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Chlorure d'hydrogène

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« HCl » redirige ici. Pour les autres significations, voirHCL.

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Cet article concerne le corps pur. Pour le chlorure d'hydrogène en solution, voirAcide chlorhydrique.

Chlorure d'hydrogène
Image illustrative de l’article Chlorure d'hydrogène
Image illustrative de l’article Chlorure d'hydrogène
Identification
Nom UICPAacide chlorhydrique
chlorure d'hydrogène
No CAS7647-01-0
NoECHA100.028.723
No CE231-595-7
Apparencegaz, incolore, d'odeur acre[1].
Propriétés chimiques
FormuleHCl  [Isomères]
Masse molaire[3]36,461 ± 0,002 g/mol
H 2,76 %, Cl 97,23 %,
pKa-4
Moment dipolaire1,108 6 ± 0,000 3 D

[2]

Propriétés physiques
T° fusion−114 °C[1]
T° ébullitionà101,3 kPa :−85 °C[1]
Solubilitédans l'eau à20 °C :720 g·l-1[1]
Masse volumique1,49 g·l-1 (gaz)[1]

équation[4] :ρ=3.342/0.2729(1+(1−T/324.65)0.3217){\displaystyle \rho =3.342/0.2729^{(1+(1-T/324.65)^{0.3217})}}
Masse volumique du liquide en kmol·m-3 et température en kelvins, de 158,97 à 324,65 K.
Valeurs calculées :
0,79748 g·cm-3 à 25 °C.

T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3)
158,97−114,1834,8541,27081
170,02−103,1334,062781,24196
175,54−97,6133,659881,22727
181,06−92,0933,251681,21239
186,58−86,5732,837831,1973
192,11−81,0432,417961,18199
197,63−75,5231,991651,16645
203,15−7031,558431,15065
208,67−64,4831,117791,13459
214,2−58,9530,669131,11823
219,72−53,4330,211791,10155
225,24−47,9129,745021,08453
230,76−42,3929,267941,06714
236,29−36,8628,779541,04933
241,81−31,3428,278671,03107
T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3)
247,33−25,8227,763931,0123
252,86−20,2927,233680,99297
258,38−14,7726,685950,973
263,9−9,2526,11830,9523
269,42−3,7325,527730,93077
274,951,824,91040,90826
280,477,3224,261330,88459
285,9912,8423,573840,85953
291,5118,3622,83860,83272
297,0423,8922,041980,80367
302,5629,4121,162640,77161
308,0834,9320,163710,73519
313,640,4518,970840,6917
319,1345,9817,381760,63376
324,6551,512,2460,4465

Graphique P=f(T)

Pression de vapeur saturante

équation[4] :Pvs=exp(104.27+−3731.2T+(−15.047)×ln(T)+(3.1340E−2)×T1){\displaystyle P_{vs}=exp(104.27+{\frac {-3731.2}{T}}+(-15.047)\times ln(T)+(3.1340E-2)\times T^{1})}
Pression en pascals et température en kelvins, de 158,97 à 324,65 K.
Valeurs calculées :
4 722 161,04 Pa à 25 °C.

T (K) T (°C) P (Pa)
158,97−114,1813 522
170,02−103,1331 962,18
175,54−97,6146 856,36
181,06−92,0966 846,64
186,58−86,5793 068,96
192,11−81,04126 773,06
197,63−75,52169 316,03
203,15−70222 156,14
208,67−64,48286 847,69
214,2−58,95365 037,4
219,72−53,43458 462,74
225,24−47,91568 952,44
230,76−42,39698 429,36
236,29−36,86848 915,79
241,81−31,341 022 541,06
T (K) T (°C) P (Pa)
247,33−25,821 221 551,62
252,86−20,291 448 323,34
258,38−14,771 705 376,06
263,9−9,251 995 390,34
269,42−3,732 321 226,34
274,951,82 685 944,85
280,477,323 092 830,5
285,9912,843 545 417,17
291,5118,364 047 515,78
297,0423,894 603 244,46
302,5629,415 217 061,42
308,0834,935 893 800,65
313,640,456 638 710,64
319,1345,987 457 496,57
324,6551,58 356 400
P=f(T)
Point critique51,35 °C,8,26 MPa[5]
Point triple160 K (−114 °C),13,8 kPa
Vitesse du son296 m·s-1 (0 °C,1 atm)[6]
Thermochimie
S0gaz, 1 bar186,90 J·K-1·mol-1
ΔfH0gaz−92,31 kJ·mol-1
ΔvapH°16,15 kJ·mol-1 (1 atm,−85 °C);

