H290 : Peut être corrosif pour les métaux H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H335 : Peut irriter les voies respiratoires P260 : Ne pas respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P303+P361+P353 : En cas de contact avec la peau (ou les cheveux) : enlever immédiatement les vêtements contaminés. Rincer la peau à l’eau/se doucher. P304+P340+P310 : En cas d'inhalation : transporter la victime à l’extérieur et la maintenir au repos dans une position où elle peut confortablement respirer. Appeler immédiatement un CENTRE ANTIPOISON/un médecin. P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer.
L'acide chlorhydrique (aussi anciennement appelé acide muriatique) est unesolution dechlorure d'hydrogène dans l'eau. Le chlorure d'hydrogène, unacide fort, est un gazdiatomique deformule chimique HCl qui s'ionise totalement ensolution aqueuse pour donner toute une variété d'espèces chimiques, notamment desanionschlorure Cl− et descationshydronium H3O+, ces derniers étant en moyennesolvatés par cinqmolécules d'eau ; diverses variétés d'ions oxonium sont également présents parmi lessolutés. Il se présente sous la forme d'un liquide incolore d'aspect aqueux à l'odeur piquante très reconnaissable. L'acide concentré est trèscorrosif, avec des émanations ou « fumées » toxiques, et il doit être manié avec précaution[5] ; il peut avoir unpH inférieur à -1[6].
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AuMoyen Âge, les alchimistes européens connaissaient l'acide chlorhydrique sous le nom d’esprit de sel ouacidum salis. La vapeur, le chlorure d'hydrogène, est legazacidemarin[9]. L'ancien nomacide muriatique possède la même origine :muriatique signifie « appartenant au sel ou à l'eau de mer », et le nom est parfois encore utilisé.Basilius Valentinus, l'abbé-alchimiste de l'abbaye d'Erfurt (Allemagne), en produisit une quantité importante auXVe siècle.
Au cours de larévolution industrielle, la demande de substancesalcalines, et notamment decarbonate de sodium, augmente fortement enEurope, et le procédé industriel mis au point parNicolas Leblanc permet une production bon marché à grande échelle en tant que produit secondaire. Dans leprocédé Leblanc, du sel est transformé en carbonate de sodium, en utilisant comme réactifs de l’acide sulfurique, de lacraie et ducharbon, avec également une production secondaire de chlorure d'hydrogène gazeux. Jusqu'à ce que la promulgation en1863 de l'Alkali Act l'interdise auRoyaume-Uni, le chlorure d'hydrogène est relâché dans l'air[9]. À la suite de cette interdiction, les producteurs de carbonate de sodium sont contraints de dissoudre le gaz dans l'eau, produisant ainsi de l'acide chlorhydrique à l'échelle industrielle[9].
Lorsque le procédé Leblanc est remplacé au début duXXe siècle par leprocédé Solvay, sans production secondaire d'acide chlorhydrique, celui-ci s'était d'ores et déjà imposé comme un réactif chimique important pour un grand nombre d'applications. Son intérêt commercial contribua à l'émergence d'autres techniques de production, qui sont toujours utilisées à l'heure actuelle (voir dans la suite).
Le chlorure d'hydrogène (HCl(g)), sous forme gazeuse, est un monoacide qui se dissocie (s'ionise) dans l'eau pour donner union H+ (unproton). L'autre ion formé lors de la dissociation est l'ionchlorure Cl−. Ensolution aqueuse, l'ion H+ se lie à une molécule d'eau pour former union oxonium H3O+. En effet, la molécule d’eau est sensiblement polarisée et peut former une liaison faible avec le noyau hydrogène de la seconde molécule fortement polarisée, laquelle libère alors l’ion chlorure qui conserve l’électron issu de l’hydrogène :
L'acide chlorhydrique peut donc être utilisé pour préparer des sels ditschlorures, par exemple le chlorure de sodium NaCl(s). L'acide chlorhydrique est un acide fort : il est totalement dissocié dans l'eau.
