Chlorure d'hydrogĂšne
Le chlorure dâhydrogĂšne, de symbole chimique HCl, est un corps composĂ© de chlore et d'hydrogĂšne, incolore, toxique et hautement corrosif. Dans les conditions ambiantes de tempĂ©rature et de pression, c'est un gaz qui forme des fumĂ©es blanches au contact de l'humiditĂ©. Ces fumĂ©es sont constituĂ©es d'acide chlorhydrique, solution ionique de chlorure d'hydrogĂšne dans l'eau.
Chlorure d'hydrogĂšne | ||
Identification | ||
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Nom UICPA | acide chlorhydrique chlorure d'hydrogĂšne |
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No CAS | ||
No ECHA | 100.028.723 | |
No CE | 231-595-7 | |
Apparence | gaz, incolore, d'odeur acre[1]. | |
Propriétés chimiques | ||
Formule | HCl [IsomĂšres] |
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Masse molaire[2] | 36,461 ± 0,002 g/mol H 2,76 %, Cl 97,23 %, |
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pKa | -4 | |
Moment dipolaire | 1,108 6 ± 0,000 3 D | |
Propriétés physiques | ||
T° fusion | â114 °C[1] | |
T° Ă©bullition | Ă 101,3 kPa : â85 °C[1] | |
Solubilité | dans l'eau à 20 °C : 720 g·l-1[1] | |
Masse volumique | 1,000 45 g·l-1 (gaz)[1]
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Pression de vapeur saturante | ||
Point critique | 51,35 °C, 8,26 MPa [5] | |
Point triple | 160 K (â114 °C), 13,8 kPa | |
Vitesse du son | 296 m·s-1 (0 °C,1 atm)[6] | |
Thermochimie | ||
S0gaz, 1 bar | 186,90 J·K-1·mol-1 | |
ÎfH0gaz | â92,31 kJ·mol-1 | |
ÎvapH° | 16,15 kJ·mol-1 (1 atm, â85 °C); 9,08 kJ·mol-1 (1 atm, 25 °C)[7] |
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Cp | 29,14 J/mol·K (25 °C)
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Précautions | ||
SGH[8] | ||
Danger |
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SIMDUT[9] | ||
A, D1A, E, |
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NFPA 704 | ||
Transport | ||
Inhalation | amener à l'air frais, éventuellement réanimation cardiopulmonaire | |
Peau | enlever les vĂȘtements souillĂ©s, laver Ă grande eau, montrer Ă un mĂ©decin | |
Yeux | laver Ă grande eau en maintenant les paupiĂšres ouvertes, montrer Ă un ophtalmologiste | |
Ingestion | ne pas faire boire, ne pas faire vomir, contacter un médecin. | |
Ăcotoxicologie | ||
Seuil de lâodorat | bas : 0,25 ppm haut : 10,06 ppm[10] |
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Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | ||
Le chlorure d'hydrogĂšne, Ă lâinstar de l'acide chlorhydrique, est un produit chimique important en chimie, dans lâindustrie ou dans la science. Le nom HCl se rĂ©fĂšre parfois de maniĂšre impropre Ă l'acide chlorhydrique au lieu du chlorure d'hydrogĂšne pur. Les chimistes parlent parfois d'acide chlorhydrique gazeux ou anhydre pour se rĂ©fĂ©rer au chlorure d'hydrogĂšne.
Histoire
Le chlorure dâhydrogĂšne est connu depuis le Moyen Ăge, oĂč les alchimistes savaient que lâacide chlorhydrique (connu alors sous le nom dâesprit de sel ou acidum salis) Ă©tait dans certaines circonstances liĂ© Ă des vapeurs appelĂ©es gaz acide marin.
Au XVIIe siĂšcle, Johann Rudolf Glauber utilisa du sel (chlorure de sodium) et de lâacide sulfurique pour fabriquer du sulfate de sodium, avec pour produit secondaire de rĂ©action du chlorure dâhydrogĂšne :
- 2 NaCl + H2SO4 â 2 HCl + Na2SO4.
Cette dĂ©couverte est parfois attribuĂ©e Ă Carl Wilhelm Scheele, qui mit Ă©galement en Ćuvre cette rĂ©action en 1772. Joseph Priestley obtint du chlorure dâhydrogĂšne pur en 1772, et en 1818, Humphry Davy dĂ©montra que ce gaz est composĂ© dâhydrogĂšne et de chlore.
