กรดซัลฟิวริกและคุณสมบัติทางเคมีของมัน คุณสมบัติการออกซิไดซ์ของกรดซัลฟิวริก

การผลิตกรดซัลฟิวริกเชิงอุตสาหกรรมเริ่มขึ้นในศตวรรษที่ 15 จากนั้นสารนี้เรียกว่า "กรดกำมะถัน" ปัจจุบันเป็นสารที่ต้องการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม หากในช่วงรุ่งเช้าของการค้นพบกรดซัลฟิวริก ความต้องการทั้งหมดของมนุษย์สำหรับสารนี้มีหลายสิบลิตร ทุกวันนี้ การเรียกเก็บเงินจะไปถึงหลายล้านตันต่อปี

กรดซัลฟิวริกบริสุทธิ์ (สูตร H2SO4) ที่ความเข้มข้น 100% เป็นของเหลวข้นไม่มีสี คุณสมบัติหลักของมันคือการดูดความชื้นสูงพร้อมด้วยการปล่อยความร้อนสูง สารละลายเข้มข้นรวมถึงสารละลายตั้งแต่ 40% - สามารถละลายแพลเลเดียมหรือซิลเวอร์ได้ ที่ความเข้มข้นต่ำกว่า สารจะมีปฏิกิริยาน้อยกว่าและทำปฏิกิริยา เช่น กับทองแดงหรือทองเหลือง

H2SO4 เกิดขึ้นในรูปแบบที่บริสุทธิ์ในธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น ในทะเลสาบเดดเลคในซิซิลี กรดซัลฟิวริกไหลออกมาจากด้านล่าง: ในกรณีนี้ ไพไรต์จาก เปลือกโลก. นอกจากนี้ กรดซัลฟิวริกหยดเล็กๆ มักจะจบลงในชั้นบรรยากาศของโลกหลังจากการปะทุของภูเขาไฟขนาดใหญ่ ซึ่งในกรณีนี้ H2SO4 อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้อย่างมีนัยสำคัญ

ได้รับกรดซัลฟิวริก

แม้จะมีกรดซัลฟิวริกอยู่ในธรรมชาติ แต่ส่วนใหญ่ผลิตขึ้น ทางอุตสาหกรรม.

ที่พบมากที่สุดในวันนี้คือ ช่องทางการติดต่อการผลิต: ลดอันตรายต่อ สิ่งแวดล้อมและได้รับสินค้าที่เหมาะสมกับผู้บริโภคทุกคนมากที่สุด ที่นิยมน้อยกว่าคือวิธีการผลิตไนตรัสซึ่งเกี่ยวข้องกับการออกซิเดชันกับไนตริกออกไซด์

สารต่อไปนี้ทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบในการผลิตแบบสัมผัส:

กำมะถัน;
หนาแน่น (กำมะถัน pyrites);
วาเนเดียมออกไซด์ (ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา);
ซัลไฟด์ของโลหะต่างๆ
ไฮโดรเจนซัลไฟด์

ก่อนเริ่มต้น กระบวนการผลิตกำลังเตรียมวัตถุดิบในระหว่างนั้นก่อนอื่นไพไรต์จะถูกบดในเครื่องบดพิเศษ สิ่งนี้ช่วยให้คุณเร่งปฏิกิริยาเนื่องจากพื้นที่สัมผัสของสารออกฤทธิ์เพิ่มขึ้น จากนั้นจึงทำความสะอาดหนาแน่น: ด้วยเหตุนี้จึงแช่ในภาชนะขนาดใหญ่ที่มีน้ำในขณะที่สิ่งสกปรกและเศษหินลอยขึ้นสู่ผิวน้ำหลังจากนั้นจะถูกลบออก

การผลิตเองสามารถแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน:

ไพไรต์บริสุทธิ์หลังจากการบดจะถูกบรรจุลงในเตาเผาซึ่งจะถูกเผาที่อุณหภูมิสูงถึง 800 องศา จากด้านล่าง อากาศจะถูกส่งไปยังห้องเพาะเลี้ยงตามหลักการทวนกระแส เนื่องจากทางช่องท้องอยู่ในสถานะแขวนลอย ก่อนหน้านี้ การยิงดังกล่าวเกิดขึ้นภายในไม่กี่ชั่วโมง แต่ตอนนี้ กระบวนการนี้ใช้เวลาไม่กี่วินาที ของเสียในรูปของเหล็กออกไซด์ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการคั่วจะถูกลบออกและส่งไปยังสถานประกอบการด้านโลหะวิทยา ในระหว่างการเผา ก๊าซ SO2 และ O2 จะถูกปล่อยออกมา รวมทั้งไอน้ำ หลังจากทำความสะอาดจากอนุภาคที่เล็กที่สุดและไอน้ำ จะได้รับออกซิเจนและซัลเฟอร์ออกไซด์บริสุทธิ์
ในระยะที่สอง ปฏิกิริยาคายความร้อนเกิดขึ้นภายใต้ความกดดัน ซึ่งเกี่ยวข้องกับตัวเร่งปฏิกิริยาวาเนเดียม ปฏิกิริยาเริ่มต้นที่อุณหภูมิ 420 องศา แต่เพื่อประสิทธิภาพที่มากขึ้น สามารถเพิ่มได้ถึง 550 องศา ในระหว่างการทำปฏิกิริยา จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของตัวเร่งปฏิกิริยาและ SO2 จะถูกแปลงเป็น SO
ขั้นตอนการผลิตที่สามคือการดูดซับ SO3 ในหอดูดซับ ทำให้เกิด H2SO4 oleum ซึ่งบรรจุลงในถังและส่งไปยังผู้บริโภค ความร้อนส่วนเกินระหว่างการผลิตจะใช้เพื่อให้ความร้อน

ผลิต H2SO4 ประมาณ 10 ล้านตันต่อปีในรัสเซีย ในขณะเดียวกัน ผู้ผลิตหลักก็คือบริษัทที่เป็นผู้บริโภคหลักเช่นกัน โดยพื้นฐานแล้วสิ่งเหล่านี้คือสถานประกอบการที่ผลิตปุ๋ยแร่เช่น Ammophos, Balakovo Mineral Fertilizers เนื่องจากไพไรต์ซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักเป็นผลิตภัณฑ์เสียของสถานประกอบการด้านการตกแต่ง ซัพพลายเออร์คือโรงงานเสริมสมรรถนะ Talnakh และ Norilsk

ในโลก ผู้นำในการผลิต H2SO4 คือจีนและสหรัฐอเมริกา ซึ่งผลิตสาร 60 และ 30 ล้านตันต่อปีตามลำดับ

การใช้กรดซัลฟิวริก

อุตสาหกรรมทั่วโลกทุกปีใช้กรดซัลฟิวริกประมาณ 200 ล้านตันสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์หลายประเภท ในแง่ของการใช้ในอุตสาหกรรม เป็นอันดับหนึ่งในบรรดากรดทั้งหมด

