اسید سولفوریک و کاربردهای آن

اسید سولفوریک (H2SO4) یکی از قوی ترین اسیدهای دی بازیک است.

اگر در مورد صحبت کنید مشخصات فیزیکیسپس اسید سولفوریک مانند مایع غلیظ، شفاف، بی بو و روغنی به نظر می رسد. بسته به غلظت، اسید سولفوریک دارای انواع مختلفی است خواص مختلفو زمینه های کاربرد:

پردازش فلز؛
فرآوری سنگ معدن؛
تولید کودهای معدنی;
سنتز شیمیایی

تاریخچه کشف اسید سولفوریک

اسید سولفوریک تماسی دارای غلظت 92 تا 94 درصد است:

2SO2 + O2 = 2SO2;

H2O + SO3 = H2SO4.

خواص فیزیکی و فیزیکوشیمیایی اسید سولفوریک

H2SO4 با آب و SO3 به هر نسبت مخلوط می شود.

در محلول های آبی، Н2SO4 هیدرات هایی مانند Н2SO4·nH2O تشکیل می دهد.

نقطه جوش اسید سولفوریک به درجه غلظت محلول بستگی دارد و در غلظت بیش از 98 درصد به حداکثر می رسد.

ترکیب کاستیک اولئوممحلول SO3 در اسید سولفوریک است.

با افزایش غلظت تری اکسید گوگرد در اولئوم، نقطه جوش کاهش می یابد.

خواص شیمیایی اسید سولفوریک

اسید سولفوریک غلیظ وقتی گرم می شود یک عامل اکسید کننده قوی است که می تواند بسیاری از فلزات را اکسید کند. تنها استثنا برخی فلزات هستند:

طلا (Au)؛
پلاتین (Pt)؛
ایریدیوم (Ir)؛
رودیوم (Rh)؛
تانتالیوم (Ta).

با اکسید کردن فلزات، اسید سولفوریک غلیظ را می توان به H2S، S و SO2 کاهش داد.

فلز فعال:

8Al + 15H2SO4(conc.) → 4Al2(SO4)3 + 12H2O + 3H2S

فلز با فعالیت متوسط:

2Cr + 4 H2SO4 (conc.)→ Cr2 (SO4)3 + 4 H2O + S

فلز کم فعال:

2Bi + 6H2SO4(conc.) → Bi2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2

آهن با اسید سولفوریک غلیظ سرد واکنش نمی دهد زیرا با یک فیلم اکسید پوشیده شده است. این فرآیند نامیده می شود منفعل شدن.

واکنش اسید سولفوریک و H2O

هنگامی که H2SO4 با آب مخلوط می شود، یک فرآیند گرمازا رخ می دهد: موارد زیر آزاد می شود: تعداد زیادی ازحرارت دهید تا محلول حتی بجوشد. انجام دادن آزمایش های شیمیایی، همیشه باید اسید سولفوریک را کم کم به آب اضافه کنید و نه برعکس.

اسید سولفوریک یک عامل آب زدایی قوی است. اسید سولفوریک غلیظ آب را از ترکیبات مختلف جابجا می کند. اغلب به عنوان یک ماده خشک کننده استفاده می شود.

واکنش اسید سولفوریک و شکر

طمع اسید سولفوریک برای آب را می توان در یک آزمایش کلاسیک نشان داد - مخلوط کردن H2SO4 غلیظ و که یک ترکیب آلی (کربوهیدرات) است. برای استخراج آب از یک ماده، اسید سولفوریک مولکول ها را تجزیه می کند.

برای انجام آزمایش، چند قطره آب به شکر اضافه کنید و مخلوط کنید. سپس با دقت در اسید سولفوریک بریزید. پس از مدت کوتاهی می توان واکنش شدیدی با تشکیل زغال سنگ و آزاد شدن دی اکسید گوگرد و.

اسید سولفوریک و حبه قند:

به یاد داشته باشید که کار با اسید سولفوریک بسیار خطرناک است. اسید سولفوریک یک ماده سوز آور است که فورا ترک می کند سوختگی شدیدروی پوست

آزمایش های قندی ایمن را می توانید در خانه انجام دهید.

واکنش اسید سولفوریک و روی

این واکنش بسیار محبوب است و یکی از رایج ترین روش های آزمایشگاهی برای تولید هیدروژن است. اگر دانه های روی به اسید سولفوریک رقیق اضافه شود، فلز حل شده و گاز آزاد می کند:

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2.

اسید سولفوریک رقیق با فلزاتی که در سمت چپ هیدروژن در سری فعالیت قرار دارند واکنش می دهد:

Me + H2SO4(dil.) → نمک + H2

واکنش اسید سولفوریک با یون های باریم

یک واکنش کیفی به نمک های آن، واکنش با یون های باریم است. گسترده است در آنالیز کمیبه ویژه وزن سنجی:

H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl

ZnSO4 + BaCl2 → BaSO4 + ZnCl2

توجه! سعی نکنید خودتان این آزمایش ها را تکرار کنید!

اسید سولفوریک- یک اسید دی بازیک که شبیه مایع روغنی است و بی بو است. این ماده شیمیایی در دمای +10 درجه سانتیگراد متبلور می شود. جامد حالت فیزیکیاسید سولفوریک زمانی بدست می آید که در محیطی با دمای 20- درجه سانتیگراد باشد. هنگامی که اسید سولفوریک با آب واکنش می دهد، مقدار زیادی گرما آزاد می شود. زمینه های کاربرد اسید سولفوریک: صنعت، پزشکی، اقتصاد ملی.

