การใช้กรดกำมะถัน

กรดกำมะถันหรือที่เรียกว่าไฮโดรเจนซัลเฟตเป็นสารเคมีที่มีสูตร H₂SW₄ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและมีมูลค่าการทดลองสูง เป็นหนึ่งใน กรดแก่กว่าเป็นกรดไดโปรติก เมื่ออยู่ในสารละลาย

ประวัติกรดกำมะถัน

นักเล่นแร่แปรธาตุยุคแรกรู้จักกรดซัลฟิวริกH₂SW_4. จัดทำขึ้นโดยการให้ความร้อนซัลเฟตธรรมชาติที่อุณหภูมิสูงและละลายซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ SO₃ จึงก่อตัวขึ้น

ในศตวรรษที่ 15 Basilio Valentín ได้มาจากการกลั่น Ferrous Sulfate ด้วยทราย ชื่อสามัญของ Ferrous Sulfate, FeSO₄* 7H₂หรือมันคือ "กรดกำมะถันเหล็ก", และผลิตภัณฑ์ไขมันที่ได้จากมันเรียกว่า "น้ำมันกรดกำมะถัน", ชื่อที่ยังคงใช้อยู่

การรับกรดซัลฟิวริกที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกในระดับอุตสาหกรรมได้ดำเนินการในปี 1740 โดยวอร์ดในอังกฤษ ซัลเฟอร์เอสและโพแทสเซียมไนเตรต (ไนโตร) ถูกเผาในภาชนะที่แขวนอยู่ในลูกแก้วขนาดใหญ่ที่เติมน้ำบางส่วน จากนั้นห้องกระจกก็ถูกแทนที่ด้วยตะกั่วและในปี พ.ศ. 2336 พบว่าซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็น ออกซิไดซ์ในระหว่างกระบวนการเนื่องจากอิทธิพลของไนโตรเจนออกไซด์ที่เกิดขึ้นจากไนเตรต พนักงาน

มีการแนะนำการปรับเปลี่ยนทีละน้อยในวิธีการซึ่งมีแนวโน้มว่าจะลดต้นทุนของ การผลิตและปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์และในตอนต้นของศตวรรษที่ XIX การผลิตกลายเป็น ทำต่อไป. ขั้นตอนที่เรียกว่า

"วิธีห้องนำ", ยังคงใช้อยู่ทุกวันนี้

คุณสมบัติทางกายภาพของกรดกำมะถัน

ไฮโดรเจนซัลเฟตบริสุทธิ์คือ ของเหลวมันไม่มีสีมีความหนาแน่น 1.84 g / cm³ ที่อุณหภูมิ 15 องศาเซลเซียส มันค้างที่ 10.5 ° C ทำให้กลายเป็นของแข็งผลึกไม่มีสี เมื่อถูกความร้อน มันจะปล่อยควันออกมา เมื่อมันสลายตัวเป็นน้ำและซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ แต่ไอระเหยนั้นมีไตรออกไซด์ในปริมาณโมลที่สูงกว่าน้ำ

ดังนั้นองค์ประกอบของของเหลวจึงลดลงในH₂SW₄ และอุณหภูมิสูงขึ้นจนเกิดส่วนผสมของจุดเดือดคงที่ซึ่งเดือดที่ 338 ° C กรดจุดเดือดคงที่ประกอบด้วย 98.33% H₂SW_4.

ลักษณะและคุณสมบัติทางเคมีของกรดซัลฟิวริก

ความร้อนของการละลาย

กรดซัลฟูริก ผสมน้ำได้ทุกสัดส่วน. อย่างไรก็ตาม การเตรียมกรดซัลฟิวริกเจือจางต้องดำเนินการด้วยความระมัดระวัง เนื่องจากเมื่อผสมกรด เข้มข้นด้วยน้ำ ให้ความร้อนในปริมาณมาก เมื่อละลายแล้วเท่ากับ 17750 แคลอรี หนึ่งโมลของ H₂SW₄ ในน้ำ.

ด้วยเหตุนี้จึงต้องเติมกรดเข้มข้นลงในน้ำในส่วนเล็ก ๆ เสมอโดยกวนอย่างต่อเนื่องเพื่อให้น้ำทั้งหมดและไม่ใช่ส่วนเล็ก ๆ ของมันดูดซับความร้อน มิฉะนั้นก็จะเพียงพอที่จะแปลงน้ำเป็นไอน้ำและกระจายกรดเข้มข้นและร้อนไปทุกทิศทาง

ความไม่แน่นอน

เมื่อถูกความร้อน Hydrogen Sulfate H₂SW₄ แยกตัวเป็นซัลเฟอร์ไตรออกไซด์และน้ำ:

โฮ₂SW₄ -> SO₃ + โฮ₂หรือ

ที่จุดเดือด 338 ° C จะแยกตัวออก 30% ที่อุณหภูมิ 420 ° C การแยกตัวเกือบจะเสร็จสมบูรณ์ เมื่อถูกความร้อนจนเป็นสีแดงอย่างกะทันหัน เช่น โดยการหยดลงบนเหล็กร้อนแดง มันจะสลายตัวเป็นน้ำ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และออกซิเจนอย่างสมบูรณ์

การกระทำการคายน้ำ

กรดกำมะถัน H₂SW₄ผสานกับน้ำอย่างแรงให้ชุดของไฮเดรต ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดคือโมโนไฮเดรต H₂SW₄* โฮ₂หรือ. ปฏิกิริยากับน้ำนี้เด่นชัดมากจนกรดซัลฟิวริกไม่เพียงแต่เอาน้ำออกจากวัสดุที่บรรจุอยู่เท่านั้น แต่ด้วย นอกจากนี้ยังมักจะเอาไฮโดรเจนและออกซิเจนออกจากสารประกอบโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีองค์ประกอบเหล่านี้ในสัดส่วนเดียวกับ น้ำ H₂หรือ.