การผลิตปุ๋ย ผู้บริโภคหลักของกรดซัลฟิวริก (ประมาณ 40%) คือการผลิตปุ๋ย นั่นคือเหตุผลที่พืชที่ผลิต H2SO4 ถูกสร้างขึ้นใกล้กับพืชที่ผลิตปุ๋ย บางครั้งเป็นส่วนหนึ่งขององค์กรเดียวกันกับวงจรการผลิตทั่วไป ในการผลิตนี้ใช้กรดบริสุทธิ์ที่มีความเข้มข้น 100% สำหรับการผลิตซูเปอร์ฟอสเฟตหรือแอมโมฟอสเป็นตัน ส่วนใหญ่มักใช้ใน เกษตรกรรมใช้กรดซัลฟิวริกประมาณ 600 ลิตร
การทำให้บริสุทธิ์ของไฮโดรคาร์บอน การผลิตน้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมันแร่ยังไม่ได้ทำโดยไม่มีกรดกำมะถัน อุตสาหกรรมนี้ยังบริโภคประมาณ 30% ของ H2SO4 ทั้งหมดที่ผลิตในโลก ซึ่งในกรณีนี้ใช้สำหรับการทำให้บริสุทธิ์ในกระบวนการกลั่นน้ำมัน นอกจากนี้ยังรักษาบ่อน้ำมันระหว่างการผลิตน้ำมันและเพิ่มค่าออกเทนของเชื้อเพลิง
โลหะวิทยา กรดซัลฟูริกใช้ในงานโลหะเพื่อทำความสะอาด แผ่นโลหะ, ลวดและช่องว่างทุกชนิดจากสนิม, มาตราส่วน ตลอดจนการบูรณะอะลูมิเนียมในการผลิตโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ใช้สำหรับกัดพื้นผิวโลหะก่อนเคลือบด้วยนิกเกิล โครเมียม หรือทองแดง
อุตสาหกรรมเคมี ด้วยความช่วยเหลือของ H2SO4 ทำให้เกิดสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์จำนวนมาก: ฟอสฟอริก, ไฮโดรฟลูออริกและกรดอื่น ๆ , อะลูมิเนียมซัลเฟตซึ่งใช้ใน อุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ. หากไม่มีเอทิลแอลกอฮอล์ ยารักษาโรค ผงซักฟอก,ยาฆ่าแมลงและสารอื่นๆ

ขอบเขตของ H2SO4 นั้นใหญ่มาก และเป็นไปไม่ได้ที่จะระบุวิธีการใช้งานในอุตสาหกรรมทั้งหมด นอกจากนี้ยังใช้ในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ การผลิตสีย้อม เป็นอิมัลซิไฟเออร์ในอุตสาหกรรมอาหาร ในการสังเคราะห์วัตถุระเบิด และเพื่อวัตถุประสงค์อื่นอีกมากมาย

กรดเป็นสารประกอบทางเคมีที่ประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนและสารตกค้างที่เป็นกรด เช่น SO4, SO3, PO4 เป็นต้น เป็นกรดอนินทรีย์และอินทรีย์ อดีตรวมถึงไฮโดรคลอริก, ฟอสฟอริก, ซัลไฟด์, ไนตริก, กรดซัลฟิวริก ที่สอง - อะซิติก, ปาล์มิติก, ฟอร์มิก, สเตียริก ฯลฯ

กรดกำมะถันคืออะไร

กรดนี้ประกอบด้วยไฮโดรเจนสองอะตอมและกรดตกค้าง SO4 มีสูตร H2SO4

กรดซัลฟิวริกหรือที่เรียกว่าซัลเฟตหมายถึงกรดไดเบสิกที่มีออกซิเจนอนินทรีย์ สารนี้จัดว่าเป็นสารที่มีฤทธิ์รุนแรงและมีฤทธิ์ทางเคมีมากที่สุดชนิดหนึ่ง ในปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่จะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ กรดนี้ใช้ได้ในรูปแบบเข้มข้นหรือเจือจาง โดยทั้งสองกรณีมีความแตกต่างกันเล็กน้อย คุณสมบัติทางเคมี.

คุณสมบัติทางกายภาพ

กรดซัลฟิวริกในสภาวะปกติมีสถานะเป็นของเหลว จุดเดือดอยู่ที่ประมาณ 279.6 องศาเซลเซียส จุดเยือกแข็งเมื่อกลายเป็นผลึกแข็งอยู่ที่ -10 องศา 100 เปอร์เซ็นต์ และ -20 ถึง 95 เปอร์เซ็นต์

กรดซัลเฟตบริสุทธิ์ 100% เป็นน้ำมัน สารเหลวไม่มีกลิ่นและไม่มีสีซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำเกือบสองเท่า - 1840 กก. / ลบ.ม.

คุณสมบัติทางเคมีของกรดซัลเฟต

กรดซัลฟิวริกทำปฏิกิริยากับโลหะ ออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ และเกลือ เมื่อเจือจางด้วยน้ำในสัดส่วนต่างๆ ก็สามารถทำงานแตกต่างกันได้ ลองมาดูคุณสมบัติของสารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้นและอ่อนๆ แบบแยกกันกันดีกว่า

สารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้น

สารละลายเข้มข้นถือเป็นสารละลายที่มีกรดซัลเฟตร้อยละ 90 สารละลายกรดซัลฟิวริกดังกล่าวสามารถทำปฏิกิริยาได้แม้เพียงเล็กน้อย โลหะที่ใช้งานเช่นเดียวกับอโลหะ ไฮดรอกไซด์ ออกไซด์ เกลือ คุณสมบัติของสารละลายกรดซัลเฟตนั้นคล้ายคลึงกับกรดไนเตรตเข้มข้น

ปฏิกิริยากับโลหะ

ในระหว่างปฏิกิริยาทางเคมีของสารละลายเข้มข้นของกรดซัลเฟตกับโลหะที่อยู่ทางด้านขวาของไฮโดรเจนในชุดไฟฟ้าเคมีของแรงดันโลหะ (นั่นคือเมื่อไม่มีปฏิกิริยามากที่สุด) จะเกิดสารต่อไปนี้: ซัลเฟตของโลหะที่ ปฏิสัมพันธ์เกิดขึ้น น้ำและซัลเฟอร์ไดออกไซด์ โลหะอันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์กับสารที่อยู่ในรายการ ได้แก่ ทองแดง (คิวรัม) ปรอท บิสมัท เงิน (อาร์เจนตัม) แพลตตินัมและทองคำ (ออรัม)

ปฏิกิริยากับโลหะที่ไม่ใช้งาน

สำหรับโลหะที่อยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนในอนุกรมแรงดัน กรดซัลฟิวริกเข้มข้นจะมีพฤติกรรมแตกต่างกันเล็กน้อย อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเคมี สารต่อไปนี้จะเกิดขึ้น: ซัลเฟตของโลหะบางชนิด ไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือกำมะถันบริสุทธิ์และน้ำ โลหะที่เกิดปฏิกิริยาดังกล่าว ได้แก่ เหล็ก (ferum) แมกนีเซียม แมงกานีส เบริลเลียม ลิเธียม แบเรียม แคลเซียม และอื่นๆ ทั้งหมดที่อยู่ในชุดของแรงดันไฟฟ้าทางด้านซ้ายของไฮโดรเจน ยกเว้นอะลูมิเนียม โครเมียม นิกเกิลและไททาเนียม - กรดซัลเฟตเข้มข้นไม่ทำปฏิกิริยากับพวกมัน