Des deux ions H3O+ et Cl− résultants de cettehydratation du chlorure d'hydrogène, l’ion chlorure n'est plus polarisé spatialement (mais reste légèrement réactif face à un autre composé réductible présent dans la solution), alors que l'ion oxonium distribue équitablement les deux électrons issus des atomes hydrogène de l'eau autour des trois noyaux d'hydrogène de l'ion oxonium, dans une configuration faiblement polarisée spatialement (et beaucoup plus stable que celle du chlorure d’hydrogène). Cette faible polarisation spatiale de l'ion oxonium peut toutefois encore former une liaison faible avec une autre molécule d'eau à son voisinage, en phase liquide ou dans un cristal (glace d'acide chlorhydrique). Ces liaisons faibles opportunes font apparaître, temporairement en phase liquide, des complexes quasi-quadrivalents mais très instables autour du noyau d'oxygène, en formant avec l'eau ou ses rares ions hydrogène des liaisons plus fiables que celles liant deux molécules d'eau en phase liquide ; ces complexes sont capables de libérer alors très facilement n'importe lequel des 4 noyaux d’hydrogène résultant de cette association, ce qui lui confère son caractère de solution acide très réactive, notamment sur unmétal ou uncomposé organique.
Les glaces d'acide chlorhydrique forment également des cristaux plus fins et plus facilement fragmentés que ceux de la glace d'eau pure (à conditions de glaciation égales) et seront les premières à fondre (à une température légèrement plus basse) ; la température de glaciation de l'acide chlorhydrique et la quantité relative de glace formée dépend de la concentration en acide de la solution, mais cette différence n'est pas notable pour les solutions usuelles ou les solutions gastriques (insuffisamment concentrées en dépit du pH fortement acide). Cependant c'est l'eau pure de la solution qui gèlera la première (à0 °C et non à−30 °C pour la solution d'acide chlorhydrique en concentration molaire), ce qui peut alors dégager le chlorure d'hydrogène gazeux qui se réhydrate dans la fraction non gelée de l'eau surnageante (sauf en cas desurgélation brutale à température très froide pour bloquer les recombinaisons et exfiltrations de soluté à travers les glaces en formation), dont la concentration en acide augmente par conséquent. Cette particularité permet aussi à certainesbactéries acidophiles de résister à des températures très basses où elles devraient geler assez brutalement et exploser (par exemple lors de la congélation qui ne détruit pas les bactéries présentes dans les sucs gastriques, qui doivent absolument être éliminés des aliments par lavage avant congélation, car ces bactéries peuvent rester actives et encore se multiplier dans l'aliment pourtant gelé).
Titrage acide-base.
Les monoacides possèdent une seuleconstante de dissociation acide,Ka, qui est liée au taux de dissociation de l'acide dans l'eau. Pour un acide fort comme HCl, leKa est très élevé (> 1). Des tentatives ont été faites pour assigner une constanteKa à HCl. Lorsqu'un sel de chlorure comme NaCl(s) est ajouté à HCl aqueux, il n'a pratiquement aucun effet sur lepH, ce qui indique que l'ion Cl− est unebase conjuguée extrêmement faible et que HCl est totalement dissocié en solution aqueuse. Pour des solutions d'acide chlorhydrique concentrées ou intermédiaires, l'hypothèse que lamolarité des ions H+ (pratiquement tous hydratés) est égale à la molarité d'HCl avant sa solution est excellente, avec un accord de quatrechiffres significatifs.
Parmi les acides forts courants en chimie, tous inorganiques, l'acide chlorhydrique est le monoacide le moins susceptible de subir uneréaction d'oxydoréductionparasite. Il est l'un des acides les moinsdangereux à manipuler : en dépit de son acidité, il produit des ions chlorure très peuréactifs et nontoxiques. Les solutions d'acide chlorhydrique moyennement concentrées sont stables et leur concentration ne varie pas dans le temps. Ces propriétés, alliées au fait qu'il est disponible comme réactif pur, font de l'acide chlorhydrique un très bon réactif acide ou un très bon acide pour letitrage de solutionsbasiques de concentrations inconnues. Les acides forts sont utiles pour le titrage parce qu'ils donnent des points d'équivalence plus marqués, rendant les résultats plus précis. L'acide chlorhydrique est fréquemment utilisé enanalyse chimique ou pour dissoudre des échantillons en vue d'analyse. Les solutions d'acide chlorhydrique concentrées peuvent dissoudre certainsmétaux en formant des chlorures d'oxydes métalliques et dudihydrogène gazeux. Il est également utilisé commecatalyseur acide dans certaines réactions chimiques.
