(sülfürik asit, IUPAC- dihidrojen sülfat, eski isim - vitriol yağı)- H2S04 formülüne sahip bir kükürt bileşiği. Renksiz, yağlı, çok viskoz ve higroskopik bir sıvı. Sülfürik asit- en güçlü inorganik asitlerden biri olup çok yakıcı ve tehlikelidir. Bu asit iki dizi tuz oluşturur: sülfürik asitle karşılaştırıldığında bir veya iki hidrojen atomunun yerini metal katyonlarının aldığı sülfatlar ve hidrojen sülfatlar. Sülfürik asit dünyadaki en önemli teknik maddelerden biridir ve üretimde başı çekmektedir. Esas olarak gübrelerin ve diğer inorganik asitlerin üretiminde sulu çözeltiler halinde kullanılır.
Hikaye
(veya eski adı - vitriol yağı) eski çağlardan beri bilinmektedir. İlk sözü 8. yüzyılda simyacı Cabir ibn Hayyan'ın metinlerinde bulunabilir. Olası yöntemlerüretimi Albertus Magnus (1200-1280) ve Basil Valentine'in (1600) eserlerinde anlatılmaktadır. Bu yöntem kalkanint ve şap ile asit oluşumuna dayanmaktadır. Eski isim, elde edildiği minerallerin eski ismi olan vitriolden gelmektedir. Sülfürik asit kullanan ilk bilimsel araştırma Johann Rudolf Glauber tarafından gerçekleştirildi. Sülfürik asit ile tuz arasında reaksiyona girerek hidroklorik asit ve kendi adını taşıyan bir tuz olan Glauber tuzu elde etti. Sülfatların kullanıldığı yöntemler çok karmaşık ve pahalıydı. Bu maddenin büyük miktarlarını elde etmek için 18. yüzyılda kükürt ve nitratın yakılmasını içeren bir süreç geliştirildi. cam kaplar. Cam kaplar çok kırılgan olduğundan ilk reaksiyon 1746 yılında John Roebuck tarafından kurşun kaplarda gerçekleştirildi. John Roebuck'ın yöntemiyle oluşturulan sülfürik asitin konsantrasyonu yalnızca %35-40'tı. Daha sonra Fransız kimyager Joseph Louis Gay-Lussac ve İngiliz John Glover tarafından yöntemde yapılan iyileştirmeler, maddeye %78 konsantrasyon verimi sağladı. Ancak bazı boyalar ve diğerleri için kimyasal maddeler daha konsantre bir ürün gerektirir. 18. yüzyılda, orijinal simya süreçlerine benzer bir süreç olan minerallerin kuru damıtılmasıyla sülfürik asit üretildi. Pirit (demir disülfit, FeS2) havada ısıtılarak demir(II) sülfat FeSO4 üretildi; bu, daha fazla ısıtıldığında demir(III) sülfat Fe2(SO4)3'e oksitlendi; bu, 480 °C'ye ısıtıldığında ayrıştı. herhangi bir konsantrasyonda sülfürik asit üretmek için kullanılabilen demir (III) oksit ve sülfür trioksit. 1831'de İngiliz tüccar Peregrine Phillips çok daha ekonomik olan bir iletişim sürecinin patentini aldı. Bugün dünyadaki sülfürik asitin neredeyse tamamı bu yöntemle üretilmektedir.
Doğada olmak
Toprak
Serbest sülfürik asit doğada çok nadir bulunur. Atmosferde kükürt içeren maddelerin yanması veya volkanik patlamalar sırasında oluşan kükürt dioksitten oluşur. Kükürt dioksit, hidroksil radikalleri ve oksijen tarafından oksitlenerek kükürt trioksit oluşturur ve bu da atmosferik nem ile reaksiyona girerek bir asit oluşturur. Asit yağmurlarında seyreltilmiş halde görünür. Solfatares adı verilen bazı volkanik kaynaklarda az miktarda serbest sülfürik asit de bulunabilir. Dünyadaki en büyük sülfürik asit miktarı Endonezya'daki Ijen Dağı kraterindeki bir gölde bulunmaktadır. Serbest asitten farklı olarak tuzları, özellikle de sülfatları doğada çok daha yaygındır. Birçok farklı sülfat minerali vardır. Bunların arasında en ünlü ve önemli olanları alçı (CaSO 4 2 H 2 O), barit (BaSO 4), kalkantit (CuSO 4 5 H 2 O) ve Glauber tuzudur (Na 2 SO 4 10 H 2 O).
Yerden kalkmak
Sülfürik asit Dünya dışında bulunur üst katmanlar Venüs'ün atmosferi. % 80-85 asit damlacıkları oluşturan kükürt dioksit ve suyun fotokimyasal reaksiyonları sonucu oluşur. Daha derin katmanlarda asit, yüksek sıcaklıklar nedeniyle tekrar kükürt dioksit ve suya parçalanır ve bu da yukarı doğru yükselerek tekrar sülfürik asit oluşturabilir. Galileo tarafından elde edilen kızılötesi spektrumlar, Jüpiter'in uydusunda bir veya daha fazla sülfürik asit hidrat türüne atfedilen değişen derecelerde soğurma göstermektedir.
Üretme
Sülfürik asit üretiminin hammaddesi, Claus işlemi olarak bilinen bir işlem kullanılarak, petrol ve gaz rafinerilerindeki devasa tanklarda hidrojen sülfürden elde edilen elementel kükürttür. Daha sonra kükürdü kükürt dioksite oksitleyin:
Sülfürün oksijenle reaksiyonu
Kükürt dioksitin başka bir kaynağı da kükürt içeren cevherlerin eritilmesidir. Örnekler bakır, çinko ve kurşun sülfürlerdir. Havadaki oksijenle kavrulduğunda kükürt dioksit oluşur.
Çinko sülfürü kavururken reaksiyon1999 yılında Avrupa'da sülfürik asit üretmek amacıyla yaklaşık 3 milyon ton pirit yakıldı. Asya'da rezervler daha büyük olduğundan bu rakam daha yüksektir. Ne kükürt ne de sülfit cevheri bulunmayan kaynak açısından fakir ülkeler için Müller-Kühne süreci vardır. Bu işlemde alçı ve kömürün fırında yakılmasıyla kükürt dioksit üretilir. Bu işlem, yan ürün olarak çimento oluşturmak üzere fırına kum ve kil eklenerek karlı hale getirilebilir. Daha fazla üretim için sülfürik anhidrit gereklidir. Düşük sıcaklıklarda reaksiyon, gaz fazında nispeten nadir olan üçlü çarpışmalar gerektirdiğinden yavaş ilerler ve yüksek sıcaklıklarda denge, sülfürik anhidrürün ayrışmasına doğru kaydırılır. Bu nedenle bu reaksiyonun gerçekleşebilmesi için katalizörlere ihtiyaç vardır. İlk günlerde platin kullanıldı, daha sonra vanadyum anhidrit V205 veya alkali metal vanadatlar KVO3'e geçtiler.