Au cours de la rĂ©volution industrielle, la demande pour des substances alcalines, et notamment de carbonate de sodium devint de plus en plus importante. Nicolas Leblanc dĂ©veloppa un nouveau procĂ©dĂ© industriel de production de carbonate de sodium. Dans le procĂ©dĂ© Leblanc, du sel (chlorure de sodium) est converti en carbonate de sodium en utilisant de lâacide sulfurique, de la craie et du charbon, avec une production secondaire de chlorure dâhydrogĂšne. JusquâĂ la promulgation au Royaume-Uni de lâAlkali Act en 1863, ce dernier Ă©tait libĂ©rĂ© dans l'air. Les producteurs de carbonate de sodium durent alors le dissoudre dans lâeau, ce qui permit de produire de lâacide chlorhydrique Ă lâĂ©chelle industrielle. Plus tard, le procĂ©dĂ© Hargreaves fut dĂ©veloppĂ©, similaire au procĂ©dĂ© Leblanc Ă ceci prĂšs que lâacide sulfurique est remplacĂ© par du dioxyde de soufre, de lâeau et lâair. Au dĂ©but du XXe siĂšcle, le procĂ©dĂ© Leblanc fut remplacĂ© par le procĂ©dĂ© Solvay qui ne produit pas de chlorure dâhydrogĂšne. Cependant, le chlorure dâhydrogĂšne constitue toujours une Ă©tape dans la production de lâacide chlorhydrique.
Chimie
La molĂ©cule de chlorure dâhydrogĂšne HCl est une molĂ©cule diatomique constituĂ©e dâun atome dâhydrogĂšne H et d'un atome de chlore Cl, liĂ©s par une liaison simple. Le chlore Ă©tant nettement plus Ă©lectronĂ©gatif que lâhydrogĂšne, la liaison est polarisĂ©e. En consĂ©quence, la molĂ©cule porte un moment dipolaire important, avec une charge partielle nĂ©gative ÎŽâ portĂ©e par lâatome de chlore et une charge partielle positive ÎŽ+ portĂ©e par lâatome dâhydrogĂšne. Le chlorure dâhydrogĂšne est donc une molĂ©cule polaire. Elle est trĂšs soluble dans lâeau et dans les solvants polaires.
Au contact de lâeau, le chlorure dâhydrogĂšne sâionise pour former des anions chlorures Clâ et des cations hydronium H3O+ (H+ solvatĂ©) :
- HCl + H2O â H3O+ + Clâ
La solution rĂ©sultant de la rĂ©action est appelĂ©e acide chlorhydrique. Câest un acide fort ce qui signifie que la constante dâaciditĂ© Ka (qui est liĂ©e au taux de dissociation de la molĂ©cule dâHCl) est trĂšs Ă©levĂ©e : le chlorure dâhydrogĂšne se dissocie presque totalement dans lâeau.
MĂȘme en lâabsence dâeau, le chlorure dâhydrogĂšne agit tout de mĂȘme comme un acide. Par exemple, HCl peut se dissoudre dans dâautres solvants comme le mĂ©thanol et protoner des ions ou des molĂ©cules, agissant comme acide catalyseur pour certaines rĂ©actions chimiques pour lesquelles des conditions anhydres (absence totale d'eau) sont nĂ©cessaires :
- HCl + CH3OH â CH3O+H2 + Clâ (protonation par HCl d'une molĂ©cule de mĂ©thanol CH3OH)
Du fait de sa nature acide, le chlorure d'hydrogĂšne est un gaz corrosif, tout particuliĂšrement en prĂ©sence dâhumiditĂ© (2â5 ppm d'eau suffisent).
Production
La majeure partie du chlorure dâhydrogĂšne produit dans lâindustrie est utilisĂ©e pour la production dâacide chlorhydrique.
Une mĂ©thode courante de production de chlorure dâhydrogĂšne dans lâindustrie est le « four HCl », dans lequel du dihydrogĂšne et du dichlore gazeux rĂ©agissent au cours d'une rĂ©action exothermique pour former du chlorure dâhydrogĂšne :
Cette rĂ©action est utilisĂ©e pour fabriquer un produit trĂšs pur, destinĂ© notamment Ă lâindustrie alimentaire.
Le chlorure dâhydrogĂšne peut Ă©galement ĂȘtre produit Ă partir du dichlore et de composĂ©s contenant de lâhydrogĂšne par exemple les hydrocarbures. La chloration des composĂ©s organiques peut donner lieu Ă la production de chlorure dâhydrogĂšne :
La rĂ©action de produits chlorĂ©s avec du fluorure dâhydrogĂšne pour former des composĂ©s fluorĂ©s permet Ă©galement de produire du chlorure dâhydrogĂšne :
Lorsque ces rĂ©actions ont lieu en milieu anhydre (absence dâeau), il se forme du HCl gazeux.
Le chlorure dâhydrogĂšne peut Ă©galement ĂȘtre produit Ă lâĂ©chelle industrielle Ă partir de chlorure de sodium (NaCl) et dâacide sulfurique[11] :
2 NaCl + H2SO4 â 2 HCl + Na2SO4.
SynthĂšse du chlorure d'hydrogĂšne
Le chlorure dâhydrogĂšne peut ĂȘtre synthĂ©tisĂ© en ajoutant lentement de lâeau (ou un acide) Ă certains rĂ©actifs chlorĂ©s en excĂšs, tels que des chlorures de phosphore, le chlorure de thionyle (SOCl2) ou des chlorures d'acyle. Un ajout trop important dâeau peut conduire Ă la dissolution du chlorure dâhydrogĂšne formĂ© et Ă la formation dâacide chlorhydrique. Par exemple, lâajout lent dâeau froide au pentachlorure de phosphore conduit Ă la formation dâHCl suivant :
Un ajout dâeau chaude permet dâobtenir plus de HCl en hydrolysant PCl5 en acide phosphorique. La rĂ©action chimique entre lâeau et le trichlorure de phosphore PCl3 produit Ă©galement du HCl.
