Регион:

Соляная кислота - физические свойства

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.

Диаграмма равновесия жидкость – пар для системы HCl – H2O

Рис. 6.12. Диаграмма равновесия жидкость – пар для системы HCl – H2O.

Диаграмма состояния (плавкости) системы HCl–H2O

Рис. 6.13. Диаграмма состояния (плавкости) системы HCl–H2O.

Равновесие в системе HCl – FeCl2

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)

Зависимость разрешенной	температуры травления от концентрации соляной кислоты

Рис. 6.15. Зависимость разрешенной температуры травления от концентрации соляной кислоты в ванне.

Зависимость скорости травления изделий в соляной кислоте от концентрации и температуры раствора

Рис. 6.16. Зависимость скорости травления изделий в соляной кислоте от концентрации и температуры раствора.

Номограмма для расчета продолжительности травления изделий в растворах с различной концентрацией HCl и FeCl2

Рис. 6.17. Номограмма для расчета продолжительности травления изделий в растворах с различной концентрацией HCl и FeCl2.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

comments powered by HyperComments