خواص فیزیکی اسید کلریدریک

مقدمه

اسید هیدروکلریک (HCl) یک اسید معدنی بسیار مهم است که به خاطر خاصیت خورندگی شدید و طیف وسیعی از کاربردها شناخته می شود. به این اسید همچنین جوهر نمک یا روح نمک نیز گفته می شود و به طور طبیعی به عنوان جزئی از اسید معده در معده انسان یافت می شود. خرید اسید کلریدریک معمولاً توسط صنایع مختلفی مانند فلزکاری، پتروشیمی، تصفیه آب و تولید مواد شیمیایی انجام می‌ گیرد، زیرا این ماده در فرآیندهای گوناگون صنعتی نقشی اساسی دارد.

اسید هیدروکلریک دارای فرمول شیمیایی HCl است که از یک اتم هیدروژن و یک اتم کلر تشکیل شده است. در عمل، این اسید معمولاً به محلول آبی گاز هیدروژن کلرید گفته می‌ شود، نه به شکل گازی خالص آن. این ماده به صورت مایع شفاف و بی‌ رنگ با بوی تند و زننده شناخته می‌ شود و در دسته‌ ی اسیدهای قوی قرار دارد، زیرا در آب به طور کامل تفکیک (یونیزه) شده و یون‌ های هیدرونیوم و کلرید آزاد می‌ کند.

در صنعت و آزمایشگاه‌ ها، اسید هیدروکلریک به عنوان یک معرف همه‌ کاره و ارزشمند مورد استفاده قرار می‌ گیرد، اما کار کردن با آن نیاز به توجه ویژه‌ ای به خواص فیزیکی مانند فراریت، چگالی و واکنش‌ پذیری دارد. در بخش‌ های بعدی، به طور مفصل به بررسی خواص فیزیکی کلیدی اسید هیدروکلریک خواهیم پرداخت، از جمله حالت آن، ظاهر، بو، چگالی، نقاط تغییر فاز، انحلال‌ پذیری و سایر ویژگی‌ های مهم آن.

تعریف و ترکیب شیمیایی

اسید هیدروکلریک محلول گاز هیدروژن کلرید (HCl) در آب است. از نظر شیمیایی، از مولکول های دواتمی قطبی تشکیل شده است که هر یک شامل یک اتم هیدروژن و یک اتم کلر (H–Cl) هستند. ساختار و فرمول شیمیایی اسید کلریدریک نشان می‌ دهد که این ماده از پیوندی میان اتم هیدروژن با عدد اکسایش +۱ و اتم کلر با عدد اکسایش -۱ تشکیل شده است و در نتیجه ترکیبی ساده اما بسیار واکنش‌ پذیر به وجود می‌ آورد. هیدروژن کلرید در حالت خالص و بی آب، در دمای اتاق به صورت گاز است.

اما زمانی که در آب حل شود، اسید هیدروکلریک را تشکیل می دهد یعنی یک محلول مایع که ویژگی های معمول یک اسید قوی را داراست. این محلول در اصل مخلوط یونی یون H+به صورت هیدرونیوم، H3O+ و یون Cl−در آب است. اسید هیدروکلریک تک پروتونی است، به این معنا که هر مولکول آن می تواند یک پروتون (H+) آزاد کند. پیوند H–Cl بسیار قطبی است و این خاصیت باعث می شود HCl به شدت در آب حل شود، زیرا مولکول های آن به راحتی یونیزه می شوند.

اسید هیدروکلریک غلیظ تجاری معمولاً حدود ۳۷٪ وزنی HCl است و بقیه آن آب می باشد. این غلظت بیشترین میزانی است که گاز HCl می تواند در شرایط معمول در آب حل شود. ترکیب شیمیایی و یونش کامل این اسید در آب، اساس بسیاری از رفتارها و ویژگی های فیزیکی آن است که در ادامه به آن ها پرداخته خواهد شد.

