Sulfuric acid. Formula, katangian, produksyon at application

Ang sulphuric acid ay may makasaysayang pangalan: vitriolic oil. Ang pag-aaral ng acid ay nagsimula mula sa mga sinaunang panahon, sa mga sulat na ito ay inilarawan: ang Greek physician Dioscorides, ang Romanong naturalista na Pliny the Elder, ang mga Islamic alchemists Geber, Razi at Ibn Sina, iba pa. Sa Sumer, mayroong isang listahan ng vitriol, na inuri ayon sa kulay ng sangkap. Sa ating panahon, ang salitang "vitriol" ay pinagsasama ang mga kristal na hydrates ng sulfates ng divalent riles.

Noong ika-17 siglo, nakakuha ang German-Dutch na botika na si Johann Glauber ng sulfuric acid sa pamamagitan ng nasusunog na asupre na may potasa nitrate (KNO3) sa pagkakaroon ng singaw ng tubig. Noong 1736, ginamit ni Joshua Ward (isang parmasyutiko mula sa London) ang pamamaraang ito sa produksyon. Ang oras na ito ay maaaring ituring na isang reference point, kapag ang sulpuriko acid ay na-produce sa isang malaking proporsyon. Ang pormula nito (H2SO4), gaya ng karaniwang pinaniniwalaan, ay itinatag ng Swedish na botika na Berzelius (1779-1848), na sa huli ay pipi.

Ang Berzelius ay itinatag sa tulong ng mga simbolo ng titik (itinalagang mga elemento ng kemikal) at mas mababang mga numerong indeks (ipahiwatig ang bilang ng mga atomo sa isang ibinigay na species) na ang isang molekula ay naglalaman ng 1 sulfur atom (S), 2 atoms ng hydrogen (H) at 4 na oxygen na atom (O ). Mula sa panahong ito, nabuo ang kuwalipikado at dami ng komposisyon ng molecule, ibig sabihin, ang sulfuric acid ay inilarawan sa wika ng kimika.

Ang istruktura formula, na nagpapakita ng graphically ang isaayos ang mga atoms at mga kemikal na mga bono sa pagitan ng mga ito sa Molekyul (sila ay karaniwang itinuturo ng mga linya), nagpapabatid na may asupre atom sa gitna ng Molekyul, na nakaugnay sa double bonds sa dalawang atomic oxygen. Sa iba pang dalawang atoms ng oxygen, sa bawat isa na ang isang hydrogen atom ay naka-attach, ang parehong asupre atom ay konektado sa pamamagitan ng solong bono.

Mga Katangian

Sulfuric acid ay isang bahagyang madilaw-dilaw o walang kulay, nanlalagkit likido natutunaw sa tubig sa anumang konsentrasyon. Ito ay isang malakas na acid ng mineral . Ang asido ay lubhang agresibo patungo sa mga metal (ang puro ay hindi nakikipag-ugnayan sa bakal na walang pag-init, at nagpapahiwatig nito), mga bato, mga tisyu ng hayop o iba pang mga materyales. Nailalarawan ng mataas na hygroscopicity at binibigkas na mga katangian ng isang malakas na oxidizer. Sa isang temperatura ng 10.4 ° C, ang acid ay nagpapatatag. Kapag pinainit sa 300 ° C, halos 99% ang acid ay nawawala ang sulfuric anhydride (SO3).

Nag-iiba ang mga katangian nito depende sa konsentrasyon ng may tubig na solusyon. May mga karaniwang tinatanggap na mga pangalan para sa mga solusyon sa acid. Ang dilute ng acid ay itinuturing na hanggang 10%. Rechargeable - mula 29 hanggang 32%. Sa isang konsentrasyon na mas mababa sa 75% (tulad ng tinukoy sa GOST 2184), ito ay tinatawag na isang tore. Kung ang konsentrasyon ay 98%, pagkatapos ay ito ay puro sulpuriko acid. Formula (Chemical o structural) sa lahat ng mga kaso ay nananatiling hindi nagbabago.

Kapag ang asupre acid ay dissolved sa puro sulpuriko anhidrid, oleum o fuming sulpuriko acid ay nabuo, ang formula ay maaaring nakasulat tulad ng sumusunod: H2S2O7. Ang purong acid (H2S2O7) ay isang solid na may temperatura ng pagkatunaw na 36 ° C. Ang mga reaksyon ng hydration ng sulfuric acid ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagpapalabas ng init sa maraming dami.

Ang likas na acid ay tumutugon sa mga metal, na tumutugon kung saan, nagpapakita ng mga katangian ng isang malakas na oxidizer. Kasabay nito ay naibalik ang sulfuric acid, ang formula ng nabuo na sangkap na naglalaman ng nabawasan (hanggang sa +4, 0 o -2) sulfur atom, ay maaaring: SO2, S o H2S.

Ang reaksyon sa mga di-riles, halimbawa, carbon o sulfur:

2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O

Tumugon sa sosa klorido:

H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl

Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng reaksyon ng electrophilic substitution ng isang hydrogen atom na naka-attach sa bensina ring ng isang aromatic compound sa grupo -SO3H.

Tumatanggap

Noong 1831, ang paraan ng pakikipag-ugnay ng pagkuha ng H2SO4 ay patentadong, na ngayon ang pangunahing isa. Sa ngayon, ang karamihan sa sulfuric acid ay ginawa gamit ang pamamaraang ito. Bilang isang hilaw na materyales, ang sulfide ore ay ginagamit (mas madalas na bakal pyrite, FeS2), na kung saan ay fired sa mga espesyal na hurno, habang ang calcining gas ay nabuo. Dahil ang temperatura ng gas ay 900 ° C, ito ay pinalamig ng sulfuric acid sa isang konsentrasyon ng 70%. Pagkatapos, ang gas sa isang bagyo at isang electrostatic precipitator ay nalinis ng alikabok, sa wash towers na may acid sa isang konsentrasyon ng 40 at 10% ng catalytic poisons (As2O5 at fluorine), sa wet electrostatic precipitators mula sa acid aerosol. Susunod, ang isang calcined gas na naglalaman ng 9% sulfur dioxide (SO2) ay pinatuyong at pinapakain sa isang aparato ng contact. Ang pagpasa sa 3 layers ng vanadium catalyst, SO2 ay oxidized sa SO3. Upang malutas ang sulpuriko anhydride nabuo, puro sulpuriko acid ay ginagamit. Ang formula para sa solusyon ng sulfuric anhydride (SO3) sa anhydrous sulfuric acid ay H2S2O7. Sa pormularyong ito, ang oleum sa mga tangke ng bakal ay dadalhin sa mamimili, kung saan ito ay sinipsip sa nais na konsentrasyon.

Application

Dahil sa iba't ibang mga katangian ng kemikal nito, ang H2SO4 ay may malawak na hanay ng mga application. Sa paggawa ng acid mismo, bilang isang electrolyte sa lead-acid na mga baterya, para sa paggawa ng iba't ibang mga ahente ng paglilinis, ay isang mahalagang reagent sa industriya ng kemikal. Ginagamit din ito sa produksyon ng: alkohol, plastik, tina, goma, eter, adhesibo, eksplosibo, sabon at detergent, parmasyutiko, selulusa at papel, mga produktong petrolyo.