حمض الهيدروكلوريك

حمض الهيدروكلوريكأوالكلوريدريكويعرّبحمض كلور الماء؛ وسماهجابر بن حيانروح الملح، هوحمض معدنيقوي، وهومحلول مائيلغازكلوريد الهيدروجينHCl؛ يعدّ حمض الهيدروكلوريك المكوّن الرئيسللعصارة الهضمية، والتي تساعد على استفادة الجسم من الغذاء.
تاريخياً يوجد لهذا الحمض عدّة أسماء، فكان يدعى ملح الحمض، وحمض المورياتيك، وروح الملح، لأنه كان ينتج منملح الصخوروالزاج الأخضر، وحضّره العالمجابر بن حيانأوّلاً، ووصفت طرق تحضيره في مدوّناتبازيليوس فالانتينوسفي أوروبا في القرن الخامس عشر؛ كما وصفهأندرياس ليبافيوسأيضاً في القرن السادس عشر، واستخدمه عدد من الكيميائيين في أبحاثهم مثلجوزيف بريستليوهمفري ديفيويوهان رودولف غلاوبر؛ ثم ليقوم الأخير بإنتاجه منالملح الشائعوحمض الكبريتفي القرن السابع عشر.
بدأ الإنتاج الرئيسي على نطاق واسع فيالثورة الصناعية، حيث يستخدم حمض الهيدروكلوريك فيالصناعة الكيميائيةكمتفاعل كيميائي(مادة متفاعلة) على نطاق واسع في إنتاجالمونوميراتالمستخدمة لصناعة بلاستيك مثلالكلوريد متعدد الفاينيل(PVC)ومتعدد اليوريثان. كما أنّ له تطبيقات كثيرة على نطاق أصغر تشمل مواد التنظيف المنزلي وفي إنتاجالجيلاتينوفيإضافات الطعاموفيإزالة الترسّباتفي الأنابيب المعدنية وفي معالجة الجلود.
يجب أن يتمّ التعامل مع حمض الهيدروكلوريك بحرص شديد مع اتخاذ احتياطات الأمان الملائمة حيث أنه سائلأكّال، ويطلق على أملاحه اسمالكلوريدات، وعندما يكون التفاعل معقاعدةعضويةيشكل أملاحالهيدروكلوريدات.
عُرف حمض الهيدروكلوريكللخيميائيين(الكيميائيين قديماً) الأوروبيين كروح الملح أوacidum salis(حمض الملح). كلا الاسمين لا يزالا مستخدَمين، مثلالألمانية:Salzsäure،والهولندية:Zoutzuur،والسويدية:Saltsyra،والتركية:Tuz Ruhu،والبولندية:kwas solny. من التسميات الأخرى أيضاً حمض المورياتيك، وذلك يعود لنفس المصدر (مورياتيك تعني «ما يخص مياه البحر المالحة أو الملح» من هناموريتاتتعنيهيدروكلوريد)؛ وهذا الاسم لا زال يستخدم أحياناً.أمّا اسم حمض الهيدروكلوريك فصاغه الكيميائي الفرنسيلوي جوزيف غي لوساكفي عام 1814.
اكتشف الحمضجابر بن حيانفي حوالي عام 800م؛ واستخدمه لتحضيرالماء الملكي، وذلك بحلّملح النشادرفيحمض النتريك(روح النتر)،ثم استخدم في العصور الوسطى حيث كان السعي الدؤوب لإيجادحجر الفيلسوف. انتقلت معرفته بعد ذلك إلى القارة الأوروبية، حيث ورد في مدوّناتجابر الزائفالمترجمة في القرن الثالث عشر.وصفأندرياس ليبافيوسفي القرن السادس عشر طريقة تحضير حمض الهيدروكلوريك الحرّ من تسخين الملح فيبواتقفخّارية.في حين أنّ آراء أخرى تقول أنّبازيليوس فالانتينوسكان أوّل من وصف تحضير حمض الهيدروكلوريك الحرّ في القرن الخامس عشر،وذلك من تسخينملح الطعاممعالزاج الأخضر.