کاربرد اسید سولفوریک در صنعت

صنایع غذایی با اسید سولفوریک به شکل افزودنی غذایی E513 آشنا هستند. اسید به عنوان یک امولسیفایر عمل می کند. این مکمل غذاییبرای تهیه نوشیدنی استفاده می شود. با کمک آن، اسیدیته تنظیم می شود. علاوه بر غذا، E513 در کودهای معدنی گنجانده شده است. استفاده از اسید سولفوریک در صنعت استفاده گسترده. سنتز آلی صنعتی از اسید سولفوریک برای انجام واکنش های زیر استفاده می کند: آلکیلاسیون، آبگیری، هیدراتاسیون. با کمک این اسید ترمیم می شود مقدار مورد نیازرزین روی فیلترهایی که در تولید آب مقطر استفاده می شود.

استفاده از اسید سولفوریک در زندگی روزمره

اسید سولفوریک در خانه در بین علاقه مندان به خودرو مورد تقاضا است. فرآیند تهیه محلول الکترولیت برای باتری خودرو با افزودن اسید سولفوریک همراه است. هنگام کار با این اسید، باید قوانین ایمنی را به خاطر بسپارید. اگر اسید با لباس تماس پیدا کند یا مناطق بازپوست، شما باید بلافاصله آنها را بشویید آب جاری. اسید سولفوریک که روی فلز ریخته شده است را می توان با آهک یا گچ خنثی کرد. هنگام پر کردن مجدد باتری خودرو، باید به دنباله خاصی پایبند باشید: به تدریج اسید را به آب اضافه کنید و نه برعکس. هنگامی که آب با اسید سولفوریک واکنش می دهد، مایع بسیار داغ می شود که می تواند باعث پاشیدن آن شود. بنابراین، باید به ویژه مراقب باشید که مایع روی صورت یا چشم‌هایتان نرود. اسید باید در یک ظرف محکم در بسته نگهداری شود. مهم است که این ماده شیمیایی دور از دسترس کودکان نگهداری شود.

استفاده از اسید سولفوریک در پزشکی

در پزشکی یافت می شود کاربرد گستردهنمک های اسید سولفوریک به عنوان مثال، سولفات منیزیم برای افراد برای رسیدن به اثر ملین تجویز می شود. یکی دیگر از مشتقات اسید سولفوریک، تیوسولفات سدیم است. دارودر صورت خروج به عنوان پادزهر استفاده می شود مواد زیر: جیوه، سرب، هالوژن، سیانید. تیوسولفات سدیم همراه با اسید هیدروکلریک برای درمان بیماری های پوستی استفاده می شود. پروفسور دمیانوویچ ترکیبی از این دو دارو را برای درمان گال پیشنهاد کرد. به صورت محلول آبی، تیوسولفات سدیم برای افرادی که از بیماری های آلرژیک رنج می برند تجویز می شود.

سولفات منیزیم دارای طیف گسترده ای از قابلیت ها است. بنابراین، توسط پزشکان تخصص های مختلف استفاده می شود. سولفات منیزیم به عنوان یک ضد اسپاسم برای بیماران مبتلا به فشار خون بالا تجویز می شود. اگر فردی مبتلا به بیماری کیسه صفرا باشد، این ماده به صورت خوراکی برای بهبود ترشح صفرا تجویز می شود. استفاده از اسید سولفوریک در پزشکی به شکل سولفات منیزیم در عمل زنان و زایمان رایج است. متخصصان زنان و زایمان با تجویز عضلانی سولفات منیزیم به زنان در حال زایمان کمک می کنند و به این ترتیب درد هنگام زایمان را تسکین می دهند. سولفات منیزیم علاوه بر تمامی خواص فوق دارای اثر ضد تشنجی نیز می باشد.

کاربرد اسید سولفوریک در تولید

اسید سولفوریک که کاربردهای آن متنوع است در تولید کودهای معدنی نیز استفاده می شود. برای همکاری راحت تر، کارخانه هایی که اسید سولفوریک و کودهای معدنی تولید می کنند عمدتاً نزدیک به یکدیگر قرار دارند. این لحظه تولید مداوم را ایجاد می کند.

استفاده از اسید سولفوریک در ساخت رنگ و الیاف مصنوعیبعد از تولید کودهای معدنی رتبه دوم را از نظر شیوع دارد. بسیاری از صنایع از اسید سولفوریک در برخی فرآیندهای تولیدی استفاده می کنند. استفاده از اسید سولفوریک در زندگی روزمره تقاضا پیدا کرده است. مردم از این ماده شیمیایی برای سرویس خودروهای خود استفاده می کنند. شما می توانید اسید سولفوریک را در فروشگاه هایی که در زمینه فروش تخصص دارند خریداری کنید مواد شیمیایی، از جمله پیوند ما. اسید سولفوریک مطابق با قوانین حمل و نقل چنین محموله ای حمل می شود. راه آهن یا حمل و نقل خودرواسید را در ظروف مناسب حمل می کند. در مورد اول، یک مخزن به عنوان یک ظرف عمل می کند، در مورد دوم - یک بشکه یا ظرف.

یکی از معروف ترین و گسترده ترین ترکیبات شیمیایی است. . این در درجه اول با ویژگی های برجسته آن توضیح داده می شود. فرمول آن H2SO4 است. این یک اسید دی بازیک با محتوای گوگرد بالاتر 6+ است.

در شرایط عادیاسید سولفوریک مایعی بی بو و بی رنگ با خواص روغنی است. در فناوری و صنایع مختلف بسیار گسترده شده است.