گاز هیدروژن کلرید در برابر اسید هیدروکلریک (محلول آبی)

میان هیدروژن کلرید بدون آب و اسید هیدروکلریک محلول در آب تفاوت مشخصی وجود دارد که توجه به آن اهمیت زیادی دارد. هیدروژن کلرید خالص در شرایط استاندارد به صورت گازی بی رنگ دیده می شود و نقطه ذوب آن حدود منفی ۱۱۴ درجه سانتی گراد و نقطه جوش آن نزدیک به منفی ۸۵ درجه سانتی گراد است.

در مقابل، اسید هیدروکلریک به محلول مایع همین گاز در آب گفته می شود. خود گاز هیدروژن کلرید بی رنگ است، اما زمانی که با هوای مرطوب تماس پیدا می کند، بخارهای اسیدی قابل مشاهده ای ایجاد می کند که نشانه واکنش آن با رطوبت هواست.

وقتی گاز هیدروژن کلرید وارد آب می شود، فرآیند حل شدن آن همراه با آزاد شدن گرما اتفاق می افتد و در نهایت یک اسید مایع به وجود می آید. البته گاز خالص HCl را می توان با سرد کردن یا افزایش فشار به حالت مایع درآورد، اما خارج از شرایط کنترل شده، معمولاً از این شکل استفاده نمی شود.

از نظر کاربردی، شکل محلول در آب بسیار مناسب تر است و هم در استفاده و هم در حمل و نقل ایمنی و کارایی بیشتری دارد. محلول های اسید هیدروکلریک می توانند از غلظت های بسیار کم، که تقریبا شبیه آب هستند، تا محدوده غلیظ حدود ۳۲ تا ۳۸ درصد متغیر باشند.

در غلظت های بالاتر از حدود ۴۰ درصد HCl، این محلول در دمای معمول محیط پایدار باقی نمی ماند، زیرا مقدار اضافی هیدروژن کلرید به طور طبیعی به صورت گاز از محلول خارج می شود. به همین دلیل، اسید هیدروکلریک غلیظی که در آزمایشگاه ها استفاده می شود، معمولاً حداکثر حدود ۳۷ درصد است، در حالی که اصطلاح اسید هیدروکلریک دودکننده بیشتر به محلول های بالای ۴۰ درصد اشاره دارد که بخار زیادی از HCl آزاد می کنند.

ظاهر و رنگ

در حالت خالص، اسید هیدروکلریک به صورت مایعی شفاف و کاملا بی رنگ دیده می شود و از نظر ظاهری تفاوتی با آب ندارد. زمانی که این ماده بدون هرگونه ناخالصی باشد، هیچ رنگ مشخصی در آن مشاهده نمی شود و ظاهر آن کاملا روشن و زلال است.

با این حال، اسیدی که در بازار عرضه می شود گاهی به دلیل وجود مقدار بسیار کمی آهن حل شده، کلر یا برخی ناخالصی های آلی، ته رنگ زرد ملایمی پیدا می کند. این تغییر رنگ به خود اسید مربوط نیست، زیرا ذات اسید هیدروکلریک کاملا بی رنگ است و هر نوع رنگ معمولا نشانه وجود مواد اضافی در محلول است.

از نظر قوام، این محلول رفتاری شبیه آب دارد و رقیق یا روان است. در نمونه های غلیظ تر، تماس با هوا می تواند باعث ایجاد بخارهای قابل مشاهده شود. اگر اسید هیدروکلریک غلیظ در فضای باز قرار گیرد، ممکن است مه یا بخار سفید رنگی در بالای سطح مایع دیده شود.

این حالت به دلیل آزاد شدن گاز HCl از محلول و جذب سریع رطوبت موجود در هوا رخ می دهد. در نتیجه، قطرات بسیار ریزی از اسید هیدروکلریک تشکیل می شود که به شکل آئروسل در هوا پخش شده و با پراکندگی نور، ظاهری کدر یا مه آلود ایجاد می کنند.