La rĂ©action du chlorure de thionyle avec lâeau produit du HCl ainsi que du dioxyde de soufre SO2. Pour les rĂ©actions du chlorure de thionyle ou des chlorures dâacyle avec lâeau, voir chlorure de thionyle et chlorure d'acyle.
GĂ©nĂ©rateur dâHCl
Il est possible de prĂ©parer de petites quantitĂ©s dâHCl pour une utilisation en laboratoire en utilisant un gĂ©nĂ©rateur dâHCl suivant diffĂ©rentes mĂ©thodes :
- libĂ©ration Ă partir dâacide chlorhydrique concentrĂ© en utilisant de lâacide sulfurique concentrĂ©.
- libĂ©ration Ă partir dâacide chlorhydrique concentrĂ© en utilisant du chlorure de calcium anhydre.
- en faisant rĂ©agir de lâacide sulfurique et du chlorure de sodium suivant : NaCl + H2SO4 â NaHSO4 + HClâ
GĂ©nĂ©ralement, lâacide chlorhydrique ou lâacide sulfurique est ajoutĂ© goutte Ă goutte au rĂ©actif dans un ballon. LâHCl peut ĂȘtre sĂ©chĂ© en le faisant buller au travers dâacide sulfurique concentrĂ©.
Utilisations
Les utilisations historiques du chlorure dâhydrogĂšne au cours du XXe siĂšcle incluent notamment lâhydrochloration des alcynes pour la production des monomĂšres chlorĂ©s chloroprĂšne et chlorure de vinyle, qui sont ensuite polymĂ©risĂ©s pour fabriquer du polychloroprĂšne (nĂ©oprĂšne) et polychlorure de vinyle (PVC). Pour la production de chlorure de vinyle, lâacĂ©tylĂšne (C2H2) subit une addition de HCl sur la triple liaison pour former du chlorure de vinyle.
Le « procĂ©dĂ© acĂ©tylĂšne », utilisĂ© depuis les annĂ©es 1960 pour produire le chloroprĂšne, commence par la rĂ©action de deux molĂ©cules dâacĂ©tylĂšne. LâintermĂ©diaire obtenu subit une addition de HCl sur la triple liaison ce qui conduit au chloroprĂšne :
Le procĂ©dĂ© acĂ©tylĂšne a Ă©tĂ© remplacĂ© par un procĂ©dĂ© au cours duquel Cl2 sâadditionne Ă lâune des doubles liaisons du 1,3-butadiĂšne, Ă©tape suivie par une Ă©limination qui produit du chloroprĂšne et du HCl.
Ă lâheure actuelle, les principales applications du chlorure d'hydrogĂšne concernent :
- pour la plus grande part la production dâacide chlorhydrique
- lâhydro-chloration du caoutchouc
- la production de chlorure de vinyle et de chlorure dâalkyle
- le traitement du coton
- lâindustrie des semi-conducteurs.
Effets sur la santé
Le chlorure dâhydrogĂšne forme de lâacide chlorhydrique au contact des tissus du corps. Son inhalation peut causer de la toux, la suffocation, lâinflammation des parois nasales, de la gorge et du systĂšme respiratoire. Dans les cas les plus graves, elle peut entraĂźner un ĆdĂšme pulmonaire, une dĂ©faillance du systĂšme cardiovasculaire et la mort. Le chlorure dâhydrogĂšne peut causer de graves brĂ»lures des yeux et des dommages oculaires irrĂ©versibles. Il ne doit ĂȘtre utilisĂ© que dans une piĂšce bien ventilĂ©e et avec un masque.
Voir aussi
Notes et références
- CHLORURE D'HYDROGENE, Fiches internationales de sécurité chimique
- Masse molaire calculĂ©e dâaprĂšs « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, , 89e Ă©d., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 9-50
- (en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill, , 7e Ă©d., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5), p. 2-50
- (en) Klotz, Irving M. / Rosenberg, Robert M., Chemical Thermodynamics, Basic Concepts and Methods, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, , 564 p. (ISBN 978-0-471-78015-1 et 0-471-78015-4), p. 98
- (en) W. M Haynes, Handbook of chemistry and physics, CRC, 2010-2011, 91e Ă©d., 2610 p. (ISBN 978-1-4398-2077-3), p. 14-40
- (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, , 90e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-4200-9084-0)
- Numéro index rÚglement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008) dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du
- « Chlorure d'hydrogÚne » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
- « Hydrogen chloride », sur hazmap.nlm.nih.gov (consulté le )
- « Chlorure d'hydrogÚne », sur Société chimique de France, (consulté le )