Sülfür dioksitin trioksite oksidasyonuSülfür trioksit suda hemen seyreltilir: suyla temas halinde çok şiddetli bir ilk reaksiyon nedeniyle, daha sonraki reaksiyonları önleyen bir sülfürik asit sisi filmi oluşur. İlk önce konsantre sülfürik asit içerisine eklenir, bu çözeltiye oleum adı verilir. Oleum daha sonra sülfürik asit oluşturmak üzere suda eritilir.
Disülfat asit oluşturmak için sülfürik anhidritin konsantre sülfürik asitte çözülmesi Disülfat asidin suda çözülmesiİÇİNDE son yıllar Sülfürik asit üretimi esas olarak Çin'de arttı. Avrupa ülkeleri, üretim azaldı.
Evde küçük miktarlar seyreltik sülfürik asit, bir çözeltinin elektrolizi ile elde edilebilir bakır sülfat kurşun anotlu (anotun yüzeyinde oluşan kurşun dioksit üzerindeki oksijen oluşumunun aşırı voltajı nedeniyle voltaj 2 V'tan yüksek olmalıdır, ancak aşırı ısınmamak için 5 V'tan fazla olmamalıdır).
Fiziki ozellikleri
%99'luk sülfürik asidin neredeyse tamamı, kaynatıldığında SO3 kaybederek %98,3'lük asit oluşturur. %98 asit rafta stabildir ve genellikle konsantre asit olarak da adlandırılır. Diğer konsantrasyonlar farklı amaçlar için kullanılır. Farklı konsantrasyonlara ilişkin veriler:
Kimyasal olarak saf sülfürik asit ağır, renksiz yağlı bir sıvıdır. Kural olarak, 1,84 g / cm3 yoğunluğa sahip% 96,5'lik bir sulu çözelti veya "oleum" adı verilen, yani H2S04'teki bir SO3 çözeltisi satılır. H2SO4 çok iyi çözünür suda (su ile karışır) sınırsız miktarlar). Bu durumda ısı açığa çıkar ve çözelti çok ısınır (su kaynayana kadar). Bu nedenle, konsantre sülfürik asite su eklendiğinde, suyun hızla buhara dönüşmesi nedeniyle ikincisi sıçrar. Bu nedenle, konsantre H2S04'ü seyreltirken, çözeltiyi bir cam çubukla iyice karıştırırken asitin ince bir akış halinde suya dökülmesi gerekir (ve tam tersi değil!). Konsantre sülfürik asit benzeri saf su düşük ayrışma nedeniyle akımı zayıf iletir, spesifik elektrik iletkenliği 1,044 10 -2 S / cm
Kimyasal özellikler
Sulu bir çözeltide ayrışma birkaç aşamada gerçekleşir:
Ayrışmanın ilk aşaması; K 2 = 2,4 x 6 Ekim (kuvvetli asit)Süper asitlerin belirlenmesinde bu asitlik değeri esas alınır.
Ayrışmanın ikinci aşaması; K 1 = 1,0 x 10 -2Sülfürik asit ayrıca birçok organik maddeyi, özellikle karbonhidratları (ahşap, kağıt, pamuklu kumaşlar, şeker ve benzerleri) yok eder. Bu maddelerin yok edilmesi, konsantre sülfürik asidin hidrojen ve oksijeni su formunda onlardan uzaklaştırması ve karbonun gözenekli kömür şeklinde kalmasıyla açıklanmaktadır. Seyreltik sülfürik asit, elektrokimyasal metal aktiviteleri serisinde hidrojenin solunda bulunan metallere etki ettiğinde hidrojen açığa çıkar. Konsantre sülfürik asit güçlü bir oksitleyici etkiye sahiptir ve demirle reaksiyona girmemesine rağmen ısıtıldığında bakır, cıva ve gümüş gibi soy metallerle bile reaksiyona girebilir. Bu nedenle konsantre sülfürik asitin taşınmasında demir tanklar kullanılır.
Bakırın konsantre sülfürik asitle reaksiyonuBaşvuru
Sülfürik asit çok önemli bir üründür kimyasal endüstri ve endüstriyel kapasitesinin bir göstergesidir. 2004 yılında dünya üretimi yaklaşık 180 milyon tondu ve aşağıdaki coğrafi dağılıma sahipti: Asya %35, Kuzey Amerika%24, Afrika %11, Batı Avrupa 10%, Doğu Avrupa ve Rusya %10, Avustralya ve Okyanusya %7, Güney Amerika%7. Üretilen asidin çoğu (~%60) gübre, amonyum fosfat süperfosfat, sülfat, amonyum sülfat üretimine harcanır. Yaklaşık %20’si kimya endüstrisinde üretmek için kullanılıyor deterjanlar, sentetik reçineler, boyalar, farmasötikler, böcek öldürücüler, antifrizlerin yanı sıra çeşitli teknik işlemler için. Yaklaşık %6'sı pigment, boya, emaye ve baskı mürekkeplerinin üretiminde kullanılıyor. Ayrıca gaz kurutucu olarak da kullanılır.
Elektrolit
Sülfürik asit, kurşun-asit akülerde elektrolit görevi görür:
Anotta:
Pb + 3 SO2-4 ⇌ PbS04 + 2 e -
Katotta:
PbO 2 + 4 H + + SO2-4 + 2 e - ⇌ PbS04 + 2 H 2 O
Pb + PbO 2 + 4 H + + 2 SO2-4 ⇌ 2 PbS04 + 2 H 2 O
Katalizör
Sülfürik asit kimya endüstrisinde başka amaçlarla da kullanılır. Örneğin, kapron yapmak için kullanılan sikloheksanon oksinin kaprolaktam'a dönüştürülmesi için bir asit katalizörüdür. Tuzdan hidroklorik asit yapımında kullanılır. Sülfürik asit, petrol rafine etme endüstrisinde, izobütan ve izobütilenin, referans oktan sayısına sahip olan ve metal katkı maddeleri olmadan yüksek oktanlı benzin oluşturmaya uygun bir bileşik olan izooktan oluşturmak üzere reaksiyonu için bir katalizör olarak kullanılır.
Emniyet
Sülfürik asit yakıcıdır, ancak önemli viskozitesi nedeniyle asitin ciltten yıkanmasına yetecek kadar uzun süre yanıklar meydana gelebilir. Bu anlamda oleum ve klorosülfonik asit daha tehlikelidir ve hızla ciddi yanıklara neden olabilir. Aşındırıcı özelliğinden dolayı tuzdan daha az tehlikelidir. Nitrik asitçünkü daha az uçucudur ve normal sıcaklıklarda çok aktif bir oksitleyici madde değildir. En tehlikeli temas açık mukozalardadır. Konsantre asidi su ekleyerek seyreltmeye çalışırken (konsantre sülfürik asidi işleme kurallarının doğrudan ihlali), su asitle birlikte kaynarken ve sıçrarken gözlerle temas meydana gelebilir. Etkilenen alanlar yıkanır büyük miktar su ve %5 kabartma tozu çözeltisi.