به جز این پدیده، ظرفی که حاوی اسید هیدروکلریک خالص باشد، همانند یک مایع شفاف و بی رنگ به نظر می رسد. در محلول خالص هیچ گونه ذره معلق یا تیرگی وجود ندارد. بی رنگ بودن می تواند معیار مناسبی برای تشخیص خلوص باشد، زیرا مشاهده رنگ هایی مانند زرد یا قهوه ای معمولا به حضور ناخالصی ها یا مواد آلی تجزیه شده اشاره دارد.

بو و بخارات

اسید هیدروکلریک به دلیل بوی بسیار تند و نافذش به راحتی قابل تشخیص است. حتی محلول هایی با غلظت متوسط هم مقداری گاز هیدروژن کلرید از سطح مایع آزاد می کنند که بویی تیز و آزاردهنده دارد و می تواند مجاری تنفسی را تحریک کند. این بو اغلب به شکل سوزاننده یا خفه کننده توصیف می شود و نقش یک هشدار طبیعی را دارد، چون تنفس این بخارات برای بدن مضر است.

زمانی که درِ ظرف حاوی اسید HCl غلیظ باز می شود، بخارات گاز هیدروژن کلرید از داخل بطری خارج شده و با رطوبت موجود در هوا واکنش می دهند. در نتیجه، ابری سفید و قابل مشاهده در اطراف دهانه ظرف شکل می گیرد که نشان دهنده پراکندگی بخارات اسیدی در هواست.

این بخارات خاصیت خورندگی دارند و می توانند باعث سرفه، سوزش بینی و احساس ناراحتی در گلو شوند. تمایل اسید هیدروکلریک غلیظ به ایجاد بخار به فشار بخار بالای آن مربوط است، زیرا گاز HCl به راحتی از محلول جدا شده و وارد هوا می شود.

در محیط های مرطوب، گاز آزاد شده به سرعت به ذرات بسیار ریز اسید هیدروکلریک تبدیل می شود و مه نازکی از قطرات اسیدی به وجود می آورد که به ظاهر دودمانند محیط شدت می دهد. این حالت باعث می شود بخارات بیش از پیش قابل مشاهده شوند.

از نظر بویایی، انسان ها می توانند گاز HCl را در غلظت های پایین تشخیص دهند که این ویژگی از نظر ایمنی اهمیت دارد. با این حال باید توجه داشت که این بخارات از هوا سنگین تر هستند و امکان تجمع آن ها در بخش های پایین فضا وجود دارد. به همین دلیل، هنگام کار با اسید هیدروکلریک غلیظ، استفاده از تهویه مناسب برای جلوگیری از تنفس بخارات تحریک کننده کاملا ضروری است.

چگالی و وزن مخصوص

محلول های اسید هیدروکلریک نسبت به آب وزن بیشتری دارند و هرچه مقدار اسید در آن ها بالاتر برود، این سنگینی هم بیشتر می شود. برای نمونه، آب خالص در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد چگالی تقریبی ۱٫۰۰ گرم بر میلی لیتر دارد، اما یک محلول ۳۷ درصد اسید هیدروکلریک چگالی ای نزدیک به ۱٫۱۸ گرم بر میلی لیتر نشان می دهد.

حتی در غلظت های پایین تر هم این تفاوت قابل توجه است. به عنوان مثال، محلول ۱۰ درصدی اسید هیدروکلریک چگالی حدود ۱٫۰۵ گرم بر میلی لیتر دارد، بنابراین می توان گفت که این اسید حتی در حالت های نه چندان غلیظ نیز از آب سنگین تر است.

با افزایش درصد HCl، چگالی محلول به صورت پیوسته بالا می رود؛ به طوری که در حدود ۲۰ درصد به نزدیک ۱٫۱۰ و در غلظت ۳۰ درصد به حدود ۱٫۱۵ گرم بر میلی لیتر می رسد. این ویژگی باعث می شود که اسید هیدروکلریک، در صورت مخلوط نشدن کامل با آب، به سمت لایه های پایین تر حرکت کند.

