חומצה גופרתית. פורמולה, מאפיינים, הכנה ושימוש

חומצה גופרתית הוא השם ההיסטורי: שמן חומצה גופרתית. המחקר של חומצה התחיל בימי קדם, בכתביו, הוא תאר: הרופא היווני דיוסקורידס, חוקר הטבע הרומאי Pliniy Starshy, האלכימאים האיסלמיים Geber, ראזי אבן סינא ואחרים. בשומר הייתה רשימה של ויטריול, אשר מסווגות לפי הצבע של החומר. בימינו, המילה "קנקנתום" מאחד סולפטים הידרט קריסטל של מתכות divalent.

במאה ה -17, הולנדית, הכימאי הגרמני יוהן גלאובר חומצה גופרתית מתקבל על ידי שריפת גופרית עם אשלגן חנקתי (KNO3) בנוכחות אדי מים. בשנת 1736, Dzhoshua Uord (רוקח מלונדון), שיטה זו משמשת בייצור. זמן זה יכול להיחשב נקודת התייחסות, כאשר כבר בקנה מידה גדול החלו להיווצר חומצה גופרתית. זה פורמולה (H2SO4), מקובל לחשוב להיות מותקן ברצליוס כימאי שבדי (1779-1848) שותק מאוחר.

ברצליוס באמצעות מאותיות (יסודות כימיים מיועדים) וקודים דיגיטליים תחתונים (מסומן במספר במולקולה, אטומים של הסוג הנתון) מצאו כי מולקולה אחת מכיל אטום גופרית 1 (S), שני אטומי מימן (H) ואטום חמצן 4 (O ). מאז אותה תקופה, נודע רכב איכותי וכמותי של המולקולה, כלומר בשפה של כימיה תארה חומצה גופרתית.

הנוסחא המבנית, המראה את הסדר ההדדי גרפי של אטומים במולקולה ואת הקשרים הכימיים בין אותם (הם בדרך כלל מסומנים קווים) מודיעה כי במרכז המולקולה הוא אטום גופרית שהוא כפול קשור לשני אטומי חמצן. עם שני אטומי החמצן האחרים כדי שכל אחד מהם מחוברים אטום מימן, אטום הגופרית קשור גם על ידי קשרים יחידים.

המאפיינים

חומצה גופרתית - חסרת צבע או צהובה מעט, נוזל צמיג, מסיסה במים בכלל הריכוזי. זהו מינרל חזק חומצה. החומצה היא מאכל מאוד למתכות (אינטראקציה מרוכזת עם ברזל בלי חימום, וזה passivates) סלעים, רקמות מן החי או חומרים אחרים. יש לו hygroscopicity גבוהה וכן תכונות מחמצן חזקות מבוטאת. בטמפרטורה של 10.4 מעלות מתמצק חומצה C. כאשר מחומם ל 300 מעלות צלזיוס כמעט 99% חומצה מאבד trioxide גופרית (SO3).

תכונותיו להשתנות תלוי בריכוז של בתמיסה מימית. ישנם שמות נפוצים הם פתרונות חומצה. לדלל חומצה נחשבת 10%. נטענות - מ 29 ל 32%. בריכוזים פחות מ 75% (כהגדרתו ISO 2184) הוא נקרא המגדל. אם הריכוז של 98%, אז זה יהיה מרוכז חומצה גופרתית. הנוסחה (כימי או מבני) בכל המקרים נשאר ללא שינוי.

כאשר מומס חומצה מרוכזת גופרתית, trioxide או אולאום גופרית נוצרת רותח חומצה גופרתית, הנוסחה שלה יכולה להיכתב: H2S2O7. חומצה נטו (H2S2O7) היא טמפרטורה שיש מוצק היתוך של 36 ° C. תגובה הידרציה חומצה גופרתית מאופיינת שחרורו של חום בכמויות גדולות.

חומצה מדוללת הגיבה עם מתכת מגיבה עם אשר מפגינה תכונות מחמצן חזקות. זה משחזר את החומצה הגופרתית, חומרי נוסחא נוצרו המכילים מופחתים (עד 4, 0 או -2) אטום גופרית, יכול להיות: SO2, S או H2S.

הוא מגיב עם מתכות עישון, למשל: פחמן או גופרית:

2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O

מגיב עם נתרן כלורי:

H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl

הוא מאופיין על ידי תגובת תמרת electrophilic של אטום מימן מחובר לטבעת הבנזן של התרכובת הארומטית לקבוצת -SO3H.

קבלה

בשנת 1831, את הסיכה היה פטנט שיטת קבלת H2SO4, המהווה כיום העיקרי. היום רוב החומצה הגופרתית מיוצר בשיטה זו. חומרי הגלם המשמשים עפרות גפרו (בדרך כלל ברזל פיריט FeS2), אשר ונשרפו בכבשנים מיוחדים, וכך נוצרת גז calcined. מכיוון שטמפרטורת הגז שווה 900 מעלות צלזיוס, אז זה היה מקורר חומצה גופרתית בריכוז של 70%. הגז ציקלון ואת משקע אלקטרוסטטי הוא ניקה מפני אבק במגדלי כביסה עם ריכוז חומצה של 40 ו 10% של רעלים זרז (As2O5 פלואור), משקעים אלקטרוסטטיים רטובים של תרסיס חומצה. הבא, הגז שרופים המכיל תחמוצת הגופרית 9% (SO2), מיובש ומוכנס מנגנון קשר. עובר דרך 3 שכבות של זרז ונדיום, SO2 הוא מתחמצן ל SO3. כדי לפזר את trioxide הגופרית נוצר, חומצה גופרתית מרוכזת משמשת. פתרון פורמולה של trioxide גופרית (SO3) חומצה גופרתית נטולת מים הוא H2S2O7. בצורה זו אולאום במכלי פלדה מועבר לצרכן שם הוא מדולל לריכוז הרצוי.

יישום

בשל תכונות כימיות שונות, יש H2SO4 מגוון רחב של יישומים. בשנת הייצור של החומצה עוצמה, כאלקטרוליט בתוך סוללות עופרת חומצה לייצור חומרי הניקוי השונים, הוא גם מגיב חשוב בתעשייה הכימית. כמו כן הוא משמש בייצור: אלכוהול, מוצרי פלסטיק, צבעים, גומי, אסתר, דבקים, חומרי נפץ, סבונים ודטרגנטים, תרופות, עיסת נייר, נפט.