Stężony kwas solny: stężenia 30% i 35% do 38% oraz gęstość

Czym jest stężony kwas solny i czy jest groźny

Stężony kwas solny to wodny roztwór chlorowodoru HCl(aq), znany też jako kwas chlorowodorowy o numerze CAS 7647-01-0, który działa silnie żrąco już przy krótkim kontakcie. Wzór HCl opisuje sam chlorowodór, a zapis HCl(aq) podkreśla że chodzi o jego roztwór w wodzie. W dokumentacji spotyka się też numer WE 231-595-7 oraz identyfikatory PubChem 313 i DrugBank DB13366, przydatne przy szukaniu karty charakterystyki.

Czysty roztwór tworzy przezroczystą, bezbarwną ciecz o ostrym, duszącym zapachu i bardzo niskim pH <1 w 20 st. C. Kwas solny pozostaje lotny, więc nad otwartym opakowaniem uwalnia pary, a przy tym nie wykazuje własności utleniających. Karta charakterystyki podaje topnienie od około minus 40 st. C do minus 25 st. C zależnie od stężenia, wrzenie około 85 st. C oraz brak klasyfikacji wybuchowej, co dla BHP oznacza zagrożenie żrące i inhalacyjne, a nie wybuchowe.

Tak, to substancja groźna. Silnie żrąca ciecz o wysokiej kwasowości powoduje oparzenia chemiczne skóry, uszkodzenie oczu, podrażnienie i uszkodzenie błon śluzowych oraz dróg oddechowych. Kontakt z mgłą znad stężonego roztworu szybko daje kaszel i dławienie, a zachlapanie oczu grozi trwałym uszkodzeniem wzroku. Dlatego przy każdej pracy obowiązuje wentylacja, szczelne gogle i rękawice kwasoodporne, a w razie narażenia liczy się natychmiastowa reakcja opisana w kolejnej części.

Stężenie, gęstość, stężenie molowe i bezpieczne rozcieńczanie

Handlowy stężony kwas solny ma zwykle od 35% do 38% z tolerancją ±0,5%, czyli minimum 35% i maksimum 38%, a najczęściej spotyka się deklarację 36%. Dolną granicą umownie uznawaną za stężoną jest 30%, więc cały przedział stężony to od 30% do 38%. Powyżej 30% roztwór zaczyna wyraźnie dymić na powietrzu, bo ulatnia się gazowy chlorowodór i tworzy mgłę z wilgocią w powietrzu.

Gęstość rośnie razem ze stężeniem i w 20 st. C wynosi około 1,15 do 1,18 g/cm3 dla roztworów stężonych. Dokładne punkty odniesienia to 1,1468 g/cm3 dla 30% oraz 1,1771 g/cm3 dla 36%, a dla roztworu około 33% przyjmuje się około 1,1655 g/cm3. Warto to zapamiętać, bo w sieci krąży wartość około 1,023 g/cm3, która odpowiada roztworowi około 5%, a nie kwasowi stężonemu. Chlorowodór rozpuszcza się w wodzie bardzo dobrze, do 82,3 g na 100 g wody w 0 st. C i 56,1 g na 100 g w 60 st. C, a teoretyczne maksimum w 0 st. C sięga 45,148%, więc handlowe 35% do 38% to poziom wysoki, ale nie graniczny. Dla rozpuszczalników organicznych karty zwykle nie podają danych.

Dla kontekstu w obrocie występują też roztwory pośrednie, na przykład 20% oraz zakresy od 31% do 33% i od 33% do 35%, natomiast fizjologiczne stężenie w soku żołądkowym to tylko około 0,5%.

Przy dozowaniu i rozcieńczaniu najwygodniej korzysta się z tabeli, a molowość wylicza się ze wzoru M = 10 × d × Cp / 36,46, gdzie d to gęstość w g/cm3, Cp to stężenie procentowe, a 36,46 g/mol to masa molowa HCl. Z takich danych wylicza się że 1 l roztworu 30% waży 1146,8 g i zawiera około 9,4 mola HCl, a 1 l roztworu 36% waży 1177,1 g i zawiera około 11,6 mola HCl.

Rozcieńczanie zawsze prowadzi się poprzez wlewanie kwasu do wody, nigdy odwrotnie. Reakcja jest silnie egzotermiczna, więc kwas dodaje się powoli, cienkim strumieniem, przy mieszaniu i chłodzeniu naczynia, w środkach ochrony osobistej i przy wentylacji. W razie rozlania kwas neutralizuje się wodorowęglanem sodu, a miejsce ekspozycji na skórze lub w oczach przepłukuje się dużą ilością wody i zapewnia pomoc medyczną. Kwas przechowuje się w suchym, ciemnym i chłodnym miejscu, w szczelnym opakowaniu z tworzywa odpornego na kwasy, niedostępnym dla małych dzieci.

Do czego stosuje się stężony kwas solny i co rozpuszcza

Dzięki silnej żrącości stężony kwas solny sprawdza się wszędzie tam, gdzie trzeba szybko rozpuścić tlenki, kamień i osady mineralne. Rozpuszcza metale i związki mineralne, usuwa tlenki, w tym tlenki żelaza, rozpuszcza wykwity wapienne oraz rozkłada strukturę cementu i betonu. Ta agresywność wyjaśnia jego popularność w utrzymaniu ruchu, ale też wymusza ostrożność przy dozowaniu.

