Соляная кислота - физические свойства

Соляная кислота – это раствор хлористого водорода в воде. Хлористый водород (HCl) при обычных условиях бесцветный газ со специфическим острым запахом. Однако мы имеем дело с его водными растворами, поэтому остановимся только на них.
Соляная кислота – бесцветный прозрачный раствор с острым запахом хлористого водорода. В присутствии примесей железа, хлора или других веществ кислота имеет желтовато-зеленый цвет. Плотность раствора соляной кислоты зависит от концентрации хлористого водорода в ней; некоторые данные приведены в таблице 6.9.
Таблица 6.9. Плотность растворов соляной кислоты различной концентрации при 20°С.
Содержание HCl |
Плотность d, г/см3 |
Содержание HCl |
Плотность d, г/см3 |
||
% |
г/л |
% |
г/л |
||
4 |
40,7 |
1,018 |
28 |
319,0 |
1,139 |
10 |
104,7 |
1,047 |
30 |
344,8 |
1,149 |
16 |
174,2 |
1,078 |
32 |
371,0 |
1,159 |
20 |
219,6 |
1,098 |
34 |
397,5 |
1,169 |
24 |
268,5 |
1,119 |
36 |
424,4 |
1,179 |
Из этой таблицы видно, что зависимость плотности раствора соляной кислоты от ее концентрации с удовлетворительной для технических расчетов точностью можно описать формулой:
d = 1 + 0,5*(%) / 100
При кипении разбавленных растворов содержание HCl в парах меньше, чем в растворе, а при кипении концентрированных растворов - больше, чем в растворе, что отражено в приведенной на рис. 6.12 диаграмме равновесия. Постоянно кипящая смесь (азеотроп) при атмосферном давлении имеет состав 20,22 % вес. HCl, температуру кипения 108,6°С.
Наконец, еще одно важное преимущество соляной кислоты - это практически полная независимость времени ее приобретения от времени года. Как видно из рис. № 6.13, кислота промышленной концентрации (32-36%) замерзает при температурах, практически недостижимых для европейской части России (от -35 до -45°С), в отличие от серной кислоты, которая замерзает при плюсовых температурах, что требует введения операции разогрева цистерн.
Соляная кислота не обладает недостатками, присущими серной кислоте.
Во-первых, хлористое железо обладает повышенной растворимостью в растворе соляной кислоты (рис. 6.14), что позволяет поднять концентрацию хлористого железа в растворе до величины 140 г/л и даже больше; исчезает опасность образования осадка на поверхности.
Работа с соляной кислотой может осуществляться при любой температуре внутри здания (даже при 10°С), и это не вызывает заметных изменений в составе раствора.
Рис. 6.12. Диаграмма равновесия жидкость – пар для системы HCl – H2O.
Рис. 6.13. Диаграмма состояния (плавкости) системы HCl–H2O.
Рис. 6.14. Равновесие в системе HCl – FeCl2.
Наконец, еще очень важное преимущество соляной кислоты - это полная совместимость с флюсом, в котором используются именно хлориды.
Некоторым недостатком соляной кислоты как реактива является высокая летучесть. Нормативами допускается концентрация 5 мг/м3 объема воздуха в цехе. Зависимость упругости паров в равновесном состоянии над кислотой различной процентной концентрации дана в таблице 6.10. В целом при концентрации кислоты в ванне менее 15% масс это условие удовлетворяется. Однако при повышении температур в цехе (то есть в летнее время) возможно превышение этого показателя. Определенную информацию о том, какая концентрация кислоты при конкретной температуре цеха допустима, можно определить из рис. 6.15.
Зависимость скорости травления от концентрации и температуры отображена на рис. 6.16.
Недостатки травления обычно вызываются следующим:
- использованием кислоты с большей или меньшей концентрацией, по сравнению с оптимальной;
- малой длительностью травления (ожидаемую длительность травления при разных концентрациях кислоты и железа можно оценить из рис. 6.17;
- пониженной температурой по сравнению с оптимальной;
- отсутствием перемешивания;
- ламинарным движением травильного раствора.
Эти проблемы обычно решаются с помощью конкретных технологических приемов.
Таблица 6.10. Зависимость равновесной концентрации хлористого водорода от концентрации кислоты в ванне.
Концентрация кислоты, % |
Концентрация HСl в воздухе, мг/м3 |
Концентрация кислоты, % |
Концентрация HСl в воздухе, мг/м3 |
26 |
18 500 (20°C) |
16 |
200 (20°C) |
24 |
4 500 (20°C) |
10 |
16 (30°C) |
20 |
800 (30°C) |
6 |
3 (30°C) |
Рис. 6.15. Зависимость разрешенной температуры травления от концентрации соляной кислоты в ванне.
Рис. 6.16. Зависимость скорости травления изделий в соляной кислоте от концентрации и температуры раствора.
Рис. 6.17. Номограмма для расчета продолжительности травления изделий в растворах с различной концентрацией HCl и FeCl2.
Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:- Масла и смазки
- Высокотемпературное горячее цинкование
- Защита металла от коррозии
- Электролитическое железнение
- Разновидности и процесс цинкования металла