Verwendung von Schwefelsäure

Schwefelsäure, auch Hydrogensulfat genannt, ist eine chemische Substanz mit der Formel H₂SW₄, weit verbreitet in der Industrie und mit hohem experimentellem Wert. Es ist einer der Stärkere Säuren, da es sich um eine diprotische Säure handelt wenn in Lösung.

Geschichte der Schwefelsäure

Die frühen Alchemisten kannten Schwefelsäure H₂SW_4. Es wurde durch Erhitzen natürlicher Sulfate bei hoher Temperatur und Auflösen von Schwefeltrioxid SO. hergestellt₃ so gebildet.

Im 15. Jahrhundert gewann Basilio Valentín es durch die Destillation von Eisensulfat mit Sand. Der gebräuchliche Name für Eisensulfat, FeSO₄* 7H₂Oder es war "Eisenvitriol", und das daraus gewonnene ölhaltige Produkt hieß "Vitriolöl", Name, der noch verwendet wird.

Die erste erfolgreiche Gewinnung von Schwefelsäure im industriellen Maßstab wurde 1740 von Ward in England durchgeführt. S Schwefel und Kaliumnitrat (Nitro) wurden in einem Behälter verbrannt, der in einer großen Glaskugel aufgehängt war, die teilweise mit Wasser gefüllt war. Dann wurden die Glaskammern durch Bleikammern ersetzt, und 1793 stellte sich heraus, dass Schwefeldioxid durch den Einfluss von Stickoxiden, die aus Nitrat gebildet wurden, im Prozess oxidiert Mitarbeiter.

Nach und nach wurden Änderungen an der Methode vorgenommen, um die Kosten für Produktion und um die Qualität des Produkts zu verbessern, und zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde die Manufaktur Mach weiter. Das Verfahren, genannt "Lead Chamber Methode", wird auch heute noch verwendet.

Physikalische Eigenschaften von Schwefelsäure

Reines Hydrogensulfat ist eine farblose ölige Flüssigkeit, Dichte 1,84 g / cm³ bei 15°C. Es gefriert bei 10,5°C und ergibt einen farblosen kristallinen Feststoff. Beim Erhitzen gibt es Dämpfe ab, da es sich in Wasser und Schwefeltrioxid zersetzt, aber die Dämpfe enthalten einen höheren Molanteil an Trioxid als Wasser.

Folglich nimmt die Zusammensetzung der Flüssigkeit in H. ab₂SW₄ und die Temperatur steigt, bis eine Mischung mit konstantem Siedepunkt entsteht, die bei 338 ° C siedet. Säure mit konstantem Siedepunkt enthält 98,33 % H₂SW_4.

Eigenschaften und chemische Eigenschaften von Schwefelsäure

Auflösungswärme

Schwefelsäure mischt sich mit Wasser in allen Verhältnissen. Die Zubereitung verdünnter Schwefelsäure muss jedoch mit Vorsicht erfolgen, da beim Mischen der Säure Konzentriert mit Wasser wird eine beträchtliche Menge an Wärme abgegeben, die beim Auflösen 17750 Kalorien beträgt ein Mol H₂SW₄ im Wasser.

Aus diesem Grund muss die konzentrierte Säure dem Wasser immer in kleinen Portionen unter ständigem Rühren zugesetzt werden, damit das gesamte Wasser und nicht ein kleiner Teil davon die entwickelte Wärme aufnimmt; Andernfalls reicht dies aus, um das Wasser in Dampf umzuwandeln und die konzentrierte und heiße Säure in alle Richtungen zu verteilen.

Instabilität

Beim Erhitzen wird Hydrogensulfat H₂SW₄ dissoziiert in Schwefeltrioxid und Wasser:

H₂SW₄ -> SO₃ + H₂ODER

Beim Siedepunkt, 338 °C, ist es zu 30 % dissoziiert; bei 420 °C ist die Dissoziation fast vollständig. Wenn es glühend heiß wird, beispielsweise durch Auftropfen auf glühendes Eisen, zersetzt es sich vollständig in Wasser, Schwefeldioxid und Sauerstoff.