İlgili Görseller
Asitler, hidrojen atomları ve asidik kalıntılardan oluşan kimyasal bileşiklerdir, örneğin SO4, SO3, PO4, vb. İnorganik ve organiktirler. Birincisi hidroklorik, fosforik, sülfit, nitrik ve sülfürik asidi içerir. İkincisi asetik asit, palmitik asit, formik asit, stearik asit vb.'yi içerir.
Sülfürik asit nedir
Bu asit iki hidrojen atomundan ve asidik kalıntı SO4'ten oluşur. H2SO4 formülüne sahiptir.
Sülfürik asit veya aynı zamanda sülfat asidi olarak da adlandırıldığı gibi, inorganik oksijen içeren dibazik asitleri ifade eder. Bu madde en agresif ve kimyasal olarak aktif olanlardan biri olarak kabul edilir. Çoğu kimyasal reaksiyonda oksitleyici bir madde olarak görev yapar. Bu asit konsantre veya seyreltik formda kullanılabilir, bu iki durumda biraz farklı özelliklere sahiptir. Kimyasal özellikler.
Fiziki ozellikleri
Sülfürik asit normal koşullar sıvı haldedir, kaynama noktası yaklaşık 279,6 santigrat derecedir, katı kristallere dönüştüğünde donma noktası yüzde yüz -10 derece, yüzde 95 ise -20 civarındadır.
Saf %100 sülfat asidi yağlı bir sıvı madde kokusuz ve renksizdir, suyun yoğunluğunun neredeyse iki katıdır - 1840 kg/m3.
Sülfat asidinin kimyasal özellikleri
Sülfürik asit metallerle, bunların oksitleriyle, hidroksitleriyle ve tuzlarıyla reaksiyona girer. Farklı oranlarda su ile seyreltildiğinde farklı davranabilir, bu nedenle konsantre ve zayıf sülfürik asit çözeltilerinin özelliklerine ayrı ayrı daha yakından bakalım.
Konsantre sülfürik asit çözeltisi
En az yüzde 90 oranında sülfat asidi içeren bir çözeltinin konsantre olduğu kabul edilir. Böyle bir sülfürik asit çözeltisi, düşük aktif metallerin yanı sıra metal olmayanlar, hidroksitler, oksitler ve tuzlarla bile reaksiyona girebilir. Böyle bir sülfat asit çözeltisinin özellikleri, konsantre nitrat asidinkine benzer.
Metallerle etkileşim
Konsantre bir sülfat asit çözeltisinin, metallerin elektrokimyasal voltaj serisinde (yani en aktif olmayanlarla) hidrojenin sağında bulunan metallerle kimyasal reaksiyonu sırasında, aşağıdaki maddeler oluşur: metalin sülfatı etkileşim meydana gelir, su ve kükürt dioksit. Listelenen maddelerin etkileşimi sonucu oluşan metaller arasında bakır (cuprum), cıva, bizmut, gümüş (argentum), platin ve altın (aurum) bulunur.
Aktif olmayan metallerle etkileşim
Gerilim serisinde hidrojenin solunda yer alan metallerde konsantre sülfürik asit biraz farklı davranır. Bu kimyasal reaksiyonun sonucunda aşağıdaki maddeler oluşur: belirli bir metalin sülfatı, hidrojen sülfür veya saf kükürt ve su. Benzer bir reaksiyonun meydana geldiği metaller aynı zamanda demir (ferum), magnezyum, manganez, berilyum, lityum, baryum, kalsiyum ve alüminyum, krom, nikel ve titanyum hariç hidrojenin solundaki voltaj serisinde bulunan diğerlerini de içerir - onlarla konsantre sülfat asidi etkileşime girmez.
Metal olmayanlarla etkileşim
Bu madde güçlü bir oksitleyici maddedir, bu nedenle örneğin karbon (karbon) ve kükürt gibi metal olmayanlarla redoks kimyasal reaksiyonlarına katılabilir. Bu tür reaksiyonlar sonucunda mutlaka su açığa çıkar. Bu madde karbona eklendiğinde karbondioksit ve kükürt dioksit de açığa çıkar. Ve eğer kükürte asit eklerseniz, yalnızca kükürt dioksit ve su elde edersiniz. Böyle bir kimyasal reaksiyonda sülfat asidi, oksitleyici bir maddenin rolünü oynar.
Organik maddelerle etkileşim
Sülfürik asidin organik maddelerle reaksiyonları arasında kömürleşme ayırt edilebilir. Bu işlem, bu maddenin kağıt, şeker, lif, tahta vb. ile çarpışması sonucu meydana gelir. Bu durumda her halükarda karbon açığa çıkar. Reaksiyon sırasında oluşan karbon, fazla olması durumunda sülfürik asitle kısmen reaksiyona girebilir. Fotoğraf, şekerin orta konsantrasyonda bir sülfat asit çözeltisi ile reaksiyonunu göstermektedir.
Tuzlarla reaksiyonlar
Ayrıca konsantre bir H2SO4 çözeltisi kuru tuzlarla reaksiyona girer. Bu durumda, tuz yapısında bulunan metal sülfatın ve tuzdaki kalıntı ile asidin oluştuğu standart bir değişim reaksiyonu meydana gelir. Ancak konsantre sülfürik asit, tuz çözeltileriyle reaksiyona girmez.
Diğer maddelerle etkileşim
Ayrıca, bu madde metal oksitler ve bunların hidroksitleri ile reaksiyona girebilir, bu durumlarda değişim reaksiyonları meydana gelir, ilkinde metal sülfat ve su salınır, ikincisinde de aynıdır.
Zayıf bir sülfat asit çözeltisinin kimyasal özellikleri
Seyreltik sülfürik asit birçok maddeyle reaksiyona girer ve tüm asitlerle aynı özelliklere sahiptir. Konsantre metalden farklı olarak yalnızca aktif metallerle, yani voltaj serisinde hidrojenin solunda bulunanlarla etkileşime girer. Bu durumda herhangi bir asit durumunda olduğu gibi aynı ikame reaksiyonu meydana gelir. Bu hidrojen açığa çıkarır. Ayrıca, böyle bir asit çözeltisi, tuz çözeltileri ile etkileşime girer ve yukarıda daha önce tartışıldığı gibi, oksitlerle - konsantre olanla aynı ve hidroksitlerle - aynı şekilde bir değişim reaksiyonuyla sonuçlanır. Sıradan sülfatlara ek olarak, hidroksit ve sülfürik asidin etkileşiminin ürünü olan hidrosülfatlar da vardır.
Bir çözeltinin sülfürik asit veya sülfat içerip içermediği nasıl anlaşılır?