در عمل، معمولا وزن مخصوص محلول اسید هیدروکلریک اندازه گیری می شود تا بتوان غلظت آن را تخمین زد، زیرا میان قدرت اسید و چگالی آن رابطه مستقیمی وجود دارد. هرچه محلول غلیظ تر باشد، مقدار چگالی هم بیشتر خواهد بود.

لازم به یادآوری است که مقادیر چگالی معمولا در دمای استاندارد حدود ۲۰ درجه سانتی گراد گزارش می شوند. مانند بیشتر مایعات، با افزایش دما چگالی اسید کمی کاهش پیدا می کند. به طور کلی می توان گفت اسید هیدروکلریک غلیظ حدود ۱٫۲ برابر حجمی برابر از آب وزن دارد.

نقطه ذوب و نقطه انجماد

اضافه شدن اسید هیدروکلریک به آب باعث می شود نقطه انجماد محلول به شکل قابل توجهی کاهش پیدا کند. حتی مقدارهای کم این اسید هم اثر محسوسی دارند؛ برای نمونه، یک محلول ۱۰ درصد HCl در دمایی نزدیک به منفی ۱۸ درجه سانتی گراد یخ می زند، در حالی که آب خالص در صفر درجه منجمد می شود.

هرچه غلظت اسید بالاتر می رود، دمای انجماد نیز باز هم پایین تر می آید. این روند ادامه دارد تا جایی که در حدود ۲۰ درصد HCl، نقطه انجماد به نزدیک منفی ۶۰ درجه سانتی گراد می رسد و به کمترین مقدار خود می رسد.

در این محدوده غلظت، محلول به صورت یک ترکیب یوتکتیک منجمد می شود که شامل بلورهای هیدراته اسید هیدروکلریک و آب جامد است. اگر مقدار اسید از این حد فراتر رود، دمای انجماد دوباره رو به افزایش می گذارد.

برای مثال، یک اسید تقریبا اشباع با غلظت حدود ۳۷ درصد HCl در دمایی نزدیک به منفی ۲۵ درجه سانتی گراد منجمد می شود. این موضوع از نظر کاربردی نشان می دهد که اسید هیدروکلریک غلیظ می تواند در دماهایی بسیار پایین تر از نقطه یخ زدن آب، همچنان به صورت مایع باقی بماند.

همچنین هنگام یخ زدن، به جای تشکیل یخ خالص، بلورهای هیدراته به وجود می آیند. به همین دلیل، حتی در مناطق بسیار سرد هم محلول اسید هیدروکلریک تا زمانی که دما به شدت افت نکند، منجمد نخواهد شد.

نقطه جوش و فشار بخار

دمای جوش محلول های اسید هیدروکلریک عدد ثابتی نیست و مستقیما به میزان غلظت اسید بستگی دارد. محلول های بسیار رقیق که تنها چند درصد HCl دارند، تقریبا در همان دمای جوش آب، یعنی حدود ۱۰۰ درجه سانتی گراد، به جوش می آیند و تفاوت زیادی با آب خالص نشان نمی دهند.

با افزایش مقدار اسید در محلول، نقطه جوش به تدریج بالا می رود و در حدود غلظت ۲۰ درصد HCl به بیشترین مقدار خود، یعنی نزدیک به ۱۰۸ درجه سانتی گراد می رسد. این ترکیب در این شرایط یک آزئوتروپ به حساب می آید، به این معنا که هنگام جوشیدن، نسبت اسید به آب ثابت باقی می ماند و تغییر نمی کند.

