Χρήσεις θειικού οξέος

Το θειικό οξύ, που ονομάζεται επίσης θειικό υδρογόνο, είναι μια χημική ουσία με τον τύπο Η₂ΝΔ₄, χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία και με υψηλή πειραματική αξία. Είναι ένα από τα Ισχυρότερα οξέα, που είναι Διπρωτικό οξύ όταν βρίσκεται σε διάλυμα.

Ιστορία θειικού οξέος

Οι πρώτοι αλχημιστές γνώριζαν το θειικό οξύ Η₂ΝΔ_4. Παρασκευάστηκε με θέρμανση φυσικών θειικών σε υψηλή θερμοκρασία και διάλυση θειικού θειικού θείου SO₃ έτσι σχηματίστηκε.

Τον 15ο αιώνα, ο Basilio Valentín το απέκτησε με απόσταξη θειικού σιδήρου με άμμο. Το κοινό όνομα για θειικό άλας σιδήρου, FeSO₄* 7Η₂Ή, ήταν "Iron vitriol", και το ελαιώδες προϊόν που αποκτήθηκε από αυτό ονομάστηκε "Λάδι βιτριόλης", όνομα που εξακολουθεί να χρησιμοποιείται.

Η πρώτη επιτυχημένη λήψη θειικού οξέος σε βιομηχανική κλίμακα πραγματοποιήθηκε το 1740 από τον Ward στην Αγγλία. Το θείο και το νιτρικό κάλιο (νιτρο) κάηκαν σε ένα δοχείο που αιωρήθηκε σε μια μεγάλη γυάλινη σφαίρα γεμάτη μερικώς με νερό. Στη συνέχεια, οι γυάλινοι θάλαμοι αντικαταστάθηκαν από μόλυβδο, και το 1793 διαπιστώθηκε ότι το διοξείδιο του θείου ήταν οξειδώθηκε κατά τη διάρκεια της διαδικασίας λόγω της επίδρασης των οξειδίων του αζώτου που σχηματίστηκαν από το νιτρικό άλας υπάλληλος.

Στη μέθοδο εισήχθησαν σιγά-σιγά τροποποιήσεις, τείνοντας να μειώσουν το κόστος παραγωγή και βελτίωση της ποιότητας του προϊόντος, και στις αρχές του ΧΙΧ αιώνα έγινε η κατασκευή συνέχισε. Η διαδικασία, που ονομάζεται "Μέθοδος θαλάμου μολύβδου", συνεχίζει να χρησιμοποιείται σήμερα.

Φυσικές ιδιότητες θειικού οξέος

Το καθαρό θειικό υδρογόνο είναι ένα άχρωμο λιπαρό υγρό, πυκνότητα 1,84 g / cm³ στους 15 ° C. Καταψύχεται στους 10,5 ° C, δίνοντας ένα άχρωμο κρυσταλλικό στερεό. Όταν θερμαίνεται, εκπέμπει καπνούς, καθώς αποσυντίθεται σε νερό και τριοξείδιο του θείου, αλλά οι ατμοί περιέχουν υψηλότερο γραμμομοριακό κλάσμα τριοξειδίου από το νερό.

Κατά συνέπεια, η σύνθεση του υγρού μειώνεται σε Η₂ΝΔ₄ και η θερμοκρασία αυξάνεται έως ότου σχηματιστεί ένα μείγμα σταθερού σημείου βρασμού, το οποίο βράζει στους 338 ° C. Το οξύ σταθερό σημείο βρασμού περιέχει 98,33% H₂ΝΔ_4.

Χαρακτηριστικά και χημικές ιδιότητες του θειικού οξέος

Θερμότητα διάλυσης

Θειικό οξύ αναμιγνύεται με νερό σε όλες τις αναλογίες. Ωστόσο, η παρασκευή αραιωμένου θειικού οξέος πρέπει να πραγματοποιείται με προσοχή, καθώς κατά την ανάμιξη του οξέος Συμπυκνωμένο με νερό, εκπέμπεται σημαντική ποσότητα θερμότητας, που ανέρχεται σε 17750 θερμίδες όταν διαλύεται ένα γραμμομόριο Η₂ΝΔ₄ στο νερό.

Για το λόγο αυτό, το συμπυκνωμένο οξύ πρέπει πάντα να προστίθεται στο νερό σε μικρές δόσεις, ανακατεύοντας συνεχώς, έτσι ώστε όλο το νερό και όχι ένα μικρό μέρος του να απορροφά τη θερμότητα που αναπτύσσεται. Διαφορετικά, αυτό θα είναι αρκετό για να μετατρέψει το νερό σε ατμό και να διαδώσει το συμπυκνωμένο και ζεστό οξύ προς όλες τις κατευθύνσεις.

Αστάθεια

Όταν θερμαίνεται, Υδροθειικό Η₂ΝΔ₄ διασπάται σε τριοξείδιο του θείου και νερό:

Η₂ΝΔ₄ -> ΟΧΙ₃ + Χ₂Ή

Στο σημείο βρασμού, 338 ° C, είναι 30% αποσυνδεδεμένο. στους 420 ° C η αποσύνδεση είναι σχεδόν πλήρης. Όταν αναβοσβήνει ερυθρό-καυτό, όπως με στάξιμο σε κόκκινο-σίδερο, αποσυντίθεται εντελώς σε νερό, διοξείδιο του θείου και οξυγόνο.