لاحقاً استخدمه العلماء الأوروبيين في العديد من العمليات الصناعية، فقامغلاوبرفي القرن السابع عشر بتسخينكلوريد الصوديوممعحمض الكبريتيكوذلك لتحضيركبريتات الصوديومفيعملية مانهايم، حيث يتحرّر غاز كلوريد الهيدروجين؛ كما حضّره العالمانجوزيف بريستليعام 1772،ثمّهمفري ديفيفي عام 1808، والذي أثبت  أنّه يتركّب من الهيدروجين والكلور.خلالالثورة الصناعيةفي أوروبا زاد الطلب علىالقلويات؛ ممّا أدّى إلى تطوير عملية صناعية جديدة عبرنيكولا لوبلان، الذي تمكّن من إنتاج كمّيات كبيرة منكربونات الصوديوم(رماد الصودا) بثمن رخيص. في هذه العملية (عملية لوبلان) تمّ تحويل الملح الشائع إلى رماد الصودا باستخدام حمض الكبريتيك وحجر الكلس (الحجر الجيري) والفحم، حيث يتحرّر كلوريد الهيدروجين كناتج ثانوي. كلّ غاز كلوريد الهيدروجين الناتج عن العملية كان يصرّف بالهواء، إلى أن ظهرت تشريعات بيئية أجبِرت منتجي رماد الصودا على امتصاص النواتج الغازية بالماء، ممّا أدّى إلى إنتاج حمض الهيدروكلوريك بكمّيات صناعية.في القرن العشرين تمّ استبدال عملية لوبلان بشكل مؤثّربعملية سولفايبدون تكوين الناتج الثانوي لحمض الهيدروكلوريك؛ إلّا أنّ مبدأ امتصاص غاز كلوريد الهيدروجين لا يزال مستخدماً، ولكن من غاز كلوريد الهيدروجين الناتج ثانوياً من تحضير المركّبات العضوية الصناعية.
يحضّر حمض الهيدروكلويك من حلّ غازكلوريد الهيدروجينفي الماء، وبما أنّه يوجد عدّة طرق لتحضير ذلك الغاز، فإنّه توجد بالتالي طرق مختلفة متعدّدة لتحضير حمض الهيدروكلوريك. وينتج حالياً فيالصناعات الكيميائيةكناتج ثانوي خلال تحضير الكيمياويات الأخرى.
يتمّتحليلالملحكهربياً وينتجالكلور الحروهيدروكسيد الصوديوموالهيدروجين؛ ثمّ تجرى إعادة اتحادالكلور النقيمع الهيدروجين ويتمّ تكوين غازكلوريد الهيدروجينالنقي. وذلك التفاعلتفاعل طارد للحرارة.
غازكلوريد الهيدروجينالناتج يتمّ إذابته في ماء منزوع الأيونات حيث ينتج حمض الهيدروكلوريك النقي.
أمّا مخبرياً فيمكن تحضير غاز كلوريد الهيدروجين من تفاعلحمض الكبريتيكمعكلوريد الصوديوم:
ثم يركّز الغاز الناتج ويمرّر في الماء لتحضير الحمض.
يتكامل أكبر إنتاج لحمض الهيدروكلوريك مع صناعة المركّباتالعضويةالمكلورةوالمفلورة.
وعادة في حالات الإنتاج مثل هذه فإنّه يتمّ استهلاك الحمض فور تحضيره في نفس مكان اصطناعه.
يقدّر حجم السوق العالمي المفتوح بـ 5 طنّ مكعّب سنوياً.يمكن أن يتمّ إنتاج حمض الهيدروكلوريك بمحلول يصل تركيزه إلى 38% (محلول مركّز). تعدّ التراكيز الأعلى التي تصل تقريباً حوالي 40% ممكنة كيميائياً، إلّا أنّضغط البخارسيكون بالتالي مرتفعاً، ممّا يصعّب من عملية تخزينه، وسيحتاج التعامل به احتراساً وحذراً أكبر. عملياً يتمّ الإنتاج بالكمّيات الصناعية بتراكيز تتراوح بين 30% - 35%، وذلك بشكل يحقّق التوازن بين كفاءة النقل وبين الحفاظ على المنتج من التبخّر. يباع حمض الهيدروكلوريك في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة لأغراض الاستخدمات المنزلية (غالباً لأغراض التنظيف) بتراكيز بين 10% إلى 12%.
