакцией раньше пользовались для промышленного получения хлора.[1]:346
Дело в том, что в этом случае полимер иногда сам претерпевает глубокие химические превращения и образовавшиеся вещества могут не только придать продукту неприятный запах, но и оказаться просто вредными. Например, материалы на основе хлорсодержащих полимеров (поливинилхлорида, сополимеров винилхлорида) под действием даже сравнительно небольших доз радиации начинают резко пахнуть, так как при этом выделяются хлор, хлористый водород и хлорпроизводные углеводородов.[2]
— Яков Муравин, «Тысяча первая профессия полимеров», 1965
Квантовый выход в цепных реакциях (например, для известной цепной реакции образования хлористого водорода из хлора и водорода под действием света он достигает 1 000 000) говорит о числе элементарных актов «темновой» реакции, приходящихся на один фотохимический акт, то есть о длине цепи. Квантовые выходы самого фотохимического процесса и в этом случае никогда не превышают 1. Итак, «очевидное» противоречие между законом Эйнштейна и опытом было иллюзорным. Более глубокие исследования вскрыли между ними глубокое внутреннее согласие.[8]
— Виктор Кронгауз, «Как толковать законы», 1968
А в 1772 году Джозеф Пристли первым сумел собрать в стеклянном колпаке над ртутью хлористый водород и описал свойства этого газа. Пристли назвал его «воздухом морской кислоты» (marine acid air).[3]
Незадолго до начала первой мировой войны профессор электрохимии Ганноверского университета Макс Боденштейн занялся изучением фотохимических реакций, то есть реакций, протекающих под действием света. Реакция соединения хлора с водородом (получение НСl) ― одна из таких реакций. Механизм собственно фотохимических превращений уже был к тому времени правильно объяснен Альбертом Эйнштейном. В соответствии с законом Эйнштейна, число прореагировавших молекул равно числу поглощенных квантов света. Как говорят, квантовый выход реакции равен единице. Боденштейн обнаружил, что квантовый выход реакции гораздо больше единицы ― он составлял от 100 000 до 1 000 000. Иными словами, поглощение одного кванта света вызывало появление нескольких сотен тысяч молекул HCl! Для объяснения такого удивительного в то время явления Боденштейн предположил, что реакция образования HCl протекает по цепному механизму (впоследствии эту теорию уточнил немецкий химик В. Нернст). А суть процесса в следующем: квант света (hv), сталкиваясь с молекулой хлора (Cl2), отдает ей свою энергию, которой достаточно для диссоциации (расщепления) молекулы хлора на атомы. Обладающий высокой реакционной способностью атом хлора сталкивается с молекулой водорода (столкновение атома хлора с молекулой хлора, очевидно, ни к каким ощутимым изменениям не приведет), при этом образуется одна молекула хлористого водорода и один атом водорода. Атомарный водород так же высоко активен, как и атомарный хлор: он моментально вступает в реакцию с молекулой хлора. Получается вторая молекула HCl и свободный атом хлора. Он сталкивается с молекулой H2, расщепляет ее, и так до бесконечности или до тех пор, пока не будет полностью использован один из компонентов.[3]
Другой промышленный метод получения соляной кислоты ― утилизация отходов. В современном органическом синтезе чрезвычайно распространен процесс хлорирования органических соединений. (В нашей стране на производство хлорорганических продуктов расходуется более 70% всего производимого хлора!) При этом в качестве второго продукта всегда получается хлористый водород в смеси с другими продуктами (так называемый абгаз). Этот абгазный HCl обычно загрязнен парами органических веществ. Поэтому процесс поглощения абгазного хлористого водорода ведут при повышенных температурах, то есть в таких условиях, когда органические соединения могут отгоняться с водяным паром.[3]
Радикалы участвуют в промежуточных стадиях реакции, и при этом энергия активации каждой последующей стадии реакции может понижаться. Если при этом промежуточные продукты реакции содержат ненасыщенные валентности, то это понижение особенно заметно. Примером реакции через промежуточные стадии служит образование хлористого водорода: + H2 HCl++ Cl2 HCl+ Первая ненасыщенная связь образуется при внешнем воздействии. Например, при поглощении света происходит расщепление молекулы хлора на два атома и отрыв электронов от молекулы.[9]
