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| 名前 | |||
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| IUPAC名
塩化水素[1]
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| 体系的なIUPAC名
クロラン[2] | |||
| その他の名前
塩酸ガス 塩酸
ガス 塩酸 塩 | |||
| 識別子 | |||
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3Dモデル（JSmol）
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| 1098214 | |||
| チェビ |
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.028.723 | ||
| EC番号 |
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| 322 | |||
| ケッグ |
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| メッシュ | 塩酸+酸 | ||
パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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| 国連番号 | 1050 | ||
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |||
| 塩酸 | |||
| モル質量 | 36.46グラム/モル | ||
| 外観 | 無色のガス | ||
| 臭い | 刺激的な; 鋭く燃えるような | ||
| 密度 | 1.49 g/L [3] | ||
| 融点 | −114.22 °C (−173.60 °F; 158.93 K) | ||
| 沸点 | −85.05 °C (−121.09 °F; 188.10 K) | ||
| 823 g/L (0 °C) 720 g/L (20 °C) 561 g/L (60 °C) | |||
| 溶解度 | メタノール、エタノール、エーテル、水に溶ける | ||
| 蒸気圧 | 4352 kPa（21.1℃）[4] | ||
| 酸性度（p Ka） | -3.0; [5] −5.9 (±0.4) [6] | ||
| 塩基度(p K b ) | 17.0 | ||
| 共役酸 | クロロニウム | ||
| 共役塩基 | 塩化 | ||
屈折率( n D )
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1.0004456 (ガス) 1.254 (液体) | ||
| 粘度 | 0.311 cP (-100 °C) | ||
| 構造 | |||
| リニア | |||
| 1.05 デイ | |||
| 熱化学 | |||
熱容量 ( C )
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0.7981 ジュール/(kg·g) | ||
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
186.902 J/(K·モル) | ||
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
−92.31 kJ/モル | ||
標準燃焼エンタルピー (Δ c H ⦵ 298 ) |
−95.31 kJ/モル | ||
| 薬理学 | |||
| A09AB03 ( WHO ) B05XA13 ( WHO ) | |||
| 危険 | |||
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |||
主な危険
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有毒、腐食性 | ||
| GHSラベル: | |||
 
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| 危険 | |||
| H314、H331 | |||
| P261、P280、P303+P361+P353、P304+P340+P310、P305+P351+P338、P410+P403 | |||
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |||
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |||
