Chlorure d'hydrogène - Définition et Explications

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Production

La majeure partie du chlorure d’hydrogène produit dans l’industrie est utilisée pour la production d’acide chlorhydrique.

Une méthode courante de production de chlorure d’hydrogène dans l’industrie est le « four HCl », dans lequel du dihydrogène (Le dihydrogène est la forme moléculaire de l'élément hydrogène, qui existe à l'état gazeux aux conditions normales de pression et de température. Les...) et du dichlore (Le dichlore (Cl2) est un gaz jaune-vert dans les conditions normales de pression et de température (chloros signifie « vert » en grec). Il est 2,5 fois plus dense que l'air. Il a une odeur suffoquante très...) gazeux réagissent au cours d'une réaction exothermique pour former du chlorure d’hydrogène :

Cl2 + H2 → 2 HCl (Acide chlorhydrique, numéro CAS 7647-01-0 Chlorure d'hydrogène, numéro CAS 7647-01-0)

Cette réaction est utilisée pour fabriquer un produit très pur, destiné notamment à l’industrie alimentaire.

Le chlorure d’hydrogène peut également être produit à partir du dichlore et de composés contenant de l’hydrogène comme par exemple les hydrocarbures. La chloration des composés organiques peut donner lieu à la production de chlorure d’hydrogène :

R-H + Cl2 → R-Cl + HCl

La réaction de produits chlorés avec du fluorure d’hydrogène pour former des composés fluorés permet également de produire du chlorure d’hydrogène :

R-Cl + HF → R-F + HCl

Lorsque ces réactions ont lieu en milieu anhydre (absence d’eau), il se forme du HCl gazeux.

Le chlorure d’hydrogène peut également être produit à l’échelle industrielle à partir de chlorure de sodium (Le chlorure de sodium est un composé chimique de formule NaCl. On l'appelle plus communément sel de table ou de cuisine, ou tout simplement sel dans le langage courant. C'est le principal produit dissout dans l'eau de mer ; on...) (NaCl) et d’acide sulfurique.

Synthèse du chlorure d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.)

Le chlorure d’hydrogène peut être synthétisé en ajoutant lentement de l’eau (ou un acide) à certains réactifs chlorés en excès, tels que des chlorures de phosphore (Le phosphore est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole P et de numéro atomique 15.), le chlorure de thionyle (SOCl2) ou des chlorures d’acyle. Un ajout trop important d’eau peut conduire à la dissolution du chlorure d’hydrogène formé et à la formation d’acide chlorhydrique. Par exemple, l’ajout lent d’eau froide au pentachlorure de phosphore conduit à la formation d’HCl suivant :

PCl5 + H2O → POCl3 + 2 HCl

Un ajout d’eau chaude permet d’obtenir plus de HCl en hydrolysant PCl5 en acide phosphorique (L'acide phosphorique est un oxacide à base de phosphore de formule H3PO4. C'est un triacide. Il intervient souvent en minéralogie et a une...). La réaction chimique entre l’eau et le trichlorure de phosphore PCl3 produit également du HCl.

La réaction du chlorure de thionyle avec l’eau produit du HCl ainsi que du dioxyde de soufre (Le dioxyde de soufre (ou anhydride sulfureux) est un composé chimique constitué de deux atomes d'oxygène et d'un atome de soufre. Sa formule brute est SO2. Le SO2 est un gaz dense, incolore et toxique, son inhalation est fortement...) SO2. Pour les réactions du chlorure de thionyle ou des chlorure d’acyle avec l’eau, voir chlorure de thionyle et chlorure d'acyle.

Générateur d’HCl

Il est possible de préparer de petites quantités d’HCl pour une utilisation en laboratoire en utilisant un générateur d’HCl suivant différentes méthodes :

  • libération à partir d’acide chlorhydrique concentré en utilisant de l’acide sulfurique concentré.
  • libération à partir d’acide chlorhydrique concentré en utilisant du chlorure de calcium (Le calcium est un élément chimique, de symbole Ca et de numéro atomique 20.) anhydre.
  • en faisant réagir de l’acide sulfurique et du chlorure de sodium (Le sodium est un élément chimique, de symbole Na et de numéro atomique 11. C'est un métal mou et argenté, qui appartient aux métaux alcalins. On ne le trouve pas à...) suivant : NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl↑

Généralement, l’acide chlorhydrique ou l’acide sulfurique est ajouté goutte à goutte au réactif dans un ballon. L’HCl peut être séché en le faisant buller au travers d’acide sulfurique concentré.

Chimie

Le changement de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) du papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales et animales. Il se présente sous forme de feuilles minces et est considéré comme un...) pH montre que le chlorure d’hydrogène gazeux est acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique...)

La molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui...) de chlorure d’hydrogène HCl est une molécule diatomique constituée d’un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. La...) d’hydrogène H et d'un atome de chlore (Le chlore est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole Cl, et de numéro atomique 17.) Cl, liés par une liaison simple. Le chlore étant nettement plus électronégatif que l’hydrogène, la liaison est polarisée. En conséquence, la molécule porte un moment dipolaire important, avec une charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à...) partielle négative δ- portée par l’atome de chlore et une charge partielle positive δ+ portée par l’atome d’hydrogène. Le chlorure d’hydrogène est donc une molécule polaire. Elle est très soluble dans l’eau et dans les solvants polaires. H Cl.PNG

Au contact de l’eau, le chlorure d’hydrogène s’ionise pour former des anions chlorures Cl- et des cations hydronium H3O+ (H+ solvaté :

HCl + H2O → H3O+ + Cl-

La solution résultant de la réaction est appelée acide chlorhydrique (L'acide chlorhydrique est une solution aqueuse ayant pour solutés des ions oxonium H3O+ et des ions chlorure Cl-. On peut l'obtenir par dissolution de chlorure...). C’est un acide fort ce qui signifie que la constante d’acidité Ka (qui est liée au taux de dissociation de la molécule d’HCl) est très élevée : le chlorure d’hydrogène se dissocie presque totalement dans l’eau.

Même en l’absence d’eau, le chlorure d’hydrogène agit tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) de même comme un acide. Par exemple, HCl peut se dissoudre dans d’autres solvants comme le méthanol (Le méthanol, également connu sous le nom d’alcool méthylique, de carbinol, d’alcool de bois, de naphte de bois ou d’esprit de bois est un composé chimique de formule : CH3OH (souvent...) et protoner des ions ou des molécules, agissant comme acide catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ; il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des produits, ni des réactifs et n'apparaît donc pas dans l'équation-bilan de cette...) pour certaines réactions chimiques pour lesquelles des conditions anhydres (absence totale d'eau) sont nécessaires.

HCl + CH3OH → CH3O+H2 + Cl-

Du fait de sa nature acide, le chlorure d'hydrogène est un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper tout le...) corrosif, tout particulièrement en présence d’humidité (25 ppm d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) suffisent).

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