שימושים בחומצה גופרתית

חומצה גופרתית, הנקראת גם מימן סולפט, היא חומר כימי בעל הנוסחה H₂SW₄, בשימוש נרחב בתעשייה ובעל ערך ניסיוני גבוה. זה אחד מה חומצות חזקות יותר, בהיותן חומצה דיפרוטית כאשר בפתרון.

היסטוריה של חומצה גופרתית

האלכימאים המוקדמים הכירו חומצה גופרתית H₂SW_4. הוא הוכן על ידי חימום סולפטים טבעיים בטמפרטורה גבוהה והמסת גופרית טריאוקסיד SO₃ נוצר כך.

במאה ה -15, בזיליו ולנטין השיג אותה בזיקוק גופרית ברזלית עם חול. השם הנפוץ לסולפט ברזל, FeSO₄* 7H₂או, כך היה "ויטריול ברזל", והמוצר השמן שהושג ממנו נקרא "שמן ויטריול", שם שעדיין נמצא בשימוש.

ההשגה הראשונה והמוצלחת של חומצה גופרתית בקנה מידה תעשייתי בוצעה בשנת 1740 על ידי וורד באנגליה. גופרית S ואשלגן ניטראט (ניטרו) נשרפו במיכל תלוי בכדור זכוכית גדול מלא בחלקו במים. ואז תאי הזכוכית הוחלפו בעופרות, ובשנת 1793 נראה כי גופרית דו-חמצנית הייתה התחמצן במהלך התהליך עקב השפעתם של תחמוצות החנקן שנוצרו מחנקה עוֹבֵד.

לאט לאט הוכנסו שינויים בשיטה, שנוטים להפחית את העלות של ייצור ושיפור איכות המוצר, ובתחילת המאה ה XIX הייצור הפך תמשיך ללכת. ההליך, נקרא "שיטת תא עופרת", ממשיך להיות בשימוש גם היום.

מאפיינים פיזיים של חומצה גופרתית

מימן גופרתי טהור הוא נוזל שמנוני חסר צבע, צפיפות 1.84 גרם / ס"מ³ בטמפרטורה של 15 מעלות צלזיוס. הוא קופא ב -10.5 מעלות צלזיוס, מה שמקבל מוצק גבישי חסר צבע. כאשר הוא מחומם, הוא פולט אדים, שכן הוא מתפרק למים וטרו-חמצני גופרית, אך האדים מכילים שומה מולית גבוהה יותר של תלת-חמצני מאשר מים.

כתוצאה מכך, הרכב הנוזל יורד ב- H₂SW₄ והטמפרטורה עולה עד שנוצרת תערובת של נקודת רתיחה קבועה, שרותחת ב 338 מעלות צלזיוס. חומצה בנקודת רתיחה קבועה מכילה 98.33% ח '₂SW_4.

מאפיינים ותכונות כימיות של חומצה גופרתית

חום של פירוק

חומצה גופרתית מתערבב עם מים בכל הפרופורציות. עם זאת, הכנת חומצה גופרתית מדוללת חייבת להתבצע בזהירות, שכן בעת ​​ערבוב החומצה מרוכז במים, ניתנת כמות ניכרת של חום, בהיקף של 17750 קלוריות בהמסה שומה אחת של ח₂SW₄ במים.

מסיבה זו, יש להוסיף תמיד למים את החומצה המרוכזת במנות קטנות תוך כדי ערבוב מתמשך, כך שכל המים ולא חלק קטן מהם יספגו את החום שהתפתח; אחרת, זה יהיה מספיק כדי להמיר את המים לאדים ולהפיץ את החומצה המרוכזת והחמה לכל הכיוונים.

חוסר יציבות

כאשר מחומם, מימן גופרתי H₂SW₄ מתנתק לגופרית טריו-חמצנית ומים:

ה₂SW₄ -> SO₃ + H₂אוֹ

בנקודת הרתיחה, 338 מעלות צלזיוס, היא ניתקת ל 30%; ב -420 מעלות צלזיוס הדיסוציאציה כמעט הושלמה. כשהוא מהבהב לוהט, כמו על ידי טפטוף אותו על ברזל לוהט, הוא מתפרק לחלוטין למים, דו-גופרית וחמצן.