LD 50 (平均投与量)
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238 mg/kg（ラット、経口） | ||
LC 50 (中央濃度)
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3124 ppm（ラット、1 時間） 1108 ppm（マウス、1時間）[8] | ||
LC Lo (公表最低額)
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1300 ppm（ヒト、30 分） 4416 ppm（ウサギ、30分） 4416 ppm（モルモット、30分） 3000 ppm（ヒト、5分）[8] | ||
| NIOSH（米国健康暴露限界）： | |||
PEL (許可)
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C 5 ppm（7 mg/m 3）[7] | ||
REL (推奨)
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C 5 ppm（7 mg/m 3）[7] | ||
IDLH（差し迫った危険）
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50ppm [7] | ||
| 安全データシート（SDS） | JT ベイカー MSDS | ||
| 関連化合物 | |||
関連化合物
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フッ化水素 臭化水素 ヨウ化水素 アスタチン酸水素 | ||
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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塩化水素化合物は、 化学式HClを持ち、ハロゲン化水素です。室温では無色のガスで、大気中の水蒸気と接触すると塩酸の白い煙を形成します。塩化水素ガスと塩酸は、技術と産業において重要です。塩化水素の水溶液である塩酸は、一般に化学式 HCl で表されます。
反応
塩化水素は二原子分子で、水素 原子Hと塩素原子Clが極性共有結合でつながっている。塩素原子は水素原子よりもはるかに電気陰性度が高いため、この結合は極性を持つ。その結果、この分子は大きな双極子モーメントを持ち、塩素原子には負の部分電荷（δ−）、水素原子には正の部分電荷（δ+）を持つ。[9]極性が高いため、HClは水（および他の極性溶媒）に非常に溶けやすい。
接触すると、H 2 OとHClは可逆的な化学反応を起こし、ヒドロニウム陽イオン[H 3 O] +と塩化物陰イオンCl −を形成する。
- HCl + H 2 O → [H 3 O] + + Cl −
得られた溶液は塩酸と呼ばれ、強酸です。酸解離定数またはイオン化定数Kaは大きく、これは HCl が水中でほぼ完全に解離またはイオン化することを意味します。水がなくても、塩化水素は酸として作用します。たとえば、塩化水素はメタノールなどの他の特定の溶媒に溶解できます。
- HCl + CH 3 OH → [CH 3 OH 2 ] + + Cl −
塩化水素は分子またはイオンをプロトン化することができ、無水（水なし）条件が求められる 化学反応の酸触媒としても機能します。
塩化水素は酸性の性質を持つため、特に水分が存在する場合には 腐食性物質となります。
構造と特性
77 K での DCl 粉末の中性子回折によって決定された固体 DCl の構造。重水素原子核は水素原子核よりも検出しやすいため、HCl の代わりに DCl が使用されました。拡張された線形構造は破線で示されています。
凍結したHClは98.4 K（-174.8 °C; -282.5 °F）で相転移を起こす。凍結した物質のX線粉末回折は、この転移中に物質が斜方晶構造から立方晶構造に変化することを示している。どちらの構造でも塩素原子は面心配列になっている。しかし、水素原子の位置は特定できなかった。[10]分光データと誘電データの分析、およびDCl（塩化重水素）の構造決定により、HClはHFと同様に固体中でジグザグ鎖を形成することが示された（右図を参照）。[11]
左に示す塩化水素ガスの赤外線スペクトルは、 2886 cm −1 (波長約 3.47 μm)付近に集まった多数の鋭い吸収線で構成されています。室温では、ほぼすべての分子が基底振動状態v = 0にあります。 非調和性を考慮すると、振動エネルギーは次のように表すことができます。