حمض الهيدروكلوريكحمض أحادي البروتونوالذي يعني أنّه يتأيّن ويعطي أيونهيدروجينواحد (بروتونواحد)H، والذي عادة ما يمثَّل كيميائياً على شكل أيونهيدرونيومH3O عندما يتّحد أيون الهيدروجين مع جزيءماء؛ أمّا الأيون الآخر الذي يتكوّن عند تفكّك هذا الحمض فهو أيونالكلوريد.
يعدّ حمض الهيدروكلوريك من الأحماض المعدنيةالقوية، أي أنّه يتأيّن (يتفكّك) بشكل كامل بالماء.للحمض القوي مثل الهيدروكلوريكثابت تفكّككبير القيمة. جرت محاولات نظرية لتعيين قيمة ثابت تفكّك حمض الهيدروكلوريك.عند إضافة أملاح الكلوريد مثل كلوريد الصوديوم لمحلول مائي من الحمض فلا يكون لها عملياً أيّ تأثير على درجة الحموضة (باهاء الوسط(pH))، ممّا يشير إلى أنّ أيون الكلوريد هوقاعدة مرافقةضعيفة جدّاً، وبالتالي فإنّ حمض الهيدروكلوريك يتفكّك كلّياً في المحلول المائي. بالنسبة للمحاليل المركّزة أو متوسّطة التركيز من حمض الهيدروكلوريك تكون فرضية أنّالتركيز الموليلأيون الهيدروجين تساوي التركيز المولي لحمض الهيدروكلوريك ممتازة، وتتوافق لأربع منازلعشرية معنوية.
يتميّز حمض الهيدروكلوريك من بين الأحماض المعدنية الأخرى أنّه الحمض أحادي البروتون الأقل قابليةلتفاعل الأكسدة والاختزال، كما أنّه بالرغم من قوّته، إلّا أنّه الأقلّ خطورة، لأنّه يحتوي على أيون الكلوريد غير السامّ. ومحلول حمض الهيدروكلوريك المتوسّط القوّة ثابت في حالة التخزين، ويحتفظ بتركيزه لفترات طويلة. كما أنّه الحمض المفضّل فيالمعايرةبالتحليل الكيميائي لتحديد تراكيزالقواعد، وذلك لوضوح النقطة النهائية للمعايرة.
يعدّ حمض الهيدروكلوريك (بتركيز تقريباً 20.2%)ثابتاً ضد الغليان(أزيوتروبي)، ويمكن استخدامهكمعيار أوليفيالتحليل الكمّي، بالرغم من أنّ تركيزه الدقيق يعتمد على الضغط الجوّي عند تحضيره.كما يستخدم بكثرة في التحليل الكيميائي لتحضير (هضم) العينات لتحليلها، والمحاليل المركّزة منه تذيب (تحلّ) العديد من الفلزّات والمعادن، ويكوّن الكلوريدات المُوافقة وغاز الهيدروجين:
كما يتفاعل أيضاً مع المركّبات القاعدية مثلكربونات الكالسيومأوأكسيد النحاسمكوَناً الكلوريدات المنحلّة التي يمكن أن يتمّ تحليلها.
يطلق على مزيج حمض الكلوريك مع حمض النتريك اسمالماء الملكي، وسمّي كذلك لأنه قادر على إذابةالذهب، وتنشأ تلك الظاهرة بسبب تشكّلكلوريد النتروزيلNOClالمؤكسد، بالإضافة إلى أثر التقليل من تركيز أيونات الذهب بتفاعل تشكّلمعقّد تناسقي:
كلّ هذه الصفات بالإضافة إلى حقيقة كونه متوافراًككاشفنقي تجعل من حمض الهيدروكلوريك كاشفاً حمضياً ممتازاً.