Αφυδατική δράση

Θειικό οξύ Η₂ΝΔ₄συνδυάζει έντονα με νερό, δίνοντας μια σειρά ένυδρων, εκ των οποίων η πιο γνωστή είναι η μονοένυδρη Η₂ΝΔ₄* Χ₂Ή. Αυτή η αντίδραση με νερό είναι τόσο έντονη που το θειικό οξύ όχι μόνο απομακρύνει το νερό από τα υλικά που το περιέχουν, αλλά και με Αφαιρεί επίσης συχνά το υδρογόνο και το οξυγόνο από τις ενώσεις, ειδικά εάν περιέχουν αυτά τα στοιχεία στην ίδια αναλογία που θα νερό, Η₂Ή.

Έτσι, το χαρτί και το ξύλο, που αποτελούνται ως επί το πλείστον από την κυτταρίνη, (C₆Η₁₀Ή₅) x και ζάχαρη (C₁₂Η₂₂Ή₁₁), χαράζουν παρουσία συμπυκνωμένου θειικού οξέος, απελευθερώνεται άνθρακας:

ντο₁₂Η₂₂Ή₁₁ -> 12C + 11Η₂Ή

Αυτή η αφυδατική δράση του θειικού οξέος χρησιμοποιείται για να στεγνώσει τα αέρια (που δεν αντιδρούν με αυτό), και για την απομάκρυνση του νερού σε πολλές χημικές αντιδράσεις, όπως η νίτρωση, κατά την παραγωγή βαφών και εκρηκτικών.

Οξειδωτική δράση

Το θερμό, συμπυκνωμένο θειικό οξύ είναι οξειδωτικό. Συμμετέχει ενεργά σε αντιδράσεις REDOX αυξάνοντας την κατάσταση οξείδωσης ενός ευαίσθητου στοιχείου.

Παραδείγματα χρήσεων θειικού οξέος

Θειικό οξύ Η₂ΝΔ₄ χρησιμοποιείται σε μεγάλες ποσότητες σε πολλές βιομηχανίες. Σε περιόδους πολέμου, οι βιομηχανίες πυρομαχικών το καταναλώνουν πολύ πάνω από την τρέχουσα κατανάλωση, ενώ άλλες βιομηχανίες ειρηνικής φύσης το μειώνουν κάτω από το κανονικό.

1.- Λιπάσματα: Θειικό οξύ Η₂ΝΔ₄ χρησιμοποιείται για την παραγωγή θειικού αμμωνίου (NH₄)₂ΝΔ₄ και υπερφωσφορικά.

2.- Διύλιση λαδιού: Θειικό οξύ Η₂ΝΔ₄ Χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση ακαθαρσιών από διάφορα προϊόντα πετρελαίου, όπως βενζίνη, κηροζίνη (λάδι για φωτισμό), διαλύτες κ.λπ. Διαφορετικά, οι ακαθαρσίες αποχρωματίζουν τα προϊόντα, προκαλούν κηρώδη εναπόθεση σε υγρά καύσιμα και λιπαντικά και δυσάρεστες οσμές σε άλλα.

3.- Χημική κατασκευή: Θειικό οξύ Η₂ΝΔ₄ Χρησιμοποιείται για την παραγωγή άλλων οξέων, όπως υδροχλωρικό και νιτρικό και θειικά μέταλλα. Χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή ανθρακικού νατρίου Na₂CO₃ και οι Αιθέρες.

4.- Κατασκευή βαφών και ναρκωτικών: Χρησιμοποιείται θειικό οξύ Η₂ΝΔ₄ για την απόκτηση προϊόντων που προέρχονται από πίσσα άνθρακα, όπως χρωστικές ουσίες, φάρμακα και απολυμαντικά.

5.- Απογύμνωση χάλυβα: Η επιφάνεια του χάλυβα καθαρίζεται από τη σκουριά βυθίζοντας το σε λουτρό θειικού οξέος, πριν το επικαλύψετε με σμάλτο, κασσίτερο ή ψευδάργυρο.

6.- Μεταλλουργία: Ορισμένα μέταλλα λαμβάνονται με ηλεκτρόλυση διαλυμάτων των θειικών τους. Άλλοι καθαρίζονται με ηλεκτρόλυση, χρησιμοποιώντας το ακάθαρτο μέταλλο ως άνοδο και το θειικό οξύ ως ηλεκτρολύτη, ενώ το καθαρό μέταλλο εναποτίθεται στην κάθοδο.

7.- Χρώματα και χρωστικές ουσίες: Πολλές από τις χρωστικές ουσίες που χρησιμοποιούνται στη βαφή είναι θειικά άλατα.

8.- Διάφορες εφαρμογές: Το θειικό οξύ χρησιμοποιείται στην κατασκευή υφασμάτων, πλαστικών, εκρηκτικών, συσσωρευτών και άλλων προϊόντων.

9.- Ως αφυγραντήρας: Στις αντιδράσεις οργανικής σύνθεσης, το συμπυκνωμένο θειικό οξύ χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση ή την αφομοίωση των μορίων του νερού, έτσι ώστε να μην ενσωματωθούν στη διαδικασία.

10.- Ως οξειδωτικό: Στις χημικές αντιδράσεις, το θειικό οξύ χρησιμοποιείται επίσης για την τροποποίηση της κατάστασης οξείδωσης ενός συμμετέχοντος στοιχείου, από τα αντιδραστήρια στα προϊόντα.