اگر غلظت اسید از این مقدار بیشتر شود، رفتار محلول متفاوت خواهد بود. در این حالت، دمای جوش کاهش پیدا می کند، زیرا هیدروژن کلرید تمایل بیشتری به تبخیر دارد و زودتر از آب از محلول خارج می شود. به عنوان نمونه، یک اسید غلیظ حدود ۳۷ درصد HCl ممکن است در محدوده ۵۰ تا ۶۰ درجه سانتی گراد شروع به جوشیدن کند و مقدار زیادی بخار اسیدی آزاد نماید.

در واقع، اگر محلولی قوی تر از حالت آزئوتروپ گرم یا جوشانده شود، گاز HCl از آن جدا می شود تا ترکیب دوباره به غلظت نزدیک ۲۰ درصد بازگردد. به دلیل فرار بودن بالای هیدروژن کلرید، اسید هیدروکلریک غلیظ حتی در دمای معمول محیط هم فشار بخار قابل توجهی دارد و همین موضوع باعث بخار کردن آن در هوا می شود.

به طور خلاصه، بیشترین نقطه جوش اسید هیدروکلریک در غلظت متوسط و نزدیک به ۲۰ درصد دیده می شود، در حالی که محلول های رقیق تر یا غلیظ تر، هر دو در دماهای پایین تری به جوش می آیند.

حلالیت در آب و تشکیل آزئوتروپ

گاز هیدروژن کلرید قابلیت حل شدن بسیار بالایی در آب دارد. در دمای صفر درجه سانتی گراد، هر واحد حجم آب می تواند حدود ۵۰۰ واحد حجم از گاز HCl را در خود جذب کرده و اسید هیدروکلریک ایجاد کند. این حل شدن همراه با آزاد شدن مقدار زیادی گرماست و یک فرآیند کاملا گرمازا به حساب می آید.

به واسطه همین ویژگی، با دمیدن گاز HCl در آب می توان اسیدهایی با غلظت بسیار بالا تولید کرد. بیشترین غلظتی که در شرایط معمول محیطی امکان دستیابی به آن وجود دارد، چیزی در حدود ۳۸ تا ۴۰ درصد وزنی HCl است. اگر مقدار بیشتری گاز به محلول اضافه شود، گاز اضافی در مایع باقی نمی ماند و به راحتی از آن خارج می شود.

این رفتار به پدیده مخلوط ثابت جوش یا آزئوتروپ نیز ارتباط دارد. در حدود غلظت ۲۰ درصد HCl، محلولی شکل می گیرد که هنگام جوشیدن، نسبت اسید به آب آن تغییر نمی کند و ترکیب ثابتی دارد.

در کاربردهای صنعتی، اسید هیدروکلریک غلیظ معمولا با جذب گاز هیدروژن کلرید در آب تا رسیدن به حالت اشباع تولید می شود. در بسیاری از موارد، با خنک کردن محلول می توان به غلظتی کمی بالاتر نیز دست یافت.

نکته مهم این است که HCl در هر نسبتی با آب به خوبی مخلوط می شود، اما محلول هایی با غلظت بالاتر از حدود ۴۰ درصد را نمی توان در دما و فشار معمول، بدون استفاده از روش های خاص، به صورت پایدار نگه داشت.

گرانروی و ویژگی های جریان

محلول های اسید هیدروکلریک از نظر جریان پذیری بسیار روان هستند و فقط کمی نسبت به آب غلظت بیشتری دارند. در دمای ۲۰ °C، گرانروی آب حدود ۱ mPa·s (میلی پاسکال ثانیه) است، در حالی که اسید هیدروکلریک با غلظت حدود ۳۷٪ گرانرویی نزدیک به ۱٫۸–۲٫۰ mPa·s دارد. به بیان ساده، گرانروی این اسید تقریبا دو برابر آب است، اما همچنان مقدار آن پایین بوده و باعث می شود مایع به راحتی حرکت کرده و قابل ریختن باشد.

