google1c8e871d32787010.htmlمارون گاز گستر اروند | اسید سولفوریک

این وب سایت به دلیل عدم تمدید حساب کاربری مسدود شده است.

ساخت سایت با سایت ساز سی می پلاس

اسید سولفوریک

اسید سولفوریک چیست؟

سولفوریک اسید با فرمول H۲SO۴ که در گذشته جوهر گوگرد یا هیدروژن سولفات خوانده می‌شد، اسیدی با چگالی بالا، بی‌رنگ و بسیار قوی است که با هر درصدی در آب حل می‌شود. این ماده یکی از مهم‌ ترین مواد شیمیایی موجود در جهان است که از واکنش آب با سولفور تری‌ اکسید (که خود از ترکیب سولفور دی‌ اکسیدو اکسیژن از طریق فرایند تماسی یا فرایند محفظه‌ ای بدست می‌آید) ساخته می‌شود. این ماده گاهی به عنوان (سلطان مواد شیمیایی) خوانده می‌شود چرا که حجم تولید آن در جهان بسیار زیاد است. در حقیقت این اسید به قدری با اهمیت است که سرانه مصرف آن به ازای هر فرد، یکی از شاخص‌ های تعیین پیشرفت فنی کشور ها است..

تاریخچه اسید سولفوریک

سولفوریک اسید برای نخستین بار توسط جابر ابن حیان کشف شد. او با تقطیر کانی‌ های سولفات آهن (معروف به زاج سبز) (آهن سولفات هفت آبه به فرمول FeSO4.7H2O) و مس(II) سولفات، این اسید را به دست آورد. در قرن هجدهم، جان گلوبر، اسید سولفوریک را از سوزاندن گوگرد و نیترات پتاسیم در مجاورت بخار آب تهیه کرد.

در سال‌ های بعد، جان روبک اسید سولفوریک را با غلظت ۴۰–۳۵٪ در ظروف سربی تولید می‌کرد.

در سال ۱۸۲۷ با معرفی برج‌ های سربی برای بازیافت اکسیدهای نیتروژن توسط ژوزف گیلوساک قدم مهمی در تولید اسید سولفوریک برداشته شد و نخستین بهینه‌ سازی انجام یافته بر روی آن مبتنی بر افزودن هوای محیط به سیستم به منظور پیشرفت بیشتر واکنش بود. همچنین به جای استفاده از سیستم ناپیوسته (batch) از سیستم پیوسته سوزاندن گوگرد در آن استفاده گردید. ۳۲ سال بعد جان گلاور اولین برج حذف نیتروژن و افزایش غلظت اسید سولفوریک را معرفی نمود. برج‌های گیلوساک و گلاور اولین برج حذف نیتروژن و افزایش غلظت اسید سولفوریک را معرفی نمود. برج‌های گیلوساک و گلاور بخش‌های اصلی سیستمی را که ما امروزه به نام فرایند تولید اسید سولفوریک در اتاق سربی می‌شناسیم را تشکیل می‌دهند.

کارهای ابتدایی روی فرایند مجاورت (تماسی) توسط فیلیپس در سال ۱۸۳۱ انجام گرفت. در آن زمان تحقیقات روی انجام واکنش بین گوگرد دی‌اکسید و اکسیژن با نسبت‌ های استوکیومتری متمرکز بود.

در سال ۱۹۰۱ با گشوده شدن رموز پارامتر های فرایندی واکنش اکسیداسیون کاتالیکی گوگرد دی‌اکسید توسط شرکت BASF فرایند مدرن مجاورت (تماسی) متولد شد و اولین کارخانه تولید اسید سولفوریک به روش مجاورت (تماسی) توسط آن شرکت و در آمریکا ساخته شد. حال با گذشت بیش از یک قرن از معرفی فرایند مجاورت (تماسی)، اگرچه مبانی مورد استفاده آن در کارخانه‌های تولید اسید سولفوریک ثابت باقی مانده ولی واحدها، بزرگتر و پیچیده‌تر شده‌ اند و با اینکه صنعت تولید اسید سولفوریک یک صنعت قدیمی محسوب می‌شود ولی توسعه پیوسته آن برای ساخت واحدهای بهینه‌ تر ادامه دارد. در واحدهای امروزی ساخت اسید سولفوریک هدف بر روی کاهش آلودگی‌ ها، بهبود بازده و ایمنی، کاهش هزینه‌های ساخت و بهره‌برداری متمرکز شده‌ است.