Entwässernde Wirkung

Schwefelsäure H₂SW₄verbindet sich kräftig mit Wasser, was eine Reihe von Hydraten ergibt, von denen das Monohydrat H. das bekannteste ist₂SW₄* H₂ODER. Diese Reaktion mit Wasser ist so ausgeprägt, dass Schwefelsäure den sie enthaltenden Stoffen nicht nur Wasser entzieht, sondern mit Es entfernt auch häufig Wasserstoff und Sauerstoff aus den Verbindungen, insbesondere wenn sie diese Elemente im gleichen Verhältnis enthalten, wie sie in der Wasser, H₂ODER.

So sind Papier und Holz, die zum größten Teil aus Zellulose bestehen, (C₆H₁₀ODER₅) x und Zucker (C₁₂H₂₂ODER₁₁), sie char in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure, freigesetzte Kohle:

C₁₂H₂₂ODER₁₁ -> 12C + 11H₂ODER

Diese entwässernde Wirkung von Schwefelsäure wird verwendet, um Gase auszutrocknen (die nicht damit reagieren) und zum Entfernen von Wasser bei vielen chemischen Reaktionen, wie z. B. der Nitrierung, bei der Herstellung von Farbstoffen und Sprengstoffen.

Oxidierende Wirkung

Heiße, konzentrierte Schwefelsäure ist ein Oxidationsmittel. Nimmt aktiv an REDOX-Reaktionen teil und erhöht den Oxidationszustand eines anfälligen Elements.

Anwendungsbeispiele von Schwefelsäure

Schwefelsäure H₂SW₄ es wird in vielen Branchen in großen Mengen verwendet. In Kriegszeiten wird es von der Munitionsindustrie weit über dem aktuellen Verbrauch konsumiert, während andere Industrien friedlicher Natur ihn unter das Normale reduzieren.

1.- Düngemittel: Schwefelsäure H₂SW₄ wird zur Herstellung von Ammoniumsulfat (NH₄)₂SW₄ und Superphosphate.

2.- Öl-Raffination: Schwefelsäure H₂SW₄ Es wird verwendet, um Verunreinigungen aus verschiedenen Erdölprodukten wie Benzin, Kerosin (Öl für die Beleuchtung), Lösungsmittel usw. zu entfernen. andernfalls verfärben Verunreinigungen Produkte, verursachen wachsartige Ablagerungen in flüssigen Kraft- und Schmierstoffen und unangenehme Gerüche in anderen.

3.- Chemische Herstellung: Schwefelsäure H₂SW₄ Es wird verwendet, um andere Säuren wie Salz- und Salpetersäure und Sulfate von Metallen herzustellen. Es wird auch bei der Herstellung von Natriumcarbonat Na. verwendet₂CO₃ und Äther.

4.- Herstellung von Farbstoffen und Arzneimitteln: Schwefelsäure H wird verwendet₂SW₄ um aus Steinkohlenteer gewonnene Produkte wie Farbstoffe, Medikamente und Desinfektionsmittel zu erhalten.

5.- Abisolieren von Stahl: Die Oberfläche des Stahls wird durch Eintauchen in ein Schwefelsäurebad von Rost befreit, bevor er mit Emaille, Zinn oder Zink beschichtet wird.

6.- Metallurgie: Bestimmte Metalle werden durch Elektrolyse von Lösungen ihrer Sulfate gewonnen. Andere werden durch Elektrolyse gereinigt, wobei das unreine Metall als Anode und Schwefelsäure als Elektrolyt verwendet wird, während das reine Metall auf der Kathode abgeschieden wird.

7.- Farben und Pigmente: Viele der in Farben verwendeten Pigmente sind Sulfate.

8.- Verschiedene Anwendungen: Schwefelsäure wird bei der Herstellung von Stoffen, Kunststoffen, Sprengstoffen, Akkumulatoren und anderen Produkten verwendet.

9.- Als Dörrgerät: Bei organischen Synthesereaktionen wird konzentrierte Schwefelsäure verwendet, um die Wassermoleküle zu entfernen oder zu assimilieren, damit sie nicht wieder in den Prozess integriert werden.

10.- Als Oxidationsmittel: Bei chemischen Reaktionen wird Schwefelsäure auch verwendet, um den Oxidationszustand eines beteiligten Elements von den Reaktanten bis zu den Produkten zu verändern.