氯化氫

氯化氫 圖片來自百科知識

氯化氫（hydrogen chloride），分子式為HCl，室溫下為無色氣體，遇空氣中的水汽形成白色鹽酸酸霧。氯化氫及其水溶液鹽酸在化工中非常重要。二者分子式均可寫為HCl。

目錄

性質

氣態

氯化氫是無色、揮發性氣體，有刺激性氣味。它易溶於水，在0℃時，1體積的水大約能溶解500體積的氯化氫。氯化氫的水溶液呈酸性，叫做氫氯酸，習慣上叫鹽酸。

氯化氫氣體溶於水生成鹽酸，所以打開盛有鹽酸的試劑瓶後揮發出來的氯化氫氣體常與空氣中的水汽形成鹽酸酸霧。常用氨水 來檢驗氯化氫的存在，氨水中揮發出來的氨氣會與氯化氫反應生成白色的氯化銨微粒。氯化氫有強烈的偶極。

溶液

氯化氫因為分子極性很強，所以易溶於水和其他極性溶劑。溶於水後，氯化氫和水分子反應生成水合氫離子和氯離子，反應方程式如下：HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻

反應所形成的溶液叫做鹽酸，是一種強酸。這是因為氯化氫的酸度係數K_a很大，在水中完全電離。即使在非水溶劑中，氯化氫也能呈酸性。比如它可以溶於甲醇，使其質子化，並可作為無水環境中的酸性催化劑。 因此，氯化氫具有腐蝕性，尤其在潮濕環境中。

固態

固態氯化氫於98.4 K發生相變。X射線粉末衍射結果表明此時該固體從正交晶系變為立方晶系。在兩種晶系中氯原子均按面心立方排列，但氫原子無法定位。

對其光譜、介電性以及對氯化氘（DCl）結構的測定顯示氯化氫分子在固體中排成之字形，與氟化氫相同。

分子結構

氯化氫分子是由一個氫原子和一個氯原子由共價鍵形成的雙原子分子。因為氯原子的電負性遠高於氫原子，兩原子間的共價鍵極性很強，所以氯化氫分子偶極矩很大，氯原子上有部分負電荷，氫原子上有部分正電荷，因此氯化氫易溶於水和其他極性溶劑。

紅外光譜

氯化氫的紅外光譜在2886 cm^-1（波長約3.47 cm）處有若干尖銳吸收峰。室溫下，幾乎所有分子處於基態振動（v=0）。v=1的激發態對應於2880 cm^-1的吸收譜線。Q支吸收譜線因對稱性禁阻而觀察不到，而由分子旋轉產生的P支和R支譜線則可觀察到。量子力學原理只允許部分轉動模式：轉動量子數J只能是整數，而且其變化量Delta J只能是±1。根據:E(J) = h•B•J(J+1)， 因為B遠小于振動能級，分子轉動所需的能量很小，一般處於微波波段，而分子的振動能級處於紅外波段，這樣用紅外光譜儀觀察普通氣室就能觀測到分子的轉動-振動能級。

自然界中的氯有兩種同位素：35 Cl和37 Cl，豐度比為3:1。雖然兩種分子振子的彈性係數相差無幾，但約化質量不同，所以轉動能級也不同。因此每條吸收譜線其實是緊靠着的兩條，強度比也是3:1。