کاربرد اسید سولفوریک چیست؟

از سولفوریک اسید در تهیه کودهای شیمیایی، مواد منفجره (مانند تی ان تی)، آب باتری اتومبیل، صنایع معدنی و فلزی، چرم سازی، لاستیک سازی، نساجی و شوینده استفاده می‌شود

ساختار و خواص فیزیکی و شیمیایی اسید سولفوریک

خواص فیزیکی

این ماده دارای مولکول‌های دارای گشتاور قطبی است که می‌توانند با یک‌دیگر پیوند هیدروژنی برقرار کنند. پس سولفوریک اسید مایعی است با نقطه جوش بالا و هم چنین یک مایع ویسکوز (دارای گران روی زیاد) محسوب می‌شود. همین شرایط مولکولی باعث می‌شوند که سولفوریک اسید به خوبی در آب حل شود و محلول‌های اسیدی مختلف تولید کند.

ساختار مولکولی و خصلت اسیدی

این ماده از مولکول‌هایی شامل یک اتم گوگرد، چهار اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن ساخته شده‌است. از آن‌جا که هیدروژن‌ ها به اتم اکسیژن متصل هستند، حامل بار مثبت جزئی می‌باشند و قادرند به عنوان هیدروژن اسیدی عمل کنند. با از دست دادن اولین هیدروژن، آنیون هیدروژن‌ سولفات تولید می‌شود که با توجه به ساختارهای رزونانسی، بسیار پایدار است؛ بنابراین اولین تفکیک سولفوریک اسید، به شکل کامل انجام می‌شود:

H2SO4 + H2O → HSO4- + H3O+ (1

برای دومین مرحله، باید هیدروژن به شکل کاتیون، آنیون هیدروژن‌ سولفات را ترک کند که چندان راحت نیست؛ بنابراین تفکیک دومین هیدروژن اسیدی در سولفوریک اسید، کامل نیست و یک واکنش تعادلی است:

HSO4- + H2O ⇔ H3O+ + SO42- (2

تولید سولفوریک اسید

فرایند مجاورت

سولفوریک اسید، یکی از مهم‌ترین مواد شیمیایی صنعتی است که با استفاده از فرایند مجاورت تولید می‌شود. در مرحله نخست گوگرد در مجاورت اکسیژن، اکسید شده و گوگرد دی‌اکسید به دست می‌آید:

S(s) + O2(g) → SO2(g) (1

در مرحله بعد گوگرد دی‌اکسید در مجاورت یک کاتالیزگر و در واکنش با اکسیژن اضافی به SO۳ اکسیده می‌شود:

SO2(g) + O2(g) → SO3(g) (2

این واکنش گرما ده است و انتروپی (بی نظمی) آن کاهش می‌یابد چون عامل انتروپی نامساعد است (پدیده‌های جهان به سمت بی نظمی بیشتر می‌روند) یک عامل نامساعد ترمودینامیکی دارد پس برگشت‌ پذیر است.

واکنش بالا در دمای معمولی بسیار کند است؛ لذا در روش صنعتی، از دماهای بالاتر (۴۰۰C تا۷۰۰C) و از یک کاتالیزور (مانند پنتا اکسید وانادیم V۲O۵ یا اسفنج پلاتین، که البته امروزه کمتر به کار می‌رود) استفاده می‌شود. از واکنش گوگرد تری‌اکسید با آب، محلول سولفوریک اسید تشکیل می‌شود:

SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq) (3

با تکرار مراحل بالا و دمیدن گوگرد تری‌اکسید درون محلول سولفوریک اسید، پیروسولفوریک اسید (H2S2O7) تشکیل می‌شود:

H2SO4(l) + SO3(g) → H2S2O7(l) (4

سپس با افزودن آب به پیروسولفوریک اسید، محلول سولفوریک اسید را تهیه می‌کنند:

H2S2O7(l) + H2O(l) → 2H2SO4(l) (۵

کنترل این روش که در آن، پیروسولفوریک اسید تشکیل می‌شود، آسان‌ تر از واکنش مستقیم گوگرد تری‌اکسید با آب است؛ بنابراین از این واکنش برای تولید سولفوریک اسید با درصد معین و غلظت دل‌خواه استفاده می‌شود.

دیگر روش‌ها

سولفوریک اسید را می‌توان در آزمایشگاه از واکنش گاز گوگرد دی‌اکسید با هیدروژن پراکسید (آب اکسیژنه) به دست آورد.

(g) + H۲O2 (l) → H۲SO۴ (l)SO2

روش دیگر تولید سولفوریک اسید در آزمایشگاه با استفاده از الکترولیز محلول مس (ll)سولفات می‌باشد که کاتد باید از فلزی باشد که رسانایی خوبی دارد، مانند مس و آند نیز باید از جنس پلاتین یا زغال باشد تا با محلول واکنش ندهد.