Acid sulfuric
| Acid sulfuric | |
|---|---|
 | |
 | |
| Numele IUPAC | |
| acid tetraoxosulfuric (VI) | |
| Denumiri alternative | |
| dihidrogen tetraoxosulfat acid tetraoxosulfuric (VI) vitriol | |
| Caracteristici generale | |
| Formula moleculară sau brută | H 2 SO 4 |
| Masa moleculară ( u ) | 98.09 |
| Aspect | lichid incolor |
| numar CAS | |
| Numărul EINECS | 231-639-5 |
| PubChem | 1118 |
| DrugBank | DB11309 |
| ZÂMBETE | OS(O)(=O)=O |
| Proprietăți fizico-chimice | |
| Densitate (g / cm 3 , în cs ) | 1,84 |
| Constanta de disociere a acidului la 298 K. | K 1: 10 ~ 5 K 2: ~ 10 -2 |
| Solubilitate în apă | complet cu reacție exotermă |
| Temperatură de topire | -15 ° C ( 258 K ) |
| Temperatura de fierbere | 337 ° C ( 610 K) |
| Presiunea de vapori ( Pa ) la 293 K. | 0,01 |
| Proprietăți termochimice | |
| Δ f H 0 (kJ mol −1 ) | −814 |
| Δ f G 0 (kJ mol −1 ) | −690 |
| S 0 m (J K −1 mol −1 ) | 156.9 |
| C 0 p, m (J K −1 mol −1 ) | 138,9 |
| Informații de siguranță | |
| Simboluri de pericol chimic | |
 | |
| Pericol | |
| Fraze H | 314-290 |
| Sfaturi P | 280 - 301 + 330 + 331 - 305 + 351 + 338 - 309 + 310 [1] |
Acidul sulfuric este un acid mineral puternic, temperatură ambiantă lichidă, uleios, incolor și inodor; formula sa chimică este H 2 SO 4, uneori raportată și ca SO 2 (OH) 2.
Este „ ossiacido de sulf hexavalent sau sulf (VI). Sărurile sale se numesc sulfați . Un sulfat foarte comun este gipsul , care este sulfatul de calciu dihidrat.
În soluție apoasă concentrată (> 90%) este cunoscută și sub numele de vitriol. Soluțiile de trioxid de sulf , care pot ajunge până la 30%, în acid sulfuric sunt cunoscute sub numele de oleum .
Solubil în apă și etanol cu reacție exotermă chiar violentă, în formă concentrată poate provoca arsuri severe la contactul cu pielea .
Acidul sulfuric are numeroase aplicații, atât la nivel de laborator, cât și la nivel industrial. Acestea includ: producția de îngrășăminte , prelucrarea mineralelor, sinteza chimică , rafinarea petrolului și tratarea apelor uzate. Este, de asemenea, utilizat ca electrolit în acumulatorii plumb-acid pentru autovehicule.
În combinație cu „ acidul azotic formează ion nitroniu (NO + 2), un intermediar în reacția de nitrație , utilizat industrial pentru producerea de trinitrotoluen (TNT), nitroglicerină , fulmicotonă și mulți alți explozivi .
Dintre aditivii alimentari , acesta este identificat prin inițialele E 513.
fundal
Descoperirea acidului sulfuric datează din secolul al IX-lea și este atribuită medicului și alchimistului persan Ibn Zakariyya al-Razi , care a obținut prin distilare minerale uscate care conțin sulfat de fier (II) heptahidrat FeSO 4 • 7 H 2 O - cunoscut ca vitriol verde - și sulfat de cupru (II) pentahidrat CuSO 4 • 5 H 2 O - cunoscut sub numele de vitriol albastru.
Pentru calcinare aceste săruri se descompun în oxizii respectivi de fier și cupru, în vapori de apă și trioxid de sulf SO 3 [2] ; care prin hidratare devine acid sulfuric.
Producția de vitriol s-a răspândit în Europa prin traducerea scrierilor sursei islamice, de ce acidul sulfuric era cunoscut de alchimiștii europeni în Evul Mediu cu nume precum ulei de vitriol și spirit de vitriol.
În secolul al XVII-lea, chimistul germano-olandez Johann Rudolph Glauber a preparat acidul sulfuric prin arderea sulfului și a salpetrului în prezența vaporilor de apă. Saltpetrul oxidează sulful în trioxid de sulf, SO 3, care se combină cu apa pentru a da acidul. Joshua Ward, farmacist din Londra, a adoptat această metodă pentru producția pe scară largă în 1736 .
În 1746, la Birmingham , John Roebuck a început să producă în mod industrial acidul sulfuric folosind aceeași metodă, dar funcționând în încăperi de plumb , care erau mai robuste, mai mari și mai puțin costisitoare decât recipientele de sticlă utilizate până acum. Acest proces , camere de plumb, ulterior adaptat și rafinat de-a lungul anilor, a rămas timp de aproape două secole, cel mai utilizat proces industrial pentru producerea acidului sulfuric.