ปฏิกิริยากับอโลหะ

สารนี้เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง ดังนั้นจึงสามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีรีดอกซ์กับอโลหะ เช่น คาร์บอน (คาร์บอน) และกำมะถัน อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาดังกล่าว จำเป็นต้องปล่อยน้ำ เมื่อสารนี้ถูกเติมลงในคาร์บอน คาร์บอนไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ก็จะถูกปลดปล่อยออกมาด้วย และถ้าคุณเติมกรดลงในกำมะถัน คุณจะได้เพียงซัลเฟอร์ไดออกไซด์และน้ำเท่านั้น ในปฏิกิริยาเคมีดังกล่าว กรดซัลเฟตจะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์

ปฏิกิริยากับสารอินทรีย์

คาร์บอนไดออกไซด์สามารถแยกแยะได้จากปฏิกิริยาของกรดซัลฟิวริกกับสารอินทรีย์ กระบวนการดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อสารที่กำหนดชนกับกระดาษ น้ำตาล เส้นใย ไม้ ฯลฯ ในกรณีนี้ คาร์บอนจะถูกปล่อยออกมาในทุกกรณี คาร์บอนที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาสามารถโต้ตอบกับกรดซัลฟิวริกได้บางส่วน ภาพแสดงปฏิกิริยาของน้ำตาลกับสารละลายกรดซัลเฟตที่มีความเข้มข้นปานกลาง

ปฏิกิริยากับเกลือ

นอกจากนี้ สารละลายเข้มข้นของ H2SO4 ทำปฏิกิริยากับเกลือแห้ง ในกรณีนี้ เกิดปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนมาตรฐาน ซึ่งเกิดเป็นโลหะซัลเฟต ซึ่งมีอยู่ในโครงสร้างของเกลือ และกรดที่มีสารตกค้างที่อยู่ในองค์ประกอบของเกลือ อย่างไรก็ตาม กรดซัลฟิวริกเข้มข้นจะไม่ทำปฏิกิริยากับสารละลายเกลือ

ปฏิกิริยากับสารอื่นๆ

นอกจากนี้ สารนี้สามารถทำปฏิกิริยากับโลหะออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของพวกมันได้ ในกรณีเหล่านี้ ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนเกิดขึ้น ในโลหะซัลเฟตตัวแรกและน้ำจะถูกปล่อยออกมา ในครั้งที่สอง - เหมือนกัน

คุณสมบัติทางเคมีของสารละลายอ่อนของกรดซัลเฟต

กรดซัลฟิวริกเจือจางทำปฏิกิริยากับสารหลายชนิดและมีคุณสมบัติเหมือนกับกรดทั้งหมด ซึ่งแตกต่างจากของเข้มข้นที่ทำปฏิกิริยากับโลหะแอคทีฟเท่านั้นนั่นคือโลหะที่อยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนในชุดของแรงดันไฟฟ้า ในกรณีนี้ จะเกิดปฏิกิริยาการแทนที่แบบเดียวกัน เช่นเดียวกับในกรณีของกรดใดๆ สิ่งนี้จะปล่อยไฮโดรเจน นอกจากนี้ สารละลายกรดดังกล่าวยังทำปฏิกิริยากับสารละลายเกลือ ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยน ซึ่งได้อธิบายไว้ข้างต้นแล้ว กับออกไซด์ที่เข้มข้นเช่นเดียวกับไฮดรอกไซด์ก็เช่นเดียวกัน นอกจากซัลเฟตธรรมดาแล้วยังมีไฮโดรซัลเฟตซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาของไฮดรอกไซด์และกรดซัลฟิวริก

จะทราบได้อย่างไรว่าสารละลายมีกรดซัลฟิวริกหรือซัลเฟต

เพื่อตรวจสอบว่าสารเหล่านี้มีอยู่ในสารละลายหรือไม่ จะใช้ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพพิเศษสำหรับซัลเฟตไอออน ซึ่งช่วยให้คุณสามารถค้นหาได้ ประกอบด้วยการเติมแบเรียมหรือสารประกอบในสารละลาย ส่งผลให้เกิดการตกตะกอน สีขาว(แบเรียมซัลเฟต) บ่งชี้ว่ามีซัลเฟตหรือกรดซัลฟิวริก

กรดซัลฟิวริกผลิตได้อย่างไร?

วิธีการผลิตทางอุตสาหกรรมที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดคือการสกัดจากแร่เหล็กไพไรต์ กระบวนการนี้เกิดขึ้นในสามขั้นตอนซึ่งแต่ละขั้นตอนมีความแน่นอน ปฏิกิริยาเคมี. ลองพิจารณาพวกเขา ประการแรก ออกซิเจนจะถูกเติมเข้าไปในไพไรต์ ส่งผลให้เกิดเฟอร์รัมออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ซึ่งใช้สำหรับปฏิกิริยาต่อไป ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง ตามด้วยขั้นตอนโดยการเพิ่มออกซิเจนต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งเป็นวานาเดียมออกไซด์จะได้ซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ ในขั้นตอนสุดท้าย น้ำจะถูกเติมลงในสารที่ได้ และได้รับกรดซัลเฟต นี่เป็นกระบวนการที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการสกัดกรดซัลเฟตทางอุตสาหกรรม ซึ่งใช้บ่อยที่สุดเนื่องจากไพไรต์เป็นวัตถุดิบที่เข้าถึงได้มากที่สุดซึ่งเหมาะสำหรับการสังเคราะห์สารที่อธิบายไว้ในบทความนี้ กรดซัลฟิวริกที่ได้จากกระบวนการดังกล่าวใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ - ทั้งในอุตสาหกรรมเคมีและในอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น ในการกลั่นน้ำมัน การแต่งแร่ ฯลฯ นอกจากนี้ยังมักใช้ในเทคโนโลยีการผลิตเส้นใยสังเคราะห์หลายชนิด .

