Gebruik van zwavelzuur

Zwavelzuur, ook wel waterstofsulfaat genoemd, is een chemische stof met de formule H₂SW₄, veel gebruikt in de industrie en met een hoge experimentele waarde. Het is een van de Sterkere zuren, zijnde een diprotisch zuur wanneer in oplossing.

Geschiedenis van zwavelzuur

De vroege alchemisten kenden zwavelzuur H₂SW_4. Het werd bereid door natuurlijke sulfaten op hoge temperatuur te verhitten en zwaveltrioxide SO. op te lossen₃ zo gevormd.

In de 15e eeuw verkreeg Basilio Valentín het door ferrosulfaat te distilleren met zand. De algemene naam voor ferrosulfaat, FeSO₄* 7H₂Of, het was "IJzervitriool", en het olieachtige product dat eruit werd verkregen heette "Vitriool Olie", naam die nog steeds wordt gebruikt.

De eerste succesvolle verkrijging van zwavelzuur op industriële schaal werd in 1740 uitgevoerd door Ward in Engeland. Zwavel S en kaliumnitraat (nitro) werden verbrand in een container die was opgehangen in een grote glazen bol die gedeeltelijk was gevuld met water. Toen werden de glazen kamers vervangen door loden, en in 1793 werd gezien dat zwaveldioxide was geoxideerd in de loop van het proces door de invloed van stikstofoxiden die zijn gevormd uit nitraat werknemer.

Beetje bij beetje werden er wijzigingen aangebracht in de methode, die de neiging hadden om de kosten van productie en om de kwaliteit van het product te verbeteren, en aan het begin van de 19e eeuw werd de productie: ga door. De procedure, genaamd "Loden kamer methode", wordt nog steeds gebruikt.

Fysische eigenschappen van zwavelzuur

Zuiver waterstofsulfaat is: een kleurloze olieachtige vloeistof, dichtheid 1,84 g / cm³ bij 15°C. Het bevriest bij 10,5 ° C, waardoor een kleurloze kristallijne vaste stof ontstaat. Bij verhitting stoot het dampen uit, omdat het uiteenvalt in water en zwaveltrioxide, maar de dampen bevatten een hogere molfractie trioxide dan water.

Bijgevolg neemt de samenstelling van de vloeistof af in H₂SW₄ en de temperatuur stijgt totdat een mengsel van constant kookpunt wordt gevormd, dat kookt bij 338 ° C. Zuur met constant kookpunt bevat 98,33% H₂SW_4.

Kenmerken en chemische eigenschappen van zwavelzuur

Warmte van ontbinding

Zwavelzuur mengt met water in alle verhoudingen. De bereiding van verdund zwavelzuur moet echter met zorg worden uitgevoerd, omdat bij het mengen van het zuur Geconcentreerd met water wordt er een aanzienlijke hoeveelheid warmte afgegeven, goed voor 17750 calorieën wanneer opgelost een mol H₂SW₄ in water.

Om deze reden moet het geconcentreerde zuur altijd in kleine porties aan het water worden toegevoegd, onder voortdurend roeren, zodat al het water en niet een klein deel ervan de ontwikkelde warmte absorbeert; anders is dit voldoende om het water in stoom om te zetten en het geconcentreerde en hete zuur in alle richtingen te verspreiden.

instabiliteit

Bij verhitting, waterstofsulfaat H₂SW₄ dissocieert in zwaveltrioxide en water:

H₂SW₄ -> ZO₃ + H₂OF

Bij het kookpunt, 338 ° C, is het 30% gedissocieerd; bij 420 ° C is de dissociatie bijna volledig. Wanneer het roodgloeiend wordt geflitst, zoals door het op gloeiend heet ijzer te laten druppelen, valt het volledig uiteen in water, zwaveldioxide en zuurstof.