HCl 分子をv = 0からv = 1 状態に昇格させるには、 ν o = ν e + 2 x e ν e = 2880 cm −1 付近で赤外線吸収が見られることが予想されます。しかし、Q 分岐に対応するこの吸収は対称性によって禁じられているため観察されません。代わりに、分子の回転状態の同時変化により、2 セットの信号 (P 分岐と R 分岐) が見られます。量子力学的な選択則により、特定の回転遷移のみが許可されます。状態は回転量子数J = 0、1、2、3、... によって特徴付けられ、選択則では Δ J は±1 の値のみを取ることができると規定されています。
回転定数Bの値は振動定数ν oよりはるかに小さいため、分子を回転させるために必要なエネルギーははるかに少なくなります。一般的な分子の場合、これはマイクロ波領域内にあります。ただし、HCl 分子の振動エネルギーにより、吸収は赤外線領域内になるため、ガスセルを備えた赤外線分光計を使用して、この分子の回転振動遷移を示すスペクトルを簡単に収集できます。HCl の吸収は石英の透明領域内にあるため、ガスセルは石英で作ることもできます。
天然に豊富に存在する塩素は、35 Cl と37 Cl の 2 つの同位体から成り、その比率は約 3:1 です。バネ定数はほぼ同じですが、H 35 Cl と H 37 Cl の異なる換算質量により回転エネルギーに測定可能な差が生じ、各吸収線を詳しく調べると、同じ 3:1 の比率で重み付けされた二重線が観察されます。
生産
工業規模で生産される塩化水素のほとんどは塩酸製造に使用されます。[13]
歴史的なルート
17世紀、ドイツのカールシュタット・アム・マイン出身のヨハン・ルドルフ・グラウバーは、マンハイム法で塩化ナトリウム塩と硫酸を使って硫酸ナトリウムを製造し、塩化水素を放出した。イギリスのリーズのジョセフ・プリーストリーは1772年に純粋な塩化水素を製造し、[14] 1808年までにイギリスのペンザンスのハンフリー・デービーは、その化学組成に水素と塩素が含まれていることを証明した。[15]
直接合成
- Cl 2 + H 2 → 2 HCl
反応は発熱反応であるため、この装置は HClオーブンまたは HCl バーナーと呼ばれます。 生じた塩化水素ガスは脱イオン水に吸収され、化学的に純粋な塩酸になります。 この反応により、食品産業などで使用できる非常に純粋な製品が得られます。
この反応は青色光によっても引き起こされる可能性がある。[16]
有機合成
塩化水素の工業生産は、多くの場合、テフロン、フレオン、その他のCFC、クロロ酢酸、PVCなどの塩素化およびフッ素化 有機化合物の生成と統合されています。この塩酸の生産は、多くの場合、現場での自家使用と統合されています。化学反応では、炭化水素の水素原子が塩素原子に置き換えられ、その後、放出された水素原子が塩素分子の余分な原子と再結合して塩化水素が形成されます。フッ素化はその後の塩素置換反応であり、再び塩化水素を生成します。
- RH + Cl 2 → RCl + HCl
- RCl + HF → RF + HCl
生成された塩化水素はそのまま再利用されるか、水に吸収されて工業用または工業グレードの塩酸になります。
実験方法
実験室で使用するための少量の塩化水素は、HCl発生器で硫酸または無水塩化カルシウムで塩酸を脱水することによって生成することができます。あるいは、HClは硫酸と塩化ナトリウムの反応によって生成することができます。[17]
この反応は室温で起こります。ジェネレーター内に NaCl が残っていて、200 °C 以上に加熱されると、反応はさらに進行します。
- NaCl + NaHSO 4 → Na 2 SO 4 + HCl↑
このようなジェネレータが機能するには、試薬が乾燥している必要があります。
塩化水素は、塩化リン、塩化チオニル( SOCl 2 )、塩化アシルなどの特定の反応性塩化物化合物の加水分解によっても製造できます。たとえば、冷水を五塩化リン( PCl 5 ) に徐々に滴下すると、HCl が得られます。
- PCl 5 + H 2 O → POCl 3 + 2 HCl↑
アプリケーション
塩化水素のほとんどは塩酸の製造に消費されます。また、塩化ビニルや多くのアルキル塩化物の製造にも使用されます。[13]超高純度シリコンの前駆体である トリクロロシランは、約300℃で塩化水素とシリコンを反応させることで生成されます。[18]
- Si + 3 HCl → HSiCl 3 + H 2
歴史
900年頃、ジャービル・イブン・ハイヤーン（ラテン語：ゲベル）の著作とされるアラビア語文献の著者とペルシャの医師で錬金術師のアブー・バクル・アル＝ラーズィー（865年頃-925年、ラテン語：ラーゼス）は、硝酸アンモニウム（塩化アンモニウム）を硫酸ビトリオール（様々な金属の水和硫酸塩）と一緒に蒸留すると塩化水素を生成する実験を行っていた。 [19]ある実験で、アル＝ラーズィーは偶然、塩酸を生成する原始的な方法を発見した可能性がある。[20]しかし、塩化物 塩を使ったこれらの初期の実験のほとんどでは、ガス状生成物は廃棄されたようで、化学的利用が可能であることが発見される前に塩化水素は何度も生成されていた可能性がある。[21]