פעולה מייבשת

חומצה גופרתית H₂SW₄משלב במרץ עם מים, נותן סדרת הידרטים, שהמוכר ביותר הוא מונוהידראט H₂SW₄* ח₂אוֹ. תגובה זו עם מים בולטת כל כך, עד שחומצה גופרתית לא רק מוציאה מים מהחומרים המכילים אותם, אלא גם עם זה גם מסיר לעתים קרובות מימן וחמצן מן התרכובות, במיוחד אם הם מכילים יסודות אלה באותה מידה כמו מים, ח₂אוֹ.

לפיכך, נייר ועץ, המורכבים ברובם מתאית, (ג₆ה₁₀אוֹ₅) x וסוכר (C₁₂ה₂₂אוֹ₁₁), הם שורפים בנוכחות חומצה גופרתית מרוכזת, משחררים פחם:

ג₁₂ה₂₂אוֹ₁₁ -> 12C + 11H₂אוֹ

פעולת התייבשות זו של חומצה גופרתית משמשת לייבוש גזים (שאינם מגיבים עימה), וכן כדי להסיר מים בתגובות כימיות רבות, כגון ניטרציה, בעת ייצור צבעים וחומרי נפץ.

פעולה מחמצנת

חומצה גופרתית חמה ומרוכזת היא חמצן. משתתף באופן פעיל בתגובות REDOX המגדיל את מצב החמצון של אלמנט רגיש.

דוגמאות לשימושים בחומצה גופרתית

חומצה גופרתית H₂SW₄ הוא משמש בכמויות גדולות בתעשיות רבות. בעתות מלחמה, תעשיות התחמושת צורכות אותה הרבה מעבר לצריכה הנוכחית, ואילו תעשיות אחרות בעלות אופי שליו מפחיתות אותה מהרגיל.

1.- דשנים: חומצה גופרתית H₂SW₄ משמש לייצור אמוניום סולפט (NH₄)₂SW₄ וסופר פוספטים.

2.- זיקוק נפט: חומצה גופרתית H₂SW₄ הוא משמש להסרת זיהומים ממוצרי נפט שונים, כגון בנזין, נפט (שמן לתאורה), ממיסים וכו '. אחרת, זיהומים משתנים מוצרים, גורמים לשקעים דונגיים בדלקים נוזליים וחומרי סיכה, וריחות לא נעימים אצל אחרים.

3.- ייצור כימי: חומצה גופרתית H₂SW₄ הוא משמש לייצור חומצות אחרות, כגון הידרוכלור וחנקן, וסולפטים של מתכות. הוא משמש גם לייצור נתרן פחמתי Na₂שיתוף₃ ואתרים.

4.- ייצור צבעים ותרופות: נעשה שימוש בחומצה גופרתית H₂SW₄ להשיג מוצרים שמקורם בזפת פחם, כגון חומרי צבע, תרופות וחומרי חיטוי.

5.- הפשטת פלדה: מנקים את משטח הפלדה מחלודה על ידי טבילה באמבט של חומצה גופרתית, לפני ציפויו באמייל, פח או אבץ.

6.- מֵטַלוּרגִיָה: מתכות מסוימות מתקבלות באמצעות אלקטרוליזה של תמיסות של סולפטים שלהן. אחרים מטוהרים באמצעות אלקטרוליזה, תוך שימוש במתכת הטהורה כאנודה ובחומצה גופרתית כאלקטרוליט, ואילו המתכת הטהורה מופקדת על הקתודה.

7.- צבעים ופיגמנטים: רבים מהפיגמנטים המשמשים בצבע הם סולפטים.

8.- יישומים שונים: חומצה גופרתית משמשת לייצור בדים, פלסטיק, חומרי נפץ, מצברים ומוצרים אחרים.

9.- כמתייבש: בתגובות סינתזה אורגניות משתמשים בחומצה גופרתית מרוכזת להסרת או הטמעת מולקולות המים, כך שהן לא ישתלבו מחדש בתהליך.

10.- כמחמצן: בתגובות כימיות, חומצה גופרתית משמשת גם לשינוי מצב החמצון של יסוד המשתתף, ממגיבים למוצרים.