• Metale i utrzymanie ruchu: oczyszczanie powierzchni metali, trawienie metali, odrdzewianie, usuwanie tlenków, przygotowanie do galwanizacji i cynkowania oraz przygotowanie cynku i blachy cynkowej do lutowania.
• Chemia i przemysł: surowiec i medium kwaśne do reakcji chemicznych, produkcja chlorowców organicznych, PVC, detergentów, barwników i klejów, przemysł wydobywczy, włókienniczy, tworzyw sztucznych, farmaceutyczny, garbarstwo, cukrownictwo, ekstrakcja rud, rafinacja ropy naftowej oraz produkcja środków czystości i środków ochrony roślin.
• Woda i instalacje: regulator pH przy uzdatnianiu wody, korekta parametrów ścieków, regeneracja wymienników jonitowych w energetyce oraz mycie przemysłowe i oczyszczanie instalacji przemysłowych.
• Laboratorium, geologia i medycyna: przygotowywanie próbek, ekstrakcja i analiza substancji biologicznych, diagnostyka medyczna oraz analiza minerałów w geologii.
• Budownictwo, sprzątanie i drobne zastosowania: usuwanie nalotu z ceramiki sanitarnej, czyszczenie fug na glazurze i terakocie, czyszczenie betonu, a w akwarystyce i elektronice korekta pH oraz trawienie płytek drukowanych, w tym przygotowanie wody królewskiej w warunkach laboratoryjnych.

W praktyce firm sprzątających i ekip remontowych najczęściej wykorzystuje się działanie na kamień i zaprawy, a w przemyśle na zgorzelinę i rdzę przed malowaniem lub cynkowaniem. Im wyższe stężenie, tym szybsza reakcja, ale też więcej oparów i większe ryzyko nadtrawienia podłoża, dlatego do czyszczenia zwykle stosuje się roztwory robocze po rozcieńczeniu.

Gatunki, zakup i cena stężonego kwasu solnego

Gatunki techniczny, syntetyczny, spożywczy, czysty, CZDA i farmaceutyczny różnią się głównie czystością i limitami zanieczyszczeń, a nie samą mocą kwasu. Techniczny ma zwykle od 28% do 31%, syntetyczny i spożywczy około 33%, a czysty, CZDA i farmaceutyczny około 37%. Produkt techniczny może być żółty z powodu domieszek żelaza i chloru, co nie dyskwalifikuje go do odrdzewiania, ale wyklucza z analiz i farmacji.

CZDA wyróżniają bardzo niskie limity, między innymi pozostałość po prażeniu jako SO4 max 0,001%, siarczany max 0,0002%, siarczyny max 0,0005%, wolny chlor max 0,0001% oraz pojedyncze metale jak cynk, magnez, mangan, miedź, nikiel i ołów po max 0,00005%, a glin max 0,0001%. Wysoka reaktywność kwasu sprawia że nawet śladowe domieszki mają znaczenie przy analizach i w elektronice.

Kwas sprzedaje się w kwadratowych butelkach lub kanistrach sztaplowanych z HDPE z bezpieczną nakrętką, zwykle od 1000 ml przez kanistry 20 litrowe i kanister 25 kg po półpaletę 300 kg, pojemniki DPPL i cysterny przemysłowe. Małe opakowania do 5 l odbiera się osobiście albo zamawia wysyłką paletową lub drobnicową ADR, a opakowania 10 l i 20 l głównie wysyłką paletową lub odbiorem osobistym. To produkt niebezpieczny o numerze UN 1789 w II grupie pakowania, który podlega przepisom ADR, wymaga zgodności transportu z kartą charakterystyki i specjalistycznych środków, a zakup wiąże się z dokumentacją i jest wyłącznie dla firm, dodatkowo kontrolowany jako prekursor kategorii 3 według rozporządzenia europejskiego z 2004 roku.

Market budowlany zapewnia zwykle mały kanister do doraźnego czyszczenia, a hurtownia chemiczna pełny wybór gatunków, duże opakowania i dokumenty dla BHP i zaopatrzenia. Cena zależy od stężenia, czystości chemicznej, wielkości zamówienia, rodzaju opakowania, kosztów transportu i sytuacji rynkowej, dlatego przy porównaniu ofert porównuje się te same parametry, a nie samą pojemność kanistra.

Jak dobrać stężenie i gatunek do zadania

Do czyszczenia i odrdzewiania zwykle wystarcza techniczny 30% lub z zakresu od 28% do 31%, a wyższe od 35% do 38% wybiera się gdy liczy się maksymalna szybkość reakcji lub wysoka molowość roztworu roboczego po rozcieńczeniu. Niższe stężenie mniej dymi i jest łatwiejsze w kontroli, wyższe wymaga lepszej wentylacji i dokładniejszego dozowania. Dla technologa oznacza to prostą zasadę że stężenie dobiera się do szybkości procesu, a nie na zapas.

Gatunek dobiera się do wrażliwości procesu na zanieczyszczenia. Do stali, betonu i instalacji wystarcza techniczny, do uzdatniania wody i procesów syntetyczny lub spożywczy zależnie od wymagań, a do laboratorium, elektroniki i farmacji czysty, CZDA lub farmaceutyczny. Przy zakupie dla firmy liczą się też opakowanie z HDPE, odbiór ADR i komplet dokumentów, bo to one decydują o bezpieczeństwie magazynowania i ciągłości prac.