حمض الهيدروكلوريك سائل عديم اللون وذو رائحة لاذعة كريهة. (عندما يكون الحمض ذو لون أصفر فهذا يعني أنّه يحتوي على شوائب من معادن مذابة فيه). حمض الهيدروكلوريك ذو توصيل رديء للتيّار الكهربائي.
إنّالخواص الفيزيائيةلحمض الهيدروكلوريك مثل درجات الغليان والانصهار والكثافة ودرجة الحموضة وغيرها تعتمد على التركيز (أو المولارية) في المحلول المائي. يمكن أن تمتدّ قيم التركيز انطلاقاً من الماء الحاوي على تراكيز قليلة جداً تقترب قيمتها إلى صفر% من حمض الهيدروكلوريك، وصولاً إلى قيم تراكيز مرتفعة من حمض الهيدروكلوريك المدخِّن تقريباً تركيز 40% من الحمض.
حمض الهيدروكلوريك هو مزيج ثنائي التركيب (يحتوي 2 من المكونات) من كلوريد الهيدروجين والماء، ويمتلك خاصيةالثبات ضد الغليانعلى تركيز 20.2% هيدروكلوريد و 108.6 °س. كما أنّ له أربعنقاط أصهريةبلوريةثابتة تتراوح بين الشكل البلّوري (HCl·H2O (68% HCl و (HCl·2H2O (51% HCl و (HCl·3H2O (41% HCl و (HCl·6H2O (25% HCl و الجليد (0% HCl). كما توجد أيضاً نقطة شبه أصهرية تقع بين تركيز 24.8% و التبلور عند HCl·3H2O.
تعدّ حموض المعدة من الإفرازات الرئيسية للمعدة. تتكوّن بشكل رئيسي من حمض الهيدروكلوريك الذي يعمل على زيادة حموضة محتوى المعدة إلى درجة حموضة (pH) تتراوح بين 1 إلى 2.
يتمّ فرز أيونات الهيدروجين والكلوريد بشكل منفصل في منطقة رأس المعدة عبر خلايا الجدار من بطانة المعدة لتكوّن شبكة إفرازية تسمّى قنيوات قبل دخولها إلى تجويف المعدة الأنبوبي.يعمل حمض المعدة كمطهر فاتل للكائنات الحية الدقيقة (ميكروبات) لمنع حدوث عدوى ويساعد أيضاً على تفتيت وهضم الطعام. تقوم درجة الحموضة المنخفضة له على انشقاق  البروتينات  بالتالي تصغيرها  عبر الإنزيمات الهاضمة مثل البيبسين. تنشّط كذلك درجة الحموضة المنخفضة النواة المكوّنة للإنزيم (المكوّن الرئيسي له) بيبسينوجين، ليتكوّن الإنزيم الفعّال (النشط) البيبسين عن طريق حدوث انقسام ذاتي. بعد مغادرة المعدة يتعادل كيموس الحمض بمنطقة الاثناعشر من خلالبيكربونات الصوديومالتي تفرزها بعض خلايا المعدة أيضا.
يتمّ حماية المعدة نفسها من إفرازاتها الحمضية القوية عبر إفرازها طبقة سميكة من المخاط وعبر إفراز السيكريتين الذي يعمل على درء بيكربونات الصوديوم. وعندما تفشل هذه الآليات تحدث الحرقة وقرحة المعدة. تعمل أدوية مضادات الهيستامين ومثبّطات مضخّة البروتون على تثبيط إنتاج حمض المعدة، كما تستخدم أدوية مضادات الحموضة على معادلة حموض المعدة الموجودة، أي التي تمّ إفرازها.
حمض الهيدروكلوريك حمض لاعضوي قوي ويستخدم في عمليات صناعية عدّة منها صقل المعادن وتنقيتها. وعادة ما يكون التطبيق هو المحدّد لجودة المنتج المطلوب.