คำนิยาม

ปราศจากน้ำ กรดซัลฟูริกเป็นหนัก ของเหลวหนืดซึ่งผสมกับน้ำได้ง่ายในสัดส่วนใดๆ: ปฏิกิริยาดังกล่าวมีลักษณะพิเศษโดยคายความร้อนขนาดใหญ่เป็นพิเศษ (~880 kJ / mol ที่การเจือจางแบบอนันต์) และสามารถนำไปสู่การเดือดระเบิดและการกระเด็นของส่วนผสมหากเติมน้ำลงในกรด จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะใช้เสมอ กลับคำสั่งในการเตรียมสารละลายและเติมกรดลงในน้ำ อย่างช้าๆ และคนให้เข้ากัน

คุณสมบัติทางกายภาพบางประการของกรดซัลฟิวริกแสดงไว้ในตาราง

แอนไฮดรัส H 2 SO 4 เป็นสารประกอบที่โดดเด่นที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงผิดปกติและมีค่าการนำไฟฟ้าสูงมาก ซึ่งเกิดจากการแตกตัวของไอออนอัตโนมัติ (การสลายตัวอัตโนมัติ) ของสารประกอบ เช่นเดียวกับกลไกการนำถ่ายทอดการถ่ายทอดโปรตอนที่ช่วยให้มั่นใจถึงการไหล กระแสไฟฟ้าผ่านของเหลวหนืด จำนวนมากพันธะไฮโดรเจน

ตารางที่ 1. คุณสมบัติทางกายภาพกรดซัลฟูริก.

รับกรดกำมะถัน

กรดซัลฟิวริกเป็นสารเคมีทางอุตสาหกรรมที่สำคัญที่สุดและผลิตได้ราคาถูกที่สุดใน ปริมาณมากกรดในประเทศใด ๆ ของโลก

กรดซัลฟิวริกเข้มข้น (“น้ำมันกรดกำมะถัน”) ได้รับครั้งแรกโดยให้ความร้อนแก่ “กรดกำมะถันสีเขียว” FeSO 4 × nH 2 O และใช้เวลาใน จำนวนมากเพื่อให้ได้ Na 2 SO 4 และ NaCl

กระบวนการที่ทันสมัยในการผลิตกรดซัลฟิวริกใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ประกอบด้วยวาเนเดียมออกไซด์ (V) ออกไซด์ด้วยการเติมโพแทสเซียมซัลเฟตบนตัวพาของซิลิกอนไดออกไซด์หรือดินเบา ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ SO 2 ได้มาจากการเผากำมะถันบริสุทธิ์หรือโดยการเผาแร่ซัลไฟด์ (ส่วนใหญ่เป็น pyrite หรือแร่ Cu, Ni และ Zn) ในกระบวนการสกัดโลหะเหล่านี้ จากนั้น SO 2 จะถูกออกซิไดซ์เป็นไตรออกไซด์ จากนั้น จะได้กรดซัลฟิวริกโดย ละลายในน้ำ:

S + O 2 → SO 2 (ΔH 0 - 297 kJ / mol);

SO 2 + ½ O 2 → SO 3 (ΔH 0 - 9.8 kJ / mol);

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 (ΔH 0 - 130 kJ / mol)

คุณสมบัติทางเคมีของกรดซัลฟิวริก

กรดซัลฟิวริกเป็นกรดไดบาซิกที่แรง ในระยะแรก ในสารละลายที่มีความเข้มข้นต่ำ จะแยกตัวออกเกือบทั้งหมด:

H 2 SO 4 ↔H + + HSO 4 -.

ความแตกแยกในระยะที่สอง

HSO 4 - ↔H + + SO 4 2-

ดำเนินไปในระดับที่น้อยกว่า ค่าคงที่การแยกตัวของกรดซัลฟิวริกในระยะที่สอง ซึ่งแสดงในรูปของกิจกรรมไอออน K 2 = 10 -2

ในฐานะที่เป็นกรดไดบาซิก กรดซัลฟิวริกจะก่อตัวเป็นเกลือสองชุด: กรดปานกลางและกรด เกลือปานกลางของกรดซัลฟิวริกเรียกว่าซัลเฟตและเกลือที่เป็นกรดเรียกว่าไฮโดรซัลเฟต

กรดซัลฟิวริกดูดซับไอน้ำอย่างตะกละตะกลาม จึงมักใช้เพื่อทำให้ก๊าซแห้ง ความสามารถในการดูดซับน้ำยังอธิบายถึงการไหม้เกรียมของสารอินทรีย์หลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อยู่ในกลุ่มคาร์โบไฮเดรต (ไฟเบอร์ น้ำตาล ฯลฯ) เมื่อสัมผัสกับกรดซัลฟิวริกเข้มข้น กรดซัลฟิวริกกำจัดไฮโดรเจนและออกซิเจนออกจากคาร์โบไฮเดรต ซึ่งก่อตัวเป็นน้ำ และคาร์บอนจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของถ่านหิน

กรดซัลฟิวริกเข้มข้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งร้อน เป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรง มันออกซิไดซ์ HI และ HBr (แต่ไม่ใช่ HCl) เพื่อให้เกิดฮาโลเจน ถ่านหินเป็น CO 2 กำมะถันเป็น SO 2 ปฏิกิริยาเหล่านี้แสดงโดยสมการ:

8HI + H 2 SO 4 \u003d 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O;

2HBr + H 2 SO 4 \u003d Br 2 + SO 2 + 2H 2 O;

C + 2H 2 SO 4 \u003d CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O;

S + 2H 2 SO 4 \u003d 3SO 2 + 2H 2 O.

ปฏิกิริยาของกรดซัลฟิวริกกับโลหะจะแตกต่างกันไปตามความเข้มข้น กรดซัลฟิวริกเจือจางออกซิไดซ์ด้วยไฮโดรเจนไอออน ดังนั้นจึงทำปฏิกิริยากับโลหะที่อยู่ในชุดของแรงดันไฟฟ้าจนถึงไฮโดรเจนเท่านั้น ตัวอย่างเช่น

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2

อย่างไรก็ตาม ตะกั่วไม่ละลายในกรดเจือจางเนื่องจากเกลือ PbSO 4 ที่เกิดขึ้นนั้นไม่ละลายน้ำ

กรดซัลฟิวริกเข้มข้นเป็นสารออกซิไดซ์เนื่องจากกำมะถัน (VI) มันออกซิไดซ์โลหะในซีรีย์แรงดันไฟฟ้าจนถึงและรวมถึงเงิน ผลิตภัณฑ์จากการรีดิวซ์อาจแตกต่างกันไปตามกิจกรรมของโลหะและตามสภาวะ (ความเข้มข้นของกรด อุณหภูมิ) เมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะที่มีปฏิกิริยาต่ำ เช่น ทองแดง กรดจะลดลงเหลือ SO 2:

Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O.

เมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะที่มีฤทธิ์มากขึ้น ผลิตภัณฑ์รีดิวซ์อาจเป็นได้ทั้งไดออกไซด์และซัลเฟอร์อิสระและไฮโดรเจนซัลไฟด์ ตัวอย่างเช่น เมื่อทำปฏิกิริยากับสังกะสี ปฏิกิริยาอาจเกิดขึ้น:

Zn + 2H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O;

4Zn + 5H 2 SO 4 \u003d 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

การใช้กรดซัลฟิวริก

การใช้กรดซัลฟิวริกแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศและจากทศวรรษสู่ทศวรรษ ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกา พื้นที่หลักของการบริโภค H 2 SO 4 คือการผลิตปุ๋ย (70%) รองลงมาคือ การผลิตสารเคมี, โลหะวิทยา, การกลั่นน้ำมัน (~5% ในแต่ละพื้นที่) ในสหราชอาณาจักร การกระจายการบริโภคตามอุตสาหกรรมแตกต่างกัน: ปุ๋ย H 2 SO 4 ที่ผลิตได้เพียง 30% เท่านั้นที่ใช้ในการผลิตปุ๋ย แต่ 18% ไปที่สี เม็ดสี และสารตัวกลางของสีย้อม 16% สำหรับการผลิตเคมี 12% สำหรับสบู่และผงซักฟอก 10% สำหรับการผลิตเส้นใยธรรมชาติและเส้นใยประดิษฐ์ และ 2.5% ใช้ในโลหะวิทยา

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่าง 1

ออกกำลังกาย

กำหนดมวลของกรดซัลฟิวริกที่สามารถหาได้จากไพไรต์หนึ่งตัน ถ้าผลผลิตของซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV) ในปฏิกิริยาการคั่วเท่ากับ 90% และซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI) ในตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของกำมะถัน (IV) คือ 95% ของทฤษฎี

การตัดสินใจ

ให้เราเขียนสมการปฏิกิริยาสำหรับการยิงไพไรต์:

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

คำนวณปริมาณสารหนาแน่น:

n(FeS 2) = m(FeS 2) / M(FeS 2);

M (FeS 2) \u003d Ar (Fe) + 2 × Ar (S) \u003d 56 + 2 × 32 \u003d 120 g / mol;

n (FeS 2) \u003d 1,000 กก. / 120 \u003d 8.33 กม.

เนื่องจากในสมการปฏิกิริยา สัมประสิทธิ์ของซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของค่าสัมประสิทธิ์ของ FeS 2 ปริมาณซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV) ที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎีคือ:

n (SO 2) theor \u003d 2 × n (FeS 2) \u003d 2 × 8.33 \u003d 16.66 kmol

และปริมาณโมลของซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV) ที่ได้รับคือ:

n (SO 2) ปฏิบัติ \u003d η × n (SO 2) theor \u003d 0.9 × 16.66 \u003d 15 kmol

ลองเขียนสมการปฏิกิริยาสำหรับการเกิดออกซิเดชันของซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV) ถึงซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI):

2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3

ปริมาณซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI) ที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎีคือ:

n(SO 3) ทฤษฎีหรือ \u003d n (SO 2) ปฏิบัติ \u003d 15 kmol

และจำนวนโมลของซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI) ที่ได้รับคือ:

n(SO 3) ปฏิบัติ \u003d η × n (SO 3) theor \u003d 0.5 × 15 \u003d 14.25 kmol

เราเขียนสมการปฏิกิริยาสำหรับการผลิตกรดซัลฟิวริก:

ดังนั้น 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

ค้นหาปริมาณของสารกรดซัลฟิวริก:

n (H 2 SO 4) \u003d n (SO 3) ปฏิบัติ \u003d 14.25 kmol

ผลผลิตปฏิกิริยาคือ 100% มวลของกรดซัลฟิวริกคือ:

ม. (H 2 SO 4) \u003d n (H 2 SO 4) × M (H 2 SO 4);

M(H 2 SO 4) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O) = 2×1 + 32 + 4×16 = 98 ก./โมล;

ม. (H 2 SO 4) \u003d 14.25 × 98 \u003d 1397 กก.

ตอบ

มวลของกรดซัลฟิวริกเท่ากับ 1397 กก.

กรดซัลฟูริก, H2SO4 ซึ่งเป็นกรดไดเบสิกที่แรงซึ่งสอดคล้องกับสถานะออกซิเดชันสูงสุดของกำมะถัน (+6) ภายใต้สภาวะปกติ - ของเหลวมันหนัก ไม่มีสี และไม่มีกลิ่น ในทางวิศวกรรม กรดซัลฟิวริกเรียกว่าของผสมที่มีทั้งน้ำและซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์ ถ้าอัตราส่วนโมลาร์ของ SO3: H2O น้อยกว่า 1 แสดงว่าเป็นสารละลายกรดซัลฟิวริกในน้ำ ถ้ามากกว่า 1 จะเป็นสารละลายของ SO3 ในกรดซัลฟิวริก

แหล่งกำมะถันตามธรรมชาติมีขนาดค่อนข้างเล็ก ปริมาณกำมะถันทั้งหมดในเปลือกโลกคือ 0.1% กำมะถันพบได้ในน้ำมัน ถ่านหิน ก๊าซที่ติดไฟได้และก๊าซไอเสีย กำมะถันมักพบในธรรมชาติในรูปของสารประกอบที่มีสังกะสี ทองแดง และโลหะอื่นๆ ควรสังเกตว่าสัดส่วนของไพไรต์และกำมะถันในสมดุลรวมของวัตถุดิบกรดซัลฟิวริกค่อยๆ ลดลง และส่วนแบ่งของกำมะถันที่สกัดจากของเสียต่างๆ จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น โอกาสในการได้รับกรดซัลฟิวริกจากของเสียมีความสำคัญมาก การใช้ก๊าซเสียจากโลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็กทำให้สามารถรับได้โดยไม่มีค่าใช้จ่ายพิเศษในระบบกรดซัลฟิวริกสำหรับการเผาวัตถุดิบที่มีกำมะถัน

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของกรดซัลฟิวริก

100% H2SO4 (SO3 x H2O) เรียกว่าโมโนไฮเดรต สารประกอบไม่สูบบุหรี่ในรูปแบบเข้มข้นไม่ทำลายโลหะเหล็กในขณะที่เป็นกรดที่แรงที่สุดชนิดหนึ่ง

สารนี้มีผลเสียต่อเนื้อเยื่อพืชและสัตว์โดยเอาน้ำออกจากพวกมันอันเป็นผลมาจากการไหม้เกรียม
ตกผลึกที่ 10.45 "C;
tkip 296.2 "C;
ความหนาแน่น 1.9203 g/cm3;
ความจุความร้อน 1.62 J/g.

กรดซัลฟูริกผสมกับ H2O และ SO3 ในอัตราส่วนใดๆ ทำให้เกิดสารประกอบ:

H2SO4 x 4 H2O (ละลาย - 28.36 "C),
H2SO4 x 3 H2O (ละลาย - 36.31 "C),
H2SO4 x 2 H2O (ละลาย - 39.60 "C),
H2SO4 x H2O (ละลาย - 8.48 "C),
H2SO4 x SO3 (H2S2O7 - กรดซัลฟิวริกหรือกรดไพโรซัลฟิวริก, mp 35.15 "C) - oleum,
H2SO x 2 SO3 (H2S3O10 - กรดไตรซัลฟิวริก, mp 1.20 "C)

