Salzsäure – Definition
Salzsäure ist in Wasser gelöster Chlorwasserstoff. Salzsäure ist also streng genommen kein Reinstoff, sondern eine Mischung aus Chlorwasserstoff $\left( \ce{HCl} \right)$ und Wasser $\left( \ce{H2O} \right)$.
Salzsäure ist eine starke anorganische Säure, die durch Lösung des Gases Chlorwasserstoff $\left( \ce{HCl} \right)$ in Wasser gebildet wird. Die Salze der Salzsäure werden Chloride genannt. Das wohl bekannteste Chlorid ist das Kochsalz, auch Natriumchlorid $\left( \ce{NaCl} \right)$ genannt.
Oft wird die Summenformel der Salzsäure mit $\ce{HCl}$ angegeben, aber das ist streng genommen nicht ganz korrekt. Um den Stoff als wässrige Lösung zu kennzeichnen, sollten wir stattdessen $\ce{HCl}{}_\text{(aq)}$ schreiben. Dabei leitet sich das Kürzel aq von aqua ab, dem lateinischen Wort für Wasser.
Wusstest du schon?
Salzsäure war im Mittelalter auch als Salzgeist bekannt und galt als eine der stärksten Säuren. Alchemisten benutzten sie, um verschiedene Metalle zu lösen und hofften, das Geheimnis der Goldherstellung zu entdecken. Das klappte bekanntlich nicht, aber heute wissen wir immerhin, dass Salzsäure viele wichtige industrielle Anwendungen hat, zum Beispiel die Reinigung von Metallen und die Herstellung von Chlorverbindungen.
Um die chemische Struktur der Salzsäure zu verstehen, sehen wir uns zunächst die Strukturformel von Chlorwasserstoff an:
${\ce{H}} - {{\overline{\underline{\ce{Cl}}}}\vert}$
Die kovalente Bindung zwischen Wasserstoff $\left( \ce{H} \right)$ und Chlor $\left( \ce{Cl} \right)$ ist stark polar. Das ergibt sich aus den unterschiedlich großen Elektronegativitäten der Elemente, wie wir in der folgenden Abbildung sehen:
Die Differenz der Elektronegativitäten beträgt $\Delta E = 0{,}96$. Das Chlor‑Atom zieht die Bindungselektronen deutlich stärker zu sich als das Wasserstoff‑Atom. Das wird durch den Keilstrich zwischen den Elementsymbolen dargestellt. Durch diese Ladungsverschiebung entstehen entgegengesetzte Partialladungen $\left( \delta^- ; \delta^+ \right)$, die für die Polarität des Moleküls verantwortlich sind.
Aufgrund der starken Polarität löst sich Chlorwasserstoff sehr gut in Wasser – einem ebenfalls polaren Lösungsmittel. Wird Chlorwasserstoff in Wasser geleitet, dissoziiert das Gas, das heißt, es zerfällt zu Wasserstoff‑Ionen $\left( \ce{H+} \right)$ und Chlorid‑Ionen $\left( \ce{Cl-} \right)$.
Dissoziation von Chlorwasserstoff:
$\ce{HCl \,<=>[H2O]~ H+ + Cl-}$
Genau genommen liegen allerdings keine freien Wasserstoff‑Ionen (Protonen) in Lösung vor. Diese reagieren nämlich mit Wasser und bilden Oxonium‑Ionen $\left( \ce{H3O+} \right)$. Die Dissoziation von Chlorwasserstoff lässt sich damit als Reaktion mit Wasser darstellen:
Bildung von Salzsäure:
$\ce{HCl + H2O <=>}~ \underbrace{\ce{H3O+ + Cl- <=> H2O + H+ + Cl- <=> HCl{}_\text{(aq)}}}_{\text{Salzsäure}}$
Die entstandene wässrige Lösung wird Salzsäure genannt. Mit den Doppelpfeilen stellen wir dar, dass die Reaktion in beide Richtungen abläuft und sich ein chemisches Gleichgewicht zwischen gelösten Ionen (Salzsäure) und Chlorwasserstoff einstellt. Da Salzsäure eine starke Säure ist, liegt der Schwerpunkt des Gleichgewichts allerdings deutlich auf der Seite der gelösten Ionen.
In der folgenden Abbildung ist die Dissoziation von Chlorwasserstoff noch einmal schematisch dargestellt:
Salzsäure setzt sich also streng genommen aus $\ce{H3O+}$‑Ionen, $\ce{Cl-}$‑Ionen sowie Wasser und einigen wenigen Chlorwasserstoff‑Molekülen zusammen. Vereinfacht können wir das als $\ce{HCl}{}_\text{(aq)}$ zusammenfassen.
Salzsäure – Steckbrief
Im folgenden Steckbrief sind einige der wichtigsten physikalischen und chemischen Eigenschaften der Salzsäure aufgelistet. Beispielhaft betrachten wir eine wässrige Lösung mit $36\,\text{Gew.-}\%~ \ce{HCl}$
$\left(\text{Gew.-}\%= \text{Gewichtsprozent} \right)$
| Steckbrief |
Salzsäure (36‑prozentige Lösung) |
| Summenformel |
$\ce{HCl}$ bzw. $\ce{HCl}{}_\text{(aq)}$ |
| Aggregatzustand |
flüssig, wässrige Lösung |
| Farbe |
farblos bis leicht gelblich |
| Geruch |
scharfer, stechender Geruch |
| Löslichkeit in Wasser |
sehr gut, in einem Liter mit $36\,\text{Gew.-}\%~\ce{HCl}$ sind rund $270$ Liter Chlorwasserstoffgas gelöst |
Schmelztemperatur
(der wässrigen Lösung) |
$\pu{- 35 °C}$ |
Siedetemperatur
(der wässrigen Lösung) |
$\pu{57 °C}$ |
Dichte $\rho$
(der wässrigen Lösung) |
$1{,}2\,\frac{\text{g}}{\text{cm}^3}$ |
Kennst du das?
