镪水
镪水(strong acid),别名为强酸,是解离平衡常数()远大于1的酸。化学上有六大无机化合物强酸,分别是硫酸、硝酸、盐酸、氢溴酸、碘化氢、高氯酸。
常见的强酸有硝酸、硫酸和盐酸,其中硝酸化学式为HNO3,是一种强酸,强氧化性和腐蚀性。硫酸化学式为H₂SO₄,具有腐蚀性和脱水性。盐酸化学式为HCl,是氯化氢的水溶液,是一种易挥发强酸。浓硝酸和浓盐酸的混合物又名王水,硝酸和盐酸体积比例是1:3。可溶解活性较低的金属如金、铂。
据唐代初年辑录古炼丹家狐刚子的《炼石胆取精华法》(现存于《黄帝九鼎神丹经诀》卷九第六)记,用蒸馏结晶硫酸铜的方法可得到硫酸(强酸中的一种),其工艺与17世纪的奥古斯杜斯相同,而且也称为“精华”。
发现历史
据唐代初年辑录古炼丹家狐刚子的《炼石胆取精华法》(现存于《黄帝九鼎神丹经诀》卷九第六)记,用蒸馏结晶硫酸铜的方法可得到硫酸(强酸中的一种),其工艺与17世纪的奥古斯杜斯相同,而且也称为“精华”。李约瑟《中国科学技术史》中认为:唐段成式《酉阳杂俎》卷七载婆罗门国所出药名畔茶水,说明在7世纪时,已知道一种无机酸。它使雷氏(Ray)所作《印度化学史》中所指的有关强酸的说法得到新的证明。
在明代传入的西方化学知识中,最重要的是关于无机酸(硝酸、盐酸和硫酸)的认识和制作方法。中国古代炼丹家和医药学家早已熟悉并实际应用了制造无机酸所需要的基本原料,如硝石(硝酸钾,KNO3)、二价铁(硫酸亚铁,FeSO4·7H2O)和食盐(氯化钠,NaCl)等,也具有相应的设备和技术手段。从现有资料来看,中国最早记述无机酸的是徐光启的一篇手稿《造强水法》。据研究,《造强水法》即制硝酸的方法,其原文如下:“绿矾五斤(多少任意),硝五斤。将矾炒去,约折五分之一。将二味同研细,听用。次用铁作锅,约乘(盛)药外,尚有空。锅口稍敛,以承过筒。另用内外有油(釉)大坛一具,约乘(盛)四五十斤者则不裂。以玻璃或瓷器为过筒,一端合于锅口,一端合于坛口。铁锅置炭炉上。坛中加水如损二价铁之数,如矾折一斤则加水一斤也。次以过筒接锅坛二口,各用盐泥固济。锅下起火,初四刻用文火,渐加武火,满二十四刻灭火,取起冷定,开坛则药化为水,而锅亦坏矣。用水入五金皆成水,惟黄金不化水中,加盐则化。化过它金之水,加盐则复为砂,沉于底,惟黄金不能成砂必以酒靛(点)之。强水用过无力,或有它物杂之,仍用前之器制,则复为水,滓留于锅矣。盛水坛下宜置一缸,恐一时迸破,水犹在缸也。”
“强水”一词是意译的名词,其拉丁文原文指的就是硝酸。徐光启在这里记述了硝酸的性质、制备方法和操作时应注意的事项。这是中国化学史上关于硝酸的最早记载。从当时的背景看,这种方法无疑是西方传教士介绍过来的。
分类
由于不同的酸碱理论对酸的定义不同,因此在不同酸碱理论中镪水有不同含义。斯万特·阿累尼乌斯(Arrhenius)酸碱电离理论认为酸的强弱是根据其在溶液中产生氢离子能力来划分。在一定浓度的水溶液中,产生的氢离子的浓度越大,酸越强。例如:硫酸(H2SO4)是一种强酸,在水溶液中完全电离成水合氢离子(H3O+)和硫酸氢根离子(HSO4-)。布仑斯惕-劳里(Brønsted-Lowry)酸碱质子理论认为,将酸溶解在水中形成水合氢离子和酸的阴离子是一个酸碱反应,根据解离平衡是否有利于反应物或生成物来划分酸的强弱。即在水溶液中提供质子(或水合氢离子)的能力越强,酸越强。例如:盐酸是一种强酸,在水中完全电离,形成水合氢离子(H3O+)和氯离子(Cl-),这是一个对生成物有利的反应。在吉尔伯特·路易士(Lewis)酸碱电子理论中,酸是电子对的接受体,接受电子对的能力越强,酸性越强。