من أهمّ التطبيقات التي يستخدم فيها حمض الهيدروكلوريك في الصناعة هي عمليةالصقل الحمضي للفولاذ(التخليل) لإزالة الصدأ أو قشرةأكاسيد الحديدمن على السطح قبل القيام بعمليات لاحقة، مثلالبثقأوالدرفلةأوالغلفنةأو أيّ معالجات صناعية أخرى.عادةً ما تستخدم محاليل من حمض الهيدروكلوريك بتركيز 18% وبجودة تقنية كافية لأغراض صقلالفولاذ الكربونيبدرجاته.
يمكن نظرياً إعادة تدوير حمض الهيدروكلوريك من محلولكلوريد الحديد الثنائي، إّلا أنّ النسبة المرتفعة منالفلزّات الثقيلةفي المحاليل المستخدمة في الصقل قلّلت من هذه الممارسة. يمكن أن تتمّ عملية إعادة التدوير من حيث المبدأ بأسلوب التحلّل المائي (الحلمهة) بأسلوب حراري بوجود أكسجين الهواء وفق المعادلة:
وبذلك يتمّ الاسترداد وفق دائرة مغلقة للحمض.أمّا الناتج الثانوي منأكسيد الحديد الثلاثيمن عملية إعادة التدوير فهو هام وذو قيمة، بحيث يستخدم في صناعات ثانوية متنوّعة.
من تطبيقات حمض الهيدروكلوريك عالي الجودة هو إعادة تنشيطراتنجات المبادلات الأيونية. تعدّالمبادلات الكاتيونيةواسعة الاستخدام لإزالةالأيوناتمثل أيوناتالصوديومNa والكالسيومCa لإنتاجمياه خالية من المعادن؛ ويستخدم الحمض لإزالة الكاتيونات من على الراتنج (الريزين)،فتحلّ أيونات الهيدروجين محلّ الصوديوم أو الكالسيوم وفق النسب الكيميائية.
تستخدم كلّ من المبادلات الأيونية والمياه غير المعدنية في الكثير من الصناعات الكيميائية والغذائية وفي إنتاج مياه الشرب.
من بين التطبيقات الرئيسية الأخرى لحمض الهيدروكلوريك استخدامه في إنتاجالمركّبات العضوية، مثلكلوريد الفاينيلوثنائي كلورو الإيثانمن أجل تحضيربولي فاينيل كلوريدPVC. يعدّ هذا غالباً لسدّ حاجات المنتجين بحيث يستهلك حمض الهيدروكلوريك المنتَج محلّياً الذي لا يصل فعلياً للسوق المفتوح. من المركّبات العضوية الأخرى المنتَجة باستخدام حمض الهيدروكلوريك كلّ من:ثنائي الفينول ألتحضيرمتعدد الكربونات،والكربون المنشَّطوحمض الأسكوربيك، كذلك في تحضير مجموعة كبيرة من المنتجات الصيدلانية.
يستخدم حمض الهيدروكلوريك فيالصناعات الدوائيةعادةَ من أجل تحضير أملاحالهيدروكلوريدللمكوّنات الفعالةالقاعدية ضعيفة الانحلال في الماء، مثلسيبروفلوكساسينوسيتالوبراموكلينبوتيرولوكليندامايسين؛ مما يسهّل من تعاطي العقار.
يمكن إنتاج العديد من المركّبات انطلاقاً من حمض الهيدروكلوريك عبرتفاعل حمض-قاعدةنمطي، ينتج منه مركّبات غير عضوية منالكلوريدات، وهذا يشمل كيميائيات معالجة الماء مثلكلوريد الحديد الثلاثيوكلوروهيدرات الألومنيوم.
يستخدم كلّ من المركبين المذكورين كعواملتندّفوتخثير فيمعالجة مياه الصرف الصحيوإنتاجالمياه الصالحة للشربوصناعة الورق.