Bu maddelerin bir çözelti içinde bulunup bulunmadığını belirlemek için, sülfat iyonlarına karşı özel bir niteliksel reaksiyon kullanılır, bu da bulmayı mümkün kılar. Çözeltiye baryum veya bileşiklerinin eklenmesinden oluşur. Bu yağışa neden olabilir beyaz(baryum sülfat), bu da sülfatların veya sülfürik asidin varlığını gösterir.
Sülfürik asit nasıl üretilir?
Bu maddenin endüstriyel üretiminin en yaygın yöntemi demir piritten çıkarılmasıdır. Bu süreç, her birinde belirli bir aşamanın yer aldığı üç aşamada gerçekleşir. Kimyasal reaksiyon. Şimdi onlara bakalım. İlk olarak pirite oksijen eklenir ve bunun sonucunda daha sonraki reaksiyonlar için kullanılan ferum oksit ve kükürt dioksit oluşur. Bu etkileşim yüksek sıcaklıkta meydana gelir. Daha sonra vanadyum oksit olan bir katalizör varlığında oksijen eklenerek kükürt trioksitin elde edildiği aşama gelir. Artık son aşamada ortaya çıkan maddeye su eklenerek sülfat asidi elde edilir. Bu, sülfat asidinin endüstriyel ekstraksiyonu için en yaygın işlemdir, en sık kullanılır çünkü pirit, bu makalede açıklanan maddenin sentezi için uygun, en erişilebilir hammaddedir. Bu işlemle elde edilen sülfürik asit, çeşitli alanlar endüstri - hem kimyada hem de diğer birçok alanda, örneğin petrol rafine etme, cevher hazırlama vb. Ayrıca, birçok sentetik elyafın üretim teknolojisinde kullanımı sıklıkla sağlanır.
Sülfürik asit H2S04, molar kütle 98,082; renksiz, yağlı, kokusuz. 18°C'de çok güçlü dibazik asit ka 1 - 2,8, K 2 1,2 10 -2, pK A 2 1,92; S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, HOSOH açısı 104°, OSO 119°'deki bağ uzunlukları; ayrışma ile kaynar ve (% 98,3 H2S04 ve% 1,7 H20, 338,8 ° C kaynama noktasına sahip; ayrıca bkz. Tablo 1). Sülfürik asit%100 H2SO4 içeriğine karşılık gelen şu bileşime sahiptir (%): H2SO4 %99,5, HSO4 - %0,18, H3SO4 + %0,14, H3O + %0,09, H 2 S207 %0,04, HS207 %0,05. ve SO 3 ile her oranda karışır. Sulu çözeltilerde sülfürik asit neredeyse tamamen H +, HSO 4 - ve SO 4 2-'ye ayrışır. H2SO4'ü oluşturur N H 2 O, burada N=1, 2, 3, 4 ve 6,5.
Sülfürik asit içindeki SO3 çözeltilerine oleum adı verilir; H 2 SO 4 ·SO 3 ve H 2 SO 4 · 2SO 3 olmak üzere iki bileşik oluştururlar. Oleum ayrıca şu reaksiyonla elde edilen pirosülfürik asit içerir: H2S04 +S03 =H2S207.
Sülfürik asitin hazırlanması
Elde etmek için hammaddeler sülfürik asit hizmet: S, metal sülfürler, H2S, termik santrallerden kaynaklanan atıklar, Fe, Ca sülfatlar vb. Üretimin ana aşamaları sülfürik asit: 1) SO2 üretmek için hammaddeler; 2) S02'den S03'e (dönüşüm); 3) SO 3. Endüstride elde etmek için iki yöntem kullanılır: sülfürik asit SO2 oksidasyon yönteminde farklılık gösterir - katı katalizörler (kontaklar) ve nitro kullanılarak nitrojen oksitlerle temas. Almak için sülfürik asit Temas yöntemiyle modern fabrikalar, Pt ve Fe oksitlerin yerini alan vanadyum katalizörlerini kullanır. Saf V205, alkali metallerin varlığında keskin bir şekilde artan, K tuzlarının en büyük etkiye sahip olduğu zayıf katalitik aktiviteye sahiptir.Alkali metallerin teşvik edici rolü, düşük erime noktalı pirosulfonadatların (3K2S20) oluşumundan kaynaklanmaktadır. 7 V 2 O 5, 2K 2 S 2 O 7 · V 2 O 5 ve K 2 S 2 O 7 · V 2 O 5, sırasıyla 315-330, 365-380 ve 400-405 °C'de ayrışır). Kataliz koşulları altında aktif bileşen erimiş durumdadır.
S02'den S03'e oksidasyon şeması aşağıdaki gibi temsil edilebilir:
İlk aşamada denge sağlanır, ikinci aşama ise yavaştır ve sürecin hızını belirler.
Üretme sülfürik asitçift temas ve çift absorpsiyon yöntemi kullanılarak kükürtten elde edilmesi (Şekil 1) aşağıdaki aşamalardan oluşur. Tozdan temizlenen hava, bir gaz üfleyici tarafından kurutma kulesine beslenir ve burada %93-98'e kadar kurutulur. sülfürik asit hacimce %0,01 nem içeriğine kadar. Kurutulmuş hava, kontak ünitesinin ısı eşanjörlerinden birinde ön ısıtmanın ardından kükürt fırınına girer. Fırın, nozullardan sağlanan kükürdü yakar: S + O2 = SO2 + 297.028 kJ. Hacimce %10-14 SO2 içeren gaz, kazanda soğutulur ve 420°C'de hacimce %9-10 SO2 içeriğine kadar hava ile seyreltildikten sonra dönüşümün ilk aşaması için kontak aparatına girer; üç kat katalizör üzerinde gerçekleşir (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96.296 kJ), ardından gaz ısı eşanjörlerinde soğutulur. Daha sonra 200°C'de %8,5-9,5 SO3 içeren gaz absorberde ilk emilim aşamasına girer, sulanır ve %98'i alınır. sülfürik asit: S03 + H2O = H2S04 + 130,56 kJ. Daha sonra gaz sıçrama temizliğine tabi tutulur sülfürik asit 420°C'ye ısıtılır ve iki kat katalizör üzerinde meydana gelen dönüşümün ikinci aşamasına girer. Absorbsiyonun ikinci aşamasından önce, gaz ekonomizerde soğutulur ve %98 su ile sulanan ikinci aşama absorberine verilir. sülfürik asit ve ardından sıçramaları temizledikten sonra atmosfere salınır.
1 - kükürt fırını; 2 - atık ısı kazanı; 3 - ekonomizer; 4 - ocak kutusunun başlatılması; 5, 6 - başlangıç fırınının ısı eşanjörleri; 7 - iletişim cihazı; 8 - ısı eşanjörleri; 9 - oleum emici; 10 - kurutma kulesi; 11 ve 12 - sırasıyla birinci ve ikinci monohidrat emiciler; 13 - asit koleksiyonları.