Hast du schon einmal gehört, dass dein Magen Magensäure produziert? Die Magensäure enthält auch Salzsäure und hilft deinem Körper, Nahrung zu verdauen und zu zersetzen.
Ja, das ist die gleiche Salzsäure, die auch in Laboren und Fabriken verwendet wird! Dein Magen ist jedoch durch eine spezielle Schleimschicht geschützt, die verhindert, dass die starke Säure ihn angreift. Das ist wirklich clever von deinem Körper, oder?
Salzsäure – Eigenschaften
Auf die wichtigsten Eigenschaften der Salzsäure wollen wir nun noch detaillierter eingehen.
- Chlorwasserstoff lässt sich in verschiedenen Konzentrationen in Wasser lösen. Ab einem Massenanteil von $36\,\%$ spricht man von rauchender Salzsäure. Es bildet sich ein Nebel aus Chlorwasserstoffgas und Wassertröpfchen über der Lösung.
- Bei $\pu{0 °C}$ lassen sich über $500$ Liter Chlorwasserstoffgas in einem Liter Wasser lösen! Damit kommt man auf einen Massenanteil von rund $44\,\%$.
- Durch den gelösten Chlorwasserstoff werden Siede‑ und Schmelztemperaturen des Wassers gesenkt. Deshalb bleibt $36\,\%$‑ige Salzsäure auch noch bei $\pu{- 35 °C}$ flüssig, siedet allerdings bereits bei $\pu{57 °C}$.
- Salzsäure, also gelöster Chlorwasserstoff, dissoziiert in wässriger Lösung. In Salzsäure liegen Wasserstoff‑Ionen $\left( \ce{H+} \right)$, oder genauer gesagt Oxonium‑Ionen $\left( \ce{H3O+} \right)$, und Chlorid‑Ionen $\left( \ce{Cl-} \right)$ in gelöster Form vor.
- Salzsäure ist eine starke Säure. Das bedeutet, die Säure dissoziiert praktisch vollständig. Es liegen also im chemischen Gleichgewicht so gut wie keine Chlorwasserstoffmoleküle, sondern ausschließlich gelöste Ionen in wässriger Lösung vor.
- Durch die gelösten Ionen ist Salzsäure elektrisch leitfähig.
- Ab einem Massenanteil von $32\,\%$ spricht man von konzentrierter Salzsäure. In dieser Konzentration hat die Säure einen $\text{pH}$‑Wert von $-1$. Die Konzentration der Wasserstoff‑ bzw. Oxonium‑Ionen ist also sehr hoch. Dadurch ist die Salzsäure sehr sauer und stark ätzend.
- Salzsäure wird oft für die Neutralisation von Basen verwendet. Eine Neutralisationsreaktion mit der Base Natriumhydroxid $\left( \ce{NaOH} \right)$ sieht beispielsweise so aus:
$\ce{NaOH + HCl -> NaCl + H2O}$
Dabei entsteht Kochsalz, also Natriumchlorid $\left( \ce{NaCl} \right)$, und Wasser. Beachte, dass die Reaktion in wässriger Lösung stattfindet. Der Einfachheit halber haben wir die beiden Edukte nicht extra mit aq gekennzeichnet.
- Salzsäure reagiert mit unedlen Metallen, zum Beispiel mit Eisen $\left( \ce{Fe} \right)$. Die Reaktion läuft folgendermaßen ab:
$\ce{Fe + 2 HCl -> FeCl2 + H2}$
Dabei entsteht neben Wasserstoff $\left( \ce{H2} \right)$ ein Salz, hier Eisen(II)‑chlorid $\left( \ce{FeCl2} \right)$. Es handelt sich um eine Redoxreaktion, wobei die $\ce{H+}$‑Ionen der Salzsäure als Oxidationsmittel wirken.
Salzsäure ist ätzend und reagiert mit unedlen Metallen, wird aber als nicht oxidierende Säure bezeichnet. Denn im Gegensatz zu oxidierenden Säuren (z. B. Salpetersäure) reagiert Salzsäure nicht mit edlen Metallen wie Kupfer. Das liegt daran, dass bei Salzsäure nur die $\ce{H+}$‑Ionen, nicht aber der Säurerest $\left( \ce{Cl-} \right)$, als Oxidationsmittel wirken können.
Bei einer oxidierenden Säure wie Salpetersäure kann auch das Stickstoffatom im Säurerest $\left( \ce{NO3-} \right)$ reduziert werden und damit als Oxidationsmittel wirken. Das ist beim Chlorid‑Ion $\left( \ce{Cl-} \right)$ nicht möglich, weil es bereits in der niedrigsten Oxidationsstufe $\left( \text{-I} \right)$ vorliegt, die für Chlor möglich ist.
Salzsäure – pH‑Wert
Salzsäure ist eine starke Säure und sehr sauer. Das bedeutet, dass selbst bei stark verdünnter Salzsäure die Konzentration der $\ce{H+}$‑Ionen in der Lösung noch relativ groß ist.
In der folgenden Tabelle siehst du die $\text{pH}$‑Werte von Salzsäure mit verschiedenen Konzentrationen, verglichen mit einigen anderen sauren Stoffen:
| Stoff |
$\text{pH}$‑Wert (gerundet) |
| Salzsäure, rund $35\,\text{Gew.-}\%~\ce{HCl}$ |
$\pu{-1,0}$ |
| Salzsäure, rund $3{,}5\,\text{Gew.-}\%~\ce{HCl}$ |
$\pu{0,0}$ |
| Salzsäure, rund $0{,}35\,\text{Gew.-}\%~\ce{HCl}$ |
$\pu{1,0}$ |
| Magensäure (enthält Salzsäure) |
$\pu{1,0}$ |
| Zitronensaft (enthält Zitronensäure) |
$\pu{2,0}$ |
| Essig (enthält Essigsäure) |
$\pu{3,0}$ |
| Cola (enthält Phosphorsäure) |
$\pu{3,0}$ |
| Wein (enthält Weinsäure) |
$\pu{4,0}$ |
| saure Milch (enthält Milchsäure) |
$\pu{4,5}$ |
Magensaft bzw. Magensäure enthält Salzsäure, die eine wesentliche Rolle dabei spielt, unsere Nahrung zu zersetzen. Am Beispiel Cola siehst du aber, dass Flüssigkeiten mit einem niedrigen $\text{pH}$‑Wert nicht zwingend sauer schmecken müssen.
Die ätzende Wirkung von Salzsäure solltest du dennoch niemals unterschätzen. Im Gegensatz zu den anderen aufgeführten Stoffen solltest du Salzsäure auf gar keinen Fall trinken – auch dann nicht, wenn sie stark verdünnt ist!
Salzsäure – Herstellung
Salzsäure kommt in der Natur als Teil der Magensäure von Wirbeltieren (wie uns Menschen) vor. Stark verdünnt ist gelöster Chlorwasserstoff außerdem in Kraterseen und Vulkangasen bzw. ‑dämpfen zu finden.
Die Salze der Salzsäure, die Chloride, sind deutlich häufiger anzutreffen, z. B. Natriumchlorid $\left( \ce{NaCl} \right)$, das je nach Vorkommen und Beschaffenheit Steinsalz, Meersalz oder schlicht Kochsalz genannt wird.
Für die technische Herstellung von Salzsäure muss zunächst Chlorwasserstoff synthetisiert werden, zum Beispiel durch eine Reaktion von konzentrierter Schwefelsäure $\left( \ce{H2SO4} \right)$ mit Natriumchlorid $\left( \ce{NaCl} \right)$ im Labor:
$\ce{H2SO4 + NaCl -> NaHSO4 + HCl{}_\text{(g)}}$
Dabei entsteht das Salz Natriumhydrogensulfat $\left( \ce{NaHSO4} \right)$ und gasförmiger Chlorwasserstoff.
Wird das Gas in Wasser eingeleitet, erhält man Salzsäure.
Das Hydrogensulfat-Ion $\left( \ce{HSO4^{-}} \right)$ der Schwefelsäure verdrängt das Chlorid-Ion $\left( \ce{Cl^{-}} \right)$ aus seinem Salz. Diese Reaktion ist eigentlich eine Gleichgewichtsreaktion. Da $\ce{HCl}$ aber gasförmig ist, steigt es auf und wird dem chemischen Gleichgewicht entzogen. Das führt dazu, dass laufend weiteres $\ce{NaCl}$ zu $\ce{HCl}$ umgesetzt wird. Der Schwerpunkt des Gleichgewichts wird dadurch stark auf die Produktseite verschoben.
In der Industrie wird allerdings meist Chlorwasserstoff genutzt, der als Nebenprodukt bei der organischen Synthese von Halogenkohlenwasserstoffen entsteht:
$\ce{R-H + Cl2 -> R-Cl + HCl}$
Hierbei reagiert ein Kohlenwasserstoff $\left( \ce{R-H} \right)$, mit Chlorgas $\left( \ce{Cl2} \right)$ zu einem Halogenkohlenwasserstoff $\left( \ce{R-Cl} \right)$ und Chlorwasserstoff.
Hochreiner Chlorwasserstoff kann auch gewonnen werden, indem Wasserstoff $\left( \ce{H2} \right)$ mit Chlor $\left( \ce{Cl2} \right)$ verbrannt wird. Das ist die sogenannte Chlorknallgasreaktion:
$\ce{H2 + Cl2 -> 2 HCl}$
Hierfür müssen zunächst die beiden Gase durch den Prozess der Chloralkalielektrolyse aus Natriumchlorid und Wasser gewonnen werden:
$\ce{2 NaCl + 2 H2O -> NaOH{}_\text{(aq)} + H2 + Cl2}$
Als weiteres Produkt entsteht Natronlauge $\left( \ce{NaOH}{}_\text{(aq)} \right)$.
Betrachten wir noch einmal die drei Herstellungsverfahren:
Die Reaktion zwischen Schwefelsäure und Natriumchlorid ist vor allem im Labor effektiv:
$\ce{H2SO4 + NaCl -> NaHSO4 + HCl{}_\text{(g)}}$
Ein Beispiel für die organische Synthese ist die Chlorierung von Ethen $\left( \ce{CH2=CH2} \right)$:
$\ce{CH2=CH2 + Cl2 -> CH2=CH-Cl + HCl}$
Eine Chlorierung von Ethin $\left( \ce{CH#CH} \right)$ ist ebenfalls möglich, läuft allerdings etwas anders ab. Das dabei entstehende Vinylchlorid $\left( \ce{CH2=CH-Cl} \right)$ ist der Ausgangsstoff für die Herstellung des Kunststoffes Polyvinylchlorid (PVC).
Bei der Reaktion von Chlorknallgas (Wasserstoff + Chlor) entsteht hochreiner Chlorwasserstoff:
$\ce{H2 + Cl2 -> 2 HCl}$
In allen drei Fällen muss der gebildete Chlorwasserstoff $\left( \ce{HCl}{}_\text{(g)} \right)$ in wässriger Lösung verdünnt werden, um Salzsäure zu erhalten.
Salzsäure – Verwendung
Salzsäure wird hauptsächlich in der chemischen Industrie verwendet. Einige Beispiele für die Verwendung von Salzsäure sind:
- Beim Beizen von Stahl wird durch die Reaktion mit $\ce{HCl}$ Rost bzw. Eisen(III)‑oxid entfernt bzw. zu Eisen(II)‑chlorid $\left( \ce{FeCl2} \right)$ umgewandelt:
$\ce{Fe2O3 + Fe + 6 HCl -> 3 FeCl2+ 3 H2O}$
- Bei der Herstellung von organischen Verbindungen wie dem Kunststoff PVC (Polyvinylchlorid) kann nicht nur durch eine Reaktion mit Chlor, sondern auch durch $\ce{HCl}$ der Grundbaustein Vinylchlorid $\left( \ce{CH2=CH-Cl} \right)$ gewonnen werden.
- Zur Herstellung anorganischer Verbindungen wie Eisen(III)‑chlorid $\left( \ce{FeCl3} \right)$ wird ebenfalls Salzsäure benutzt:
$\ce{Fe2O3 + 6 HCl \rightarrow 2 FeCl3 + 3H2O}$
- In der analytischen Chemie wird Salzsäure häufig bei der Titration im Labor verwendet. Dabei reagiert die Säure mit einer Base und es kommt zu einer Neutralisationsreaktion.
- Salzsäure kommt bei der Entsalzung von Wasser zum Einsatz. Dabei sorgt sie für die Regeneration des Ionenaustauschers. Dessen Oberfläche ist zunächst mit $\ce{H^+}$‑Ionen bedeckt, bei der Entsalzung werden diese durch $\ce{Na^+}$‑Ionen aus dem Salzwasser ausgetauscht. Wenn keine $\ce{H^+}$‑Ionen mehr auf dem Ionenaustauscher vorhanden sind, wird dieser inaktiv. Durch die Hinzugabe von $\ce{HCl}$ reagieren die $\ce{Na^+}$‑Ionen mit den $\ce{Cl^-}$‑Ionen der Salzsäure zu Natriumchlorid $\left( \ce{NaCl} \right)$ und die übrigen $\ce{H^+}$‑Ionen sorgen dafür, dass der Ionenaustauscher wieder aktiviert wird.
Schlaue Idee
Wer beim Hausputz mit Kalkablagerungen kämpft, kann verdünnte Salzsäure verwenden – sie hilft, den Kalk effizient aufzulösen. Dabei müssen aber immer Handschuhe und Schutzbrille getragen werden!
Salzsäure – Reaktionen
Wie bereits erwähnt, reagiert Salzsäure mit unedlen Metallen. Ein typisches Beispiel ist die Reaktion mit Magnesium $\left( \ce{Mg} \right)$:
$\ce{Mg + 2 HCl -> MgCl2 + H2\uparrow}$
Dabei entsteht ein Salz, hier Magnesiumchlorid $\left( \ce{MgCl2} \right)$, und Wasserstoff $\left( \ce{H2} \right)$, der als Gas entweicht $\left( \uparrow \right)$.
Salzsäure greift auch Metalloxide an, was beispielsweise bei der Entfernung von Rost eingesetzt wird – hier zu sehen an einer Reaktion mit Kupferoxid $\left( \ce{CuO} \right)$:
$\ce{CuO + 2 HCl -> CuCl2 + H2O}$
Die Entfernung von Rost funktioniert vor allem dann gut, wenn das betreffende Oxid zu einem Salz umgewandelt wird, das wasserlöslich ist – wie hier Kupferoxid(II)‑chlorid $\left( \ce{CuCl2} \right)$.
Salzsäure kann als nicht oxidierende Säure nicht mit edlen Metallen wie Gold $\left( \ce{Au} \right)$ reagieren. Mit einer Mischung von Salzsäure und Salpetersäure $\left( \ce{HNO3} \right)$, dem sogenannten Königswasser, ist dies allerdings möglich. Denn mithilfe der oxidierenden Säure $\ce{HNO3}$ können Gold‑Atome zu Gold‑Ionen $\left( \ce{Au^{3+}} \right)$ oxidiert werden. Diese reagieren dann mit den Chlorid‑Ionen $\left( \ce{Cl^{-}} \right)$ der Salzsäure und es findet eine Chlorierung statt:
$\ce{Au^{3+} + 4 Cl^- -> AuCl4^{-}}$
Mit dem Tetrachloroaurat‑Ion $\left( \ce{AuCl4^{-}} \right)$ wird letztendlich Tetrachlorogoldsäure $\left( \ce{HAuCl4} \right)$ gebildet.
Salzsäure wird oft als Säure zur Neutralisation einer Base verwendet. Die Netralisationsreaktion stellt also einen weiteren wichtigen Reaktionstyp dar.
Ein Beispiel, die Neutralisation von Natronlauge $\left( \ce{NaOH{}_\text{(aq)}} \right)$, haben wir weiter oben schon einmal betrachtet:
$\ce{NaOH{}_\text{(aq)} + HCl{}_\text{(aq)} -> NaCl + H2O}$
Säure und Base liegen in wässriger Lösung vor. Es entsteht Natriumchlorid $\left( \ce{NaCl} \right)$, das in Form der gelösten Ionen oder (nach dem Verdampfen des Wassers) auch als Feststoff vorliegen kann.
Salzsäure kann auch, ähnlich wie elementares Chlor, in der organischen Chemie eingesetzt werden, um Kohlenwasserstoffe zu chlorieren.
So kann der wichtige Halogenkohlenwasserstoff Vinylchlorid $\left( \ce{CH2=CH-Cl} \right)$ auch durch die Reaktion von Ethin $\left( \ce{CH#CH} \right)$ mit Salzsäure hergestellt werden:
$\ce{CH#CH + HCl -> CH2=CH-Cl}$
Bei dieser Reaktion, die einen Katalysator benötigt, wird die Dreifachbindung des Ethins aufgebrochen, sodass sich ein Chlor‑Atom (und ein Wasserstoff‑Atom) an die frei gewordenen Plätze an den vierbindigen Kohlenstoff‑Atomen anlagern können.
Salzsäure verdünnen
Der Lösungsvorgang, bei dem Chlorwasserstoff zu Salzsäure wird, kann auch als chemische Reaktion angesehen werden, denn die Atombindung des $\ce{HCl}$‑Moleküls wird aufgebrochen und es bilden sich Ionen:
$\ce{HCl + H2O <=>}~ \underbrace{\ce{H3O+ + Cl- <=> H2O + H+ + Cl- <=> HCl{}_\text{(aq)}}}_{\text{Salzsäure}}$
Eine einmolare Salzsäure ist eine wässrige Lösung, bei der die Stoffmengenkonzentration der gelösten $\ce{HCl}$‑Moleküle genau $\pu{1 mol//\ell}$ beträgt. Da $\ce{HCl}$ in wässriger Lösung praktisch vollständig dissoziiert, bedeutet das, dass auch die Konzentration der $\ce{H+}$‑ bzw. $\ce{H3O+}$‑Ionen genau $\pu{1 mol//\ell}$ beträgt.
Für einmolare Salzsäure lässt sich damit ein $\text{pH}$‑Wert von $0$ berechnen.
Um Salzsäure mit einem noch niedrigeren $\text{pH}$‑Wert zu erhalten, muss diese stärker konzentriert werden, d. h. es muss noch mehr Chlorwasserstoff in einer gleichbleibenden oder noch kleineren Wassermenge gelöst werden.
Um Salzsäure mit einem höheren $\text{pH}$‑Wert zu erhalten, muss diese verdünnt werden. Dazu wird die konzentrierte Salzsäure einfach zu noch mehr Wasser hinzugefügt oder von vornherein weniger Chlorwasserstoff gelöst.
Beachte: Beim Verdünnen einer konzentrierten Säure in Wasser wird Energie freigesetzt. Wenn zu hochkonzentrierter Salzsäure von oben Wasser hinzugefügt wird, kann es deshalb passieren, dass die Säure aufgrund der thermischen Energie in alle Richtungen spritzt! Deshalb sollte immer zuerst die gewünschte Menge Wasser in ein Gefäß gegeben werden und dann die konzentrierte Säure in kleinen Mengen hinzugefügt werden.
Es gilt der Merksatz:
Zuerst das Wasser, dann die Säure, sonst geschieht das Ungeheure!
Die folgende Tabelle zeigt Salzsäurelösungen mit verschiedenen Konzentrationen und entsprechenden $\text{pH}$‑Werten.
Massenkonzentration
in $\frac{\text{g}}{\ell}$ |
Stoffmengenkonzentration
in $\frac{\text{mol}}{\ell}$ |
$\text{pH}$‑Wert |
| $\pu{365}$ |
$\pu{10}$ |
$\pu{-1}$ |
| $\pu{36,5}$ |
$\pu{1}$ |
$\pu{0}$ |
| $\pu{3,65}$ |
$\pu{0,1}$ |
$\pu{1}$ |
| $\pu{0,365}$ |
$\pu{0,01}$ |
$\pu{2}$ |
Beachte, dass die Massenkonzentration nicht gleichbedeutend mit dem Massenanteil in $\text{Gew.-}\%$ ist. Die Massenkonzentration bezieht sich (wie die Stoffmengenkonzentration) auf das Gesamtvolumen der Lösung (also pro Liter). Der Massenanteil gibt hingegen die Masse der gelösten $\ce{HCl}$‑Moleküle im Vergleich zur Gesamtmasse der Lösung an.
Löst man eine bestimmte Menge $\ce{HCl}$ in einem Liter Wasser, nimmt das Gesamtvolumen und auch die Masse der Lösung entsprechend zu. Nur bei sehr geringen Mengen $\ce{HCl}$ kann man weiterhin von einem Gesamtvolumen von einem Liter (und einer entsprechenden Gesamtmasse von rund $1\,000\,\text{g}$) ausgehen, ohne die Berechnung der jeweiligen $\ce{HCl}$‑Konzentration allzu sehr zu verfälschen.
Da $\ce{HCl}$ eine starke Säure ist und der $\text{pH}$‑Wert logarithmisch von der Konzentration abhängt, können allerdings schon mit relativ geringen Konzentrationen sehr niedrige $\text{pH}$‑Werte erreicht werden.
Salzsäure – chemischer Nachweis
Gerade in der Schule stellt sich häufig das Problem, Salzsäure nachzuweisen. Dazu macht man sich den Säurecharakter zunutze und misst einfach den $\text{pH}$‑Wert der entsprechenden Lösung.
Etwas eindeutiger lassen sich aber auch die Chlorid‑Ionen $\left( \ce{Cl^{-}} \right)$ der Salzsäure durch Zugabe einer Silbernitratlösung nachweisen, denn dann bildet sich das schwerlösliche Salz Silberchlorid $\left( \ce{AgCl} \right)$, das als weißlicher Niederschlag ausfällt. Die entsprechende Reaktionsgleichung lautet:
$\ce{HCl{}_\text{(aq)} + AgNO3{}_\text{(aq)} -> HNO3{}_\text{(aq)} + AgCl\downarrow}$
Neben dem Salz, das als Niederschlag ausfällt $\left( \downarrow \right)$, bildet sich außerdem Salpetersäure $\left( \ce{HNO3} \right)$.
Salzsäure – Gefahrstoffhinweise
Salzsäure ist selbst in geringen Konzentrationen noch eine sehr gefährliche Chemikalie. Es ist eine starke Säure, die ätzend auf der Haut wirkt und auch viele andere Stoffe angreift. Auch die Dämpfe der Salzsäure wirken reizend und sollten nicht eingeatmet werden.
Signalwort: Gefahr
Weitere Gefahrenhinweise und Sicherheitshinweise findest du in Form der H- und P-Sätze für Salzsäure ganz unten in diesem Text aufgeführt (zum Aufklappen).
Ausblick – das lernst du nach Salzsäure
Vertiefe dein Wissen über Säuren und Basen und setze dich mit dem pH-Wert und der Neutralisationsreaktion auseinander. Sie machen dich fit für die Chemie der Zukunft! Entdecke, wie Salzsäure in Reaktionen wirkt und welche Rolle sie in unserem täglichen Leben spielt. Begib dich auf eine chemische Reise!
Zusammenfassung der Salzsäure
-
Salzsäure ist eine Lösung von Chlorwasserstoff $\left( \ce{HCl} \right)$ in Wasser. Sie zählt zu den anorganischen Säuren und ist eine starke Säure.
- Chlorwasserstoff dissoziiert in Wasser (vereinfacht gesehen) zu Wasserstoff‑Ionen $\left( \ce{H+} \right)$ und Chlorid‑Ionen $\left( \ce{Cl-} \right)$:
$\ce{HCl \,<=>[H2O]~ H+ + Cl-}$
De gelösten $\ce{H+}$‑Ionen machen den saueren Charakter der Salzsäure aus.
- Die Salze der Salzsäure sind die Chloride. Das wichtigste Chlorid ist Natriumchlorid $\left( \ce{NaCl} \right)$, Kochsalz.
- Salzsäure zählt zu den nicht oxidierenden Säuren, ist aber trotzdem sehr reaktiv und wirkt ätzend.
- Die Salzsäure ist eine der wichtigsten Grundchemikalien im Labor und in der Industrie und wird für viele technische Anwendungen und zur Herstellung vieler verschiedener Produkte benötigt.
- Insbesondere zur Neutralisation von Basen wird Salzsäure häufig eingesetzt.
Häufige gestellte Fragen zum Thema Salzsäure
Was ist Salzsäure?
Salzsäure ist in Wasser gelöster Chlorwasserstoff $\left( \ce{HCl} \right)$. Es ist eine anorganische, starke Säure, die chemisch gesehen zu den nicht oxidierenden Säuren gehört. Wässrige Salzsäure ist eine Flüssigkeit und sollte nicht mit reinem Chlorwasserstoff verwechselt werden, der unter Normalbedingungen gasförmig ist.
Wie entsteht Salzsäure?
Salzsäure entsteht, wenn gasförmiger Chlorwasserstoff $\left( \ce{HCl} \right)$ in Wasser gelöst wird. Salzsäure ist also eine wässrige Lösung von Chlorwasserstoff. Dabei dissoziiert der gelöste Chlorwasserstoff und es bilden sich Wasserstoff‑Ionen $\left( \ce{H+} \right)$ und Chlorid‑Ionen $\left( \ce{Cl-} \right)$:
$\ce{HCl \,<=>[H2O]~ H+ + Cl-}$
Die dissozierten, in Wasser gelösten Ionen sind das, was die Salzsäure ausmacht.
Wie lautet die chemische Formel für Salzsäure?
Die chemische Formel für Salzsäure kann als $\ce{HCl}{}_\text{(aq)}$ geschrieben werden. Das Kürzel aq drückt aus, dass es sich um eine wässrige Lösung handelt.
Ohne diesen Zusatz ist die Summenformel $\ce{HCl}$ streng genommen nicht korrekt, da sie nicht berücksichtigt, dass Wasser $\left( \ce{H2O} \right)$ ein wesentlicher Bestandteil der Salzsäure ist – nämlich das Lösungsmittel. Die Summenformel $\ce{HCl}$ ist also eigentlich nur für reinen Chlorwasserstoff gültig, der unter Normalbedingungen gasförmig ist.
In vielen chemischen Reaktionen, an denen Salzsäure beteiligt ist, wird trotzdem nur vereinfacht $\ce{HCl}$ geschrieben, da in der Regel klar ist, dass die Reaktion in wässriger Lösung abläuft und die Wassermoleküle gesondert dazugeschrieben werden können, falls sie tatsächlich an der Reaktion teilnehmen.
Ist HCl Salzsäure?
Die Summenformel $\ce{HCl}$ bezeichnet streng genommen das Gas Chlorwasserstoff und nicht die wässrige Lösung des Gases, die Salzsäure. In chemischen Reaktionsgleichungen wird allerdings oft $\ce{HCl}$ vereinfacht für Salzsäure geschrieben, wenn klar ist, dass die Reaktion in wässriger Lösung stattfindet und nur die Wasserstoff‑ und Chlor‑Atome für die Reaktion relevant sind.
Aus was besteht Salzsäure?
Salzsäure ist ein Stoffgemisch, genauer gesagt eine Lösung von Chlorwasserstoff $\left( \ce{HCl} \right)$ in Wasser $\left( \ce{H2O} \right)$. Salzsäure besteht also aus diesen beiden Stoffen, wobei die $\ce{HCl}$‑Moleküle in dissoziierter Form vorliegen, also in Form von Wasserstoff‑Ionen $\left( \ce{H+} \right)$ und Chlorid‑Ionen $\left( \ce{Cl-} \right)$.
Streng genommen reagieren die Wasserstoff‑Ionen mit Wassermolekülen zu Oxonium‑Ionen $\left( \ce{H3O^+} \right)$. Der Zusammenhang kann folgendermaßen dargestellt werden:
$\ce{HCl + H2O <=>}~ \underbrace{\ce{H3O+ + Cl- <=> H2O + H+ + Cl- <=> HCl{}_\text{(aq)}}}_{\text{Salzsäure}}$
Salzsäure $\left( \ce{HCl}{}_\text{(aq)} \right)$ besteht also aus Wasser, Chlorid‑Ionen und Wasserstoff‑ bzw. Oxonium‑Ionen. Die gesamte wässrige Lösung wird Salzsäure genannt.
Wie wird Salzsäure hergestellt?
Zur Herstellung von Salzsäure muss zuerst gasförmiger Chlorwasserstoff $\left( \ce{HCl} \right)$ synthetisiert und dann in Wasser eingeleitet und gelöst werden. Im Labor lässt sich Chlorwasserstoff beispielsweise durch eine Reaktion von konzentrierter Schwefelsäure $\left( \ce{H2SO4} \right)$ mit Natriumchlorid $\left( \ce{NaCl} \right)$ herstellen:
$\ce{H2SO4 + NaCl -> NaHSO4 + HCl{}_\text{(g)}}$
Neben dem Salz Natriumhydrogensulfat $\left( \ce{NaHSO4} \right)$ entsteht gasförmiger Chlorwasserstoff $\left( \ce{HCl}{}_\text{(g)} \right)$. Wird das Gas nun in Wasser eingeleitet, erhält man Salzsäure.
In der chemischen Industrie wird zur Herstellung von Salzsäure oft Chlorwasserstoff verwendet, der als Nebenprodukt bei anderen Prozessen entsteht, zum Beispiel bei der organischen Synthese von Halogenkohlenwasserstoffen.
Was kann man mit Salzsäure machen?
Du selbst verdaust mit Salzsäure deine Nahrung – sie ist nämlich ein Bestandteil deiner Magensäure. Aber Salzsäure wird auch industriell hergestellt und als einer der wichtigsten Grundstoffe in der Chemie für unzählige technische Anwendungen und zur Herstellung vieler verschiedener Produkte benötigt. So wird mithilfe von Salzsäure beispielsweise der Kunststoff PVC (Polyvinylchlorid) hergestellt. Im Labor wird Salzsäure zur Neutralisation von Basen verwendet. Die ätzenden Eigenschaften der Salzsäure werden beispielsweise beim Beizen von Stahl genutzt.
Für was ist Salzsäure gut?
Salzsäure ist eine der wichtigsten anorganischen Säuren, vor allem in der chemischen Industrie. Neben Anwendungen in der Metallverarbeitung (Beizen, Ätzen und Löten) wird sie oft schon bei der Aufbereitung der Erze benötigt. Auch zur Herstellung von Kunststoffen kommt Salzsäure in der organischen Synthese zum Einsatz. Im Labor wir Salzsäure zudem oft genutzt, wenn eine Neutralisationsreaktion durchgeführt wird.
Wie ist der Name Salzsäure zu erklären?
Der Name Salzsäure geht auf die Tatsache zurück, dass die saure Lösung ursprünglich aus Kochsalz gewonnen wurde (mit Hilfe von konzentrierter Schwefelsäure) und so vermutlich auch entdeckt wurde.
Warum heißt HCl Salzsäure?
Die chemische Summenformel $\ce{HCl}$ wird oft als Synonym für Salzsäure verwendet, da aus dem Kontext meist klar ist, dass eine wässrige Lösung von Chlorwasserstoff gemeint ist – und nicht der gasförmige, reine Chlorwasserstoff.
Der Begriff Salzsäure bezieht sich darauf, dass es sich um die Säure handelt, die bei der Reaktion von Kochsalz mit konzentrierter Schwefelsäure entsteht. Salzsäure ist also die vom gewöhnlichen, umgangssprachlichen Salz abgeleitete Säure.
Wie lässt sich nachweisen, dass Salzsäure eine Säure ist?
Der saure Charakter einer Lösung kann durch die Messung des $\text{pH}$‑Wertes nachgewiesen werden. Der $\text{pH}$‑Wert kann qualitativ mithilfe eines Indikators bestimmt werden, zum Beispiel durch die Verfärbung von Universalindikatorpapier, oder quantitativ mit einem elektrischen $\text{pH}$‑Meter. Bei Salzsäure würde man, je nach Konzentration, einen relativ niedrigen $\text{pH}$‑Wert messen.
Zur genauen Bestimmung der Säurekonzentration kann eine Titration durchgeführt werden. Dabei wird ermittelt, wie viel Base (z. B. Natronlauge mit bekannter Konzentration) benötigt wird, um die vorliegende Säure zu neutralisieren.
Wie reagiert Salzsäure mit Wasser?
Salzsäure dissoziiert vollständig in Wasser. Das heißt, es bilden sich Wasserstoff‑ $\left( \ce{H+} \right)$ bzw. Oxonium‑Ionen $\left( \ce{H3O^+} \right)$ und Chlorid‑Ionen $\left( \ce{Cl-} \right)$:
$\ce{HCl + H2O <=> H2O + H+ + Cl- <=> H3O+ + Cl-}$
Möchtest du konzentrierte Salzsäure verdünnen, solltest du immer zuerst die gewünschte Menge Wasser in ein Gefäß geben. Erst dann gibst du die Salzsäure hinzu. Diese Reihenfolge musst du unbedingt einhalten, da es sonst passieren kann, dass die Salzsäure aufgrund der freigesetzten thermischen Energie in alle Richtungen spritzt.
Hoch konzentrierte Salzsäure wird auch rauchende Salzsäure genannt. Hier entweicht nach und nach gasförmiger Chlorwasserstoff, der mit Wassertröpfchen in der Luft einen weißen Salzsäure‑Nebel bildet.
Welche Farbe hat Salzsäure?
Salzsäure ist eine farblose Flüssigkeit. Durch Verunreinigungen kann konzentrierte Salzsäure auch einen leicht gelblichen Farbton annehmen.
Ist Salzsäure gefährlich für die Gesundheit?
Ja, Salzsäure ist ätzend. Sowohl der Kontakt mit der Haut als auch das Einatmen der Dämpfe der Säure ist gefährlich und kann zu akuten und chronischen Gesundheitsschäden führen. Und natürlich sollte Salzsäure auf gar keinen Fall getrunken werden!
Wie gefährlich ist Salzsäure?
Salzsäure ist sehr gefährlich. Sie ist ätzend und schon das Einatmen der Dämpfe kann die Atemwege reizen. Bei Kontakt mit der Haut verursacht die flüssige Säure schwere Verätzungen und kann auch zu schweren Augenschäden führen.
Bei der Arbeit mit Salzsäure muss deshalb immer geeignete Schutzkleidung – mindestens Schutzhandschuhe und Schutzbrille – getragen werden.
Wie stark ätzend eine Säure ist, hängt zwar natürlich von der jeweiligen Konzentration ab, aber speziell die Salzsäure ist auch bei relativ geringen Konzentrationen bereits sehr gefährlich.
Wie aggressiv ist Salzsäure?
Salzsäure ist ätzend und kann gesundheitliche Schäden verursachen. Sie kann sogar mit unedlen Metallen reagieren. Bei der Arbeit mit Salzsäure sollte deshalb immer geeignete Schutzkleidung getragen werden.
Wie aggressiv, also wie stark ätzend eine Salzsäure ist, hängt auch von der jeweiligen Konzentration ab.
Warum ist Salzsäure gefährlich?
Salzsäure ist vor allem deshalb gefährlich, weil es eine sehr reaktive, starke Säure ist. Die hohe Reaktivität ist auf die gelösten Ionen, insbesondere die Wasserstoff‑Ionen $\left( \ce{H+} \right)$, zurückzuführen. Dadurch, dass Salzsäure in Wasser vollständig dissoziiert, liegen schon bei relativ geringen $\ce{HCl}$‑Konzentrationen viele reaktive Ionen vor.
Sicherheitshinweise zu Salzsäure
H- und P-Sätze zu Salzsäure
| Nummer |
Bedeutung |
| Gefahrenhinweise (hazard statements) |
|
| H290 |
Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. |
| H314 |
Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. |
| H335 |
Kann die Atemwege reizen. |
| Sicherheitshinweise (precautionary statements) |
|
| P280 |
Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz tragen. |
| P303+361+353 |
Bei Berührung mit der Haut [oder dem Haar]: Alle beschmutzten, getränkten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen [oder duschen]. |
| P305+351+338 |
Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. |
| P310 |
Sofort Giftinformationszentrum anrufen oder ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen. |
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