Le carbonate de calcium, l’acide chlorhydrique, et leurs interactions

Par­lons un peu de l’in­ter­ac­tion en­tre l’acide chlorhy­drique (ar­ti­cle en anglais) et le car­bon­ate de cal­ci­um, et de la na­ture de ces com­posés eux-mêmes.

Le car­bon­ate de cal­ci­um

Le Ca­CO₃ est un com­posé ré­pan­du que l’on trou­ve dans la craie, la chaux, le mar­bre, etc. Cette sub­stance est un pili­er es­sen­tiel de la vie hu­maine. Elle est util­isée dans la con­struc­tion, dans la fab­ri­ca­tion du pa­pi­er et du plas­tique, et dans de nom­breux autres do­maines. Elle est égale­ment pop­u­laire dans l’in­dus­trie al­i­men­taire, en tant que col­orant blanc na­turel.

Le car­bon­ate de cal­ci­um est une sub­stance blanche solide, qui ne se dis­sout pas com­plète­ment : l’eau de­vient trou­ble et un pré­cip­ité blanc ap­pa­raît. Mais si la réac­tion avec l’eau a lieu en présence de dioxyde de car­bone, elle pro­duit de l’hy­drogéno­car­bon­ate de cal­ci­um, un sel acide sol­u­ble :

Ca­CO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

Voyons com­ment s'ob­tient le car­bon­ate de cal­ci­um

Le car­bon­ate de cal­ci­um provient prin­ci­pale­ment de sources na­turelles. Une source pure, générale­ment le mar­bre, est habituelle­ment util­isée pour obtenir le car­bon­ate de cal­ci­um util­isé dans les col­orants al­i­men­taires.

En lab­o­ra­toire, du car­bon­ate de cal­ci­um pur peut être obtenu par la dés­in­té­gra­tion d’oxyde de cal­ci­um, suivi d’un bar­b­o­tage avec du dioxyde de car­bone. De l’eau est mélangée à de l’oxyde de cal­ci­um pour don­ner de l’hy­drox­yde de cal­ci­um. Le dioxyde de car­bone est en­suite passé à travers la so­lu­tion pré­parée précédem­ment. Le car­bon­ate de cal­ci­um pré­cip­ite alors :

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Ca(OH)₂ + CO₂ = Ca­CO₃↓ + H₂O

L’oxyde de cal­ci­um, égale­ment ap­pelé chaux vive ou chaux cal­cinée, est couram­ment util­isé en con­struc­tion. Dans l’in­dus­trie, l’oxyde de cal­ci­um néces­saire au pro­ces­sus décrit ci-dessus est pro­duit par cal­ci­na­tion. La cal­ci­na­tion est le nom général pour l’al­téra­tion chim­ique de sub­stances par cuis­son ou chauffage à haute tem­péra­ture. Si le cal­caire ou le mar­bre est chauf­fé à une tem­péra­ture de 900 à 1000 °C, les pro­ces­sus chim­iques ré­sul­tants pro­duisent du dioxyde de car­bone, ain­si que l’oxyde de cal­ci­um CaO souhaité :

СаСO₃ = СаО+СО₂↑

Mais, si la tem­péra­ture est en­core plus élevée (1500 °C) et qu’une source de car­bone est présente, la réac­tion pro­duira du car­bu­re de cal­ci­um et du monoxyde de car­bone :

СаСO₃ + 4C = СаC₂ + 3СО↑

L’acide chlorhy­drique

L’acide chlorhy­drique est un acide monobasique fort, obtenu par dis­so­lu­tion du chlorure d’hy­drogène HCI dans de l’eau. C’est un liq­uide in­col­ore. L’acide in­dus­triel peut toute­fois avoir une teinte jaune, sou­vent due à un mélange de fer. Les pro­priétés de cette so­lu­tion dépen­dent di­recte­ment de la con­cen­tra­tion de chlorure d’hy­drogène. Les sels de l’acide chlorhy­drique s’ap­pel­lent des chlorures.