1 - disk besleyici; 2 - fırın; 3 - atık ısı kazanı; 4 - siklonlar; 5 - elektrikli çökelticiler; 6 - yıkama kuleleri; 7 - ıslak elektrostatik çökelticiler; 8 - üfleme kulesi; 9 - kurutma kulesi; 10 - sıçrama tuzağı; 11 - birinci monohidrat emici; 12 - ısı eşanjörleri; 13 - iletişim cihazı; 14 - oleum emici; 15 - ikinci monohidrat emici; 16 - buzdolapları; 17 - koleksiyonlar.
1 - nitrit giderme kulesi; 2, 3 - birinci ve ikinci üretim kuleleri; 4 - oksidasyon kulesi; 5, 6, 7 - emme kuleleri; 8 - elektrikli çöktürücüler.
Üretme sülfürik asit metal sülfürlerden (Şekil 2) çok daha karmaşıktır ve aşağıdaki işlemlerden oluşur. FeS 2, akışkan yataklı bir fırında hava üfleme kullanılarak ateşlenir: 4FeS2 + 11O2 = 2Fe203 + 8SO2 + 13476 kJ. 900°C sıcaklığa sahip %13-14 SO2 içeriğine sahip kavurma gazı kazana girer ve burada 450°C'ye soğutulur. Toz giderme bir siklonda ve bir elektrikli çökelticide gerçekleştirilir. Daha sonra gaz, %40 ve %10 su ile sulanan iki yıkama kulesinden geçer. sülfürik asit. Bu durumda gaz nihayet toz, flor ve arsenikten arındırılır. Aerosolden gaz saflaştırması için sülfürik asit Yıkama kulelerinde üretilen iki kademeli ıslak elektrostatik çöktürücüler bulunmaktadır. Gazın %9 S02 içeriğine kadar seyreltildiği bir kurutma kulesinde kurutulduktan sonra, bir gaz üfleyici tarafından dönüşümün ilk aşamasına (3 kat katalizör) beslenir. Isı eşanjörlerinde, dönüşümün ilk aşamasından gelen gazın ısısı sayesinde gaz 420°C'ye kadar ısıtılır. SO3'te %92-95 oranında oksitlenen SO2, SO3'ten serbest bırakıldığı oleum ve monohidrat emicilere emilimin ilk aşamasına geçer. Daha sonra, SO2 ~ %0,5 içeren gaz, bir veya iki kat katalizör üzerinde gerçekleşen dönüşümün ikinci aşamasına girer. Katalizin ikinci aşamasından gelen gazların ısısı sayesinde gaz başka bir grup ısı eşanjöründe 420 °C'ye kadar önceden ısıtılır. İkinci absorpsiyon aşamasında SO 3 ayrıştırıldıktan sonra gaz atmosfere salınır.
Temas yöntemi kullanılarak S02'nin S03'e dönüşüm derecesi %99,7, S03'ün emilim derecesi %99,97'dir. Üretme sülfürik asit kataliz tek aşamada gerçekleştirilir, S02'nin S03'e dönüşüm derecesi %98,5'i geçmez. Atmosfere salınmadan önce gaz, kalan SO2'den temizlenir (bkz.). Verim modern tesisler 1500-3100 ton/gün.
Nitroz yönteminin özü (Şekil 3), kavurma gazının soğutulduktan ve tozdan arındırıldıktan sonra nitroz adı verilen maddeyle işlenmesidir - sülfürik asit nitrojen oksitlerin çözündüğü yer. SO2, nitroz tarafından emilir ve sonra oksitlenir: SO2 + N203 + H20 = H2SO4 + NO. Ortaya çıkan NO, nitrozda zayıf bir şekilde çözünür ve ondan salınır ve daha sonra gaz fazındaki oksijen tarafından NO2'ye kısmen oksitlenir. NO ve NO2 karışımı yeniden emilir sülfürik asit vesaire. Azot oksitler nitro prosesinde tüketilmez ve emiliminin tam olmaması nedeniyle üretim döngüsüne geri döner. sülfürik asit kısmen egzoz gazları tarafından taşınırlar. Nitroz yönteminin avantajları: enstrümantasyonun basitliği, daha düşük maliyet (temastan %10-15 daha düşük), SO2'nin %100 geri dönüştürülme olasılığı.
Kule nitroz işleminin donanım tasarımı basittir: SO 2, seramik dolgulu 7-8 sıralı kulelerde işlenir, kulelerden biri (içi boş) ayarlanabilir oksidasyon hacmine sahiptir. Kulelerde asit toplayıcılar, buzdolapları, asit sağlayan pompalar bulunmaktadır. basınç tankları kulelerin üzerinde. Son iki kulenin önüne bir kuyruk fanı yerleştirilmiştir. Aerosolden gaz saflaştırması için sülfürik asit elektrikli çökeltici görevi görür. Proses için gerekli nitrojen oksitler HNO3'ten elde edilir. Nitrojen oksitlerin atmosfere emisyonunu azaltmak ve SO2'nin %100 geri dönüşümünü azaltmak için, üretim ve emme bölgeleri arasında nitrojen oksitlerin derinlemesine yakalanmasına yönelik su-asit yöntemiyle birlikte nitro içermeyen bir SO2 işleme döngüsü kurulur. Nitroz yönteminin dezavantajı düşük ürün kalitesidir: konsantrasyon sülfürik asit%75, nitrojen oksitlerin, Fe'nin ve diğer yabancı maddelerin varlığı.
Kristalleşme olasılığını azaltmak için sülfürik asit Ticari sınıflara yönelik standartlar nakliye ve depolama sırasında belirlenir sülfürik asit konsantrasyonu en çok karşılık gelen Düşük sıcaklık kristalleşme. İçerik sülfürik asit V teknik notlar(%): kule (nitröz) 75, kontak 92,5-98,0, oleum 104,5, yüksek yüzdeli oleum 114,6, pil 92-94. Sülfürik asit 5000 m3'e kadar hacimli çelik tanklarda depolanan depodaki toplam kapasite, on günlük üretim çıkışı için tasarlanmıştır. Oleum ve sülfürik asitçelik demiryolu tanklarında taşınır. Konsantre ve pil sülfürik asit Aside dayanıklı çelikten yapılmış tanklarda taşınır. Oleumun taşınmasına yönelik tanklar ısı yalıtımı ile kaplanır ve oleum doldurulmadan önce ısıtılır.
Tanımlamak sülfürik asit kolorimetrik ve fotometrik olarak, BaS04 süspansiyonu şeklinde - fototürbidimetrik olarak ve ayrıca kulometrik yöntemle.