最初の用途の1つは塩化水銀(II)（腐食性昇華物）の合成であり、ミョウバンと塩化アンモニウム、または硫酸と塩化ナトリウムで水銀を加熱して生成する方法は、11世紀または12世紀のアラビア語のテキストである「De aluminibus et salibus（ミョウバンと塩について）」で初めて説明されました。これは、誤ってアブー・バクル・アル・ラーズィーに帰属され、クレモナのジェラルド（1144-1187）によってラテン語に翻訳されました。[22]
もう一つの重要な進歩は、偽ゲーベルによる発見（ 1300年頃の『真実の発見について』）であり、硝酸に塩化アンモニウムを加えると、金を溶かすことができる強力な溶媒（すなわち王水）を生成できることがわかった。[23]
16世紀後半に混合されていない塩酸を調製する方法が発見された後、 [24]この新しい酸（当時は塩酸またはアシドゥム・サリスと呼ばれていた）が蒸気状の塩化水素を放出することが認識され、海洋酸性空気と呼ばれました。17世紀には、ヨハン・ルドルフ・グラウバーが塩（塩化ナトリウム）と硫酸を使用して硫酸ナトリウムを調製し、塩化水素ガスを放出しました（上記の製造を参照）。1772年にはカール・ヴィルヘルム・シェーレもこの反応を報告し、発見者として認められることがあります。ジョセフ・プリーストリーは1772年に塩化水素を調製し、1810年にハンフリー・デービーはそれが水素と塩素で構成されていることを確立しました。[25]
産業革命の間、ソーダ灰などのアルカリ性物質の需要が高まり、ニコラ・ルブランはソーダ灰を生産する新しい工業規模のプロセスを開発した。ルブラン法では、硫酸、石灰石、石炭を使用して塩をソーダ灰に変換し、副産物として塩化水素を得た。当初、このガスは大気中に放出されていたが、 1863年のアルカリ法によりそのような放出が禁止されたため、ソーダ灰生産者はHCl廃ガスを水に吸収させ、工業規模で塩酸を生産した。後に、ルブラン法に似ているが、硫酸の代わりに二酸化硫黄、水、空気を使用し、全体として発熱反応であるハーグリーブス法が開発された。20世紀初頭、ルブラン法はHClを生成しないソルベイ法に事実上置き換えられた。しかし、塩化水素の生産は塩酸生産のステップとして継続された。
20 世紀における塩化水素の歴史的用途には、アルキンの塩化水素化による塩素化モノマーの クロロプレンと塩化ビニルの製造があり、これらはその後重合されてそれぞれポリクロロプレン (ネオプレン) とポリ塩化ビニル(PVC) が製造されます。塩化ビニルの製造では、アセチレン( C 2 H 2 ) は、 C 2 H 2分子の三重結合に HCl を加えることによって塩化水素化され、三重結合が二重結合に変わり、塩化ビニルが生成されます。
1960 年代までクロロプレンの製造に使用されていた「アセチレン法」では、まず 2 つのアセチレン分子を結合し、結合した中間体に三重結合を介して HCl を加えてクロロプレンに変換します (下図参照)。
この「アセチレンプロセス」は、エチレンの二重結合にCl 2 を付加し、その後の脱離によって HCl とクロロプレンを生成する プロセスに置き換えられました。
安全性
塩化水素は、体組織に含まれる水分と接触すると腐食性の塩酸を形成します。その煙を吸入すると、咳、窒息、鼻、喉、上気道の炎症を引き起こし、重篤な場合には肺水腫、循環器系不全、死に至ることもあります。[26]皮膚に触れると、発赤、痛み、重度の化学火傷を引き起こす可能性があります。塩化水素は、目に重度の火傷や永久的な目の損傷を引き起こす可能性があります。
米国労働安全衛生局と国立労働安全衛生研究所は、塩化水素の職業暴露限界を5ppm（7mg/m3）の上限に設定し[ 27 ]、塩化水素の職場安全性に関する懸念について広範な情報をまとめています。[28]
参照
参考文献
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を、通常の化学的手段で得られる限り乾燥した塩酸ガス [すなわち、塩化水素ガス] で加熱すると、発火を伴う激しい化学反応が起こった。カリウムが十分な量になると、塩酸ガスは完全に消え、その体積の3分の1から4分の1の水素が発生し、塩化カリウム（塩化カリウム）が形成されました。（反応は次のとおりでした：2HCl + 2K → 2KCl + H
2
）
- ^ クレイマー、クリス。塩化水素砲。
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- ^ CDC – NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド
- ^ 「塩化水素」。CDC - NIOSH 職場の安全と健康トピック。2012 年 3 月 5 日。2016年7 月 15 日に閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、塩化水素に関連するメディアがあります。
- 国際化学物質安全性カード 0163
- テムズ＆コスモスChem C2000 実験マニュアル