در حال حاضر این ماده یکی از مهمترین و فراگیرترین محصولات می باشد. صنایع شیمیایی. در طبیعت، رسوبات گوگرد بومی اغلب یافت نمی شود؛ به عنوان یک قاعده، تنها در ترکیب با سایر مواد یافت می شود. استخراج گوگرد از ترکیبات مختلف، از جمله از انواع ضایعات صنعتی، اکنون در حال توسعه است. در برخی موارد حتی گازها را می توان برای تولید گوگرد و ترکیبات مختلف با آن سازگار کرد.

خواص

اسید سولفوریک اثر مضر بر روی هر یک از آنها آب را خیلی سریع از آنها می گیرد، به طوری که بافت ها و اتصالات مختلفشروع به کاراکتر کردن اسید 100٪ یکی از قوی ترین ها است و این ترکیب دود نمی کند و از بین نمی رود

با هر فلزی به جز سرب واکنش می دهد. به شکل غلیظ شروع به اکسید شدن بسیاری از عناصر می کند.

استفاده از اسید سولفوریک

اسید سولفوریک عمدتاً در صنایع شیمیایی استفاده می شود، جایی که از آن برای تولید نیتروژن از جمله سوپر فسفات استفاده می شود که در حال حاضر یکی از رایج ترین کودها محسوب می شود. سالانه بالغ بر چند میلیون تن از این ماده تولید می شود.

در متالورژی از H2SO4 برای بررسی کیفیت محصولات حاصل استفاده می شود. هنگام نورد فولاد، ممکن است ریزترک‌ها ایجاد شوند؛ برای شناسایی آن‌ها، قطعه را در حمام سرب قرار داده و با محلول اسید 25 درصد اچ می‌کنیم. بعد از آن حتی ترک های ریزبا چشم غیر مسلح دیده می شود.

قبل از اعمال آبکاری روی فلز، ابتدا لازم است آن را آماده کنید - تمیز و چربی زدایی کنید. همانطور که اسید سولفوریک با فلزات واکنش می دهد، حل می شود نازک ترین لایه، و همراه با آن هر گونه اثر آلودگی از بین می رود. علاوه بر این، سطح فلز زبرتر می شود، که برای استفاده از نیکل، کروم یا آبکاری مس مناسب تر است.

اسید سولفوریک در فرآوری برخی از سنگ‌ها استفاده می‌شود و مقدار قابل توجهی نیز در آن مورد نیاز است صنعت نفت، جایی که عمدتاً برای تمیز کردن محصولات مختلف استفاده می شود. اغلب در صنایع شیمیایی که به طور مداوم در حال تکامل است استفاده می شود. در نتیجه، ما پیدا می کنیم ویژگی های اضافیو روش های کاربرد از این ماده می توان برای تولید باتری های سرب اسیدی استفاده کرد.

تهیه اسید سولفوریک

مواد اولیه اصلی برای تولید اسید گوگرد و ترکیبات مختلف بر پایه آن است. علاوه بر این، همانطور که قبلا ذکر شد، استفاده از ضایعات صنعتی برای تولید گوگرد در حال حاضر در حال توسعه است. در طول بو دادن اکسیداتیو سنگ معدن سولفیدی، گازهای خارج شده حاوی SO2 هستند. برای تولید اسید سولفوریک سازگار است. اگرچه در روسیه موقعیت های پیشرو هنوز توسط تولید مبتنی بر فرآوری پیریت های گوگردی که در کوره ها سوزانده می شوند اشغال می شود. هنگامی که هوا از میان پیریت های در حال سوختن دمیده می شود، بخارهایی با محتوای SO2 بالا تشکیل می شود. رسوب دهنده های الکتریکی برای حذف سایر ناخالصی ها و بخارات خطرناک استفاده می شود. امروزه آنها به طور فعال در تولید استفاده می شوند راه های مختلفتولید اسید و بسیاری از آنها با فرآوری ضایعات مرتبط هستند، اگرچه سهم تولید سنتی بالا است.

اسید سولفوریک، H 2 SO 4، یک اسید دی بازیک قوی که مربوط به بالاترین حالت اکسیداسیون گوگرد است (6+). در شرایط عادی یک مایع روغنی سنگین بدون رنگ یا بو است. در تکنولوژی، اسید سولفوریک مخلوطی از آب و انیدرید سولفوریک نامیده می شود. اگر نسبت مولی SO 3: H 2 O کمتر از 1 باشد، محلول آبی اسید سولفوریک است و اگر بیشتر از 1 باشد، محلول SO 3 در اسید سولفوریک است.

خواص فیزیکی و شیمیایی

100% H2SO4 (مونوهیدرات، SO3 × H2O) در 10.45 درجه سانتیگراد متبلور می شود. تی کیپ 296.2 درجه سانتی گراد; چگالی 1.9203 گرم بر سانتی متر 3; ظرفیت حرارتی 1.62 j/g(به. H 2 SO 4 به هر نسبت با H 2 O و SO 3 مخلوط می شود و ترکیبات زیر را تشکیل می دهد:

H 2 SO 4 × 4H 2 O ( t pl- 28.36 درجه سانتی گراد)، H 2 SO 4 × 3H 2 O ( t pl- 36.31 درجه سانتی گراد)، H 2 SO 4 × 2H 2 O ( t pl- 39.60 درجه سانتی گراد)، H 2 SO 4 × H 2 O ( t pl- 8.48 درجه سانتیگراد)، H 2 SO 4 × SO 3 (H 2 S 2 O 7 - اسید دی سولفوریک یا پیروسولفوریک، t pl 35.15 درجه سانتی گراد)، H 2 SO × 2SO 3 (H 2 S 3 O 10 - اسید تری سولفوریک، t pl 1.20 درجه سانتیگراد).