Sülfürik asit uygulaması
Üretimde sülfürik asit kullanılıyor mineral gübreler elektrolit olarak kurşun asit pillerçeşitli mineral asitlerin ve tuzların, kimyasal elyafların, boyaların üretimi için, duman oluşturan maddeler Ve patlayıcılar Petrol, metal işleme, tekstil, deri ve diğer endüstrilerde. Endüstriyel organik sentezlerde dehidrasyon reaksiyonlarında (dietil eter üretimi, esterler), hidrasyon (etilenden etanol), sülfonasyon (ve boya üretiminde ara ürünler), alkilasyon (izooktan, polietilen glikol, kaprolaktam üretimi), vb. En büyük tüketici sülfürik asit- mineral gübrelerin üretimi. 1 ton P2O5 fosforlu gübre için 2,2-3,4 ton tüketilir sülfürik asit ve 1 t (NH4)2 SO4 - 0,75 t için sülfürik asit. Bu nedenle mineral gübre üretimi için fabrikalarla birlikte sülfürik asit tesisleri kurmaya yöneliyorlar. Dünya üretimi sülfürik asit 1987'de 152 milyon tona ulaştı.
Sülfürik asit ve oleum, solunum yollarını, cildi, mukoza zarlarını etkileyen, nefes almada zorluğa, öksürüğe ve sıklıkla larenjit, trakeit, bronşit vb.'ye neden olan son derece agresif maddelerdir. Havadaki sülfürik asit aerosolünün MPC'si çalışma alanı 1,0 mg/m3, atmosferde 0,3 mg/m3 (maksimum tek seferlik) ve 0,1 mg/m3 (günlük ortalama). İnanılmaz buhar konsantrasyonu sülfürik asit 0,008 mg/l (maruz kalma 60 dakika), öldürücü 0,18 mg/l (60 dakika). Tehlike sınıfı 2. Aerosol sülfürik asit S oksit içeren kimya ve metalurji endüstrilerinden kaynaklanan emisyonlar sonucu atmosferde oluşabiliyor ve asit yağmuru şeklinde düşebiliyor.
Revda şehrinde sülfürik asit taşıyan 15 vagon raydan çıktı. Kargo Sredneuralsk Bakır İzabe Tesisine aitti.
Acil durum 2013 yılında demiryolu raylarında meydana geldi. Asit 1000 kilometrekarelik alana sıçradı.
Bu, sanayicilerin reaktife olan ihtiyacının boyutunu gösteriyor. Örneğin Orta Çağ'da yılda yalnızca onlarca litre sülfürik asit gerekiyordu.
21. yüzyılda bu maddenin yıllık küresel üretimi on milyonlarca tondur. Ülkelerdeki kimya endüstrilerinin gelişimi, üretim ve kullanım hacmine göre değerlendirilmektedir. Bu nedenle reaktif dikkate değerdir. Açıklamaya maddenin özellikleriyle başlayalım.
Sülfürik asidin özellikleri
Dışarıdan yüzde 100 sülfürik asit- yağlı sıvı. Renksiz ve ağırdır ve son derece higroskopiktir.
Bu, maddenin atmosferden su buharını emdiği anlamına gelir. Aynı zamanda asit ısı üretir.
Bu nedenle maddenin konsantre formuna küçük dozlarda su eklenir. Çok ve hızlı bir şekilde dökün, asit sıçramaları uçacaktır.
Canlı dokular da dahil olmak üzere maddeyi aşındırma yeteneği göz önüne alındığında durum tehlikelidir.
Konsantre sülfürik asit reaktifin %40'tan fazla olduğu çözeltiye denir. Bu, , 'yi çözme yeteneğine sahip.
Sülfürik asit çözeltisi% 40'a kadar - konsantre değildir, kimyasal olarak kendini farklı şekilde gösterir. Oldukça hızlı bir şekilde su ekleyebilirsiniz.
Paladyum çözülmeyecek, ancak parçalanacaklar ve. Ancak her üç metal de asit konsantresine tabi değildir.
Eğer bakarsanız çözeltideki sülfürik asit Hidrojenin yukarısındaki aktif metallerle reaksiyona girer.
Doymuş madde aynı zamanda aktif olmayan maddelerle de etkileşime girer. Bunun istisnası asil metallerdir. Konsantre neden demir ve bakıra “dokunmuyor”?
Bunun nedeni onların pasifleştirilmesidir. Metal kaplama işlemine verilen isimdir. koruyucu film oksitler
Sadece normal koşullar altında da olsa yüzeylerin erimesini önleyen şey budur. Isıtıldığında bir reaksiyon mümkündür.
Sülfürik asidi seyreltin yağdan çok suya benziyor. Konsantre sadece viskozitesi ve yoğunluğuyla değil aynı zamanda havadaki maddeden çıkan dumanla da ayırt edilebilir.
Ne yazık ki Sicilya'daki Ölü Göl'ün asit içeriği %40'tan azdır. İle dış görünüş bir su kütlesinin tehlikeli olduğu söylenemez.
Ancak kayalarda oluşan tehlikeli bir reaktif dipten sızıyor yerkabuğu. Hammadde örneğin şunlar olabilir:
Bu minerale kükürt de denir. Hava ve su ile temasında 2 ve 3 değerlikli demire ayrışır.
İkinci reaksiyon ürünü ise sülfürik asit. Formül kahramanlar sırasıyla: - H 2 SO 3. Belirli bir renk veya koku yoktur.
Cehaletten ellerini Sicilya Ölüm Gölü'nün sularına birkaç dakika daldıran insanlar mahrum kalıyor.
Rezervuarın aşındırıcı özelliği göz önüne alındığında, yerel suçlular cesetleri buraya atmaya başladı. Birkaç gün geçti ve organik maddeden eser kalmadı.
Sülfürik asidin organik madde ile reaksiyonunun ürünü sıklıkla oluşur. Reaktif suyu organik maddeden ayırır. Karbonun kaldığı yer burasıdır.
Sonuç olarak yakıt “ham” odundan elde edilebilmektedir. İnsan dokusu bir istisna değildir. Ama bu zaten bir korku filmi için bir olay örgüsü.
İşlenmiş organik maddeden elde edilen yakıtın kalitesi düşüktür. Reaksiyondaki asit bir oksitleyici madde olmasına rağmen aynı zamanda bir indirgeyici madde de olabilir.
Madde, örneğin halojenlerle etkileşime girerek ikinci rolü oynar. Bunlar periyodik tablonun 17. grubunun elemanlarıdır.
Bu maddelerin tümü güçlü indirgeyici maddeler değildir. Asit onlarla karşılaştığında sadece oksitleyici madde görevi görür.
Örnek: - hidrojen sülfürle reaksiyon. Hangi reaksiyonlar sülfürik asidin kendisini üretir, nasıl çıkarılır ve üretilir?
Sülfürik asit üretimi
Geçtiğimiz yüzyıllarda reaktif yalnızca pirit adı verilen demir cevherinden değil, aynı zamanda demir sülfatın yanı sıra şaptan da çıkarıldı.
İkinci konsept, çift sülfat kristal hidratlarını gizler.
Prensip olarak, listelenen minerallerin tümü kükürt içeren hammaddelerdir, bu nedenle bunlar için kullanılabilirler. sülfürik asit üretimi ve modern zamanlarda.
Mineral bazlı Farklı olabilir, ancak işlenmesinin sonucu aynıdır - SO2 formülüne sahip sülfürik anhidrit. Oksijenle reaksiyona girerek oluşur. Üssü yakmanız gerektiği ortaya çıktı.