9,08 kJ·mol-1 (1 atm,25 °C)[7]

Cp29,14 J/mol·K (25 °C)

équation[4] :CP=(4.7300E4)+(90.000)×T{\displaystyle C_{P}=(4.7300E4)+(90.000)\times T}
Capacité thermique du liquide en J·kmol-1·K-1 et température en kelvins, de 165 à 185 K.
Valeurs calculées :

T
(K)		T
(°C)		Cp
(Jkmol×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}		Cp
(Jkg×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}
165−108,1562 1501 705
166−107,1562 2401 707
167−106,1562 3301 709
167−106,1562 3301 709
168−105,1562 4201 712
169−104,1562 5101 714
169−104,1562 5101 714
170−103,1562 6001 717
171−102,1562 6901 719
171−102,1562 6901 719
172−101,1562 7801 722
173−100,1562 8701 724
173−100,1562 8701 724
174−99,1562 9601 727
175−98,1563 0501 729
T
(K)		T
(°C)		Cp
(Jkmol×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}		Cp
(Jkg×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}
175−98,1563 0501 729
176−97,1563 1401 732
177−96,1563 2301 734
177−96,1563 2301 734
178−95,1563 3201 737
179−94,1563 4101 739
179−94,1563 4101 739
180−93,1563 5001 742
181−92,1563 5901 744
181−92,1563 5901 744
182−91,1563 6801 747
183−90,1563 7701 749
183−90,1563 7701 749
184−89,1563 8601 751
185−88,1563 9501 754

P=f(T)

Précautions
SGH[8]
SGH04 : Gaz sous pressionSGH05 : CorrosifSGH06 : Toxique
Danger
H314 etH331
H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires
H331 : Toxique par inhalation
SIMDUT[9]
A : Gaz compriméD1A : Matière très toxique ayant des effets immédiats gravesE : Matière corrosive
A,D1A,E,
NFPA 704
Transport
Code Kemler :
268 : gaz toxique et corrosif
Numéro ONU :
1050 : CHLORURE D’HYDROGÈNE ANHYDRE
Classe :
2.3
Code de classification :
2TC : Gaz liquéfié, toxique, corrosif ;
Étiquettes :
pictogramme ADR 2.3
2.3 : Gaz toxiques (correspond aux groupes désignés par un T majuscule, c'est-à-dire T, TF, TC, TO, TFC et TOC).

8 : Matières corrosives

-
Numéro ONU :
2186 : CHLORURE D’HYDROGÈNE LIQUIDE RÉFRIGÉRÉ
Classe :
2.3
Code de classification :
3TC : Gaz liquéfié réfrigéré, toxique, corrosif ;
Étiquettes :
pictogramme ADR 2.3
2.3 : Gaz toxiques (correspond aux groupes désignés par un T majuscule, c'est-à-dire T, TF, TC, TO, TFC et TOC).

8 : Matières corrosives

Selon le chapitre 2.2.2.2.2, le chlorure d'hydrogène, sous sa forme liquéfiée réfrigérée n'est pas autorisé au transport par l'ADR
« ADR 2021 Vol 1 »[PDF], Nations unies,(ISBN 978-92-1-139177-0, consulté le),p. 136
Inhalationamener à l'air frais, éventuellement réanimation cardiopulmonaire
Peauenlever les vêtements souillés, laver à grande eau, montrer à un médecin
Yeuxlaver à grande eau en maintenant les paupières ouvertes, montrer à un ophtalmologiste
Ingestionne pas faire boire, ne pas faire vomir, contacter un médecin.
Écotoxicologie
Seuil de l’odoratbas :0,25 ppm
haut :10,06 ppm[10]
Unités duSI etCNTP, sauf indication contraire.
modifier 

Lechlorure d’hydrogène, de symbole chimiqueHCl, est uncorps composé dechlore et d'hydrogène, incolore,toxique et hautementcorrosif. Dans lesconditions ambiantes de température et de pression, c'est ungaz qui forme des fumées blanches au contact de l'humidité. Ces fumées sont constituées d'acide chlorhydrique,solutionionique de chlorure d'hydrogène dans l'eau.