محلول های رقیق HCl گرانروی ای بسیار نزدیک به آب دارند و تفاوت محسوسی ایجاد نمی کنند. افزایش اندک گرانروی در غلظت های بالاتر، به دلیل برهم کنش های قوی تر بین ذرات موجود در محلول است؛ برهم کنش هایی مانند پیوند هیدروژنی و نیروهای یون–دوقطبی که میان مولکول ها و یون ها شکل می گیرد.

با این وجود، در شرایط معمول، اختلاف قابل توجهی در میزان سیالیت آب و اسید هیدروکلریک احساس نخواهد شد. تنها در دماهای بسیار پایین، زمانی که اسید به نقطه انجماد خود نزدیک می شود و بلورهای هیدراته شروع به تشکیل می کنند، مایع به طور محسوس غلیظ تر به نظر می رسد.

در حالت عادی، رفتار جریان اسید هیدروکلریک شباهت زیادی به آب دارد و از نظر روان بودن تفاوت چشمگیری مشاهده نمی شود، البته اگر خاصیت خورندگی آن را کنار بگذاریم.

گرمای ویژه و گرمای رقیق سازی

محلول های اسید هیدروکلریک در مقایسه با آب گرمای ویژه کمتری دارند، یعنی برای بالا رفتن دما به انرژی حرارتی کمتری احتیاج پیدا می کنند. به عنوان نمونه، اسید هیدروکلریک غلیظ ظرفیتی نزدیک به نصف ظرفیت حرارتی آب دارد. به همین دلیل، این اسید هم سریع تر گرم می شود و هم زودتر حرارت خود را از دست می دهد.

این ویژگی به طور مستقیم با فرآیند رقیق سازی هم در ارتباط است. زمانی که گاز هیدروژن کلرید در آب حل می شود، مقدار قابل توجهی گرما آزاد می گردد و این واکنش ماهیتی بسیار گرمازا دارد. به همین علت، رقیق کردن اسید هیدروکلریک غلیظ می تواند باعث افزایش شدید دمای محلول شود.

به همین خاطر یک توصیه ایمنی شناخته شده وجود دارد که می گوید همیشه باید اسید را به آب اضافه کرد و نه آب را به اسید. این کار کمک می کند گرما به شکل یکنواخت تری پخش شود و خطر پاشش ناگهانی و آسیب زا کاهش یابد. حتی اضافه کردن مقدار کمی اسید قوی به آب هم می تواند افزایش دمای قابل توجهی ایجاد کند.

در مجموع، اسید هیدروکلریک توان نگهداری گرما را به اندازه آب ندارد و در عین حال هنگام مخلوط شدن با آب حرارت زیادی آزاد می کند. هر دوی این ویژگی ها در زمان کار ایمن با این ماده اهمیت زیادی دارند و نباید نادیده گرفته شوند.

اسیدیته و pH

اسید هیدروکلریک در دسته اسیدهای قوی قرار می گیرد، یعنی وقتی در آب حل می شود pH بسیار پایینی ایجاد می کند. برای نمونه، یک محلول 0.1 مولار HCl عدد pH نزدیک به 1.0 دارد که نشان دهنده محیطی بسیار اسیدی است. اگر غلظت به 1 مولار برسد، pH تقریبا به صفر نزدیک می شود.

در محلول های بسیار غلیظ تر، مثلا حدود 10 مولار که معادل تقریبی 35 درصد وزنی HCl است، مقدار pH حتی می تواند تا حدود منفی 1 کاهش پیدا کند. pH منفی به این معناست که فعالیت یون هیدروژن در محلول از 1 مول در لیتر هم بیشتر است و این موضوع در اسیدهای بسیار قوی امکان پذیر می باشد.

دلیل بروز چنین مقادیری این است که اسید هیدروکلریک در آب به طور کامل تفکیک می شود و یون های H+ که به شکل هیدرونیوم حضور دارند، همراه با یون Cl− به طور کامل آزاد می شوند. به بیان ساده تر، تقریبا هر مولکول HCl که وارد آب می شود، به یون تبدیل خواهد شد.