Acidul produs de Roebuck a avut o concentrație medie de 35-40%. Îmbunătățirile ulterioare aduse procesului de chimistul francez Joseph Louis Gay-Lussac și chimistul britanic John Glover au adus produsul la o concentrație de 78%.
Cu toate acestea, producerea anumitor coloranți, precum și a anumitor procese chimice necesită utilizarea unui acid sulfuric mai concentrat, care de-a lungul secolului al XVIII-lea a fost obținut doar prin distilarea mineralelor, în același mod în care a funcționat în Evul Mediu, pirita de prăjire. (sulfură de fier, FeS 2) în prezența aerului pentru a-l transforma în sulfat feric Fe 2 (SO 4) 3, care a fost apoi descompus ulterior prin încălzirea la 480 ° C în oxid feric și dioxid de sulf. Anhidrida sulfurică a fost apoi adăugată la apă în proporțiile dorite pentru a obține acid sulfuric la concentrația dorită. Cu toate acestea, acest proces a fost deosebit de costisitor și nu a condus niciodată la producerea de volume mari de acid sulfuric concentrat.
În 1831 era comerciant în oțet , britanicul Peregrine Phillips a brevetat un proces mai economic pentru producerea trioxidului de sulf și a acidului sulfuric concentrat. Sulfuroasă său proces sau pirită au fost arse pentru a da dioxid de sulf , SO 2, care a fost transformat ulterior cu randamente ridicate în SO 3 prin reacția cu l ' oxigen de aer care trece peste un catalizator de platină , la temperaturi ridicate. Cererea de acid sulfuric concentrat la acea vreme nu era de natură să justifice construcția unei instalații; prima fabrică care a folosit acest proces ( contact cunoscut ) a fost construită în 1875 la Freiburg , în Germania .
În 1915 , BASF-ul german a înlocuit catalizatorul de platină cu un catalizator mai ieftin pentoxid de vanadiu , V 2 O 5. Acest lucru, combinat cu creșterea cererii, a condus la înlocuirea treptată a instalațiilor de plumb-cameră în contact cu plantele. În 1930 , acesta din urmă furniza pe piață aproximativ un sfert din producția totală de acid sulfuric, astăzi oferim aproape toate.
Densitatea soluțiilor apoase | |||
| % H 2 SO 4 | Molaritatea | Densitate | ° Ei bine |
|---|---|---|---|
| 0,261 | 0,027 | 1.000 | 0 |
| 7,704 | 0,825 | 1.050 | 6,87 |
| 14,73 | 1,652 | 1.100 | 13.12 |
| 21.38 | 2.507 | 1.150 | 18,82 |
| 27,72 | 3.302 | 1.200 | 24.05 |
| 33,82 | 4.310 | 1.250 | 28,86 |
| 39,68 | 5.259 | 1.300 | 33.3 |
| 45,26 | 6.229 | 1.350 | 37,42 |
| 50,50 | 7.208 | 1.400 | 41,23 |
| 55,45 | 8.198 | 1.450 | 44,79 |
| 60.17 | 9.202 | 1.500 | 48.11 |
| 64,71 | 10.23 | 1.550 | 51,21 |
| 69.09 | 11.27 | 1.600 | 54.12 |
| 73,37 | 12.43 | 1.650 | 56,85 |
| 77,63 | 13.46 | 1.700 | 59,43 |
| 82.09 | 14,65 | 1.750 | 61,85 |
| 87,69 | 16.09 | 1.800 | 64,14 |
| 88,65 | 1,8125 | 65 | |
| 90,60 | 1,8239 | 65,5 | |
| 93,19 | 1.8354 | 66 | |
| 94,00 | 1.8381 | ||
| 96,00 | 1.8427 | ||
| 98,00 | 1.8437 | ||
| 100 | 1.8391 | ||
Producție
Acidul sulfuric este produs industrial direct de sulf conform următoarelor etape:
- sulful este ars, producând dioxid de sulf
reacția este puternic exotermă și cu cantități stoichiometrice ar duce la T = 1600 ° C; apoi se lucrează cu exces de aer într-un arzător; temperatura ajunge la aproximativ 600 ° C.
- SO 2 este oxidat și transformat în trioxid de sulf , în prezența unui catalizator adecvat (în acest caz , pentaoxid de vanadiu ); reacția este încă exotermă, deci dezavantajată de temperaturile ridicate; va fi apoi necesar să se efectueze răcirea intermediară în reactor, urmând un profil de temperatură în scădere pe măsură ce reacția progresează; reacția are loc cu scăderea aluniților și ar fi astfel favorizată de presiuni ridicate; cu toate acestea, se observă că chiar și o creștere substanțială a presiunii procesului nu corespunde unui beneficiu ridicat în termeni de randament (94% ad 1 bar , 99% in 10 bari); prin urmare, este de preferat să nu împingeți prea mult condițiile de reacție.