通常根据酸在水中解离时的平衡常数大小区分酸的强弱。常见浓度在1摩/升或以下的强酸溶液中酸分子几乎完全解离,如在水溶液中,HCl、HNO3、H2SO4、HClO4均完全解离,都是强酸,溶剂水却无法区分这四种酸的强弱,这是由于水对这些强酸具有拉平效应(leveling effect)。而将其溶于冰醋酸HAc中时,上述酸的强度就显示出差异,其酸强度的顺序为HClO4>H2SO4>HCl>HNO3。因此,冰醋酸HAc对上述酸具有区分效应(differentiating effect)。
硝酸
硝酸,化学式为HNO3,是一种强酸,强氧化性和腐蚀性,是一种重要的化工原料。
参考资料
硫酸
硫酸,化学式为H₂SO₄,具有腐蚀性和脱水性。
参考资料
盐酸
盐酸,也称氢氯酸,化学式为HCl,是一种易挥发强酸。有酸味,腐蚀性极大。极易溶解于水,也易溶解于乙醇、乙醚。能与许多金属、金属氧化物、碱类、盐类起化学反应。浓盐酸(36%)在空气中会发烟,触及氨的蒸气会成白色云雾。常用的盐酸约含31%的氯化氢,密度1.16g/cm。氯化氢气体有刺激性,极毒,对动物、植物均有害。其用途相当广泛。
参考资料
应用领域
镪水是化学工业的重要原料之一,广泛用于化工、轻工纺织、冶金、染料、医药、食品、印染、皮革、制糖等领域。无机工业用于制造氯化物,如氯化钡、氯化铵、氮化钙、氯化锌。有机工业用于制造氯乙烷、氯甲烷等。
硝酸
硝酸是重要的化工原料,在酸类生产中产量仅次于硫酸。硝酸主要作为化肥和火炸药工业的原料,也用于染料、制药、塑料等的生产。稀硝酸大部分用于制造硝酸铵、硝酸磷肥和各种硝酸盐。浓硝酸分别将甲苯、苯酚和乌洛托品硝化制成三硝基甲苯、三硝基苯酚、黑索金等烈性炸药。浓硝酸也用于制造硝化甘油、硝化纤维素和雷酸汞等。直接法生产浓硝酸的中间物液体四氧化二氮是发射火箭、导弹的高能燃料。此外,硝酸也使用在冶金等工业中,同时也是重要的分析化学试剂。
硫酸
硫酸大量用于化肥工业,用以制造过磷酸钙、硫酸铵和磷酸。硫酸用于汽油、润滑油等产品的精制。钢铁工业中需用硫酸进行酸洗。硫酸和氟化钙(CaF2)作用生成的氟化氢,是现代氟工业的基础。在梯恩梯、硝化甘油、硝化棉、三硝基苯酚等炸药的制造中,硫酸是硝化工序不可缺少的脱水剂。在塑料工业方面,ep和F4等的生产中也要用数量可观的硫酸。因此,硫酸年产量曾是一个国家工农业发展的标志之一。
盐酸
生物用途
人类和其他动物的胃壁上有一种特殊的腺体,能把吃下去的食盐变成盐酸。盐酸是胃液的一种成分(浓度约为0.5%),它能使胃液保持激活胃蛋白酶所需要的最适合的pH值,它还能使食盐中的蛋白质变性而易于水解,以及杀死随食物进入胃里的细菌。此外,盐酸进入小肠后,可促进胰液、肠液的分泌以及胆汁的分泌和排放,酸性环境还有助于小肠内铁和钙的吸收。
日常用途
利用盐酸可以与难溶性碱反应的性质,制取洁厕灵、除锈剂等大宗商品。
工业用途
盐酸是一种无机化合物强酸,在工业加工中有着广泛的应用,如金属精炼。盐酸往往能够决定产品的质量。
分析试剂