Cette sub­stance est très cor­ro­sive et doit être ma­nip­ulée avec pré­cau­tion : même une pe­tite goutte sur la peau provo­quera une grave brûlure chim­ique. Lorsque vous tra­vaillez avec des acides forts, vous de­vez tou­jours avoir des neu­tral­isants à portée de main : des so­lu­tions al­ca­lines faibles, de l’hy­drogéno­car­bon­ate de sodi­um (bi­car­bon­ate de sodi­um), etc. N’ou­bliez pas que l’ou­ver­ture d’un ré­cip­i­ent con­tenant de l’acide con­cen­tré libère des vapeurs de HCl présen­tant un dan­ger pour les yeux et le sys­tème res­pi­ra­toire. Lors de la réal­i­sa­tion d’ex­péri­ences chim­iques, il est recom­mandé d’utilis­er un res­pi­ra­teur et des lunettes de pro­tec­tion.

L’ob­ten­tion d’acide chlorhy­drique

Le chlorure d’hy­drogène gazeux se dis­sout dans l’eau. Le chlorure d’hy­drogène lui-même est obtenu en brûlant du di­hy­drogène dans du dichlore pour obtenir un acide syn­thé­tique. L’acide chlorhy­drique peut égale­ment être obtenu à par­tir des gaz sec­ondaires libérés par un cer­tain nom­bre de pro­ces­sus chim­iques, comme lorsque des hy­dro­car­bu­res sont chlorés. L’acide obtenu par cette méth­ode est de qual­ité tech­nique ou in­dus­trielle.

L’acide chlorhy­drique est util­isé en médecine, dans l’in­dus­trie et dans les réac­tions chim­iques.

L’acide in­col­ore avec son odeur âcre de chlorure d’hy­drogène réag­it bien avec les mé­taux. Les atom­es mé­talliques, quant à eux, ré­duisent les cations d’hy­drogènes dans une réac­tion d’oxy­doré­duc­tion.

Les réac­tions chim­iques avec les mé­taux sont prin­ci­pale­ment ac­com­pa­g­nées de la libéra­tion de di­hy­drogène, dont l’in­ten­sité dépend de l’ac­tiv­ité du mé­tal. Par ex­em­ple, le lithi­um, un mé­tal al­calin, réag­it vi­o­lem­ment, tan­dis que l’alu­mini­um ne réag­it que faible­ment, en rai­son de sa pel­licule durable d’oxyde.

L’acide chlorhy­drique et le zinc :

2HCl + Zn = Zn­Cl₂ + H₂↑

L’acide chlorhy­drique et le fer :

2HCl + Fe = Fe­Cl₂ + H₂↑

L’acide chlorhy­drique et le mag­né­si­um :

2HCl + Mg = Mg­Cl₂ + H₂↑

La réac­tion de l’acide avec les oxy­des mé­talliques forme du sel et de l’eau :

CuO + 2HCl = Cu­Cl₂ + H₂O

Réac­tion en­tre l’acide chlorhy­drique et le car­bon­ate de cal­ci­um

Vous au­rez be­soin de :

• un tube à es­sai ;

• une pipette ;

• du car­bon­ate de cal­ci­um solide (mar­bre) ;

• de l’acide chlorhy­drique ;

• des gants ;

• des lunettes ;

• un res­pi­ra­teur.

At­ten­tion ! N’es­sayez pas de réalis­er cette ex­péri­ence sans la su­per­vi­sion d’un pro­fes­sion­nel !

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Ef­fectuez cette ex­péri­ence dans une pièce bien ven­tilée. Soyez pru­dent lorsque vous tra­vaillez avec de l’acide chlorhy­drique.

Ajoutez quelques morceaux de mar­bre dans le ré­cip­i­ent et versez-y de l’acide chlorhy­drique à l’aide de la pipette. Il y aura une réac­tion in­stan­ta­née im­pli­quant la for­ma­tion de bulles (la libéra­tion de dioxyde de car­bone). Il s’agit d’une réac­tion d’échange, qui pro­duit un com­posé faible et in­sta­ble, l’acide car­bonique, qui se dé­com­pose en dioxyde de car­bone et en eau. L’équa­tion de la réac­tion de dis­so­lu­tion du car­bon­ate de cal­ci­um dans l’acide chlorhy­drique se lit comme suit :

Ca­CO₃ + 2HCl(dilué) → Ca­Cl₂ + CO₂↑ + H₂O