Ortaya çıkan anhidrit su tarafından emilir. Reaksiyon formülü şu şekildedir: S02 +1/2O2 +H2) -àH2S04. Gördüğünüz gibi sürece oksijen katılıyor.
Normal koşullar altında kükürt dioksit onunla yavaş yavaş reaksiyona girer. Bu nedenle sanayiciler hammaddeleri katalizör kullanarak oksitlerler.
Yönteme temas denir. Ayrıca nitrolu bir yaklaşım da var. Bu oksitlerle oksidasyondur.
Reaktifin ve üretiminin ilk sözü, 940 yılına kadar uzanan bir çalışmada yer almaktadır.
Bunlar İranlı simyacılardan Abubeker al-Razi'nin notları. Ancak Cafer el-Sufi, şapın kalsine edilmesiyle elde edilen asit gazlarından da bahsetmiştir.
Bu Arap simyacı 8. yüzyılda yaşadı. Ancak kayıtlara göre, saf formu sülfürik asit almadı.
Sülfürik asit uygulaması
Asidin %40'ından fazlası mineral gübre üretiminde kullanılmaktadır. Süperfosfat, amonyum sülfat, amofos kullanılır.
Bunların hepsi çiftçilerin ve büyük üreticilerin güvendiği karmaşık takviyelerdir.
Gübrelere monohidrat eklenir. Bu saf, yüzde 100 asittir. Zaten 10 santigrat derecede kristalleşiyor.
Bir çözüm kullanılıyorsa yüzde 65'lik bir çözüm kullanın. Bu, örneğin mineralden elde edilen süperfosfata eklenir.
Bir ton gübre üretmek için 600 kilo asit konsantresi gerekiyor.
Sülfürik asidin yaklaşık %30'u hidrokarbon saflaştırmasına harcanır. Reaktif, yağlama yağlarının, kerosenin ve parafinin kalitesini artırır.
Bunlar mineral yağları ve katı yağları içerir. Ayrıca kükürt konsantresi kullanılarak da temizlenirler.
Reaktifin metalleri çözme yeteneği cevher işlemede kullanılır. Bunların ayrışması asitin kendisi kadar ucuzdur.
Demiri çözmeden içinde bulunan demiri çözmez. Bu, pahalı olanları değil, ondan yapılmış ekipmanı kullanabileceğiniz anlamına gelir.
Ferrum bazında yapılan ucuz olanı da işe yarayacaktır. Sülfürik asit kullanılarak ekstrakte edilen çözünmüş metallere gelince, şunları elde edebilirsiniz:
Asidin atmosferden su emme yeteneği, reaktifi mükemmel bir kurutucu yapar.
Hava yüzde 95'lik bir çözeltiye maruz bırakılırsa, kalan nem, kurutulan gazın litresi başına yalnızca 0,003 miligram su buharı olacaktır. Yöntem laboratuvarlarda ve endüstriyel üretimde kullanılır.
Sadece rolü belirtmeye değer değil saf madde, ama aynı zamanda bağlantıları. Esas olarak tıpta faydalıdırlar.
Örneğin baryum lapası röntgen ışınlarını engeller. Doktorlar içi boş organları bu maddeyle doldurarak radyologların incelemelerini kolaylaştırıyor. Baryum lapası formülü: - BaSO 4.
Bu arada doğal, sülfürik asit de içeriyor ve doktorlar tarafından da ihtiyaç duyuluyor, ancak kırıkların onarılması için.
Mineral aynı zamanda onu bağlayıcı, sabitleyici bir malzeme olarak kullanan inşaatçılar ve dekoratif kaplamalar için de gereklidir.
Sülfürik asit fiyatı
Fiyat reaktif üzerindeki popülerliğinin nedenlerinden biridir. Sadece 7 ruble karşılığında bir kilogram teknik sülfürik asit satın alınabilir.
Örneğin Rostov-on-Don'daki işletmelerden birinin yöneticileri ürünleri için bu kadar para istiyor. 37 kiloluk bidonlarda şişelenmektedir.
Bu standart konteyner hacmidir. Ayrıca 35 ve 36 kilogramlık bidonlar da bulunmaktadır.
Sülfürik asit satın al pil planı gibi özel bir plan biraz daha pahalıdır.
36 kilogramlık bir teneke kutu için genellikle 2.000 ruble istiyorlar. Bu arada, reaktifin başka bir uygulama alanı daha var.
Damıtılmış suyla seyreltilen asidin bir elektrolit olduğu bir sır değil. Sadece sıradan piller için değil aynı zamanda araba aküleri için de gereklidir.
Sülfürik asit tüketildiği ve daha hafif su açığa çıktığı için deşarj edilirler. Elektrolitin yoğunluğu ve dolayısıyla verimliliği azalır.
TANIM
Susuz sülfürik asit ağır, viskoz bir sıvıdır ve suyla her oranda kolayca karışabilir: etkileşim son derece büyük bir ekzotermik etkiyle karakterize edilir (sonsuz seyreltmede ~880 kJ/mol) ve eğer su eklenirse karışımın patlayıcı bir şekilde kaynamasına ve sıçramasına yol açabilir. asit eklendi; bu yüzden her zaman kullanmak çok önemlidir Ters siparişÇözeltilerin hazırlanmasında asit suya yavaş yavaş ve karıştırılarak eklenir.
Sülfürik asidin bazı fiziksel özellikleri tabloda verilmiştir.
Susuz H2SO4, alışılmadık derecede yüksek dielektrik sabiti ve çok yüksek elektrik iletkenliğine sahip, bileşiğin iyonik oto-ayrışması (otoprotoliz) ve ayrıca proton transferli bir röle iletim mekanizması nedeniyle olağanüstü bir bileşiktir. elektrik akımı viskoz bir sıvı aracılığıyla Büyük bir sayı hidrojen bağları.
Tablo 1. Fiziki ozellikleri sülfürik asit.
Sülfürik asitin hazırlanması
Sülfürik asit en önemli endüstriyel kimyasal ve dünyanın herhangi bir ülkesinde büyük miktarlarda üretilen en ucuz asittir.
Konsantre sülfürik asit (“vitriol yağı”) ilk olarak “yeşil vitriol” FeSO 4 x nH20'nun ısıtılmasıyla elde edildi ve Na2S04 ve NaCl üretmek için büyük miktarlarda tüketildi.
Sülfürik asit üretimine yönelik modern işlem, silika veya kieselguhr desteği üzerine potasyum sülfat ilavesiyle vanadyum(V) oksitten oluşan bir katalizör kullanır. Kükürt dioksit SO2, saf kükürtün yakılmasıyla veya bu metallerin ekstraksiyonu sürecinde sülfit cevherinin (öncelikle pirit veya Cu, Ni ve Zn cevherleri) kavrulmasıyla üretilir. SO2 daha sonra trioksite oksitlenir ve ardından sülfürik asit içinde çözünerek elde edilir. su:
S + O2 → S02 (ΔH 0 - 297 kJ/mol);
S02 + ½ O2 → S03 (ΔH 0 - 9,8 kJ/mol);
S03 + H20 → H2S04 (ΔH 0 - 130 kJ/mol).