Le chlorure d'hydrogène, à l’instar de l'acide chlorhydrique, est un produit chimique important enchimie, dans l’industrie ou dans la science. Le nomHCl se réfère parfois de manière impropre à l'acide chlorhydrique au lieu du chlorure d'hydrogène pur. Les chimistes parlent parfois d'acide chlorhydrique gazeux ouanhydre pour se référer au chlorure d'hydrogène.

Histoire

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Le chlorure d’hydrogène est connu depuis leMoyen Âge, où lesalchimistes savaient que l’acide chlorhydrique (connu alors sous le nom d’esprit de sel ouacidum salis) était dans certaines circonstances lié à des vapeurs appeléesgaz acide marin.

AuXVIIe siècle,Johann Rudolf Glauber utilisa du sel (chlorure de sodium) et de l’acide sulfurique pour fabriquer dusulfate de sodium, avec pour produit secondaire de réaction du chlorure d’hydrogène :

2 NaCl + H2SO4 → 2 HCl + Na2SO4.

Cette découverte est parfois attribuée àCarl Wilhelm Scheele, qui mit également en œuvre cette réaction en 1772.Joseph Priestley obtint du chlorure d’hydrogène pur en 1772, et en 1818,Humphry Davy démontra que ce gaz est composé d’hydrogène et dechlore.

Au cours de larévolution industrielle, la demande pour des substancesalcalines, et notamment decarbonate de sodium devint de plus en plus importante.Nicolas Leblanc développa un nouveauprocédé industriel de production decarbonate de sodium. Dans leprocédé Leblanc, du sel (chlorure de sodium) est converti encarbonate de sodium en utilisant de l’acide sulfurique, de lacraie et ducharbon, avec une production secondaire de chlorure d’hydrogène. Jusqu’à la promulgation auRoyaume-Uni de l’Alkali Act en 1863, ce dernier était libéré dans l'air. Les producteurs de carbonate de sodium durent alors le dissoudre dans l’eau, ce qui permit de produire de l’acide chlorhydrique à l’échelle industrielle. Plus tard, leprocédé Hargreaves fut développé, similaire auprocédé Leblanc à ceci près que l’acide sulfurique est remplacé par dudioxyde de soufre, de l’eau et l’air. Au début duXXe siècle, le procédé Leblanc fut remplacé par leprocédé Solvay qui ne produit pas de chlorure d’hydrogène. Cependant, le chlorure d’hydrogène constitue toujours une étape dans la production de l’acide chlorhydrique.

Chimie

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Le changement de couleur du papier pH montre que le chlorure d’hydrogène gazeux est acide

Lamolécule de chlorure d’hydrogène HCl est unemolécule diatomique constituée d’unatome d’hydrogène H et d'un atome dechlore Cl, liés par uneliaison simple. Le chlore étant nettement plusélectronégatif que l’hydrogène, la liaison est polarisée. En conséquence, la molécule porte unmoment dipolaire important, avec unecharge partielle négativeδ− portée par l’atome de chlore et une charge partielle positiveδ+ portée par l’atome d’hydrogène. Le chlorure d’hydrogène est donc une moléculepolaire. Elle est trèssoluble dans l’eau et dans lessolvants polaires.

Au contact de l’eau, le chlorure d’hydrogène s’ionise pour former desanionschlorures Cl− et descationshydronium H3O+ (H+solvaté) :

HCl + H2O → H3O+ + Cl−

La solution résultant de la réaction est appeléeacide chlorhydrique. C’est unacide fort ce qui signifie que laconstante d’acidité Ka (qui est liée au taux de dissociation de la molécule d’HCl) est très élevée : le chlorure d’hydrogène se dissocie presque totalement dans l’eau.

Même en l’absence d’eau, le chlorure d’hydrogène agit tout de même comme unacide. Par exemple, HCl peut se dissoudre dans d’autres solvants comme leméthanol etprotoner des ions ou des molécules, agissant comme acidecatalyseur pour certaines réactions chimiques pour lesquelles des conditions anhydres (absence totale d'eau) sont nécessaires :

HCl + CH3OH → CH3O+H2 + Cl− (protonation par HCl d'une molécule de méthanol CH3OH)

Du fait de sa nature acide, le chlorure d'hydrogène est un gazcorrosif, tout particulièrement en présence d’humidité (2–5 ppm d'eau suffisent).

Production

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La majeure partie du chlorure d’hydrogène produit dans l’industrie est utilisée pour la production d’acide chlorhydrique.

Une méthode courante de production de chlorure d’hydrogène dans l’industrie est le « four HCl », dans lequel du dihydrogène et du dichlore gazeux réagissent au cours d'uneréaction exothermique pour former du chlorure d’hydrogène :

Cl2 + H2 → 2 HCl

Cette réaction est utilisée pour fabriquer un produit très pur, destiné notamment à l’industrie alimentaire.

Le chlorure d’hydrogène peut également être produit à partir du dichlore et de composés contenant de l’hydrogène par exemple leshydrocarbures. La chloration descomposés organiques peut donner lieu à la production de chlorure d’hydrogène :

R-H + Cl2 → R-Cl + HCl

La réaction de produits chlorés avec du fluorure d’hydrogène pour former des composés fluorés permet également de produire du chlorure d’hydrogène :

R-Cl + HF → R-F + HCl

Lorsque ces réactions ont lieu en milieu anhydre (absence d’eau), il se forme du HCl gazeux.

Le chlorure d’hydrogène peut également être produit à l’échelle industrielle à partir dechlorure de sodium (NaCl) et d’acide sulfurique[11] :

2 NaCl + H2SO4 → 2 HCl + Na2SO4.

Synthèse du chlorure d'hydrogène

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Le chlorure d’hydrogène peut être synthétisé en ajoutant lentement de l’eau (ou unacide) à certains réactifs chlorés en excès, tels que deschlorures de phosphore, lechlorure de thionyle (SOCl2) ou deschlorures d'acyle. Un ajout trop important d’eau peut conduire à la dissolution du chlorure d’hydrogène formé et à la formation d’acide chlorhydrique. Par exemple, l’ajout lent d’eau froide aupentachlorure de phosphore conduit à la formation d’HCl suivant :

PCl5 + H2O → POCl3 + 2 HCl

Un ajout d’eau chaude permet d’obtenir plus de HCl enhydrolysant PCl5 enacide phosphorique. La réaction chimique entre l’eau et letrichlorure de phosphore PCl3 produit également du HCl.

La réaction duchlorure de thionyle avec l’eau produit du HCl ainsi que dudioxyde de soufre SO2. Pour les réactions du chlorure de thionyle ou des chlorures d’acyle avec l’eau, voirchlorure de thionyle etchlorure d'acyle.

Générateur d’HCl

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Il est possible de préparer de petites quantités d’HCl pour une utilisation en laboratoire en utilisant ungénérateur d’HCl suivant différentes méthodes :

Généralement, l’acide chlorhydrique ou l’acide sulfurique est ajouté goutte à goutte au réactif dans un ballon. L’HCl peut être séché en le faisant buller au travers d’acide sulfurique concentré.

Utilisations

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Les utilisations historiques du chlorure d’hydrogène au cours duXXe siècle incluent notamment l’hydrochloration desalcynes pour la production desmonomères chloréschloroprène etchlorure de vinyle, qui sont ensuitepolymérisés pour fabriquer du polychloroprène (néoprène) etpolychlorure de vinyle (PVC). Pour la production de chlorure de vinyle, l’acétylène (C2H2) subit une addition de HCl sur la triple liaison pour former du chlorure de vinyle.

