حمض الهيدروكلوريك

التاريخ وأصل التسمية

عُرف حمض الهيدروكلوريك للخيميائيين (الكيميائيين قديماً) الأوروبيين كروح الملح أو acidum salis (حمض الملح). كلا الاسمين لا يزالا مستخدَمين، مثل الألمانية: 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 هنا موريتات تعني هيدروكلوريد)؛ وهذا الاسم لا زال يستخدم أحياناً. أمّا اسم حمض الهيدروكلوريك فصاغه الكيميائي الفرنسي لوي جوزيف غي ـ لوساك في عام 1814.
اكتشف الحمض جابر بن حيان في حوالي عام 800م؛ واستخدمه لتحضير الماء الملكي، وذلك بحلّ ملح النشادر في حمض النتريك (روح النتر)، ثم استخدم في العصور الوسطى حيث كان السعي الدؤوب لإيجاد حجر الفيلسوف. انتقلت معرفته بعد ذلك إلى القارة الأوروبية، حيث ورد في مدوّنات جابر الزائف المترجمة في القرن الثالث عشر. وصف أندرياس ليبافيوس في القرن السادس عشر طريقة تحضير حمض الهيدروكلوريك الحرّ من تسخين الملح في بواتق فخّارية. في حين أنّ آراء أخرى تقول أنّ بازيليوس فالانتينوس كان أوّل من وصف تحضير حمض الهيدروكلوريك الحرّ في القرن الخامس عشر، وذلك من تسخين ملح الطعام مع الزاج الأخضر.
لاحقاً استخدمه العلماء الأوروبيين في العديد من العمليات الصناعية، فقام غلاوبر في القرن السابع عشر بتسخين كلوريد الصوديوم مع حمض الكبريتيك وذلك لتحضير كبريتات الصوديوم في عملية مانهايم، حيث يتحرّر غاز كلوريد الهيدروجين؛ كما حضّره العالمان جوزيف بريستلي عام 1772، ثمّ همفري ديفي في عام 1808، والذي أثبت  أنّه يتركّب من الهيدروجين والكلور. خلال الثورة الصناعية في أوروبا زاد الطلب على القلويات؛ ممّا أدّى إلى تطوير عملية صناعية جديدة عبر نيكولا لوبلان، الذي تمكّن من إنتاج كمّيات كبيرة من كربونات 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 مؤثّر بعملية سولفاي بدون 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.

الإنتاج

يحضّر حمض الهيدروكلويك من حلّ غاز كلوريد الهيدروجين في الماء، وبما أنّه يوجد عدّة طرق لتحضير ذلك الغاز، فإنّه توجد بالتالي طرق مختلفة متعدّدة لتحضير حمض الهيدروكلوريك. وينتج حالياً في الصناعات الكيميائية كناتج ثانوي خلال تحضير الكيمياويات الأخرى.

التحضير العضوي

يتكامل أكبر إنتاج لحمض الهيدروكلوريك مع صناعة المركّبات العضوية المكلورة والمفلورة.
وعادة في حالات الإنتاج مثل هذه فإنّه يتمّ استهلاك الحمض فور تحضيره في نفس مكان اصطناعه.

السوق الصناعية

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 أنّ ضغط البخار سيكون 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%.

الدور الحيوي

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 كحاجز ضد الكائنات الحية الدقيقة لمنع حدوث عدوى ويساعد أيضاً على هضم الطعام. تقوم درجة الحموضة المنخفضة له على تخريب البروتينات بالتالي تحطيمها 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 خلال بيكربونات الصوديوم.
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.

التطبيقات

حمض الهيدروكلوريك حمض لاعضوي قوي ويستخدم في عمليات صناعية عدّة منها صقل المعادن وتنقيتها. وعادة ما يكون التطبيق هو المحدّد لجودة المنتج المطلوب.

إعادة تنشيط المبادلات الأيونية

من تطبيقات حمض الهيدروكلوريك عالي الجودة هو إعادة تنشيط راتنجات المبادلات الأيونية. تعدّ المبادلات الكاتيونية واسعة الاستخدام لإزالة الأيونات مثل أيونات الصوديوم ⁺Na والكالسيوم ²⁺Ca لإنتاج مياه 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.