این رفتار با اسیدهای ضعیف تفاوت دارد، زیرا آن ها فقط بخشی از مولکول های خود را یونیزه می کنند. یونش کامل HCl باعث شده است که اسید هیدروکلریک در زمره قوی ترین اسیدهای شناخته شده قرار بگیرد.

قدرت اسیدی بسیار بالای این ماده عامل اصلی خورندگی شدید و واکنش پذیری بالای آن در برابر بازهاست. در مجموع، pH محلول های اسید هیدروکلریک مستقیما به غلظت آن وابسته است و هرچه محلول غلیظ تر باشد، مقدار pH پایین تر و حتی منفی خواهد شد.

رسانایی الکتریکی

از آنجا که اسید هیدروکلریک به صورت کامل یونیزه می شود، محلول های آن توانایی بسیار بالایی در هدایت جریان برق دارند. حتی نمونه های رقیق این اسید هم رسانایی الکتریکی قابل توجهی نشان می دهند. در غلظت برابر، HCl یک الکترولیت به مراتب قوی تر از اسیدهای ضعیفی مانند اسید استیک محسوب می شود و رسانایی آن از بسیاری از محلول های نمکی نیز بیشتر است.

با افزایش غلظت اسید هیدروکلریک، رسانایی الکتریکی محلول نیز تا یک حد مشخص افزایش پیدا می کند. این مقدار معمولا در بازه حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد به بیشترین میزان خود می رسد و بعد از آن، بالا رفتن غلظت می تواند به دلیل برهم کنش میان یون ها باعث کاهش جزئی رسانایی شود.

در نقطه بیشینه، اسید هیدروکلریک جزو رساناترین محلول های شناخته شده قرار می گیرد. این ویژگی برجسته تا حد زیادی به تعداد زیاد یون ها و به ویژه تحرک بسیار بالای یون های هیدروژن در محیط آبی مربوط می شود.

در کاربرد عملی، می توان با اندازه گیری میزان رسانایی الکتریکی، غلظت محلول HCl را برآورد کرد، زیرا میان این دو رابطه مشخص و قابل اعتمادی وجود دارد. در نهایت، یونش کامل اسید هیدروکلریک دلیل اصلی رسانایی بسیار بالای محلول های آن برای جریان برق به شمار می رود.

اثر غلظت بر خواص فیزیکی

خواص فیزیکی اسید هیدروکلریک تا حد زیادی وابسته به میزان غلظت آن است. در حالت هایی که مقدار HCl بسیار کم باشد، رفتار محلول شباهت زیادی به آب خالص دارد. اما با افزایش غلظت، تغییرات مشخص و قابل پیش بینی در ویژگی های آن دیده می شود.

با بالا رفتن مقدار اسید، چگالی محلول به طور پیوسته افزایش پیدا می کند و مایع حاصل سنگین تر می شود. نقطه جوش ابتدا روند افزایشی دارد و در حدود ۲۰٪ HCl به بیشترین مقدار خود می رسد، اما پس از آن در غلظت های بالاتر دوباره کاهش می یابد، زیرا محلول خاصیت فرار بیشتری پیدا می کند.

در مقابل، نقطه انجماد محلول به شکل چشمگیری پایین تر از صفر درجه سانتی گراد می رود و در همان محدوده غلظت متوسط، یعنی حدود ۲۰٪ HCl، به کمترین مقدار خود می رسد. پس از این نقطه، با غلیظ تر شدن محلول، دمای انجماد دوباره افزایش می یابد.

هم زمان با این تغییرات، میزان اسیدیته یا pH نیز با افزایش HCl به شدت کاهش پیدا می کند؛ از شرایطی نزدیک به خنثی در غلظت های بسیار پایین، تا حدود pH صفر و حتی کمتر در محلول های غلیظ. جدول زیر خلاصه ای از چند ویژگی فیزیکی مهم اسید هیدروکلریک را در غلظت های گوناگون نشان می دهد: