Acide chlorhydrique - Définition

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L'acide chlorhydrique et les organismes vivants

Physiologie

L'acide chlorhydrique est le principal constituant des acides gastriques. Il est donc présent dans l'estomac où il contribue à la digestion des aliments. Il est sécrété par les cellules pariétales (également connues sous le nom de cellules oxyntiques) au cours d'un mécanisme complexe mettant en jeu une importante quantité d'énergie. Ces cellules contiennent un réseau de sécrétion important (appelé canaliculi), depuis lequel l'acide chlorhydrique est sécrété dans l'estomac. Elles font partie des glandes épithéliales de l'estomac.

Pathophysiologie et pathologie

Les mécanismes qui préviennent les dommages de l'épithélium digestif par l'acide chlorhydrique sont les suivants :

  • une rétroaction négative des sécrétions d'acide
  • une fine couche de mucus couvrant l'épithélium gastrique
  • la sécrétion de bicarbonate de sodium par les cellules épithéliales de l'estomac et du pancréas
  • la structure même de l'épithélium gastrique
  • un afflux sanguin adéquat
  • les prostaglandines (elles stimulent les sécrétions de mucus et de bicarbonate, maintiennent l'intégrité de la barrière épithéliale, permettent l'afflux sanguin adéquat et stimulent la réparation des membranes muqueuses endommagées)

Lorsque ces mécanismes de protections ne fonctionnent pas, il peut se développer des brûlures d'estomac (ou ulcère). Des médicaments appelés inhibiteur de la pompe à protons permettent d'empêcher la production excessive d'acide dans l'estomac, tandis que des antiacides permettent de neutraliser les acides présents.

Dans certains cas, la production d'acide chlorhydrique dans l'estomac peut être insuffisante. Cet état pathologique est connu sous le nom d'achlorhydrie (ou hypochlorhydrie). Il peut potentiellement conduire à des gastro-entérites.

Armes chimiques

Au cours de la Première Guerre mondiale, le phosgène (COCl2) était une arme chimique couramment utilisée. Le principal effet du phosgène résulte de la dissolution du gaz dans les membranes muqueuses des poumons où il est convertit par hydrolyse en acide carbonique et en acide chlorhydrique. Celui-ci contribue à rompre les membranes alvéolaires et les poumons se remplissent de fluide (œdème pulmonaire).

L'acide chlorhydrique est également en partie responsable des effets du gaz moutarde. En présence d'eau, par exemple à la surface des yeux ou dans les poumons, le gaz moutarde réagit en formant de l'acide chlorhydrique.

Utilisations

L'acide chlorhydrique est un acide inorganique fort, utilisé dans un grand nombre de procédés industriels. La qualité du produit utilisé dépend généralement de l'application envisagée.

Productions de composés organiques

La majeure partie de l'acide chlorhydrique est utilisée pour la production de composés organiques tels que le chlorure de vinyle pour le PVC ou le 4,4'-MDI/Diisocyanate de toluène pour le polyuréthane. Cette utilisation fonctionne fréquemment sur un mode captif, c'est-à-dire avec une utilisation d'acide chlorhydrique fabriqué localement. Parmi les autres composés organiques dont la fabrication nécessite de l'acide chlorhydrique, on peut citer le bisphénol A pour les polycarbonates, le charbon actif et l'acide ascorbique (vitamine C), ainsi que de nombreux produits pharmaceutiques.

Régénération d'échangeurs d'ions

Une utilisation importante de l'acide chlorhydrique de haute qualité est la régénération de résines échangeuses d'ions. L'échange de cations est couramment utilisé pour retirer des ions dont notamment Na+ ou Ca2+ de solutions aqueuses pour produire de l'eau déminéralisée :

  • Na+ est remplacé par H3O+
  • Ca2+ est remplacé par 2 H3O+

Les résines échangeuses d'ions et l'eau déminéralisée ainsi obtenue sont très utilisées dans l'industrie chimique, la production d'eau potable ou l'industrie agroalimentaire.

Neutralisation et contrôle du pH

L'acide chlorhydrique est couramment utilisé pour réguler l'acidité (pH) de solutions :

\mathrm{H_3O^+_{(aq)} + HO^-_{(aq)} \longrightarrow  2\,H_2O_{(l)}}

Dans les industries nécessitant une pureté élevée (industrie pharmaceutique, agroalimentaire, ou de production d'eau potable), le contrôle du pH de l'eau utilisée dans les procédés est effectué avec de l'acide chlorhydrique de haute qualité. Dans les industries moins sensibles, de l'acide chlorhydrique de qualité technique est utilisé pour neutraliser l'eau rejetée, ou pour les traitements de piscines.

Décapage des aciers

Le décapage est une étape essentielle dans le traitement de surface d'un métal, le plus souvent du fer ou de l'acier, pour retirer la couche d'oxyde avant de lui faire subir une extrusion, une galvanisation ou tout autre procédé. Le réactif le plus couramment utilisé pour le décapage des aciers carbone est l'acide chlorhydrique de qualité technique, de concentration généralement voisine de 18% HCl.

\mathrm{Fe_2O_{3(s)} + Fe_{(s)}+ 6\,(H_3O^+_{(aq)}, Cl^-_{(aq)}) \longrightarrow  3\,(Fe^{2+}_{(aq)}, 2\,Cl^-_{(aq)})  + 9\,H_2O_{(l)}}

Le produit de la réaction a longtemps été réutilisé en tant que solution de chlorure de fer(II), mais les concentrations importantes de métaux lourds tendent à faire disparaître cette utilisation.

L'industrie métallurgique a développé dans les dernières années un procédé de régénération de l'acide chlorhydrique permettant de récupérer l'acide utilisé lors du décapage. L'un des procédé de régénération les plus courants est le procédé Dependeg :

\mathrm{4\,(Fe^{2+}_{(aq)}, 2\,Cl^-_{(aq)}) + 12\,H_2O_{(l)} + O_{2(g)} \longrightarrow 8\,(H_3O^+_{(aq)}, Cl^-_{(aq)}) + 2\,Fe_2O_{3(s)}}

De cette manière, l'acide chlorhydrique est utilisé en circuit fermé. L'oxyde de fer produit par le procédé de régénération constitue par ailleurs un produit secondaire valorisable dans l'industrie.

L'acide chlorhydrique n'est pas un réactif de décapage couramment utilisé dans le cas des aciers inoxydables (on utilise plutôt des solutions à base d'acide fluorhydrique).

Production de composés inorganiques

L'acide chlorhydrique peut être utilisé pour produire un grand nombre de composés inorganiques au cours de réactions de type acido-basique, notamment des produits de traitement de l'eau tels que le chlorure de fer(III) ou le chlorure d'aluminium .

\mathrm{Fe_2O_{3(s)} + Fe_{(s)}+ 6\,(H_3O^+_{(aq)}, Cl^-_{(aq)}) \longrightarrow  2\,(Fe^{3+}_{(aq)}, 3\,Cl^-_{(aq)})  + 9\,H_2O_{(l)}}

Le chlorure de fer(III) et le chlorure d'aluminium sont utilisés comme agents coagulants ou floculants dans des traitements d'effluents, la production d'eau potable ou la production de papier.

Parmi d'autres composés inorganiques produits avec de l'acide chlorhydrique, on peut citer le chlorure de calcium (CaCl2) pour le salage des routes, le chlorure de nickel(II) (NiCl2) pour l'électrodéposition, ou le chlorure de zinc (ZnCl2) pour la galvanisation ou la production de batteries.

Autres utilisations

L'acide chlorhydrique est une espèce chimique fondamentale utilisée également dans un grand nombre d'applications à petite échelle, telles que le traitement du cuir ou la construction, ou en tant que nettoyant domestique. De plus, la production de pétrole peut être facilitée en injectant de l'acide chlorhydrique dans les formations rocheuses constituant le puits de pétrole, ce qui permet de dissoudre une partie de la roche et de former une structure poreuse. L'acidification est un procédé couramment utilisé pour la production pétrolière en mer du Nord.

De nombreuses transformations chimiques mettant en œuvre de l'acide chlorhydrique sont également utilisées pour la production d'ingrédients alimentaires ou d'additifs alimentaires. On peut notamment citer l'aspartame, le fructose, l'acide citrique, la lysine, les protéines hydrolysées et la gélatine. L'acide chlorhydrique utilisé est alors de qualité extra-pure.

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