Fabricación del Ácido Clorhídrico

Propiedades del ácido clorhídrico

El ácido clorhídrico es una disolución de cloruro de hidrógeno (HCl) en agua. El HCl puro es un gas incoloro con olor característico que hace toser, que se condensa a 73°C y se solidifica a -112°C.

La disolución saturada contiene aproximadamente 40% en peso de HCl, siendo la de mayor concentración posible. Cuando está por encima del 30%, humea al aire húmedo formando una niebla de pequeñas gotas líquidas.

Químicamente, es un ácido fuerte capaz de disolver todos los metales menos nobles que el hidrógeno (como hierro o zinc), liberando hidrógeno gaseoso. No afecta a metales más nobles como cobre, plata u oro. Sin embargo, cuando se mezcla con ácido nítrico forma el "agua regia" que sí puede disolver oro y platino.

💡 ¡Dato curioso! Un litro de agua puede disolver hasta 474 litros de cloruro de hidrógeno a 10°C, lo que explica su gran poder corrosivo.

Obtención industrial del ácido clorhídrico

El ácido clorhídrico es un producto de la industria química pesada, aunque gran parte de su producción ocurre como subproducto de otros procesos industriales.

Una forma común de obtención es durante la fabricación de sulfato sódico a partir de sal común y ácido sulfúrico concentrado. Este proceso ocurre en dos fases:

1. A temperatura ordinaria: NaCl + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HCl
2. A 300°C: NaCl + NaHSO₄ → Na₂SO₄ + HCl

También se genera como subproducto en la cloración de compuestos orgánicos, donde átomos de hidrógeno son sustituidos por cloro. Por ejemplo:

• En la producción de ácido monocloroacético: CH₃-COOH + Cl₂ → CH₂Cl-COOH + HCl

Otra vía de producción es la combustión cloro-hidrógeno. Cuando se mezclan cloro e hidrógeno gaseosos y se encienden, reaccionan formando cloruro de hidrógeno: Cl₂ + H₂ → 2HCl. Esta reacción es muy exotérmica y debe controlarse cuidadosamente.

⚠️ ¡Ten cuidado! La mezcla de cloro e hidrógeno forma una "mezcla detonante" que puede explotar violentamente con una chispa o luz solar directa.

Procesos industriales

La producción industrial del ácido clorhídrico sigue varios caminos, siendo la obtención como subproducto uno de los más importantes. El diagrama muestra los principales métodos de obtención.

Cuando se usa sal común (NaCl) como materia prima, se puede obtener cloruro de hidrógeno mediante la reacción con ácido sulfúrico:

2NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HCl

El cloruro de hidrógeno gaseoso resultante se somete a procesos de condensación y concentración. Primero se enfría el gas y luego se disuelve en agua para formar ácido clorhídrico con la concentración deseada.

Para obtener ácido clorhídrico químicamente puro, se requiere un control estricto de las condiciones de reacción y un proceso de purificación adicional para eliminar impurezas como compuestos de hierro o arsénico que podrían estar presentes.

🔬 El proceso industrial está diseñado para aprovechar la alta solubilidad del HCl en agua, permitiendo obtener diferentes concentraciones según las necesidades comerciales.

Producción de ácido clorhídrico puro

Para fabricar ácido clorhídrico de alta pureza, es necesario un cuidadoso tratamiento de materias primas. El cloro procedente de la electrólisis se refrigera, se lava con agua y luego con ácido sulfúrico para secarlo. Después se filtra y comprime.

El hidrógeno también debe purificarse, refrigerándolo y secándolo con ácido sulfúrico antes de comprimirlo a la presión adecuada.

La reacción entre cloro e hidrógeno es altamente exotérmica y potencialmente peligrosa. Para controlarla, se utiliza un soplete especial (similar al oxhídrico) donde los gases se mezclan justo al momento de reaccionar. Los equipos están construidos con materiales resistentes como cuarzo y grafito debido a la alta corrosividad del cloro y el cloruro de hidrógeno.

En la etapa de condensación y concentración, el cloruro de hidrógeno gaseoso se refrigera y puede comprimirse en botellas de acero para comercializarse como gas, aunque esto es poco común. Lo normal es disolverlo en agua para formar ácido clorhídrico. Como esta disolución genera mucho calor, primero se refrigera el gas junto con ácido diluido y luego se condensa en un condensador de grafito.

🛡️ La manipulación de cloruro de hidrógeno en botellas de acero es extremadamente peligrosa y requiere precauciones especiales para evitar que entre ácido en la botella.

Ácido clorhídrico comercial

El gas de cloruro de hidrógeno no absorbido durante el proceso industrial se lava en una torre de absorción final con agua fresca, formando ácido clorhídrico diluido. Los gases residuales liberados a la atmósfera contienen aproximadamente 1% de HCl.

El ácido clorhídrico concentrado producido se almacena en tanques especiales fabricados de materiales resistentes como arcilla, vidrio o materiales recubiertos de caucho para evitar la corrosión.

En el mercado, el ácido clorhídrico se comercializa en diferentes concentraciones y grados de pureza:

• Ácido clorhídrico diluido: con menos de 12% de HCl
• Ácido clorhídrico concentrado: con más de 24% de HCl
• Ácido clorhídrico fumante: con más de 38% de HCl

Una forma práctica de determinar la concentración del ácido clorhídrico es medir su densidad con un aerómetro. Curiosamente, si duplicas las cifras decimales de la densidad, obtienes aproximadamente el porcentaje en peso de HCl. Por ejemplo: densidad 1,06 g/cm³ corresponde a un 12% de HCl $2 × 6 = 12$.

💧 ¡Truco de laboratorio! Para calcular rápidamente la concentración de HCl, duplica los decimales de la densidad: 1,14 g/cm³ = 28% de HCl.