Le « procédé acétylène », utilisé depuis les années 1960 pour produire le chloroprène, commence par la réaction de deux molécules d’acétylène. L’intermédiaire obtenu subit une addition de HCl sur la triple liaison ce qui conduit au chloroprène :

Le procédé acétylène a été remplacé par un procédé au cours duquel Cl2 s’additionne à l’une des doubles liaisons du 1,3-butadiène, étape suivie par une élimination qui produit du chloroprène et du HCl.

À l’heure actuelle, les principales applications du chlorure d'hydrogène concernent :

Effets sur la santé

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Le chlorure d’hydrogène forme de l’acide chlorhydrique au contact des tissus du corps. Soninhalation peut causer de latoux, la suffocation, l’inflammation des parois nasales, de la gorge et du système respiratoire. Dans les cas les plus graves, elle peut entraîner unœdème pulmonaire, une défaillance du système cardiovasculaire et la mort. Le chlorure d’hydrogène peut causer de graves brûlures des yeux et des dommages oculaires irréversibles. Il ne doit être utilisé que dans une pièce bien ventilée et avec un masque.

Voir aussi

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Notes et références

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  1. ↑abcd eteCHLORURE D'HYDROGENE,Fiches internationales de sécurité chimique
  2. ↑(en) David R. Lide,Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC,,89e éd., 2736 p.(ISBN 978-1-4200-6679-1),p. 9-50
  3. ↑Masse molaire calculée d’après« Atomic weights of the elements 2007 », surwww.chem.qmul.ac.uk.
  4. ↑ab etc(en) Robert H.Perry et Donald W.Green,Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill,,7e éd., 2400 p.(ISBN 0-07-049841-5),p. 2-50
  5. ↑(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 et0-471-78015-4),p. 98
  6. ↑(en) W. M Haynes,Handbook of chemistry and physics, CRC, 2010-2011,91e éd., 2610 p.(ISBN 978-1-4398-2077-3),p. 14-40
  7. ↑(en) David R. Lide,CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc,,90e éd., 2804 p., Relié(ISBN 978-1-4200-9084-0)
  8. ↑Numéro index017-002-00-2 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI durèglement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
  9. ↑« Chlorure d'hydrogène » dans la base de données de produits chimiquesReptox de laCSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  10. ↑« Hydrogen chloride », surhazmap.nlm.nih.gov(consulté le)
  11. ↑« Chlorure d'hydrogène », surSociété chimique de France,(consulté le)
v ·m
Chlorures
Cl(-I)
Interhalogènes
Composés BCl4, AuCl4
Composés AlCl6, PCl6...
Composés NbCl7, TaCl7
Perchlorocarbures
Hydrocarbures halogénés
Oxohalogénures
v ·m
Hydrures alcalins
(groupe 1)
Hydrures alcalino-terreux
(groupe 2)
Monohydrures
Dihydrures
Hydrures du groupe 13
Boranes
Alanes
Gallanes
Indiganes
Thallanes
Hydrures du groupe 14
Hydrocarbures
Alcanes linéaires
Alcènes linéaires
Alcynes linéaires
Hydrures de silicium
Silanes linéaires
Silènes linéaires
Silynes linéaires
Germanes
Stannanes
Plombanes
Hydrures de pnictogène (groupe 15)
Composés de l'azote
Azanes
Azènes
Composés du phosphore
Phosphanes
Phosphènes
Arsanes
Stibanes
Bismuthanes
Chalcogénures d'hydrogène
(groupe 16)
Polyoxydanes
Polysulfanes
Sélanes
Tellanes
Polanes
Halogénures d'hydrogène
(groupe 17)
Hydrures demétal de transition
Hydrures delanthanide
  • LaH2
  • LaH3
  • LaH10
  • CeH2
  • CeH3
  • PrH2
  • PrH3
  • NdH2
  • NdH3
  • SmH2
  • SmH3
  • EuH2
  • GdH2
  • GdH3
  • TbH2
  • TbH3
  • DyH2
  • DyH3
  • HoH2
  • HoH3
  • ErH2
  • ErH3
  • TmH2
  • TmH3
  • YbH2
  • YbH2.5
  • LuH2
  • LuH3
Hydrures d'actinide
Exotiques
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