ดังนั้นกระดาษและไม้ที่ประกอบด้วยเซลลูโลสเป็นส่วนใหญ่ (C₆โฮ₁₀หรือ₅) x และน้ำตาล (C₁₂โฮ₂₂หรือ₁₁), พวกเขาchar ในที่ที่มีกรดซัลฟิวริกเข้มข้น ถูกปล่อยถ่านหิน:

ค₁₂โฮ₂₂หรือ₁₁ -> 12C + 11H₂หรือ

การกระทำการคายน้ำของกรดซัลฟิวริกนี้ใช้เพื่อทำให้ก๊าซแห้ง (ที่ไม่ทำปฏิกิริยากับมัน) และ เพื่อขจัดน้ำในปฏิกิริยาเคมีหลายอย่าง เช่น ไนเตรชั่น เมื่อทำสีย้อมและวัตถุระเบิด

การดำเนินการออกซิไดซ์

กรดซัลฟิวริกเข้มข้นที่ร้อนจัดเป็นสารออกซิไดเซอร์ มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในปฏิกิริยา REDOX ซึ่งเพิ่มสถานะออกซิเดชันของธาตุที่ไวต่อปฏิกิริยา

ตัวอย่างการใช้กรดซัลฟิวริก

กรดกำมะถัน H₂SW₄ ใช้ในปริมาณมากในหลายอุตสาหกรรม ในช่วงสงคราม อุตสาหกรรมอาวุธยุทโธปกรณ์บริโภคมันมากกว่าการบริโภคในปัจจุบัน ในขณะที่อุตสาหกรรมอื่นๆ ที่สงบสุขลดน้อยลงกว่าปกติ

1.- ปุ๋ย: กรดกำมะถัน H₂SW₄ ใช้ในการผลิตแอมโมเนียมซัลเฟต (NH₄)₂SW₄ และซุปเปอร์ฟอสเฟต

2.- การกลั่นน้ำมัน: กรดกำมะถัน H₂SW₄ ใช้เพื่อขจัดสิ่งสกปรกออกจากผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมต่างๆ เช่น น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด (น้ำมันสำหรับให้แสงสว่าง) ตัวทำละลาย ฯลฯ มิฉะนั้น สิ่งสกปรกจะเปลี่ยนสีผลิตภัณฑ์ ทำให้เกิดการสะสมของขี้ผึ้งในเชื้อเพลิงเหลวและสารหล่อลื่น และกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ในผู้อื่น

3.- การผลิตสารเคมี: กรดกำมะถัน H₂SW₄ ใช้ทำกรดอื่นๆ เช่น ไฮโดรคลอริกและไนตริก และซัลเฟตของโลหะ นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตโซเดียมคาร์บอเนต Na₂CO₃ และอีเธอร์

4.- การผลิตสีย้อมและยา: ใช้กรดกำมะถัน H₂SW₄ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากถ่านหิน เช่น สารแต่งสี ยา และสารฆ่าเชื้อ

5.- ปอกเหล็ก: พื้นผิวของเหล็กทำความสะอาดสนิมโดยการแช่ในอ่างที่มีกรดซัลฟิวริก ก่อนเคลือบด้วยอีนาเมล ดีบุก หรือสังกะสี

6.- โลหะวิทยา: โลหะบางชนิดได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายของซัลเฟต ส่วนอื่นๆ จะถูกทำให้บริสุทธิ์โดยอิเล็กโทรไลซิส โดยใช้โลหะที่ไม่บริสุทธิ์เป็นแอโนดและกรดซัลฟิวริกเป็นอิเล็กโทรไลต์ ในขณะที่โลหะบริสุทธิ์จะสะสมอยู่ที่แคโทด

7.- สีและเม็ดสี: เม็ดสีจำนวนมากที่ใช้ในสีเป็นซัลเฟต

8.- การใช้งานต่างๆ: กรดซัลฟิวริกใช้ในการผลิตผ้า พลาสติก วัตถุระเบิด ตัวสะสม และผลิตภัณฑ์อื่นๆ

9.- เป็นตัวขจัดน้ำ: ในปฏิกิริยาสังเคราะห์สารอินทรีย์ กรดซัลฟิวริกเข้มข้นจะใช้เพื่อขจัดหรือดูดซึมโมเลกุลของน้ำ เพื่อไม่ให้กลับเข้าสู่กระบวนการ

10.- เป็นตัวออกซิไดเซอร์: ในปฏิกิริยาเคมี กรดซัลฟิวริกยังใช้เพื่อปรับเปลี่ยนสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบที่เข้าร่วม ตั้งแต่ตัวทำปฏิกิริยาไปจนถึงผลิตภัณฑ์