Chlorwasserstoff

Grundlagen

Chlorwasserstoff ist eine chemische Verbindung mit der Summenformel HCl. Systematisch heißt er auch Wasserstoffchlorid oder Hydrogenchlorid. Der Stoff ist ein farbloses, stechend riechendes Gas und löst sich sehr leicht in Wasser. Wässrige Lösungen von Chlorwasserstoff heißen Salzsäure oder Chlorwasserstoffsäure.

Chlorwasserstoff ist wichtig, weil er die Grundlage für Salzsäure bildet und als starke Säure stark ätzend wirken kann. Beim Einatmen entsteht in der Lunge Salzsäure; dadurch kann es zu schweren Verätzungen kommen. Die molare Masse beträgt 36,46 g·mol^−1.

Herstellung

Im Labor kann Chlorwasserstoff aus konzentrierter Schwefelsäure und Natriumchlorid hergestellt werden:

2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl

Dabei reagieren Natriumchlorid und Schwefelsäure zu Natriumsulfat und Chlorwasserstoff. Statt Schwefelsäure kann auch Natriumhydrogensulfat (NaHSO4) verwendet werden. Dafür wird ein trockenes Gemisch aus Natriumchlorid und Natriumhydrogensulfat erhitzt. Damit die Reaktion weiterläuft, muss das entstehende Chlorwasserstoffgas abgeführt werden.

In der chemischen Industrie entsteht Chlorwasserstoff vor allem als Nebenprodukt bei der Chlorierung organischer Verbindungen. Außerdem kann er durch die Chlorknallgasreaktion gewonnen werden, bei der Wasserstoff und Chlor reagieren, zum Beispiel nach Zündung durch Belichtung:

H2 + Cl2 → 2 HCl

Auch bei der Photochlorierung oder Sulfochlorierung von Kohlenwasserstoffen fällt Chlorwasserstoff als Koppelprodukt an.

Eigenschaften

Chlorwasserstoff ist bei Standardbedingungen gasförmig. Seine Dichte beträgt 1,64 kg·m^−3 bei 0 °C; er ist damit etwas dichter als Luft. Der Schmelzpunkt liegt bei −114,8 °C, der Siedepunkt bei −85,0 °C. Der Dampfdruck beträgt 4,26 MPa bei 20 °C, der pKS-Wert −6,2. Der pKS-Wert beschreibt die Säurestärke; der sehr niedrige Wert zeigt, dass Chlorwasserstoff beziehungsweise Salzsäure eine sehr starke Säure ist.

In Wasser ist Chlorwasserstoff sehr gut löslich: angegeben sind 720 g·l^−1 bei 20 °C. In einem Liter Wasser lösen sich bei 0 °C unter Erwärmung 520 l, entsprechend 850 g HCl-Gas. Bei 20 °C lösen sich in einem Liter Wasser 442 l Chlorwasserstoff. An feuchter Luft bildet HCl-Gas Nebel aus feinen Salzsäure-Tröpfchen.

Die Bezeichnung Wasserstoffchlorid zeigt mit der Endung „-chlorid“, dass das Chloratom in der Molekülverbindung eine negative Partialladung trägt. Chlorwasserstoff löst sich auch in Alkoholen ähnlich gut wie in Wasser, in Ethern noch gut und in Kohlenwasserstoffen oder Chlorkohlenwasserstoffen nur wenig. Die spezifische Wärmekapazität cp beträgt 799 J/(kg K). Das Dipolmoment beträgt 1,1086(3) D beziehungsweise 3,698 · 10^−30 C · m.

Verwendung

Chlorwasserstoff wird vor allem wegen seiner Säureeigenschaften genutzt, besonders in Form seiner wässrigen Lösung, der Salzsäure. Reiner Chlorwasserstoff wird außerdem als Chlorierungsmittel verwendet.

Ein genanntes Beispiel ist die Oxychlorierung von Ethen zu Vinylchlorid. Vinylchlorid ist dabei das Produkt einer Chlorierungsreaktion, bei der Chlor in eine organische Verbindung eingebracht wird.

Gefahren und Schutz

Chlorwasserstoff ist ätzend und in hohen Konzentrationen giftig. Die Gefahrstoffkennzeichnung nennt unter anderem H: 280, 331 und 314 sowie EUH: 071. Als MAK-Wert werden für DFG/Schweiz 2 ml·m^−3 beziehungsweise 3 mg·m^−3 angegeben. Der MAK-Wert beschreibt die maximal zulässige Konzentration eines Stoffes am Arbeitsplatz.

Beim Einatmen können Reizungen und Verätzungen der Schleimhäute und Atemwege auftreten. Mögliche Folgen sind eine akute Bronchitis oder eine Lungenentzündung. Vergiftungen werden als sehr selten beschrieben. Bei Kontakt mit Haut und Kleidung lässt sich die Säure mit Wasser gut und vollständig auswaschen.