Au cours de larévolution industrielle, l'acide chlorhydrique devint un réactif chimique industriel important utilisé dans de nombreuses applications, notamment pour la production à grande échelle decomposés organiques comme lechlorure de vinyle pour lePVC, ou comme le4,4'-MDI/Diisocyanate de toluène pour lepolyuréthane, ainsi que pour des applications à plus petite échelle comme la production degélatine ou le traitement ducuir. La production d'acide chlorhydrique avoisine à l'heure actuelle les vingt millions de tonnes par an (estimation en légère augmentation).
Les propriétés physiques de l'acide chlorhydrique, telles que lespoints d'ébullition ou defusion, dépendent de la concentration ou de la molarité d'HCl en solution aqueuse. Elles varient depuis les propriétés physiques de l'eau pour 0 % de HCl jusqu'à celles de l'acide chlorhydrique fumant pour des fractions supérieures à 40 % de HCl.
La réaction a lieu dans unbrûleur : les deux gaz sont acheminés dans une chambre de combustion où ils réagissent en présence d'une flamme qui permet une température supérieure à2 000 °C[9]. L'absence d'humidité dans les réactifs est primordiale, car lavapeur d'eau permet au chlorure d'hydrogène formé de corroder l'installation. Pour éviter cette corrosion, une installation en silice ou en graphite est nécessaire[9]. Le mélange hydrogène et chlore étant explosif, il faut s'assurer que la réaction est complète. Pour ce faire un léger excès d'hydrogène (1-2 %) est utilisé, ce qui assure un produit exempt de toute trace de chlore[9].
D'autres procédés basés sur le même principe « brûlent » du carbone (coke) ou dudioxyde de soufre en présence de chlore et de vapeur d'eau[9].
Cette voie de synthèse appelée aussi procédé au sulfate est un grand consommateur d'énergie et son importance diminue actuellement dans la production du chlorure d'hydrogène. L'acide sulfurique réagit en deux étapes avec le sel contenant le chlorure :
La majeure partie de la production d'acide chlorhydrique est liée à lachloration decomposés organiques notamment la production dechlorure de vinyle à partir de1,2-dichloroéthane[9]. Il s'agit souvent d'une production intégrée, c'est-à-dire que le flux gazeux de chlorure d'hydrogène quitte l'installation de chloration pour être utilisé dans une autre installation chimique. Il s'agit d'une réaction de substitution d'unatome d'hydrogène par un atome de chlore provenant dudichlore. L'atome d'hydrogène ainsi libéré se recombine pour former le chlorure d'hydrogène.
Une voie de synthèse de lafluoration permet la production de d'acide chlorhydrique. La réaction est semblable à la chloration, mais cette fois c'est un atome de chlore préalablement fixé sur le substrat qui est substitué par un atome de fluor. Cette réaction est notamment utilisée pour la fluoration dechlorofluoroalcanes, de composés aromatiques et d'hétérocycles[9].
L'utilisation decatalyseurs est souvent nécessaire pour les cas de multifluoration : les halogénures d'antimoine sont les plus usités en phase liquide alors qu'en phase gazeuse ce sont les sels de fluor tels lefluorure d'aluminium ou lefluorure de chrome[10].
Le chlorure d'hydrogène gazeux obtenu est soit réutilisé directement, soit dissous dans de l'eau pour former de l'acide chlorhydrique.
Les composés organiques chlorés correspondent à une classe de déchets toxiques notamment liés à une faible biodégradabilité. L'incinération est la méthode la plus utilisée pour neutraliser de telles substances. Lacombustion a lieu à des températures supérieures à1 000 °C dans des installationsréfractaires en présence d'excès d'oxygène. Les gaz de combustion contenant de l'eau, du gaz carbonique et du chlorure d'hydrogène sont refroidis via un refroidissement à l'eau par contact direct. L'acide est récupéré par absorption dans l'eau[9].
L'acide chlorhydrique est produit ensolution jusqu'à des concentrations de 38 % HCl. Des concentrations plus élevées sont possibles d'un point de vue chimique, mais l'évaporation est alors importante et tant le stockage que la manipulation demandent des précautions supplémentaires, telles destempératures basses ou une mise souspression. Les solutions produites pour l'industrie ont donc des concentrations voisines de30 à 34% HCl, optimisées pour le transport de manière à limiter les pertes par évaporation. Les solutions pour un usage domestique (principalement dans les produits d'entretien) ont généralement des concentrations de l'ordre de10 à 12 % HCl, pour lesquelles il est toutefois recommandé de diluer de nouveau avant utilisation.
Les principaux fabricants d'acide chlorhydrique dans lemonde sont notammentDow Chemical avec2 millions de tonnes par an[11], ainsi queFormosa plastics,Georgia gulf corporation,Tosoh corporation,AkzoNobel etTessenderlo avec des productions comprises entre 0,5 et 1,5 million de tonnes par an[11]. La production mondiale totale est estimée à 20 millions de tonnes par an, dont environ 3 millions de tonnes par synthèse directe et le complément comme produit secondaire de réactions organiques[11]. La plus grande partie de la production est utilisée directement par le producteur : le marché mondial « externe » est estimé à 5 millions de tonnes par an[11].
L'acide chlorhydrique est un acide inorganique très fort, utilisé dans un grand nombre de procédés industriels. La qualité du produit utilisé dépend généralement de l'application envisagée. Cet acide sert à la fabrication d'engrais, de chlorures et de sels métalliques divers. De plus, on l'utilise pour le décapage et le détartrage des métaux.
Une utilisation importante de l'acide chlorhydrique de haute qualité est la régénération derésines échangeuses d'ions. L'échange decations est couramment utilisé pour retirer desions dont notammentNa+ ouCa2+ de solutions aqueuses pour produire de l'eau déminéralisée :
Na+ est remplacé par H3O+
Ca2+ est remplacé par 2 H3O+
Les résines échangeuses d'ions et l'eau déminéralisée ainsi obtenue sont très utilisées dans l'industrie chimique, la production d'eau potable ou l'industrie agroalimentaire.
Dans les industries nécessitant unepureté élevée (industrie pharmaceutique, agroalimentaire, ou de production d'eau potable), le contrôle dupH de l'eau utilisée dans les procédés est effectué avec de l'acide chlorhydrique de haute qualité. Dans les industries moins sensibles, de l'acide chlorhydrique de qualité technique est utilisé pour neutraliser l'eau rejetée, ou pour les traitements depiscines.
Ledécapage est une étape essentielle dans le traitement de surface d'unmétal, le plus souvent dufer ou de l'acier, pour retirer la couche d'oxyde avant de lui faire subir uneextrusion, unegalvanisation ou tout autre procédé. Le réactif le plus couramment utilisé pour le décapage des aciers carbone est l'acide chlorhydrique de qualité technique, de concentration généralement voisine de 18 % HCl.
Le produit de la réaction a longtemps été réutilisé en tant que solution dechlorure de fer(II), mais les concentrations importantes demétaux lourds tendent à faire disparaître cette utilisation.
L'industrie métallurgique a développé dans les dernières années un procédé de régénération de l'acide chlorhydrique permettant de récupérer l'acide utilisé lors du décapage. L'un des procédés de régénération les plus courants est leprocédé Dependeg :
De cette manière, l'acide chlorhydrique est utilisé en circuit fermé. L'oxyde de fer produit par le procédé de régénération constitue par ailleurs un produit secondaire valorisable dans l'industrie.
L'acide chlorhydrique n'est pas un réactif de décapage couramment utilisé dans le cas des aciers inoxydables (on utilise plutôt des solutions à base d'acide fluorhydrique).
L'acide chlorhydrique peut être utilisé pour produire un grand nombre de composés inorganiques au cours de réactions de typeacido-basique, notamment des produits de traitement de l'eau tels que lechlorure de fer(III) ou lechlorure d'aluminium.
Le chlorure de fer(III) et le chlorure d'aluminium sont utilisés comme agents coagulants oufloculants dans des traitements d'effluents, la production d'eau potable ou la production depapier.
L'acide chlorhydrique est un produit chimique fondamental utilisé également dans un grand nombre d'applications à petite échelle, telles que letraitement ducuir ou la construction, ou en tant quenettoyant domestique. De plus, la production depétrole peut être facilitée en injectant de l'acide chlorhydrique dans les formations rocheuses constituant le puits de pétrole, ce qui permet dedissoudre une partie de la roche et de former une structureporeuse. L'acidification est un procédé couramment utilisé pour la production pétrolière enmer du Nord.
L'acide chlorhydrique est utilisé à des fins dedétartrant en dissolvant le calcaire (majoritairement fait decarbonate de calcium CaCO3) présent sur la surface de pièces fréquemment au contact de l'eau (toilette, éviers, etc.), selon la réaction suivante :
De nombreuses transformations chimiques mettant en œuvre de l'acide chlorhydrique sont également utilisées pour la production d'ingrédientsalimentaires ou d'additifs alimentaires. On peut notamment citer l'aspartame, lefructose, l'acide citrique, lalysine, lesprotéines hydrolysées et lagélatine. L'acide chlorhydrique utilisé est alors de qualité extra-pure. En tant qu'additif, il correspond au code européenE507.
L’acide chlorhydrique est également utilisé dans les systèmes derefroidissement atmosphérique de certainescentrales nucléaires.
Enfin, il est utilisé pour nettoyer des minéraux tels que les quartz, l'acide dissolvant les salissures (fer…) qui voilent les cristaux.
L'acide chlorhydrique est le principal constituant desacides gastriques. Il est donc présent dans l'estomac où il contribue à ladigestion des aliments. Il est sécrété par lescellules pariétales (également connues sous le nom de cellules oxyntiques) au cours d'un mécanisme complexe mettant en jeu une importante quantité d'énergie. Ces cellules contiennent un réseau de sécrétion important (appelé canaliculi), depuis lequel l'acide chlorhydrique est sécrété dans l'estomac. Elles font partie desglandes épithéliales de l'estomac.
les prostaglandines (elles stimulent les sécrétions de mucus et de bicarbonate, maintiennent l'intégrité de la barrière épithéliale, permettent l'afflux sanguin adéquat et stimulent la réparation des membranes muqueuses endommagées).
Lorsque ces mécanismes de protections ne fonctionnent pas, il peut se développer des brûlures d'estomac (ouulcère). Des médicaments appelésinhibiteurs de la pompe à protons permettent d'empêcher la production excessive d'acide dans l'estomac, tandis que desantiacides permettent de neutraliser les acides présents.
Dans certains cas, la production d'acide chlorhydrique dans l'estomac peut être insuffisante. Cet état pathologique est connu sous le nom d'achlorhydrie (ou hypochlorhydrie). Il peut potentiellement conduire à desgastro-entérites.
L'acide chlorhydrique est également en partie responsable des effets dugaz moutarde. En présence d'eau, par exemple à la surface desyeux ou dans les poumons, le gaz moutarde réagit en formant de l'acide chlorhydrique.
L'acide chlorhydrique fortement concentré forme desvapeurs acides. Ces dernières et la solution d'acide ont toutes deux un effet corrosif sur lestissus humains, et peuvent endommager les organes respiratoires, lesyeux, lapeau et lesintestins. Ledichlore, un gaz très toxique, est produit lorsque l'acide chlorhydrique est mélangé avec des produits chimiquesoxydants courants tels que l'eau de Javel (Na+(aq) + ClO−(aq)) ou lepermanganate de potassium (KMnO4). Pour minimiser les risques lors de l'utilisation d'acide chlorhydrique, il convient de prendre les précautions appropriées. Par exemple, il ne faut jamais ajouter de l'eau dans l'acide : pour éviter les projections de gouttelettes acides, il convient d'ajouter l'acide dans l'eau. Il est également recommandé de toujours porter deslunettes de sécurité et des gants[12].
L'ingestion d'acide chlorhydrique peut entraîner une perforation de l'estomac ou de l’œsophage, quelques jours après l'ingestion[13],[14].
Certains produits anticalcaires, utilisés notamment pour le nettoyage des WC, contiennent de l'acide chlorhydrique. L'acide chlorhydrique, s'il est rejeté dans l'environnement, participe à l'acidification des sols[15].
↑abc etdEntrée « Hydrochloric acid solution » dans la base de données de produits chimiquesGESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand,anglais), accès le 8 juillet 2018(JavaScript nécessaire).
