مخزن اسید سولفوریک

اسید سولفوریک

اسید سولفوریک خالص به دلیل تمایل شدید به بخار آب به طور طبیعی روی زمین وجود ندارد . به همین دلیل رطوبت سنجی است و بخار آب را به راحتی از هوا جذب می کند. اسید سولفوریک غلیظ نسبت به سایر مواد، از سنگ‌ها گرفته تا فلزات، بسیار خورنده است، زیرا یک اکسیدان با خواص کم‌آبی قوی است. پنتوکسید فسفر یک استثنا قابل توجه است زیرا توسط اسید سولفوریک آبگیری نمی شود، بلکه اسید سولفوریک را به تری اکسید گوگرد می دهد.. با افزودن اسید سولفوریک به آب، مقدار قابل توجهی گرما آزاد می شود. بنابراین روش معکوس افزودن آب به اسید نباید انجام شود زیرا گرمای آزاد شده ممکن است محلول را بجوشاند و قطرات اسید داغ را در طول فرآیند اسپری کند. در صورت تماس با بافت بدن، اسید سولفوریک می تواند باعث سوختگی شدید شیمیایی اسیدی و حتی سوختگی حرارتی ثانویه ناشی از کم آبی بدن شود. اسید سولفوریک رقیق بدون خاصیت اکسیداتیو و کم‌آبی به طور قابل‌توجهی خطرناک‌تر است. با این حال، هنوز هم باید با احتیاط از اسیدیته آن استفاده کرد.

اسید سولفوریک یک ماده شیمیایی کالایی بسیار مهم است و تولید اسید سولفوریک یک کشور نشانگر خوبی برای قدرت صنعتی آن است. به طور گسترده ای با روش های مختلفی مانند فرآیند تماس ، فرآیند اسید سولفوریک مرطوب ، فرآیند محفظه سرب و برخی روش های دیگر تولید می شود. اسید سولفوریک نیز یک ماده کلیدی در صنایع شیمیایی است . بیشتر در تولید کود استفاده می شود، اما در فرآوری مواد معدنی ، پالایش نفت ، پردازش فاضلاب و سنتز شیمیایی نیز مهم است.. این طیف گسترده ای از کاربردهای نهایی از جمله در پاک کننده های تخلیه اسیدی خانگی ، به عنوان یک الکترولیت در باتری های اسید سرب ، در خشک کردن یک ترکیب، و در عوامل تمیز کننده مختلف دارد. اسید سولفوریک را می توان با حل کردن تری اکسید گوگرد در آب به دست آورد.

مصارف خانگی

اسید سولفوریک در غلظت‌های بالا غالباً جزء اصلی پاک‌کننده‌های تخلیه اسیدی است که برای از بین بردن چربی ، مو ، دستمال کاغذی و غیره استفاده می‌شود. مشابه نسخه‌های قلیایی ‌شان ، چنین درن بازکن‌ها می ‌توانند چربی ‌ها و پروتئین ‌ها را از طریق هیدرولیز حل کنند . علاوه بر این، از آنجایی که اسید سولفوریک غلیظ دارای خاصیت کم‌آبی قوی است، می‌تواند دستمال کاغذی را از طریق فرآیند آب‌گیری نیز حذف کند. از آنجایی که اسید ممکن است به شدت با آب واکنش نشان دهد، چنین درن بازکن های اسیدی باید به آرامی به لوله تمیز شود.

خطرات آزمایشگاهی

اسید سولفوریک می تواند باعث سوختگی های بسیار شدید شود، به خصوص زمانی که در غلظت های بالا باشد. مانند سایر اسیدها و مواد قلیایی خورنده ، به راحتی پروتئین ها و لیپیدها را از طریق هیدرولیز آمید و استر در تماس با بافت های زنده مانند پوست و گوشت تجزیه می کند . علاوه بر این، خاصیت کم‌آبی قوی روی کربوهیدرات‌ها نشان می‌دهد، گرمای اضافی را آزاد می‌کند و باعث سوختگی حرارتی ثانویه می‌شود. بر این اساس، به سرعت به قرنیه حمله می کند و در صورت پاشیدن به چشم می تواند باعث کوری دائمی شود . اگر بلعیده شود، به اندام های داخلی آسیب جبران ناپذیری وارد می کند و حتی ممکن است کشنده باشد. از این رو هنگام دست زدن به آن باید همیشه از تجهیزات حفاظتی استفاده شود. علاوه بر این، خاصیت اکسید کنندگی قوی آن را برای بسیاری از فلزات بسیار خورنده می کند و ممکن است تخریب آن را بر روی مواد دیگر گسترش دهد. به دلیل چنین دلایلی، آسیب ناشی از اسید سولفوریک به طور بالقوه شدیدتر از سایر اسیدهای قوی مشابه ، مانند اسید هیدروکلریک و اسید نیتریک است.

