Ácido Clorídrico

Ácido Clorídrico

(Parte 1 de 3)

1 ETEC “Lauro Gomes”

Ácido

Clorídrico

Tecnologia dos Materiais Inorgânicos - I Professora Paula Simas

(2F – Química – Tarde)

Grupo nº 8

Thamires Messias - nº 36

Thiago Zanesco - nº 37 Victória Pedron - nº 38 Vitor Freire - nº 40

São Bernardo do Campo Outubro de 2010

1. Objetivo da Pesquisapág. 03
2. Históriapág. 04
3.1 Síntese Diretapág. 06
3.2 Síntese Orgânicapág. 06
3.3 Processo Leblancpág. 06
3.4 Reação de Hargreavespág. 07
4. Utilização no mercadopág. 08
4.1 Aplicações Industriaispág. 08
4.2 Aplicações Laboratoriaispág. 09
5. Propriedades Físicaspág. 10
6. Segurança em Relação ao Produtopág. 1
6.1 Fabricaçãopág. 1
6.2 Armazenamentopág. 12
6.3 Incêndiopág. 12
7. Efeitos Nocivospág. 14
7.1 Riscos à saúdepág. 14
7.2 Primeiros-socorros recomendadospág. 14
8. Meio Ambientepág. 15
9. Informações Complementarespág. 16
10. Conclusãopág. 17

ÍNDICE 3. Produção Industrial pág. 05 1. Bibliografia pág. 18

1. OBJETIVO DA PESQUISA

Ácido Clorídrico, ácido muriático, ou ainda Cloreto de Hidrogênio em solução, é um composto químico de fórmula molecular HCl. Fabricado em larga escala a partir do século XV, sua produção industrial iniciou-se na Inglaterra. O HCl puro (cloridreto) é um gás incolor, bastante tóxico, não inflamável e corrosivo. A sua solução aquosa é denominada ácido clorídrico, podendo ser vendido comercialmente com o nome de ácido muriático (impuro), para a limpeza de pisos e de peças metálicas antes de soldagens. É utilizado ainda na indústria e em laboratórios de diversas formas. Suas classificações químicas são as seguintes: monoácido, hidrácido, volátil, e forte (dissociação = 92,5%).

meio ambiente, informações complementares, etc

Esta pesquisa escolar tem como objetivo investigar, estudar, avaliar e compreender os processos envolvidos na fabricação do ácido clorídrico, assim como tudo que isso inclui: história, fluxogramas, riscos, medidas preventivas a acidentes, métodos de produção, consequências ao (Molécula de HCl).

2. HISTÓRIA

O ácido clorídrico foi descoberto por volta do século IX, pelo alquimista persa Jabir Ibn Hayyan, conhecido também como Geber; A partir dessa e outras descobertas Geber deu origem a diversas outras substâncias, tais como a água régia, uma mistura de HCl com HNO3.

A produção industrial do ácido clorídrico principiou na Inglaterra, e atingiu seu auge durante a Revolução Industrial, quando se promulgaram leis proibindo a descarga indiscriminada de cloreto de hidrogênio na atmosfera. Esta legislação obrigou os fabricantes de barrilha, pelo processo Leblanc, a absorver o cloreto de hidrogênio em água. À medida que se descobriram novos usos para o ácido clorídrico, foram sendo construídas fábricas visando somente à sua produção.

Outros nomes que se destacam na história do HCl foram Basilius Valentinus (século XV –

Alemanha), Johann Glauber (século XVII – Alemanha), Joseph Priestley (século XVIII – Reino Unido) e Humphry Davy (século XIX – Reino Unido).

(Geber, Valentinus, Glauber, Priestley e Davy – respectivamente).

Com o crescimento da indústria química, o ácido clorídrico (assim como o cloreto de hidrogênio na sua forma gasosa) passou a ser utilizado na indústria química como um reagente na produção em larga escala de diversos produtos químicos. Posteriormente culminando com a produção do monômero cloreto de vinila, matéria prima do polímero cloreto de polivinila, PVC. Também passou a ser utilizado em larga escala na produção do diisocianato de metileno difenila, MDI e diisocianato de tolueno, TDI, para a produção de poliuretano.

