Väävelhappe kasutamine

Väävelhape, mida nimetatakse ka vesiniksulfaadiks, on keemiline aine valemiga H₂SW₄, mida kasutatakse laialdaselt tööstuses ja millel on kõrge eksperimentaalne väärtus. See on üks Tugevamad happed, olles difrootiline hape kui lahuses.

Väävelhappe ajalugu

Varased alkeemikud teadsid väävelhapet H₂SW_4. See valmistati looduslike sulfaatide kuumutamisel kõrgel temperatuuril ja vääveltrioksiidi SO lahustamisel₃ nii moodustatud.

15. sajandil sai Basilio Valentín selle raudsulfaadi liivaga destilleerimisel. Raudsulfaadi üldnimetus FeSO₄* 7H₂Või oli "Raudvitriool", ja sellest saadud õlisaadust nimetati "Vitrioliõli", nimi, mida endiselt kasutatakse.

Esimese eduka väävelhappe saamise tööstuslikus mastaabis viis Inglismaal asuv Ward läbi 1740. aastal. S-väävel ja kaaliumnitraat (nitro) põletati mahutis, mis oli riputatud osaliselt veega täidetud suurde klaasgloobusesse. Seejärel asendati klaasikambrid pliiga ja 1793. aastal nähti, et vääveldioksiid oli protsessi käigus oksüdeerunud nitraadist moodustunud lämmastikoksiidide mõju tõttu töötaja.

Meetodisse tehti järk-järgult muudatusi, mis vähendasid tavaliselt tootmise parandamiseks ja toote kvaliteedi parandamiseks ning XIX sajandi alguses muutus tootmine Jätka. Menetlus, nn "Pliikoja meetod", kasutatakse ka tänapäeval.

Väävelhappe füüsikalised omadused

Puhas vesiniksulfaat on värvitu õline vedelik tihedusega 1,84 g / cm³ temperatuuril 15 ° C. See külmub temperatuuril 10,5 ° C, saades värvitu kristalse tahke aine. Kuumutades eraldab see aurusid, kuna see laguneb veeks ja vääveltrioksiidiks, kuid aurud sisaldavad trioksiidi moolosa suurema osaga kui vesi.

Järelikult väheneb vedeliku koostis H-s₂SW₄ ja temperatuur tõuseb, kuni tekib pideva keemistemperatuuri segu, mis keeb 338 ° C juures. Konstantse keemistemperatuuriga hape sisaldab 98,33% H₂SW_4.

Väävelhappe omadused ja keemilised omadused

Lahustumissoojus

Väävelhape seguneb veega igas vahekorras. Lahjendatud väävelhappe valmistamine peab toimuma siiski ettevaatlikult, kuna happe segamisel Veega kontsentreerituna eraldatakse märkimisväärne kogus soojust, mis on lahustumisel 17 750 kalorit üks mool H₂SW₄ vees.

Sel põhjusel tuleb kontsentreeritud hape vette lisada alati väikeste portsjonite kaupa, pidevalt segades, nii et kogu vesi ja mitte väike osa sellest neelaks tekkinud soojust; vastasel juhul piisab sellest vee auruks muutmiseks ning kontsentreeritud ja kuuma happe levitamiseks igas suunas.

Ebastabiilsus

Kuumutamisel vesiniksulfaat H₂SW₄ dissotsieerub vääveltrioksiidiks ja veeks:

H₂SW₄ -> NII₃ + H₂VÕI

Keemistemperatuuril 338 ° C on see 30% dissotsieerunud; temperatuuril 420 ° C on dissotsiatsioon peaaegu täielik. Kui see järsku punaseks kuumutatakse, näiteks tilgutades seda punaselt kuumale rauale, laguneb see täielikult veeks, vääveldioksiidiks ja hapnikuks.