— Владимир Горбачев, «Концепции современного естествознания», 2003
Хлороводород в публицистике и документальной прозе
— Александр Арбузов, Краткий очерк развития органической химии в России, 1948
Я вспомнил, что в реакции водородного радикала с фтором выделяется много энергии, и мне пришло в голову, что возбужденная молекула HF может каким-то образом обеспечивать распад еще одной молекулы фтора. Вот и механизм разветвления! Оказалось, что, увы, я «изобрел велосипед». Когда я рассказал об этой идее Н. Н., он немедленно показал мне страницы своей книжки 1934 года, где такой механизм предлагался для реакции водорода с хлором.[11]
Природным предшественником активного хлора, способным проникать в стратосферу, является метилхлорид, который выделяется в больших количествах из морской воды, выбрасывается вулканами, а также образуется при горении биомассы. В условиях стратосферы метилхлорид разлагается с генерированием атомарного хлора. Это подтверждают проведённые ещё в середине 1970-х гг. измерения, которые показали, что главным хлорсодержащим компонентом стратосферы является хлористый водород. Следовательно, в верхних слоях атмосферы имеет место достаточно интенсивный сток атомарного хлора, который, взаимодействуя с различными химическими частицами (в стратосфере присутствуют НО2 и др.), образует HCl. Хлористый водород называют «резервуарным газом», поскольку он не реагирует непосредственно с озоном. Но активный хлор может вновь высвобождаться в реакциях HCl с радикалами.[5]
— Валерий Исидоров, «Озоновый кризис» и возможные экологические последствия его разрешения, 2000
Максимальный за время наблюдений выброс HCl (17,5 Гг) пришелся на 1989 г. Выбрасываемый практически непосредственно в стратосферу хлористый водород в зимнее время должен накапливаться внутри полярного вихря и он может быть предшественником атомарного хлора, образующегося в гомогенных газофазных и гетерогенных процессах. Таким образом, аномально низкое содержание озона в зимне-весенний период над Антарктидой может быть связано с естественными причинами — формированием изолирующего полярного вихря, гетерогенным разрушением озона на поверхности частиц льда полярных стратосферных облаков и поступлением в антарктическую стратосферу вулканических газов с высоким содержанием предшественников озоноразрушающих соединений.[5]
— Валерий Исидоров, «Озоновый кризис» и возможные экологические последствия его разрешения, 2000
Тем примечательнее случай с хлором. В лунных породах количество его разновидностей ― его изотопов ― многократно выше, чем в таких же породах, исследованных учеными на Земле. Подобное возможно лишь в том случае, если Луна и впрямь пыльный, каменный шар, где нет ни капли воды, ведь хлор очень легко реагирует с водой. В результате этой реакции возникает газ ― хлористый водород. Лишь немногие изотопы хлора избегают этой участи. Вот почему на нашей планете встречается так мало изотопов хлора. На Луне же большое разнообразие изотопов.[12]
Я никогда по-настоящему не любил младенцев; от их криков всегда становится неуютно. А Дая всегда мне говорила, что младенцы только для этого и существуют. Я любил её…
Как бы то ни было, я тогда подумал, что моему сыну, наверное, очень больно. Слёзы, катившиеся градом по щекам, выжигали на его лице глубокие борозды — не удивительно, ведь воздух был перенасыщен парами хлороводорода и двуокиси серы.
Ази посмеивалась над его страстью к порядку в лаборатории. Ну, скажем, на колбе с соляной кислотой была наклеена большая квадратная бумажка с надписями одна под другой: «Кислота соляная», «Хлористоводородная кислота», «Раствор хлористого водорода в воде» и наконец ― «HCl».[4]
↑ 1234Н. Л. Глинка. Общая химия: Учебное пособие для вузов (под. ред. В.А.Рабиновича, издание 16-е, исправленное и дополненное). ― Л.: Химия, 1973 г. ― 720 стр.
↑ 12Я. Г. Муравин. Тысяча первая профессия полимеров. ― М.: «Химия и жизнь», № 7-8, 1965 г.