Sua produção chegou a tal nível de escala obtido que possui aplicações domésticas (ao ponto de poder ser comprado em qualquer estabelecimento de ferragens e até supermercados); e na pureza do produto, sendo aplicado na indústria de alimentos e fármacos, diretamente.

3. PRODUÇÃO INDUSTRIAL

O ácido clorídrico é preparado dissolvendo-se cloreto de hidrogênio em água. O cloreto de hidrogênio, por sua vez, pode ser gerado de muitas maneiras, e assim diversos precursores do ácido clorídrico existem. A produção em larga escala de ácido clorídrico é quase sempre integrada com a produção de outros compostos químicos em escala industrial.

(Fluxograma da obtenção do HCl – e diversos outros subprodutos – pela eletrólise da salmoura).

Durante a Idade Média, o HCl era produzido a partir do sal comum e esse processo durou até o século XVII. Somente durante a Revolução Industrial, com a necessidade de uma produção em escala maior, outro modelo foi adotado, o Processo Leblanc. Ainda hoje o Ácido Clorídrico pode ser obtido de 4 formas principais: Cloração de Hidrocarbonetos Aromáticos e Alifáticos (Síntese Orgânica), a partir da reação do Cloreto de Sódio com Ácido Sulfúrico (Processo Leblanc), pela combustão do Hidrogênio no Cloro (Síntese Direta) e a pela Reação do tipo Hargreaves.

As técnicas de fabricação modificaram-se e aperfeiçoaram-se nos anos recentes, hoje, o gás cloro e o gás hidrogênio são obtidos por métodos eletrolíticos, através de uma planta periférica para a produção de cloro e soda cáustica, usando-se cloretos fundidos ou soluções aquosas de cloretos de metais alcalinos. Na eletrólise das salmouras, o cloro é produzido no ânodo e o hidrogênio, juntamente com o hidróxido de sódio ou de potássio, no cátodo. Inventaram-se e industrializaram-se muitos modelos engenhosos da cuba eletrolítica em virtude de ser manter separados os produtos do ânodo e do cátodo. Todos os modelos, entretanto, são variedades do tipo a diafragma ou do tipo com eletrodo intermediário de mercúrio.

A seguir estão descritos os principais métodos utilizados mencionados acima.

3.1 Síntese Direta

No processo industrial de cloro-álcali, uma solução de sal sofre eletrólise, produzindo gás cloro, gás hidrogênio e hidróxido de sódio. Por combustão do hidrogênio em ambiente clorado ocorre a formação do cloreto de hidrogênio, da seguinte forma:

Como a reação é exotérmica, o reator químico neste processo se chama forno de ácido clorídrico. O cloreto de hidrogênio resultante é absorvido em água desmineralizada e forma-se assim ácido clorídrico quimicamente puro.

3.2 Síntese Orgânica

As etapas básicas na produção do ácido como subproduto incluem a remoção do hidrocarboneto não clorado, seguida pela absorção do cloreto de hidrogênio em água.

Uma vez que a cloração de hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos provoca a evolução de grandes quantidades de calor é necessário equipamento especial para controlar a temperatura de reação. A formação do ácido clorídrico ocorre pela substituição de átomos de hidrogênio nos compostos orgânicos por átomos de cloro. Tomamos, por exemplo a cloração do tolueno:

(Repare que um dos átomos de hidrogênio presentes no anel benzeno foi substituído por um átomo de Cloro, este pode ocupar tanto a posição orto como a para, daí os produtos: o-clorobenzeno ou p-clorobenzeno).