سید سولفوریک باید با دقت در ظروف ساخته شده از مواد غیر واکنشی (مانند شیشه) نگهداری شود. محلول های مساوی یا قوی تر از 1.5 M برچسب خورنده هستند، در حالی که محلول های بزرگتر از 0.5 M اما کمتر از 1.5 M برچسب دارند. با این حال، حتی گرید معمولی رقیق آزمایشگاهی (تقریباً 1 M، 10٪) اگر برای مدت کافی در تماس باقی بماند، کاغذ زغال می شود.

درمان استاندارد کمک های اولیه برای نشت اسید روی پوست، مانند سایر عوامل خورنده ، آبیاری با مقادیر زیاد آب است. شستشو حداقل ده تا پانزده دقیقه ادامه می یابد تا بافت اطراف محل سوختگی اسیدی خنک شود و از آسیب ثانویه جلوگیری شود. لباس های آلوده بلافاصله برداشته می شوند و پوست زیر آن کاملا شسته می شود.

اسید سولفوریک و واکنش با آن

اسید سولفوریک یکی از قوی ترین اسیدهای دی بازیک است که فرمول آن H2SO4 است.

در مورد خواص فیزیکی آن، اسید سولفوریک مانند یک مایع روغنی شفاف غلیظ و بدون بو به نظر می رسد. H2SO4 کاربرد گسترده ای در صنعت پیدا کرده است و بسته به غلظت اسید سولفوریک، محلول دارای خواص و حوزه های کاربرد بسیار متفاوتی است. اسید سولفوریک در موارد زیر استفاده می شود:

تصفیه فلزات؛

تصفیه سنگ معدن؛

تولید کودهای معدنی؛

سنتز شیمیایی

تاریخچه کشف اسید سولفوریک

اسید سولفوریک از زمان های قدیم برای بشر شناخته شده است و عمدتاً در طبیعت، به عنوان مثال در دریاچه های آتشفشانی یافت می شود.

در قرن نهم، کیمیاگر ایرانی، محمد الرازی، محلولی از اسید سولفوریک را به روش سوزاندن سولفات مس و آهن به دست آورد.

اما روش کیمیاگر ایرانی چهار قرن بعد توسط دانشمند اروپایی آلبرت مگنوس بهبود یافت.

روش صنعتی مدرن (تماسی) برای به دست آوردن اسید سولفوریک شامل اکسید کردن دی اکسید گوگرد است، گازی که از احتراق گوگرد یا پیریت گوگرد تشکیل می شود. تری اکسید گوگرد تشکیل می شود و با آب برهم کنش دارد

خواص فیزیکی و فیزیکی و شیمیایی اسید سولفوریک

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

در محلول های آبی هیدرات های H2SO4 از نوع H2SO4∙nH2O تشکیل می شود.

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

شناخته شده ترین ترکیب در صنعت، ترکیب سوزاننده اولئوم است که محلولی از SO3 در اسید سولفوریک است.

هنگامی که غلظت تری اکسید گوگرد در اولئوم بیشتر باشد، نقطه جوش کاهش می یابد.

خواص شیمیایی اسید سولفوریک

هنگامی که اسید سولفوریک غلیظ گرم می شود یک اکسید کننده قوی است که می تواند بسیاری از فلزات را اکسید کند، به استثنای موارد:

طلا (Au)؛

پلاتین (Pt)؛

ایریدیوم (Ir)؛

رودیوم (Rh)؛

تانتالیوم (Та).

هنگامی که اسید سولفوریک غلیظ فلزات را اکسید می کند، می تواند به H2S، S و SO2 کاهش یابد.