Dehüdreeriv toime

Väävelhape H₂SW₄ühendub hoogsalt veega, andes seeria hüdraate, millest tuntuim on monohüdraat H₂SW₄* H₂VÕI. See reaktsioon veega on nii väljendunud, et väävelhape eemaldab vett mitte ainult seda sisaldavatest materjalidest, vaid ka veega Samuti eemaldab see ühenditest vesiniku ja hapniku, eriti kui need sisaldavad neid elemente samas proportsioonis, nagu need on vesi, H₂VÕI.

Seega paber ja puit, mis on enamasti kaetud tselluloosiga (C₆H₁₀VÕI₅) x ja suhkur (C₁₂H₂₂VÕI₁₁), nad söestavad kontsentreeritud väävelhappe juuresolekul, vabastatakse kivisüsi:

C₁₂H₂₂VÕI₁₁ -> 12C + 11H₂VÕI

Seda väävelhappe dehüdreerivat toimet kasutatakse gaaside (mis sellega ei reageeri) kuivatamiseks ja värvide ja lõhkeainete valmistamisel vee eemaldamiseks paljudes keemilistes reaktsioonides, näiteks nitraatimisel.

Oksüdeeriv toime

Kuum, kontsentreeritud väävelhape on oksüdeerija. Osaleb aktiivselt REDOX-i reaktsioonides, suurendades vastuvõtliku elemendi oksüdatsiooniastet.

Väävelhappe kasutamise näited

Väävelhape H₂SW₄ seda kasutatakse suurtes kogustes paljudes tööstusharudes. Sõjaajal tarbib laskemoonatööstus seda palju rohkem kui praegune tarbimine, samas kui muud rahumeelset laadi tööstused vähendavad seda alla normaalse taseme.

1.- Väetised: Väävelhape H₂SW₄ kasutatakse ammooniumsulfaadi (NH₄)₂SW₄ ja superfosfaadid.

2.- Nafta rafineerimine: Väävelhape H₂SW₄ Seda kasutatakse mitmesuguste naftatoodete, näiteks bensiini, petrooleumi (valgustusõli), lahustite jne eemaldamiseks; vastasel juhul muudavad lisandid tooteid värvituks, põhjustavad vedelkütustes ja määrdeainetes vahakihti ning teistes ebameeldivaid lõhnu.

3.- Keemiatootmine: Väävelhape H₂SW₄ Seda kasutatakse muude hapete, näiteks vesinikkloriid- ja lämmastikhappe, ning metallide sulfaatide valmistamiseks. Seda kasutatakse ka naatriumkarbonaadi Na tootmiseks₂CO₃ ja eetrid.

4.- Värvainete ja ravimite tootmine: Kasutatakse väävelhapet H₂SW₄ kivisöetõrvast saadud toodete, näiteks värvainete, ravimite ja desinfektsioonivahendite saamiseks.

5.- Terasest eemaldamine: Terase pind puhastatakse roostest, sukeldades selle väävelhappevanni, enne kui see katta emailiga, tina või tsingiga.

6.- Metallurgia: Teatud metallid saadakse nende sulfaatide lahuste elektrolüüsil. Teised puhastatakse elektrolüüsi teel, kasutades anoodina ebapuhast metalli ja elektrolüüdina väävelhapet, samal ajal kui puhas metall sadestub katoodile.

7.- Värvid ja pigmendid: Paljud värvis kasutatavad pigmendid on sulfaadid.

8.- Erinevad rakendused: Väävelhapet kasutatakse kangaste, plasti, lõhkeainete, akude ja muude toodete valmistamiseks.

9.- Dehüdraatorina: Orgaanilistes sünteesireaktsioonides kasutatakse veemolekulide eemaldamiseks või omastamiseks kontsentreeritud väävelhapet, nii et neid protsessi uuesti ei integreerita.

10.- Oksüdeerijana: Keemilistes reaktsioonides kasutatakse väävelhapet ka osaleva elemendi oksüdatsiooniastme muutmiseks alates reagentidest kuni saadusteni.