Uitdrogende werking

Zwavelzuur H₂SW₄combineert krachtig met water, waardoor een reeks hydraten ontstaat, waarvan de bekendste het monohydraat H. is₂SW₄* H₂OF. Deze reactie met water is zo uitgesproken dat zwavelzuur niet alleen water verwijdert uit de materialen die het bevatten, maar ook met Het verwijdert ook vaak waterstof en zuurstof uit de verbindingen, vooral als ze deze elementen in dezelfde verhouding bevatten als in de water, H₂OF.

Dus papier en hout, voor het grootste deel samengesteld uit cellulose, (C₆H₁₀OF₅) x en suiker (C₁₂H₂₂OF₁₁), zij char in aanwezigheid van geconcentreerd zwavelzuur, steenkool worden vrijgegeven:

C₁₂H₂₂OF₁₁ -> 12C + 11H₂OF

Deze dehydraterende werking van zwavelzuur wordt gebruikt om gassen (die er niet mee reageren) uit te drogen, en om water te verwijderen bij veel chemische reacties, zoals nitratie, bij het maken van kleurstoffen en explosieven.

Oxiderende actie

Heet, geconcentreerd zwavelzuur is een oxidatiemiddel. Neemt actief deel aan REDOX-reacties die de oxidatietoestand van een gevoelig element verhogen.

Voorbeelden van toepassingen van zwavelzuur

Zwavelzuur H₂SW₄ het wordt in veel industrieën in grote hoeveelheden gebruikt. In tijden van oorlog consumeren de munitie-industrieën het ver boven het huidige verbruik, terwijl andere industrieën met een vreedzaam karakter het tot onder normaal verminderen.

1.- Meststoffen: Zwavelzuur H₂SW₄ wordt gebruikt om ammoniumsulfaat (NH₄)₂SW₄ en superfosfaten.

2.- Olieraffinage: Zwavelzuur H₂SW₄ Het wordt gebruikt om onzuiverheden te verwijderen uit verschillende aardolieproducten, zoals benzine, kerosine (olie voor verlichting), oplosmiddelen, enz.; anders verkleuren onzuiverheden producten, veroorzaken wasachtige afzettingen in vloeibare brandstoffen en smeermiddelen en onaangename geuren in andere.

3.- Chemische productie: Zwavelzuur H₂SW₄ Het wordt gebruikt om andere zuren te maken, zoals zoutzuur en salpeterzuur, en sulfaten van metalen. Het wordt ook gebruikt bij de vervaardiging van natriumcarbonaat Na₂CO₃ en ethers.

4.- Vervaardiging van kleurstoffen en medicijnen: Zwavelzuur H wordt gebruikt₂SW₄ om producten te verkrijgen die zijn afgeleid van koolteer, zoals kleurstoffen, medicijnen en ontsmettingsmiddelen.

5.- Staal strippen: Het oppervlak van het staal wordt van roest ontdaan door het onder te dompelen in een bad van zwavelzuur, alvorens het te coaten met email, tin of zink.

6.- Metallurgie: Bepaalde metalen worden verkregen door elektrolyse van oplossingen van hun sulfaten. Anderen worden gezuiverd door elektrolyse, waarbij het onzuivere metaal als anode en zwavelzuur als elektrolyt wordt gebruikt, terwijl het zuivere metaal op de kathode wordt afgezet.

7.- Verven en pigmenten: Veel van de pigmenten die in verf worden gebruikt, zijn sulfaten.

8.- Diverse toepassingen: Zwavelzuur wordt gebruikt bij de vervaardiging van stoffen, kunststoffen, explosieven, accu's en andere producten.

9.- Als dehydrator: Bij organische synthesereacties wordt geconcentreerd zwavelzuur gebruikt om de watermoleculen te verwijderen of te assimileren, zodat ze niet opnieuw in het proces worden geïntegreerd.

10.- Als oxidatiemiddel: Bij chemische reacties wordt zwavelzuur ook gebruikt om de oxidatietoestand van een deelnemend element te wijzigen, van de reactanten tot de producten.