Sülfürik asidin kimyasal özellikleri
Sülfürik asit güçlü bir dibazik asittir. İlk adımda, düşük konsantrasyonlu çözeltilerde neredeyse tamamen ayrışır:
H2S04 ↔H++ + HSO4 - .
İkinci aşama ayrışma
HSO 4 — ↔H + + SO 4 2-
daha az oranda gerçekleşir. Sülfürik asidin ikinci aşamada iyon aktivitesi cinsinden ifade edilen ayrışma sabiti, K2 = 10-2.
Bir dibazik asit olarak sülfürik asit iki dizi tuz oluşturur: orta ve asidik. Sülfürik asidin ortalama tuzlarına sülfatlar, asit tuzlarına ise hidrosülfatlar denir.
Sülfürik asit açgözlülükle su buharını emer ve bu nedenle sıklıkla gazları kurutmak için kullanılır. Suyu absorbe etme yeteneği aynı zamanda birçok organik maddenin, özellikle de karbonhidrat sınıfına ait olanların (lif, şeker vb.), konsantre sülfürik asite maruz kaldığında kömürleşmesini de açıklamaktadır. Sülfürik asit, su oluşturan karbonhidratlardan hidrojen ve oksijeni uzaklaştırır ve karbon, kömür şeklinde açığa çıkar.
Konsantre sülfürik asit, özellikle sıcak, güçlü bir oksitleyici maddedir. HI ve HBr'yi (ancak HCl'yi değil) serbest halojenlere, kömürü CO2'ye, kükürdü SO2'ye oksitler. Bu reaksiyonlar aşağıdaki denklemlerle ifade edilir:
8HI + H2S04 = 4I2 + H2S + 4H20;
2HBr + H2S04 = Br2 + S02 + 2H20;
C + 2H2S04 = C02 + 2S02 + 2H20;
S + 2H2S04 = 3S02 + 2H20.
Sülfürik asidin metallerle etkileşimi, konsantrasyonuna bağlı olarak farklı şekilde gerçekleşir. Seyreltik sülfürik asit, hidrojen iyonuyla oksitlenir. Bu nedenle, yalnızca hidrojene kadar voltaj serisinde bulunan metallerle etkileşime girer, örneğin:
Zn + H2S04 = ZnS04 + H2.
Bununla birlikte, ortaya çıkan PbS04 tuzu çözünmediği için kurşun seyreltik asitte çözünmez.
Konsantre sülfürik asit, kükürt (VI) nedeniyle oksitleyici bir maddedir. Gümüş dahil voltaj aralığındaki metalleri oksitler. İndirgenme ürünleri, metalin aktivitesine ve koşullara (asit konsantrasyonu, sıcaklık) bağlı olarak değişebilir. Bakır gibi düşük aktif metallerle etkileşime girdiğinde asit SO2'ye indirgenir:
Cu + 2H2S04 = CuS04 + SO2 + 2H20.
Daha aktif metallerle etkileşime girdiğinde indirgeme ürünleri hem dioksit hem de serbest kükürt ve hidrojen sülfür olabilir. Örneğin çinko ile etkileşime girdiğinde aşağıdaki reaksiyonlar meydana gelebilir:
Zn + 2H2S04 = ZnS04 + S02 + 2H20;
3Zn + 4H2S04 = 3ZnS04 + S↓ + 4H20;
4Zn + 5H2S04 = 4ZnS04 + H2S + 4H2O.
Sülfürik asit uygulaması
Sülfürik asit kullanımı ülkeden ülkeye ve on yıldan on yıla değişmektedir. Örneğin ABD'de H2SO4'ün ana tüketim alanı şu anda gübre üretimidir (%70) ve onu takip etmektedir. kimyasal üretim, metalurji, petrol rafinasyonu (her alanda ~%5). Birleşik Krallık'ta tüketimin sanayiye göre dağılımı farklıdır: Üretilen H2SO4'ün yalnızca %30'u gübre üretiminde kullanılır, ancak %18'i boyalara, pigmentlere ve boya üretiminin yarı ürünlerine, %16'sı kimyasal üretimine, %12'si Yüzde 10'u sabun ve deterjan üretiminde, yüzde 10'u doğal ve suni elyaf üretiminde, yüzde 2,5'i ise metalurjide kullanılıyor.
Problem çözme örnekleri
ÖRNEK 1
| Egzersiz yapmak | Kavurma reaksiyonundaki kükürt (IV) oksit verimi %90 ise ve kükürt (IV)'ün katalitik oksidasyonundaki kükürt (VI) oksit verimi %95 ise, bir ton piritten elde edilebilecek sülfürik asit kütlesini belirleyin. teorik. |
| Çözüm | Pirit ateşleme reaksiyonunun denklemini yazalım: 4FeS2 + 11O2 = 2Fe203 + 8SO2. Pirit maddesinin miktarını hesaplayalım: n(FeS2) = m(FeS2) / M(FeS2); M(FeS2) = Ar(Fe) + 2×Ar(S) = 56 + 2×32 = 120g/mol; n(FeS2) = 1000 kg / 120 = 8,33 kmol. Reaksiyon denkleminde kükürt dioksit katsayısı FeS2 katsayısının iki katı olduğundan, teorik olarak mümkün olan kükürt oksit (IV) maddesi miktarı şuna eşittir: n(S02) teorisi = 2 ×n(FeS2) = 2 ×8,33 = 16,66 kmol. Ve pratik olarak elde edilen kükürt oksit (IV) mol miktarı: n(SO 2) pratik = η × n(SO 2) teori = 0,9 × 16,66 = 15 kmol. Sülfür oksidin (IV) sülfür okside (VI) oksidasyonu için reaksiyon denklemini yazalım: 2SO2 + Ö2 = 2SO3. Teorik olarak mümkün olan kükürt oksit miktarı (VI) şuna eşittir: n(SO 3) teori = n(SO 2) pratik = 15 kmol. Ve pratik olarak elde edilen kükürt oksit (VI) mol miktarı: n(SO 3) pratik = η × n(SO 3) teori = 0,5 × 15 = 14,25 kmol. Sülfürik asit üretimi için reaksiyon denklemini yazalım: S03 + H20 = H2S04. Sülfürik asit miktarını bulalım: n(H 2 SO 4) = n(SO 3) pratik = 14,25 kmol. Reaksiyon verimi %100'dür. Sülfürik asit kütlesi şuna eşittir: m(H2S04) = n(H2S04) × M(H2S04); M(H2S04) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O) = 2×1 + 32 + 4×16 = 98 g/mol; m(H2S04) = 14,25 × 98 = 1397 kg. |
| Cevap | Sülfürik asidin kütlesi 1397 kg'dır |