هنگامی که محلول های آبی دی اکسید کربن حاوی 70 درصد H 2 SO 4 گرم و جوشانده می شوند، تنها بخار آب به فاز بخار آزاد می شود. بالاتر از محلول های غلیظ تر، بخارات دی اکسید کربن نیز ظاهر می شود.محلول 98.3% H 2 SO 4 (مخلوط آزئوتروپیک) در زمان جوش (336.5 درجه سانتیگراد) کاملاً تقطیر می شود. S.k.، حاوی بیش از 98.3٪ H 2 SO 4، بخارات SO 3 را هنگام گرم شدن آزاد می کند.

اسید سولفوریک غلیظ. - یک عامل اکسید کننده قوی HI و HBr را به هالوژن های آزاد اکسید می کند. هنگامی که گرم می شود، تمام فلزات را اکسید می کند، به جز فلزات پلاتین (به استثنای Pd). در سرما، دی اکسید کربن غلیظ بسیاری از فلزات از جمله سرب، کروم، نیکل، فولاد و چدن را غیرفعال می کند. S. رقیق با تمام فلزات (به جز سرب) قبل از هیدروژن در سری ولتاژ واکنش می دهد، به عنوان مثال: Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2.

به عنوان یک اسید قوی، اسید سولفوریک اسیدهای ضعیف تر را از نمک های آنها جابجا می کند اسید بوریکاز بوراکس:

Na2B 4 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O = Na 2 SO 4 + 4H 2 BO 3، و هنگامی که گرم می شود، اسیدهای فرار بیشتری را جابجا می کند، به عنوان مثال:

NaNO 3 + H 2 SO 4 = NaHSO 4 + HNO 3.

S. k. آب بسته شده شیمیایی را از ترکیبات آلیحاوی گروه های هیدروکسیل - OH. کم آبی اتیل الکل در حضور دی اکسید کربن غلیظ منجر به تولید اتیلن یا دی اتیل اتر می شود. زغال‌شدن قند، سلولز، نشاسته و سایر کربوهیدرات‌ها در تماس با شکر نیز با کم آبی آنها توضیح داده می‌شود. به عنوان یک نمک دوبازیک، دو نوع نمک تشکیل می دهد: سولفات ها و هیدروسولفات ها.

اعلام وصول

اولین توصیفات تولید "روغن ویتریول" (یعنی اسید سولفوریک غلیظ) توسط دانشمند ایتالیایی V. Biringuccio در سال 1540 و کیمیاگر آلمانی ارائه شد که آثارش به نام واسیلی والنتین در اواخر 16th منتشر شد. اوایل قرن 17 در سال 1690، شیمیدانان فرانسوی N. Lemery و N. Lefebvre پایه و اساس اولین را گذاشتند. روش صنعتیبر اساس این روش، مخلوطی از گوگرد و نیترات در یک ملاقه معلق در یک ظرف شیشه ای حاوی مقدار معینی آب سوزانده شد. SO3 آزاد شده با آب واکنش داد و S.K را تشکیل داد. در سال 1746، J. Robeck در بیرمنگام سیلندرهای شیشه ای را با محفظه های ساخته شده از ورقه سرب جایگزین کرد و نشان دهنده آغاز تولید محفظه S.K بود. بهبود مستمر فرآیند بدست آوردن S.K. در بریتانیا و فرانسه منجر شد. تا ظهور (1908) اولین سیستم برج. در اتحاد جماهیر شوروی، اولین نصب برج در سال 1926 در کارخانه متالورژی Polevsky (اورال) راه اندازی شد.

مواد اولیه برای به دست آوردن سنگ معدن سولفیدی می تواند شامل: گوگرد، گوگرد پیریت FeS2، گازهای زائد از کوره برای برشته کردن اکسیداتیو کانه سولفیدی مس، سرب، روی و سایر فلزات حاوی SO2 باشد. در اتحاد جماهیر شوروی، مقدار اصلی گوگرد از پیریت های گوگرد به دست می آید. FeS 2 در کوره ها سوزانده می شود، جایی که در حالت بستر سیال است. این امر با دمیدن سریع هوا در لایه ای از پیریت ریز آسیاب شده به دست می آید. مخلوط گاز حاصل حاوی SO 2، O 2، N 2، ناخالصی های SO 3، H 2 O بخارات، As 2 O 3، SiO 2 و غیره است و مقدار زیادی غبار خاکستر را حمل می کند که گازها از آن به صورت الکتریکی خالص می شوند. رسوب دهنده ها

SK از SO 2 به دو صورت نیتروزی (برج) و تماسی به دست می آید. پردازش SO 2 به دی اکسید کربن با استفاده از روش نیتروز در برج های تولید - مخازن استوانه ای (15) انجام می شود. مترو بیشتر)، با یک نازل ساخته شده از حلقه های سرامیکی پر شده است. از بالا، به سمت جریان گاز"نیتروز" اسپری می شود - اسید سولفوریک رقیق شده حاوی نیتروزیل سولفوریک اسید NOOSO 3 H که از واکنش به دست می آید:

N 2 O 3 + 2H 2 SO 4 = 2 NOOSO 3 H + H 2 O.

اکسیداسیون SO 2 توسط اکسیدهای نیتروژن در محلول پس از جذب آن توسط نیتروز اتفاق می افتد. نیتروز توسط آب هیدرولیز می شود:

NOOSO 3 H + H 2 O = H 2 SO 4 + HNO 2.

دی اکسید گوگرد با ورود به برج ها اسید گوگردی را با آب تشکیل می دهد: SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3.