فلز فعال:

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

فلز با فعالیت متوسط:

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

فلز کم فعالیت

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

واکنش اسید سولفوریک و H2O

هنگامی که H2SO4 با آب مخلوط می شود، یک فرآیند گرمازا اتفاق می افتد، یعنی مقدار زیادی گرما آزاد می شود و حتی ممکن است محلول بجوشد. هنگام انجام آزمایشات شیمیایی، همیشه باید اسید سولفوریک را به آب اضافه کرد، نه برعکس.

اسید سولفوریک یک ماده خشک‌کننده قوی است و اسید سولفوریک غلیظ آب را از ترکیبات مختلف خارج می‌کند. اغلب به عنوان یک عامل خشک کننده استفاده می شود.

واکنش اسید سولفوریک و شکر

میل ترکیبی اسید سولفوریک برای آب را می توان با یک آزمایش کلاسیک، با مخلوط کردن غلیظ و شکر، که یک ترکیب آلی - یک کربوهیدرات است، نشان داد. به منظور حذف آب از یک ماده، اسید سولفوریک قادر است مولکول ها را از بین ببرد.

برای انجام آزمایش چند قطره آب به شکر اضافه کنید و مخلوط کنید سپس اسید سولفوریک را با دقت اضافه کنید. پس از مدت کوتاهی، می توان یک واکنش شدید با تشکیل کربن و آزاد شدن گازها، دی اکسید گوگرد و دی اکسید کربن مشاهده کرد.

واکنش اسید سولفوریک و روی

این واکنش بسیار محبوب است و یکی از رایج ترین روش های آزمایشگاهی برای به دست آوردن هیدروژن است: اگر دانه های روی را به اسید سولفوریک رقیق اضافه کنید، فلز با آزاد شدن گاز حل می شود:

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

اسید سولفوریک رقیق شده با فلزاتی که در سمت چپ هیدروژن در ردیف فعالیت قرار دارند، مطابق طرح کلی واکنش می دهد:

Ме + H2 SO4 (رقیق شده) → نمک + H2↑

واکنش اسید سولفوریک و باریم

واکنش کیفی به اسید سولفوریک و نمک آن واکنش با یون های باریم است. این واکنش به طور گسترده در تجزیه و تحلیل کمی، به ویژه در وزن سنجی استفاده می شود.

H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl

ZnSO4 + BaCl2 → BaSO4 + ZnCl2

اسید سولفوریک

اسید سولفوریک خالص به دلیل تمایل شدید به بخار آب به طور طبیعی روی زمین وجود ندارد . به همین دلیل رطوبت سنجی است و بخار آب را به راحتی از هوا جذب می کند. اسید سولفوریک غلیظ نسبت به سایر مواد، از سنگ‌ها گرفته تا فلزات، بسیار خورنده است، زیرا یک اکسیدان با خواص کم‌آبی قوی است. پنتوکسید فسفر یک استثنا قابل توجه است زیرا توسط اسید سولفوریک آبگیری نمی شود، بلکه اسید سولفوریک را به تری اکسید گوگرد می دهد.. با افزودن اسید سولفوریک به آب، مقدار قابل توجهی گرما آزاد می شود. بنابراین روش معکوس افزودن آب به اسید نباید انجام شود زیرا گرمای آزاد شده ممکن است محلول را بجوشاند و قطرات اسید داغ را در طول فرآیند اسپری کند. در صورت تماس با بافت بدن، اسید سولفوریک می تواند باعث سوختگی شدید شیمیایی اسیدی و حتی سوختگی حرارتی ثانویه ناشی از کم آبی بدن شود. اسید سولفوریک رقیق بدون خاصیت اکسیداتیو و کم‌آبی به طور قابل‌توجهی خطرناک‌تر است. با این حال، هنوز هم باید با احتیاط از اسیدیته آن استفاده کرد.

اسید سولفوریک یک ماده شیمیایی کالایی بسیار مهم است و تولید اسید سولفوریک یک کشور نشانگر خوبی برای قدرت صنعتی آن است. به طور گسترده ای با روش های مختلفی مانند فرآیند تماس ، فرآیند اسید سولفوریک مرطوب ، فرآیند محفظه سرب و برخی روش های دیگر تولید می شود. اسید سولفوریک نیز یک ماده کلیدی در صنایع شیمیایی است . بیشتر در تولید کود استفاده می شود، اما در فرآوری مواد معدنی ، پالایش نفت ، پردازش فاضلاب و سنتز شیمیایی نیز مهم است.. این طیف گسترده ای از کاربردهای نهایی از جمله در پاک کننده های تخلیه اسیدی خانگی ، به عنوان یک الکترولیت در باتری های اسید سرب ، در خشک کردن یک ترکیب، و در عوامل تمیز کننده مختلف دارد. اسید سولفوریک را می توان با حل کردن تری اکسید گوگرد در آب به دست آورد.