เมื่อสารละลายที่เป็นน้ำของกรดซัลฟิวริกที่มี H2SO4 สูงถึง 70% ถูกทำให้ร้อนและต้ม จะมีเพียงไอน้ำเท่านั้นที่จะถูกปล่อยเข้าสู่เฟสของไอ ไอระเหยของกรดซัลฟิวริกก็ปรากฏขึ้นเหนือสารละลายที่มีความเข้มข้นมากกว่าเช่นกัน สารละลาย 98.3% H2SO4 (ส่วนผสม azeotropic) ถูกกลั่นจนสุดที่จุดเดือด (336.5 "C) กรดซัลฟิวริกที่มี H2SO4 มากกว่า 98.3% จะปล่อยไอ SO3 เมื่อถูกความร้อน
กรดซัลฟิวริกเข้มข้นเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรง มันออกซิไดซ์ HI และ HBr ให้เป็นฮาโลเจนฟรี เมื่อถูกความร้อน มันจะออกซิไดซ์โลหะทั้งหมด ยกเว้น Au และโลหะแพลตตินั่ม (ยกเว้น Pd) ในที่เย็น กรดซัลฟิวริกเข้มข้นจะทำให้โลหะหลายชนิดเกิดปฏิกิริยา รวมทั้ง Pb, Cr, Ni, เหล็ก, เหล็กหล่อ กรดซัลฟิวริกเจือจางทำปฏิกิริยากับโลหะทั้งหมด (ยกเว้น Pb) ที่นำหน้าไฮโดรเจนในอนุกรมแรงดัน เช่น Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

อย่างไร กรดแก่ H2SO4 แทนที่กรดที่อ่อนกว่าจากเกลือของพวกมัน เช่น กรดบอริกจากบอแรกซ์:

Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O = Na2SO4 + 4 H2BO3,

และเมื่อถูกความร้อน มันจะแทนที่กรดที่ระเหยง่าย เช่น

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

กรดซัลฟูริกนำน้ำที่จับกับสารเคมีออกจากสารประกอบอินทรีย์ที่มีหมู่ไฮดรอกซิล - OH การคายน้ำของเอทิลแอลกอฮอล์ในที่ที่มีกรดซัลฟิวริกเข้มข้นทำให้เกิดการผลิตเอทิลีนหรือไดเอทิลอีเทอร์ การไหม้ของน้ำตาล เซลลูโลส แป้ง และคาร์โบไฮเดรตอื่นๆ เมื่อสัมผัสกับกรดซัลฟิวริกนั้นอธิบายได้จากการคายน้ำเช่นกัน ในฐานะที่เป็น dibasic กรดซัลฟิวริกสร้างเกลือสองประเภท: ซัลเฟตและไฮโดรซัลเฟต

จุดเยือกแข็งของกรดซัลฟิวริก:
ความเข้มข้น, %	อุณหภูมิเยือกแข็ง "C
74,7	-20
76,4	-20
78,1	-20
79,5	-7,5
80,1	-8,5
81,5	-0,2
83,5	1,6
84,3	8,5
85,7	4,6
87,9	-9
90,4	-20
92,1	-35
95,6	-20

วัตถุดิบในการผลิตกรดกำมะถัน

วัตถุดิบสำหรับการผลิตกรดซัลฟิวริก ได้แก่ กำมะถัน ซัลเฟอร์ไพไรต์ FeS2 ก๊าซไอเสียจากการคั่วด้วยออกซิเจนของแร่ซัลไฟด์ Zn, Cu, Pb และโลหะอื่นๆ ที่มี SO2 ในรัสเซียปริมาณกรดซัลฟิวริกหลักได้มาจากซัลเฟอร์ไพไรต์ FeS2 ถูกเผาในเตาเผาซึ่งอยู่ในสถานะฟลูอิไดซ์เบด ซึ่งทำได้โดยการเป่าลมอย่างรวดเร็วผ่านชั้นของไพไรต์ที่บดละเอียด ส่วนผสมของก๊าซที่ได้นั้นประกอบด้วย SO2, O2, N2, สิ่งเจือปนของ SO3, ไอระเหยของ H2O, As2O3, SiO2 และอื่นๆ และมีฝุ่นขี้เถ้าจำนวนมาก ซึ่งก๊าซจะถูกทำความสะอาดในเครื่องตกตะกอนด้วยไฟฟ้าสถิต

วิธีการผลิตกรดซัลฟิวริก

กรดซัลฟิวริกได้มาจาก SO2 ในสองวิธี: ไนตรัส (ทาวเวอร์) และการสัมผัส

วิธีไนตรัส

การประมวลผล SO2 ให้เป็นกรดซัลฟิวริกโดยวิธีไนตรัสนั้นดำเนินการในอาคารการผลิต - ถังทรงกระบอก (สูง 15 ม. ขึ้นไป) ที่บรรจุวงแหวนเซรามิก จากด้านบนสู่การไหลของก๊าซ "ไนโตร" ถูกฉีดพ่น - กรดซัลฟิวริกเจือจางที่มีกรดไนโตรซิลซัลฟิวริก NOOSO3H ที่ได้จากปฏิกิริยา:

N2O3 + 2 H2SO4 = 2 NOOSO3H + H2O.

การเกิดออกซิเดชันของ SO2 โดยไนโตรเจนออกไซด์เกิดขึ้นในสารละลายหลังจากการดูดซับโดยไนโตร ไนโตรถูกไฮโดรไลซ์ด้วยน้ำ:

NOOSO3H + H2O = H2SO4 + HNO2

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่เข้าสู่หอคอยก่อให้เกิดกรดซัลเฟอร์กับน้ำ:

SO2 + H2O = H2SO3

ปฏิสัมพันธ์ของ HNO2 และ H2SO3 นำไปสู่การผลิตกรดซัลฟิวริก:

2 HNO2 + H2SO3 = H2SO4 + 2 NO + H2O

NO ที่ถูกปลดปล่อยจะถูกแปลงในหอออกซิเดชั่นเป็น N2O3 (ให้แม่นยำยิ่งขึ้นเป็นส่วนผสมของ NO + NO2) จากที่นั่น ก๊าซจะเข้าสู่หอดูดซับซึ่งมีการจ่ายกรดซัลฟิวริกจากเบื้องบน ไนโตรสถูกสร้างขึ้นซึ่งถูกสูบเข้าไปในอาคารการผลิต ดังนั้นจึงมั่นใจได้ถึงความต่อเนื่องของการผลิตและวัฏจักรของไนโตรเจนออกไซด์ การสูญเสียที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ด้วยก๊าซไอเสียจะถูกเติมเต็มด้วยการเพิ่ม HNO3

กรดซัลฟิวริกที่ได้จากวิธีไนตรัสมีความเข้มข้นสูงไม่เพียงพอและมีสารเจือปนที่เป็นอันตราย (เช่น As) การผลิตของมันมาพร้อมกับการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ ("หางจิ้งจอก" ซึ่งตั้งชื่อตามสีของ NO2)

ช่องทางการติดต่อ

หลักการของวิธีการสัมผัสในการผลิตกรดซัลฟิวริกถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2374 โดย P. Philips (บริเตนใหญ่) ตัวเร่งปฏิกิริยาแรกคือแพลตตินัม ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 - ต้นศตวรรษที่ 20 พบการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของ SO2 เป็น SO3 โดยวาเนเดียม แอนไฮไดรด์ V2O5 การศึกษาของนักวิทยาศาสตร์โซเวียต A. E. Adadurov, G. K. Boreskov และ F. N. Yushkevich มีบทบาทสำคัญในการศึกษาการกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยาวาเนเดียมและการคัดเลือก

พืชกรดกำมะถันสมัยใหม่ถูกสร้างขึ้นเพื่อทำงานตามวิธีการสัมผัส วาเนเดียมออกไซด์ที่มีการเติม SiO2, Al2O3, K2O, CaO, BaO ในสัดส่วนต่างๆ จะใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา มวลสัมผัสวาเนเดียมทั้งหมดแสดงกิจกรรมที่อุณหภูมิไม่ต่ำกว่า ~ 420 ° C เท่านั้น ในอุปกรณ์สัมผัสก๊าซมักจะผ่านมวลสัมผัส 4 หรือ 5 ชั้น ในการผลิตกรดซัลฟิวริกโดยวิธีการสัมผัสการคั่ว ก๊าซถูกทำให้บริสุทธิ์ในขั้นต้นจากสิ่งเจือปนที่เป็นพิษต่อตัวเร่งปฏิกิริยา ฝุ่นที่ตกค้างจะถูกลบออกในอาคารซักล้างที่มีการชลประทานด้วยกรดซัลฟิวริก หมอกจะถูกลบออกจากกรดซัลฟิวริก (เกิดจาก SO3 และ H2O ที่มีอยู่ในส่วนผสมของแก๊ส) ในเครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตแบบเปียก ไอ H2O ถูกดูดซับ โดยกรดซัลฟิวริกเข้มข้นในหอทำให้แห้ง จากนั้นส่วนผสมของ SO2 ในอากาศจะผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา (มวลสัมผัส) และออกซิไดซ์เป็น SO3:

SO2 + 1/2 O2 = SO3

SO3 + H2O = H2SO4

ขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำที่เข้าสู่กระบวนการ จะได้สารละลายกรดซัลฟิวริกในน้ำหรือโอเลี่ยม
ปัจจุบัน H2SO4 ของโลกผลิตขึ้นด้วยวิธีนี้ประมาณ 80%

การใช้กรดซัลฟิวริก

กรดซัลฟิวริกสามารถใช้เพื่อทำให้ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมบริสุทธิ์จากสารประกอบอินทรีย์ที่ไม่อิ่มตัวที่มีกำมะถัน

ในทางโลหะวิทยา กรดซัลฟิวริกใช้ในการขจัดตะกรันออกจากเส้นลวด เช่นเดียวกับแผ่นก่อนการชุบและสังกะสี (เจือจาง) สำหรับการดองพื้นผิวโลหะต่างๆ ก่อนเคลือบด้วยโครเมียม ทองแดง นิกเกิล ฯลฯ แร่เชิงซ้อนยังถูกย่อยสลายด้วยกรดซัลฟิวริกอีกด้วย (โดยเฉพาะยูเรเนียม)

ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ กรดซัลฟิวริกเข้มข้นเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นของสารผสมไนเตรต เช่นเดียวกับสารซัลเฟอร์ไรซิ่งในการผลิตสีย้อมและสารยาหลายชนิด

กรดซัลฟิวริกใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตปุ๋ย เอทิลแอลกอฮอล์ เส้นใยประดิษฐ์ คาโปรแลคตัม ไททาเนียมไดออกไซด์ สีย้อมอนิลีน และอื่นๆ อีกมากมาย สารประกอบทางเคมี.

กรดซัลฟิวริกที่ใช้แล้ว (ของเสีย) ใช้ในอุตสาหกรรมเคมี โลหะ งานไม้ และอุตสาหกรรมอื่น ๆ กรดซัลฟิวริกแบตเตอรี่ใช้ในการผลิตแหล่งกระแสตะกั่วกรด

กรดซัลฟิวริก (H2SO4) เป็นหนึ่งในกรดกัดกร่อนและสารทำปฏิกิริยาที่เป็นอันตราย มนุษย์รู้จักโดยเฉพาะในรูปแบบเข้มข้น กรดซัลฟิวริกบริสุทธิ์ทางเคมีเป็นของเหลวที่เป็นพิษหนัก มีความคงตัวของน้ำมัน ไม่มีกลิ่น และไม่มีสี ได้มาจากการออกซิเดชัน แก๊สเปรี้ยว(SO2) ช่องทางการติดต่อ

ที่อุณหภูมิ + 10.5 °C กรดซัลฟิวริกจะกลายเป็นมวลผลึกแก้วที่เยือกแข็งอย่างตะกละตะกลาม เหมือนกับฟองน้ำที่ดูดซับความชื้นจากสิ่งแวดล้อม ในอุตสาหกรรมและเคมี กรดซัลฟิวริกเป็นหนึ่งในสารประกอบทางเคมีหลักและครองตำแหน่งผู้นำในด้านการผลิตเป็นตัน นั่นคือเหตุผลที่กรดซัลฟิวริกเรียกว่า "เลือดเคมี" กรดกำมะถันใช้ทำปุ๋ย ยา, กรดอื่น ๆ ขนาดใหญ่ , ปุ๋ยและอื่น ๆ อีกมากมาย

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีพื้นฐานของกรดซัลฟิวริก

กรดซัลฟิวริกในรูปแบบบริสุทธิ์ (สูตร H2SO4) ที่ความเข้มข้น 100% เป็นของเหลวข้นไม่มีสี คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของ H2SO4 คือการดูดความชื้นสูง - ความสามารถในการขจัดน้ำออกจากอากาศ กระบวนการนี้มาพร้อมกับการปล่อยความร้อนจำนวนมาก
H2SO4 เป็นกรดแก่
กรดซัลฟิวริกเรียกว่าโมโนไฮเดรต - ประกอบด้วย 1 โมลของ H2O (น้ำ) ต่อ SO3 1 โมล เนื่องจากมีคุณสมบัติดูดความชื้นที่น่าประทับใจ จึงใช้ในการดึงความชื้นจากก๊าซ
จุดเดือด - 330 ° C ในกรณีนี้ กรดจะสลายตัวเป็น SO3 และน้ำ ความหนาแน่น - 1.84. จุดหลอมเหลว - 10.3 ° C /.
กรดซัลฟิวริกเข้มข้นเป็นสารออกซิไดซ์ที่มีประสิทธิภาพ ในการเริ่มปฏิกิริยารีดอกซ์ กรดจะต้องถูกทำให้ร้อน ผลของปฏิกิริยาคือ SO2 S+2H2SO4=3SO2+2H2O
กรดซัลฟิวริกทำปฏิกิริยากับโลหะต่างกันไปขึ้นอยู่กับความเข้มข้น ในสภาวะเจือจาง กรดซัลฟิวริกสามารถออกซิไดซ์โลหะทั้งหมดที่อยู่ในชุดของแรงดันไฟฟ้าเป็นไฮโดรเจน มีข้อยกเว้นเนื่องจากทนต่อการเกิดออกซิเดชันได้มากที่สุด กรดซัลฟิวริกเจือจางทำปฏิกิริยากับเกลือ เบส แอมโฟเทอริกและเบสออกไซด์ กรดซัลฟิวริกเข้มข้นสามารถออกซิไดซ์โลหะทั้งหมดในชุดของแรงดันไฟฟ้าและเงินด้วย
กรดซัลฟิวริกสร้างเกลือสองประเภท: กรด (ไฮโดรซัลเฟต) และปานกลาง (ซัลเฟต)
H2SO4 ทำปฏิกิริยากับสารอินทรีย์และอโลหะ และสามารถเปลี่ยนบางส่วนให้เป็นถ่านหินได้
แอนไฮไดรต์กำมะถันสามารถละลายได้อย่างสมบูรณ์ใน H2SO4 และในกรณีนี้ โอเลี่ยมจะก่อตัวขึ้น ซึ่งเป็นสารละลายของ SO3 ในกรดซัลฟิวริก ภายนอกดูเหมือนว่านี้: กรดกำมะถันที่เป็นควัน, ปล่อยแอนไฮไดรต์กำมะถัน
กรดซัลฟิวริกในสารละลายในน้ำเป็นกรดไดบาซิกที่แรง และเมื่อเติมลงในน้ำ ความร้อนจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา เมื่อเตรียมสารละลายเจือจางของ H2SO4 จากสารละลายเข้มข้น จำเป็นต้องเติมกรดที่หนักกว่าลงในน้ำในกระแสน้ำขนาดเล็ก และไม่ในทางกลับกัน ทำเช่นนี้เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้น้ำเดือดและกรดกระเด็น