برهمکنش HNO 2 و H 2 SO 3 منجر به تولید S.k.

2 HNO 2 + H 2 SO 3 = H 2 SO 4 + 2 NO + H 2 O.

NO آزاد شده در برج اکسیداسیون به N 2 O 3 (به طور دقیق تر، به مخلوطی از NO + NO 2) تبدیل می شود. از آنجا گازها وارد برج های جذب می شوند که در آنجا دی اکسید کربن برای برخورد با آنها از بالا تامین می شود و نیتروز تشکیل می شود که به داخل برج های تولید پمپ می شود. که تداوم تولید و گردش اکسیدهای نیتروژن تضمین می شود. تلفات اجتناب ناپذیر آنها با گازهای خروجی با افزودن HNO 3 جبران می شود.

S. to. بدست آمده با روش نیتروز دارای غلظت ناکافی بالا بوده و حاوی ناخالصی های مضر(مثلا As). تولید آن با انتشار اکسیدهای نیتروژن در اتمسفر همراه است ("دم روباه"، نامگذاری شده از رنگ NO 2).

اصل روش تماس تولید S.k در سال 1831 توسط P. Philips (بریتانیا کبیر) کشف شد. اولین کاتالیزور پلاتین بود. در پایان قرن نوزدهم - آغاز قرن بیستم. شتاب اکسیداسیون SO2 به SO3 توسط وانادیم انیدرید V2O5 کشف شد. بخصوص نقش بزرگمطالعات دانشمندان شوروی A.E. Adadurov، G.K. Boreskov، F.N. Yushkevich و دیگران در مطالعه عملکرد کاتالیزورهای وانادیوم و انتخاب آنها نقش داشتند. کارخانه های مدرن اسید سولفوریک برای کار با روش تماس ساخته شده اند. اکسیدهای وانادیوم با افزودنی های SiO 2، Al 2 O 3، K 2 O، CaO، BaO در نسبت های مختلف به عنوان پایه کاتالیزور استفاده می شود. تمام توده های تماس وانادیوم فعالیت خود را فقط در دمای کمتر از 420 درجه سانتیگراد نشان می دهند. در یک دستگاه تماس، گاز معمولاً از 4 یا 5 لایه جرم تماس عبور می کند. در تولید کاتالیزورهای مصنوعی با استفاده از روش تماسی، ابتدا گاز برشته شده از ناخالصی هایی که کاتالیزور را مسموم می کند، تصفیه می شود. همانطور که، Se، و گرد و غبار باقی مانده در برج های شستشو که توسط S.k آبیاری می شوند حذف می شوند. مه H2SO4 (تشکیل شده از SO3 و H2O موجود در مخلوط گاز) در رسوب دهنده های الکتریکی مرطوب حذف می شود. بخارات H 2 O توسط دی اکسید کربن غلیظ در برج های خشک کن جذب می شود. سپس مخلوط SO 2 با هوا از کاتالیزور (جرم تماس) عبور کرده و به SO 3 اکسید می شود:

SO 2 + 1/2O 2 = SO3.

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4.

بسته به مقدار آب ورودی به فرآیند، محلولی از دی اکسید کربن در آب یا اولئوم به دست می آید.

در سال 1973، حجم تولید اسید سولفوریک (در مونوهیدرات) (میلیون تن) بود: اتحاد جماهیر شوروی - 14.9، ایالات متحده - 28.7، ژاپن - 7.1، آلمان - 5.5، فرانسه - 4.4، بریتانیا - 3.9، ایتالیا - 3.0، لهستان - 2.9، چکسلواکی - 1.2، GDR - 1.1، یوگسلاوی - 0.9.

کاربرد

اسید سولفوریک یکی از محصولات ضروریصنایع شیمیایی پایه برای اهداف فنی، انواع S. K. زیر تولید می شود: برج (حداقل 75٪ H 2 SO 4)، روغن ویتریول (حداقل 92.5٪) و اولئوم، یا S. K. دود (محلول 18.5-20٪ SO 3 در H 2 SO 4)، و همچنین اسید خالص باتری (92-94٪؛ رقیق شده با آب تا 26-31٪ به عنوان یک الکترولیت در باتری های سرب عمل می کند). علاوه بر این، دی اکسید کربن فعال (92-94٪) تولید می شود که از تماس در تجهیزات ساخته شده از کوارتز یا پلاتین به دست می آید. قدرت آب با چگالی آن تعیین می شود که با یک هیدرومتر اندازه گیری می شود. بیشتر هیدروکربن های برج تولید شده صرف تولید کودهای معدنی می شود. توانایی جابجایی اسیدها از نمک های آنها اساس استفاده از اسیدها در تولید اسیدهای فسفریک، هیدروکلریک، بوریک، هیدروفلوریک و سایر اسیدها است. دی اکسید گوگرد غلیظ برای تصفیه فرآورده های نفتی از گوگرد و ترکیبات آلی غیراشباع استفاده می شود. S. K. رقیق شده برای حذف رسوب از سیم و ورق قبل از قلع و گالوانیزه کردن، برای ترشی استفاده می شود. سطوح فلزیقبل از پوشش با کروم، نیکل، مس و غیره. در متالورژی استفاده می شود - برای تجزیه سنگ معدن های پیچیده (به ویژه اورانیوم) استفاده می شود. در سنتز آلی، کربنات سدیم غلیظ جزء ضروری مخلوط های نیترات کننده و یک عامل سولفون کننده در تهیه بسیاری از رنگ ها و مواد دارویی است. اسید نیتریک به دلیل رطوبت سنجی بالا برای خشک کردن گازها و تغلیظ اسید نیتریک استفاده می شود.