- în cele din urmă, anhidrida sulfurică este hidratată în acid sulfuric prin absorbție în acid sulfuric concentrat (se produce oleum) și apoi prin contact cu apa; reacția este încă exotermă și duce la formarea de ceați, care trebuie filtrate; acidul sulfuric produs (98%) este apoi trimis spre absorbție.
30% trioxid de sulf, obținând un acid foarte concentrat, numit acid disolforico, fumurând acid sulfuric sau oleum, cu formula H 2 S 2 O 7 Uneori se adaugă acid sulfuric.
Când se adaugă cu apă, oleum revine la acid sulfuric cu o reacție puternic exotermă:
Siguranță
Pericole în laborator
Proprietățile corozive ale acidului sulfuric sunt accentuate de reacția sa violentă de disociere exotermă în apă. Arsurile provocate de acidul sulfuric sunt potențial mai periculoase decât oricare alt acid puternic (de exemplu, acidul clorhidric ), iar acestui pericol trebuie adăugat acela al deshidratării pielii la căldura disocierii. Pericolul este mai mare cu soluții de concentrație mai mare, dar trebuie amintit că acidul sulfuric pentru utilizare în laborator (1 M , 10%) poate provoca daune grave dacă rămâne în contact cu pielea pentru o perioadă suficientă de timp. Soluțiile mai mari de 1,5 M pot fi etichetate ca corozive, în timp ce cele mai mici de 0,5 M pot fi considerate iritante.
Utilizarea acidului sulfuric fumant (oleum) nu este recomandată în medii aglomerate, cum ar fi școlile, din cauza pericolului său ridicat. Primul tratament pentru contactele cu orice acid este aplicarea bicarbonatului de sodiu pentru neutralizarea acidului (turnarea imediată a apei pe acid ar crește dramatic căldura generată) apoi spălarea zonei afectate cu cantități mari de apă: această operație trebuie continuată pentru cel puțin 10 sau 15 minute, pentru a răci țesuturile și a preveni arsurile datorate căldurii generate. Orice îmbrăcăminte contaminată trebuie îndepărtată imediat.
Diluarea acidului sulfuric poate fi la fel de periculoasă: în acest sens ar putea fi util să ne amintim că ar trebui să turnați întotdeauna acidul în apă, nu invers. Adăugarea de apă la acid poate provoca stropiri periculoase și dispersarea aerosolilor de acid sulfuric, care inhalat în cantități excesive poate avea consecințe negative asupra organismului. Pentru a preveni astfel de accidente este util să rețineți sintagma „nu dați acid acidului”.
Uneori, mecanismele de răcire sunt utilizate în diluarea unor cantități mari de acid sulfuric, deoarece acest proces poate duce la fierberea necontrolată a soluției în sine.
Pericole industriale
Deși acidul sulfuric este neinflamabil, contactul cu unele metale duce la eliberarea unor cantități mari de hidrogen . Dispersia vaporilor de trioxid de sulf este un pericol suplimentar de incendiu care afectează acest acid.
Acidul sulfuric corodează țesuturile și vaporii acestuia provoacă iritații severe asupra ochilor , căilor respiratorii și mucoaselor ; în cantități mari există și riscul unui edem pulmonar violent, cu afectarea plămânilor . La concentrații scăzute, simptomele expunerii cronice sunt coroziunea dinților și posibile leziuni ale căilor respiratorii . În Statele Unite , concentrația maximă de vapori de acid sulfuric în zonele în care există 1 mg / m 3 și în alte țări au limitări foarte similare.
Au fost raportate despre ingestia de acid sulfuric, care a fost documentată într-un deficit de vitamina B2 și, în ceea ce privește nervii optici , deteriorarea axonilor .
Notă
- ^ Tablă cu acid sulfuric pe IFA-GESTIS Depusă la 16 octombrie 2019 în Internet Archive .
- ^ Pierre Macquer, Andrew Reid, Elements of the theory and practice of chimistry, Volumul 1 , Londra, Millar și Nourse, 1758, p. 227.
Elemente conexe
- Oleum
- Acid peroximonosulfuric
- Acid peroxidisulfuric
- Acid tiosulfuric
- Trioxid de sulf
- Dioxid de sulf
- Procesul camerei de plumb
Alte proiecte
-
Wikibooks conține texte sau manuale de acid sulfuric -
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere cu acid sulfuric
linkuri externe
- (EN) Acid sulfuric , al Enciclopediei Britannice , Encyclopædia Britannica, Inc.
| Controlul autorității | Thesaurus BNCF 31213 · LCCN (RO) sh85130391 · GND (DE) 4180424-7 · BNF (FR) cb12390469w (data) · NDL (RO, JA) 00569903 |
|---|