مصارف خانگی

اسید سولفوریک در غلظت‌های بالا غالباً جزء اصلی پاک‌کننده‌های تخلیه اسیدی است که برای از بین بردن چربی ، مو ، دستمال کاغذی و غیره استفاده می‌شود. مشابه نسخه‌های قلیایی ‌شان ، چنین درن بازکن‌ها می ‌توانند چربی ‌ها و پروتئین ‌ها را از طریق هیدرولیز حل کنند . علاوه بر این، از آنجایی که اسید سولفوریک غلیظ دارای خاصیت کم‌آبی قوی است، می‌تواند دستمال کاغذی را از طریق فرآیند آب‌گیری نیز حذف کند. از آنجایی که اسید ممکن است به شدت با آب واکنش نشان دهد، چنین درن بازکن های اسیدی باید به آرامی به لوله تمیز شود.

خطرات آزمایشگاهی

اسید سولفوریک می تواند باعث سوختگی های بسیار شدید شود، به خصوص زمانی که در غلظت های بالا باشد. مانند سایر اسیدها و مواد قلیایی خورنده ، به راحتی پروتئین ها و لیپیدها را از طریق هیدرولیز آمید و استر در تماس با بافت های زنده مانند پوست و گوشت تجزیه می کند . علاوه بر این، خاصیت کم‌آبی قوی روی کربوهیدرات‌ها نشان می‌دهد، گرمای اضافی را آزاد می‌کند و باعث سوختگی حرارتی ثانویه می‌شود. بر این اساس، به سرعت به قرنیه حمله می کند و در صورت پاشیدن به چشم می تواند باعث کوری دائمی شود . اگر بلعیده شود، به اندام های داخلی آسیب جبران ناپذیری وارد می کند و حتی ممکن است کشنده باشد. از این رو هنگام دست زدن به آن باید همیشه از تجهیزات حفاظتی استفاده شود. علاوه بر این، خاصیت اکسید کنندگی قوی آن را برای بسیاری از فلزات بسیار خورنده می کند و ممکن است تخریب آن را بر روی مواد دیگر گسترش دهد. به دلیل چنین دلایلی، آسیب ناشی از اسید سولفوریک به طور بالقوه شدیدتر از سایر اسیدهای قوی مشابه ، مانند اسید هیدروکلریک و اسید نیتریک است.

سید سولفوریک باید با دقت در ظروف ساخته شده از مواد غیر واکنشی (مانند شیشه) نگهداری شود. محلول های مساوی یا قوی تر از 1.5 M برچسب خورنده هستند، در حالی که محلول های بزرگتر از 0.5 M اما کمتر از 1.5 M برچسب دارند. با این حال، حتی گرید معمولی رقیق آزمایشگاهی (تقریباً 1 M، 10٪) اگر برای مدت کافی در تماس باقی بماند، کاغذ زغال می شود.

درمان استاندارد کمک های اولیه برای نشت اسید روی پوست، مانند سایر عوامل خورنده ، آبیاری با مقادیر زیاد آب است. شستشو حداقل ده تا پانزده دقیقه ادامه می یابد تا بافت اطراف محل سوختگی اسیدی خنک شود و از آسیب ثانویه جلوگیری شود. لباس های آلوده بلافاصله برداشته می شوند و پوست زیر آن کاملا شسته می شود.

اسید سولفوریک و واکنش با آن

اسید سولفوریک یکی از قوی ترین اسیدهای دی بازیک است که فرمول آن H2SO4 است.

در مورد خواص فیزیکی آن، اسید سولفوریک مانند یک مایع روغنی شفاف غلیظ و بدون بو به نظر می رسد. H2SO4 کاربرد گسترده ای در صنعت پیدا کرده است و بسته به غلظت اسید سولفوریک، محلول دارای خواص و حوزه های کاربرد بسیار متفاوتی است. اسید سولفوریک در موارد زیر استفاده می شود:

تصفیه فلزات؛

تصفیه سنگ معدن؛

تولید کودهای معدنی؛

سنتز شیمیایی

تاریخچه کشف اسید سولفوریک

اسید سولفوریک از زمان های قدیم برای بشر شناخته شده است و عمدتاً در طبیعت، به عنوان مثال در دریاچه های آتشفشانی یافت می شود.