من المركّبات غير العضوية الأخرى المنتَجة باستخدام حمض الهيدروكلوريك كلّ من ملحكلوريد الكالسيومالمستخدم في رش الطرقات لإذابة الجليد،وكلوريد النيكل الثنائيللتلبيس الكهربائي(الطلي)،وكلوريد الزنكللجلفنةولصناعةالبطاريات.
يستخدم حمض الهيدروكلوريك لضبط حموضة الوسط (pH) في المحاليل.
يستخدم حمض الهيدروكلوريك ذو الجودة العالية في الصناعات التي تتطلّب نقاوة (مثل الصناعات الغذائية والصيدلانية وفي صتاعة مياه الشرب) للتحكّم بدرجة الحموضة لمجاري مياه العملية. أمّا في الصناعات الأقلّ تطلّباً فيستخدم حمض الهيدروكلوريك ذو الجودة التقنية، إذ يفي بالغرضلمعادلةمجاري الفضلات والتحكّم بدرجة حموضة برك السباحة.
يستخدم حمض الهيدروكلوريك لعدد واسع من التطبيقات الصغيرة مثل معالجة الجلود، وتنقية الملح، ومستحضرات التنظيف المنزلية،والصناعات الإنشائية.كذلك يستخدم في استخراج النفط حيث يحقن حمض الهيدروكلوريك من أجل إذابة جزء من الصخر والحصول على البنية المسامية؛ وهذه العملية من تحميض الآبار الصخرية شائعة في استخراجنفط بحر الشمال.
يستخدم حمض الهيدروكلوريك لإذابة كربونات الكالسيوم، مثلاَ فيإزالة الترسباتفيالمراجلوالغلّايات. كما يستخدم أيضاَ في التطبيقات الإنشائية لإزالةالملاطمن بناءالآجر. عند استخدامه على بناء الآجر يحدث التفاعل التالي:
هناك عدّة تفاعلات كيميائية تتضمّن حمض الهيدروكلوريك، ويتم تطبيقها فيالصناعات الغذائيةمثل تحضيرالمضافات الغذائية. تشمل المنتجات النموذجية في هذا السياق:الأسبارتاموالفركتوزوحمض الليمون(حمض الستريك)واللايسينوفي إنتاجالجيلاتين. يمكن إضافة حمض الهيدروكلوريك ذي النقاوة الكبيرة في الصناعات الغذائية عند الحاجة للمنتج النهائي.ولذلك الغرض فللحمض رمز (رقم إي) خاص به وهو E 507.
يمكن لحمض الهيدروكلوريك عالي التركيز أن يشكّل ضباباً (يوصف حينئذ بحمض الهيدروكلوريك المدخَّن). لكلّ من المحلول والضباب تأثيرأكّالعلى أنسجة الإنسان، حيث يمكن أن يؤذي أعضاء التنفّس والعين والجلد والأمعاء بشكل مستديم وبأثر غير عكسي. في حال انسكاب الحمض على الجلد يتسبّب بحروق جلدية تتراوح درجتها حسب تركيزه.
عند خلط حمض الهيدروكلوريك مع مواد كيميائيةمؤكسدةشائعة مثلهيبوكلوريت الصوديوم(المبيّض) أوبيرمنغنات البوتاسيومينتج غازالكلورالسام:
تختلفالاحتياطاتالمتّبعة أثناء التعامل مع المادة باختلاف الكمّية والظروف المحيطة. فعند التعامل بحمض الهيدروكلوريك يجب أخذ الحيطة والحذر، واستعمالواقيات الأعينوالقفّازاتبالإضافة إلىاللباس الواقيوالساحبات الهوائية. عند تعرّض الملابس لامتصاص الحمض يجب أن يمدّد بكمّيات وافرة من الماء ومن ثم الإسراع بطرحها. وعند تعرّض الجلد أو العيون لرذاذ الحمض يتمّ معالجتها مباشرة بالغسل بكمّيات وافرة من الماء و بشكل مطوّل مع استمرار المراقبة الطبية. صنّفتوكالة حماية البيئة الأمريكيةحمض الهيدروكلوريك كمادّة سامّة.