3.3 Processo Leblanc

O Processo Leblanc é utilizado na produção de Carbonato de Sódio, obtendo-se como subproduto o ácido clorídrico gasoso, no entanto, esse processo deixou de ser utilizado como principal meio no século XIX pelo aperfeiçoamento do processo Solvay. O processo envolve dois estágios: Produção de Sulfato de Sódio a partir do Cloreto de Sódio (nessa etapa gera-se o HCl(g)), seguido pela reação de Sulfato de Sódio com Carvão e Carbonato de Cálcio, que produz Carbonato de Sódio.

(Fluxograma do Processo Leblanc para obtenção de HCl como subproduto). As reações envolvidas são:

2 NaCl + H2SO4 (conc.) ⟶ Na2SO4 + 2 HCl ⬆

Na2SO4 + CaCO3 + 2 C ⟶ Na2CO3 + CaS + 2 CO2 ⬆

O principal problema do processo Leblanc eram os danos ao meio ambiente, para cada 8 toneladas de carbonato de sódio produzido, eram produzidas 7 toneladas de sulfeto de cálcio e liberados 5,5 toneladas de ácido clorídrico. Com a descoberta dos diversos usos do HCl, os fabricantes também recolhiam o gás produzido, no entanto, o sulfeto de cálcio vinha na forma de um sólido preto, insolúvel e de forte odor, que era depositado em aterros, onde ia gradualmente liberando gás sulfídrico, poluindo o meio ambiente da mesma forma. É por isso que, atualmente, o processo Leblanc não é o mais recomendável na produção de HCl.

3.4 Reação de Hargreaves

4 NaCl + 2 SO2 + O2 + 2 H2O ⟶ 2 Na2SO4 + 4 HCl ⬆

Esta reação foi usada amplamente na Europa desde 1870 para produzir o sal de Glauber, ou sulfato de sódio, porém, esta reação tem implicações em questões ambientais. O processo Hargreaves é usado apenas por uma companhia, possuindo provavelmente a maior fábrica com produção de 60 mil toneladas anuais de ácido clorídrico. Neste processo é preciso remover gases como o SO2 e o NO2, materiais não voláteis tais como os metais pesados e halogenetos de metais alcalinos, como o NaBr. E daí o perigo na questão ambiental, caso os subprodutos não tenham acompanhamento adequado.

8 4. UTILIZAÇÃO NO MERCADO

4.1 Aplicações Industriais

Os maiores usuários do ácido clorídrico são as indústrias metalúrgicas, químicas, alimentícias e petroleiras. O maior uso do ácido clorídrico, atualmente, é na decapagem do aço (tratamento da superfície para remover a crosta de laminação). Antes de 1963, quase todo aço era decapado com ácido sulfúrico, no entanto o ácido clorídrico assumiu esta função, pois reage mais rapidamente com a crosta, ataca menos o metal de base e o aço decapado fica com uma superfície melhor para as operações posteriores de revestimento ou de deposição.

Além desta, o HCl pode obter outras funções na indústria: Limpeza química de equipamentos, aumento da permeabilidade e produção de fertilizantes, curtumes e piquelagem, na produção de cloretos de vinila e cloropreno, de cloretos metálicos, colas e corantes, na ativação de argilas bentoníticas, na hidrólise ácida de madeiras e tratamento hidrometalúrgico a partir de minérios. Pode ser utilizado no processo de obtenção da cerveja e no tratamento de águas industriais e de potabilização de águas; agente acidificante, neutralizante e reativo em processos de tinção e mercerizado na indústria têxtil, além dos processos de refinação de óleos.

(Indústria de curtume em couro e as fórmulas estruturais do Cloreto de Vinila e do Cloropreno).

Na indústria petroleira é usado na acidificação de poços de petróleo (Processo Dowell), e nas indústrias alimentícias pode ser usado na hidrolização de amido e proteínas na preparação de determinados produtos alimentícios como gelatinas, além da desnaturação do álcool e da produção de gluconato monossódico e xarope de milho e da própria glicose a partir do milho.

(Alguns exemplos do uso de PVC).

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