در قرن نهم، کیمیاگر ایرانی، محمد الرازی، محلولی از اسید سولفوریک را به روش سوزاندن سولفات مس و آهن به دست آورد.

اما روش کیمیاگر ایرانی چهار قرن بعد توسط دانشمند اروپایی آلبرت مگنوس بهبود یافت.

روش صنعتی مدرن (تماسی) برای به دست آوردن اسید سولفوریک شامل اکسید کردن دی اکسید گوگرد است، گازی که از احتراق گوگرد یا پیریت گوگرد تشکیل می شود. تری اکسید گوگرد تشکیل می شود و با آب برهم کنش دارد

خواص فیزیکی و فیزیکی و شیمیایی اسید سولفوریک

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

در محلول های آبی هیدرات های H2SO4 از نوع H2SO4∙nH2O تشکیل می شود.

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

شناخته شده ترین ترکیب در صنعت، ترکیب سوزاننده اولئوم است که محلولی از SO3 در اسید سولفوریک است.

هنگامی که غلظت تری اکسید گوگرد در اولئوم بیشتر باشد، نقطه جوش کاهش می یابد.

خواص شیمیایی اسید سولفوریک

هنگامی که اسید سولفوریک غلیظ گرم می شود یک اکسید کننده قوی است که می تواند بسیاری از فلزات را اکسید کند، به استثنای موارد:

طلا (Au)؛

پلاتین (Pt)؛

ایریدیوم (Ir)؛

رودیوم (Rh)؛

تانتالیوم (Та).

هنگامی که اسید سولفوریک غلیظ فلزات را اکسید می کند، می تواند به H2S، S و SO2 کاهش یابد.

فلز فعال:

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

فلز با فعالیت متوسط:

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

فلز کم فعالیت

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

واکنش اسید سولفوریک و H2O

هنگامی که H2SO4 با آب مخلوط می شود، یک فرآیند گرمازا اتفاق می افتد، یعنی مقدار زیادی گرما آزاد می شود و حتی ممکن است محلول بجوشد. هنگام انجام آزمایشات شیمیایی، همیشه باید اسید سولفوریک را به آب اضافه کرد، نه برعکس.

اسید سولفوریک یک ماده خشک‌کننده قوی است و اسید سولفوریک غلیظ آب را از ترکیبات مختلف خارج می‌کند. اغلب به عنوان یک عامل خشک کننده استفاده می شود.

واکنش اسید سولفوریک و شکر

میل ترکیبی اسید سولفوریک برای آب را می توان با یک آزمایش کلاسیک، با مخلوط کردن غلیظ و شکر، که یک ترکیب آلی - یک کربوهیدرات است، نشان داد. به منظور حذف آب از یک ماده، اسید سولفوریک قادر است مولکول ها را از بین ببرد.

برای انجام آزمایش چند قطره آب به شکر اضافه کنید و مخلوط کنید سپس اسید سولفوریک را با دقت اضافه کنید. پس از مدت کوتاهی، می توان یک واکنش شدید با تشکیل کربن و آزاد شدن گازها، دی اکسید گوگرد و دی اکسید کربن مشاهده کرد.

واکنش اسید سولفوریک و روی

این واکنش بسیار محبوب است و یکی از رایج ترین روش های آزمایشگاهی برای به دست آوردن هیدروژن است: اگر دانه های روی را به اسید سولفوریک رقیق اضافه کنید، فلز با آزاد شدن گاز حل می شود:

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

اسید سولفوریک رقیق شده با فلزاتی که در سمت چپ هیدروژن در ردیف فعالیت قرار دارند، مطابق طرح کلی واکنش می دهد:

Ме + H2 SO4 (رقیق شده) → نمک + H2↑

واکنش اسید سولفوریک و باریم

واکنش کیفی به اسید سولفوریک و نمک آن واکنش با یون های باریم است. این واکنش به طور گسترده در تجزیه و تحلیل کمی، به ویژه در وزن سنجی استفاده می شود.

H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl

ZnSO4 + BaCl2 → BaSO4 + ZnCl2