ملاحضات امنیتی

در تولید اسید سولفوریک، گازهای سمی (SO 2 و NO 2 ) و همچنین بخارات SO 3 و H 2 SO 4 خطرساز هستند. لذا اجباری است تهویه خوب، آب بندی کامل تجهیزات. S. to. باعث سوختگی شدید روی پوست می شود که در نتیجه جابجایی آن نیاز به احتیاط شدید دارد و وسایل حفاظتی(عینک، دستکش لاستیکی، پیش بند، چکمه). هنگام رقیق کردن، S. را در جریانی نازک و در حین هم زدن در آب بریزید. افزودن آب به S. باعث پاشیدن (به دلیل آزاد شدن زیاد گرما) می شود.

ادبیات:

کتاب راهنمای اسید سولفوریک، ویرایش. Malina K.M., 2nd ed., M., 1971;
Malin K. M., Arkin N. L., Boreskov G. K., Slinko M. G., Technology acid Sulfuric, M., 1950;
Boreskov G.K.، کاتالیز در تولید اسید سولفوریک، M. - L.، 1954;
Amelin A.G., Yashke E.V., Production of Sulfuric acid, M., 1974;
لوکیانوف پی.ام. داستان کوتاهصنایع شیمیایی اتحاد جماهیر شوروی، M.، 1959.

آی کی مالینا.

این مقاله یا بخش از متن استفاده می کند

(اسید سولفوریک، IUPAC - دی هیدروژن سولفات،نام قدیمی - روغن ویتریول)- یک ترکیب گوگردی با فرمول H 2 SO 4. مایعی بی رنگ، روغنی، بسیار چسبناک و مرطوب. اسید سولفوریک یکی از قوی ترین اسیدهای معدنی و بسیار سوزاننده و خطرناک است. این اسید دو سری نمک تشکیل می دهد: سولفات ها و سولفات های هیدروژن که در آن ها در مقایسه با اسید سولفوریک، یک یا دو اتم هیدروژن با کاتیون های فلزی جایگزین می شوند. اسید سولفوریک یکی از مهمترین مواد فنی در جهان است که در تولید پیشرو است. این ماده عمدتاً به شکل محلول های آبی برای تولید کودها و همچنین سایر اسیدهای معدنی استفاده می شود.

داستان

(یا نام قدیمی - روغن ویتریول) از زمان های قدیم شناخته شده است. اولین ذکر آن را می توان در متون کیمیاگر جابر بن حیان قرن هشتم یافت. روش های ممکنتولید در آثار آلبرتوس مگنوس (1200-1280) و ریحان ولنتاین (1600) شرح داده شده است. این روش بر پایه تشکیل اسید با کالکانت و زاج است. نام منسوخ شده از نام قدیمی مواد معدنی که از آن به دست آمده است - ویتریول می آید. اولین تحقیق علمیاستفاده از اسید سولفوریک توسط یوهان رودولف گلابر انجام شد. او بین اسید سولفوریک و نمک واکنش نشان داد و اسید کلریدریک و نمکی که به نام او نامگذاری شد - نمک گلوبر - به دست آورد. روش هایی که از سولفات ها استفاده می کردند بسیار پیچیده و گران بودند. برای به دست آوردن مقادیر زیادی از این ماده، فرآیندی در قرن 18 توسعه یافت که شامل سوزاندن گوگرد و نمک نمک در ظروف شیشه ای بود. از آنجایی که ظروف شیشه ای بسیار شکننده بودند، اولین واکنش در سال 1746 توسط جان روباک در ظروف سربی انجام شد. اسید سولفوریک ایجاد شده با روش جان روباک تنها 40-35 درصد غلظت داشت. بهبودهای بعدی روش توسط شیمیدان فرانسوی ژوزف لوئیس گی لوساک و جان گلوور انگلیسی به این ماده بازدهی 78 درصدی داد. با این حال، برخی از رنگ ها و سایر مواد شیمیایی به محصول غلیظ تری نیاز دارند. در طول قرن هجدهم، اسید سولفوریک با تقطیر خشک مواد معدنی، فرآیندی شبیه به فرآیندهای اولیه کیمیاگری تولید شد. پیریت (دی سولفید آهن، FeS2) در هوا برای تولید سولفات آهن (II)، FeSO4، که پس از حرارت دادن بیشتر به سولفات آهن (III)، Fe2(SO4)3 اکسید می‌شود، که وقتی تا دمای 480 درجه سانتیگراد گرم می‌شود، تجزیه می‌شود. اکسید آهن (III) و تری اکسید گوگرد که می توان از آنها برای تولید اسید سولفوریک در هر غلظتی استفاده کرد. در سال 1831، تاجر بریتانیایی Peregrine Phillips یک فرآیند تماس را به ثبت رساند که بسیار مقرون به صرفه بود. امروزه تقریبا تمام اسید سولفوریک جهان با این روش تولید می شود.

بودن در طبیعت

زمین

اسید سولفوریک آزاد در طبیعت بسیار نادر است. در اتمسفر، از دی اکسید گوگرد تشکیل می شود که در طی احتراق مواد حاوی گوگرد یا فوران های آتشفشانی ایجاد می شود. دی اکسید گوگرد توسط رادیکال های هیدروکسیل و اکسیژن اکسید می شود و تری اکسید گوگرد را تشکیل می دهد که با رطوبت اتمسفر واکنش داده و اسید تشکیل می دهد. در باران اسیدی به شکل رقیق ظاهر می شود. مقادیر کمی اسید سولفوریک آزاد نیز در برخی از چشمه های آتشفشانی به نام سولفاتارها یافت می شود. بیشترین مقدار اسید سولفوریک در جهان شامل دریاچه ای در دهانه کوه ایجن در اندونزی است. برخلاف اسید آزاد، نمک های آن، به ویژه سولفات ها، در طبیعت بسیار رایج تر هستند. مواد معدنی مختلف سولفاتی وجود دارد. از جمله معروف ترین و مهم ترین آنها می توان به گچ (CaSO 4 2 H 2 O )، باریت ( BaSO 4 )، کالکانتیت ( CuSO 4 5 H 2 O ) و نمک گلوبر ( Na 2 SO 4 10 H 2 O ) اشاره کرد.