在分析化学中,用酸来测定碱的浓度时,一般都用盐酸来滴定。用强酸滴定可使终点更明显,从而得到的结果更精确。在1大气压下,20.2%的盐酸可组成恒沸溶液,常用作一定气压下定量分析中的基准物。其恒沸时的浓度会随着气压的改变而改变。盐酸常用于溶解固体样品以便进一步分析,包括溶解部分金属与碳酸钙或铜氧化物等生成易溶的物质来方便分析。
酸洗钢材
在后续处理铁或钢材(挤压、轧制、镀锌等)之前,可用盐酸反应掉表面的锈或铁氧化物。通常使用浓度为18%的盐酸作为酸洗剂来清洗碳钢,剩余的废酸常再用作氯化亚铁溶液,但其中重金属含量较高,故这种做法已经逐渐变少。酸洗钢材工业发展了盐酸再生工艺,如喷雾焙烧炉或流化床盐酸再生工艺等。这些工艺能让氯化氢气体从酸洗液中再生,其中最常见的是高温水解工艺。将制得的氯化氢气体溶于水即又得到盐酸。通过对废酸的回收,人们建立了一个封闭的酸循环。副产品氧化铁在各种工业加工流程中也有较多应用。
制备有机化合物
盐酸的另一大主要用途是制备有机化合物,例如合成聚氯乙烯(PVC)塑料的原料氯乙烯、二氯乙烷、聚碳酸酯的前体双酚A、催化胶黏剂聚乙烯醇缩甲醛、维生素c等。企业合成PVC时通常不用市售的,而使用内部制备的盐酸。盐酸在制药方面也有很大的用途。
制备无机化合物
盐酸可以发生酸碱反应,故能制备许多无机化合物,例如,处理水所需的化学品三氯化铁与聚合氯化铝(简称聚铝,PAC),氯化铁与聚铝在污水处理、纸、饮用水等的生产中起絮凝剂和混凝剂的作用。用盐酸还可以制备其他的无机物,包括道路用盐氯化钙、电镀用盐氯化镍、镀锌工业和电池制造业用盐氯化锌等。另外,常通过氯化锌活化法从木炭制备活性炭。在工业中对纯度的要求极高时(如用于食品、制药及饮用水等),常用高纯的盐酸来调节水流的pH;要求相对不高时,工业纯的盐酸已足以中和废水,或处理游泳池中的水。
用于焰色反应
用于检验金属或它们的化合物时常使用焰色反应,用于检验的铂丝需用稀盐酸洗净以除去杂质元素的影响。检验物质前,应将铂丝用盐酸清洗,再放到火焰上灼烧,直到火焰呈原来颜色方可实验。
阳离子交换树脂的再生
离子交换树脂和软化水在几乎所有的化学工业中都有应用,尤其是饮用水生产和食品工业。
其他应用
盐酸还有许多小规模的用途,比如皮革加工、食盐生产,以及用于建筑业。石油工业也常用盐酸:将盐酸注入油井中以溶解岩石,形成一个巨大的空洞。此法在北海油田的石油开采工业中经常用到。盐酸可以溶解碳酸钙,其应用包括除水垢或砌砖使用的生石灰砂浆,但盐酸较为危险,使用时需谨慎。它与石灰砂浆中的碳酸钙反应生成氯化钙、二氧化碳和水。在明胶、食品原料和食品添加剂的生产中常用到盐酸。典型例子有阿斯巴甜、果糖、柠檬酸、赖氨酸、酸水解植物蛋白等。这些工艺都使用食品级(非常纯)的盐酸。
安全事宜
健康危害
镪水经口误服,从消化道进入体内;经呼吸道吸入大量酸雾;及皮肤接触,局部吸收入血。镪水经血循环分布到身体的各组织、器官而引起中毒,以肝、肾受损害较重。酸在体内除被中和解毒外,可由肾脏排出体外。中医认为镪水类物质可损伤人体组织,具有毒性作用,误食或吸入或肌肤接触后,其伤之轻者,烂皮损肉。其伤之重者,因热甚火炎,灼津为痰,痰热壅肺而肺失肃降;热毒内炽,伤津耗液;甚则痰热上蒙而头晕、烦躁、乃至神昏;若神昏液涸,可危及生命。
操作事项
盐酸