از زمین بودن

اسید سولفوریک در خارج از زمین یافت می شود لایه های بالاییجو زهره این در نتیجه واکنش های فتوشیمیایی دی اکسید گوگرد و آب تشکیل می شود که قطرات اسید 80-85٪ را تشکیل می دهد. در لایه های عمیق تر، اسید به دلیل تجزیه می شود دمای بالادوباره به دی اکسید گوگرد و آب که با بالا رفتن به سمت بالا می تواند دوباره اسید سولفوریک تشکیل دهد. طیف های مادون قرمز به دست آمده توسط گالیله درجات مختلفی از جذب را در قمر مشتری نشان می دهد که به یک یا چند نوع هیدرات اسید سولفوریک نسبت داده شده است.

تولید

ماده اولیه برای تولید اسید سولفوریک، گوگرد عنصری است که در مخازن عظیم پالایشگاه های نفت و گاز، از سولفید هیدروژن و با استفاده از فرآیندی به نام فرآیند کلاوس به دست می آید. سپس گوگرد را به دی اکسید گوگرد اکسید کنید:

واکنش گوگرد با اکسیژن

یکی دیگر از منابع دی اکسید گوگرد، ذوب سنگ معدن های حاوی گوگرد است. به عنوان مثال می توان به سولفیدهای مس، روی و سرب اشاره کرد. دی اکسید گوگرد هنگامی که با اکسیژن موجود در هوا برشته می شود تشکیل می شود.

واکنش هنگام برشته کردن سولفید روی

در سال 1999 حدود 3 میلیون تن پیریت در اروپا برای تولید اسید سولفوریک سوزانده شد. در آسیا، این رقم بالاتر است، زیرا ذخایر آن بزرگتر است. برای کشورهای فقیر از نظر منابع که نه سنگ معدن گوگرد و نه سولفید دارند، فرآیند مولر-کوهنه وجود دارد. در این فرآیند، دی اکسید گوگرد از پختن گچ و زغال سنگ در کوره تولید می شود. این فرآیند می تواند با افزودن ماسه و خاک رس به کوره برای تشکیل سیمان به عنوان محصول جانبی سودآور باشد. برای تولید بیشتر، انیدرید سولفوریک مورد نیاز است. در دمای پایینواکنش به کندی پیش می رود، زیرا به برخوردهای سه گانه نیاز دارد که در فاز گاز نسبتاً نادر است و در سطوح بالا تعادل به سمت تجزیه انیدرید سولفوریک تغییر می کند. بنابراین برای انجام این واکنش به کاتالیزور نیاز است. در روزهای اولیه، پلاتین استفاده می شد، بعداً آنها به وانادیم انیدرید V 2 O 5 یا وانادات ها روی آوردند. فلزات قلیایی KVO 3.

اکسیداسیون دی اکسید گوگرد به تری اکسید

تری اکسید گوگرد بلافاصله در آب رقیق می شود: به دلیل واکنش بسیار شدید اولیه در تماس با آب، فیلمی از مه اسید سولفوریک تشکیل می شود که از واکنش های بعدی جلوگیری می کند. ابتدا به اسید سولفوریک غلیظ وارد می شود که به این محلول اولئوم می گویند. سپس اولئوم در آب حل می شود تا اسید سولفوریک تشکیل شود.

حل کردن انیدریت سولفوریک در اسید سولفوریک غلیظ برای ایجاد اسید دی سولفات حل کردن اسید دی سولفات در آب

که در سال های گذشتهتولید اسید سولفوریک عمدتاً در چین افزایش یافت، در حالی که در کشورهای اروپایی، تولید کاهش یافت.

در خانه، مقدار کمی اسید سولفوریک رقیق را می توان با الکترولیز محلول سولفات مس با آند سرب به دست آورد (به دلیل ولتاژ بیش از حد تکامل اکسیژن روی دی اکسید سرب، ولتاژ باید بالای 2 ولت باشد. آند، اما نه بیشتر از 5 ولت، به طوری که بیش از حد گرم نشود).

مشخصات فیزیکی

تقریباً تمام 99٪ اسید سولفوریک پس از جوشیدن SO3 را از دست می دهند و 98.3٪ اسید را تشکیل می دهند. اسید 98 درصد پایدار است و معمولاً اسید غلیظ نیز نامیده می شود. غلظت های دیگر برای اهداف مختلف استفاده می شود. داده های مربوط به غلظت های مختلف:

اسید سولفوریک از نظر شیمیایی خالص یک مایع روغنی سنگین و بی رنگ است. به عنوان یک قاعده، آنها یک محلول آبی 96.5٪ با چگالی 1.84 گرم در سانتی متر مکعب یا به اصطلاح "اولیوم"، یعنی محلول SO 3 در H 2 SO 4 می فروشند. H 2 SO 4 بسیار خوب حل می شود. در آب (در مقادیر نامحدود با آب مخلوط می شود). در این حالت گرما آزاد می شود و محلول بسیار داغ می شود (تا نقطه جوش آب). بنابراین، هنگامی که آب به اسید سولفوریک غلیظ اضافه می شود، اسید سولفوریک به دلیل تبدیل سریع آب به بخار پاشیده می شود. بنابراین، هنگام رقیق کردن H 2 SO 4 غلیظ، اسید باید در یک جریان نازک در آب ریخته شود (و نه برعکس!) در حالی که محلول را با یک میله شیشه ای کاملاً هم بزنید. اسید سولفوریک غلیظ مانند آب خالصبه دلیل تفکیک کم، هدایت الکتریکی خاص 1.044 10 -2 S / cm جریان ضعیف را هدایت می کند

خواص شیمیایی

تفکیک در محلول آبیدر چند مرحله انجام می شود:

مرحله اول تفکیک؛ K 2 = 2.4 x 6 اکتبر (اسید قوی)

این مقدار اسیدیته در هنگام تعیین سوپراسیدها به عنوان اصلی ترین مقدار در نظر گرفته می شود.

مرحله دوم تفکیک؛ K 1 = 1.0 x 10 -2

اسید سولفوریک نیز مقدار زیادی را از بین می برد مواد آلی، به ویژه کربوهیدرات ها - چوب، کاغذ، پارچه های پنبه ای، شکر و مانند آن. تخریب این مواد با این واقعیت توضیح داده می شود که اسید سولفوریک غلیظ هیدروژن و اکسیژن را به شکل آب از آنها خارج می کند و کربن به شکل زغال سنگ متخلخل باقی می ماند. هنگامی که اسید سولفوریک رقیق بر روی فلزاتی که در سمت چپ هیدروژن در سری فعالیت های الکتروشیمیایی فلز قرار دارند، اثر می کند، هیدروژن آزاد می شود. اسید سولفوریک غلیظ دارای اثر اکسید کننده قوی است و قادر به واکنش در هنگام گرم شدن حتی با فلزات نجیبمانند مس، جیوه و نقره، اگرچه با آهن واکنش نمی دهد. بنابراین از مخازن آهنی برای انتقال اسید سولفوریک غلیظ استفاده می شود.

واکنش مس با اسید سولفوریک غلیظ

کاربرد

اسید سولفوریک یکی از محصولات بسیار مهم صنایع شیمیایی و شاخص آن می باشد ظرفیت صنعتی. تولید جهانی در سال 2004 حدود 180 میلیون تن با توزیع جغرافیایی زیر بود: آسیا 35 درصد. آمریکای شمالی 24 درصد، آفریقا 11 درصد اروپای غربی 10%, اروپای شرقیو روسیه 10 درصد، استرالیا و اقیانوسیه 7 درصد آمریکای جنوبی 7 درصد بیشتر اسید تولید شده (~60%) صرف تولید کودها، سوپر فسفات آمونیوم فسفات، سولفات ها، سولفات آمونیوم می شود. حدود 20 درصد در صنایع شیمیایی برای تولید استفاده می شود مواد شویندهرزین های مصنوعی، رنگ ها، داروها، حشره کش ها، ضد یخ و همچنین برای فرآیندهای فنی مختلف. حدود 6 درصد برای تولید رنگدانه، رنگ، لعاب و جوهر چاپ استفاده می شود. همچنین به عنوان خشک کن گاز استفاده می شود.

الکترولیت

اسید سولفوریک به عنوان یک الکترولیت در باتری های سرب اسید عمل می کند:

در آند:

Pb + 3 SO2-4 ⇌ PbSO 4 + 2 e -

در کاتد:

PbO 2 + 4 H + + SO2-4 + 2 e - ⇌ PbSO 4 + 2 H 2 O

Pb + PbO 2 + 4 H + + 2 SO2-4 ⇌ 2 PbSO 4 + 2 H 2 O

کاتالیزور

اسید سولفوریک برای مقاصد دیگر در صنایع شیمیایی نیز استفاده می شود. به عنوان مثال، یک کاتالیزور اسیدی برای تبدیل سیکلوهگزانون اکسی به کاپرولاکتام است که برای ساختن کاپرون استفاده می شود. برای ساخت استفاده می شود اسید هیدروکلریکاز نمک اسید سولفوریک در صنعت پالایش نفت به عنوان کاتالیزور برای واکنش ایزوبوتان و ایزوبوتیلن برای تشکیل ایزواکتان استفاده می شود، ترکیبی که دارای عدد اکتان مرجع است و برای ایجاد بنزین با اکتان بالا بدون افزودنی های فلزی مناسب است.

ایمنی

اسید سولفوریک سوز آور است، اگرچه به دلیل ویسکوزیته قابل توجه آن، سوختگی می تواند به اندازه کافی رخ دهد تا اسید روی پوست شسته شود. از این نظر، اولئوم و اسید کلروسولفونیک خطرناک تر هستند که می توانند به سرعت باعث سوختگی شدید شوند. به دلیل خاصیت خورندگی، خطر کمتری نسبت به نمک دارد اسید نیتریکزیرا در دماهای معمولی فرار کمتری دارد و یک عامل اکسید کننده خیلی فعال نیست. خطرناک ترین تماس روی غشاهای مخاطی باز است. تماس با چشم ممکن است هنگام تلاش برای رقیق کردن اسید غلیظ با اضافه کردن آب به آن اتفاق بیفتد (نقض مستقیم قوانین مربوط به کار با اسید سولفوریک غلیظ)، در حالی که آب به همراه اسید می جوشد و پاشیده می شود. نواحی آسیب دیده با آب فراوان و محلول 5 درصد جوش شیرین شسته می شوند.

تصاویر مرتبط

مقالات مشابه