使用盐酸时,应配合个人防护装备。如橡胶手套或聚氯乙烯手套、护目镜、耐化学品的衣物和鞋子等,以降低直接接触盐酸所带来的危险。密闭操作,注意通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。远离易燃、可燃物。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与碱类、胺类、碱金属接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。储存于阴凉、通风的库房。库温不超过30℃,相对湿度不超过85%。保持容器密封。应与碱类、胺类、碱金属、易(可)燃物分开存放,切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
硫酸
作业人员应按规定穿戴防护用品。若人体不慎触及硫酸时,应立即用大量水冲洗,随即就医。浓硫酸、发烟硫酸均以钢制储槽储存、运输。少量硫酸用陶坛包装,并标上明显的“有毒品”及“腐蚀性物品”标志。储存和运输应按危险品储存、运输规定办理。
硝酸
硝酸在空气中的最高允许浓度5毫克/米3。在接触和使用硝酸时作业人员应按规定穿戴防护用具。人体不慎触及硝酸时,应立即以大量清水冲洗至少15分钟,随即就医。贮存稀硝酸通常采用立式耐酸钢制贮槽,浓硝酸贮存多采用卧式铝制容器。贮槽设置在室内或车间附近的露天场所,但要防止日光曝晒,以免引起浓硝酸分解。硝酸通常利用公路、铁路运输,容量少时可用玻璃或陶瓷容器盛放,再装在木箱或金属罐内,外面需有危险品标记。
应急措施
对于口服镪水中毒者,应取仰卧位,可垫高患者足部,立即给患者服生鸡蛋清或牛奶200克,生鸡蛋清或牛奶可以保护黏膜组织。半小时后给予植物油100~200克,目的是润滑黏膜,减少粘连和摩擦损伤。为防止消化道穿孔,对镪水中毒的人绝对禁止洗胃,也不宜给予碳酸氢钠等碱性药物口服。如果皮肤被灼伤,立即脱掉衣物,用清水和氢氧化钙冲洗,然后用生理盐水清洗,切忌用强碱液冲洗。如果眼部被烧伤,即刻用清水冲洗。冲洗方法是用一盆清水,将面部放入水中,两眼睁大,头部在水中左右摇晃。如此反复换几次水冲洗,然后再以3%碳酸氢钠溶液清洗,之后滴入0.01硫酸阿托敏药水。
治疗
立即除去污染衣着,先用大量净水(流动水最好)冲洗伤处;然后用中和剂冲洗,如2%~5%重碳酸钠、1%氨水或肥皂水、生石灰水(500克水加100克石灰);再以生理盐水洗净,并按灼伤进一步治疗。草酸及氢氟酸灼伤者,可局部注射葡萄糖酸钙。禁忌催吐及用胃管洗胃,亦不能服用碳酸氢钠,以免胃肠道胀气导致穿孔。即刻口服弱碱类溶液,如10%氢氧化铝2.5%氧化镁溶液、7.5%氢氧化镁混悬液60毫升或氢氧化钙的上清液(含0.17%氢氧化钙)200毫升,亦可内服极稀的肥皂水等。服弱碱类溶液后,内服润滑剂,如生鸡蛋清60毫升调水,或牛奶200毫升;然后再服植物油100~200毫升。补液、纠正酸中毒、抗休克,口服中毒者立即补液,除静脉滴注葡萄糖生理盐水外,用1/6摩尔乳酸钠500毫升,以纠正酸中毒。有休克时,给予葡聚糖,或输新鲜血液。铬酸中毒用硫代硫酸钠静脉注射。氢氟酸或草酸中毒用10%葡萄糖酸钙注射。为预防消化道瘢痕形成,在服镪水2日后,可予强的松口服每次10毫克,每日3次,共2周。
参考资料
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镪水是什么化学物质?镪水和王水有什么区别?.苏州资讯网.2025-03-02
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