กรดกำมะถันเข้มข้นและเจือจาง

สารละลายเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกประกอบด้วยสารละลายตั้งแต่ 40% ซึ่งสามารถละลายซิลเวอร์หรือแพลเลเดียมได้

กรดซัลฟิวริกเจือจางรวมถึงสารละลายที่มีความเข้มข้นน้อยกว่า 40% สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาแบบแอคทีฟ แต่สามารถทำปฏิกิริยากับทองเหลืองและทองแดงได้

รับกรดกำมะถัน

การผลิตกรดซัลฟิวริกในระดับอุตสาหกรรมเปิดตัวในศตวรรษที่ 15 แต่ในขณะนั้นเรียกว่า "กรดกำมะถัน" หากมนุษย์ในยุคก่อนบริโภคกรดซัลฟิวริกเพียงไม่กี่สิบลิตร โลกสมัยใหม่การคำนวณไปที่ล้านตันต่อปี

การผลิตกรดซัลฟิวริกดำเนินการในอุตสาหกรรมและมีสามประเภท:

ช่องทางการติดต่อ
วิธีไนตรัส
วิธีอื่นๆ

มาพูดถึงรายละเอียดเกี่ยวกับแต่ละคนกันดีกว่า

ติดต่อวิธีการผลิต

วิธีการผลิตแบบสัมผัสเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไป และดำเนินการดังต่อไปนี้:

กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่ตอบสนองความต้องการของผู้บริโภคจำนวนสูงสุด
ในระหว่างการผลิต อันตรายต่อสิ่งแวดล้อมจะลดลง

ในวิธีการสัมผัสสารต่อไปนี้ถูกใช้เป็นวัตถุดิบ:

หนาแน่น (กำมะถัน pyrites);
กำมะถัน;
วาเนเดียมออกไซด์ (สารนี้ทำให้เกิดบทบาทของตัวเร่งปฏิกิริยา);
ไฮโดรเจนซัลไฟด์;
ซัลไฟด์ของโลหะต่างๆ

ก่อนเริ่มกระบวนการผลิต จะมีการจัดเตรียมวัตถุดิบไว้ล่วงหน้า ในการเริ่มต้น ไพไรต์จะต้องถูกบดในโรงบดพิเศษ ซึ่งช่วยให้สามารถเร่งปฏิกิริยาได้เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของพื้นที่สัมผัสของสารออกฤทธิ์ หนาแน่นผ่านการทำให้บริสุทธิ์: มันถูกหย่อนลงในภาชนะขนาดใหญ่ที่มีน้ำซึ่งในระหว่างนั้นเศษหินและสิ่งสกปรกทุกชนิดจะลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ พวกเขาจะถูกลบออกเมื่อสิ้นสุดกระบวนการ

ส่วนการผลิตแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน:

หลังจากการบดอัดไพไรต์จะถูกทำความสะอาดและส่งไปยังเตาเผา - ซึ่งจะถูกเผาที่อุณหภูมิสูงถึง 800 ° C ตามหลักการของการไหลย้อน อากาศจะถูกส่งไปยังห้องจากด้านล่าง และทำให้มั่นใจได้ว่าไพไรต์อยู่ในสถานะแขวนลอย วันนี้ กระบวนการนี้ใช้เวลาไม่กี่วินาที แต่ก่อนหน้านี้ใช้เวลาหลายชั่วโมงกว่าจะเริ่มทำงาน ในระหว่างกระบวนการคั่ว ของเสียในรูปของเหล็กออกไซด์จะปรากฏขึ้นซึ่งจะถูกลบออกและส่งต่อไปยังสถานประกอบการ อุตสาหกรรมโลหการ. ในระหว่างการเผา ไอน้ำ ก๊าซ O2 และ SO2 จะถูกปล่อยออกมา เมื่อการทำให้บริสุทธิ์จากไอน้ำและสิ่งเจือปนที่เล็กที่สุดเสร็จสิ้น จะได้รับซัลเฟอร์ออกไซด์และออกซิเจนบริสุทธิ์
ในระยะที่สอง ปฏิกิริยาคายความร้อนเกิดขึ้นภายใต้แรงกดดันโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาวาเนเดียม ปฏิกิริยาเริ่มต้นเมื่ออุณหภูมิถึง 420 °C แต่สามารถเพิ่มได้ถึง 550 °C เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ในระหว่างการทำปฏิกิริยา จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของตัวเร่งปฏิกิริยาและ SO2 จะกลายเป็น SO
สาระสำคัญของขั้นตอนที่สามของการผลิตมีดังนี้: การดูดซับของ SO3 ในหอดูดซับซึ่งในระหว่างนั้นจะมีการสร้างโอเลี่ยม H2SO4 ในรูปแบบนี้ H2SO4 จะถูกเทลงในภาชนะพิเศษ (ไม่ทำปฏิกิริยากับเหล็ก) และพร้อมที่จะตอบสนองผู้ใช้ปลายทาง

ในระหว่างการผลิต ดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้น พลังงานความร้อนจะถูกสร้างขึ้นจำนวนมาก ซึ่งใช้เพื่อให้ความร้อน โรงงานกรดซัลฟิวริกหลายแห่งติดตั้งกังหันไอน้ำที่ใช้ไอน้ำไอเสียเพื่อผลิตไฟฟ้าเพิ่มเติม

กระบวนการไนตรัสสำหรับการผลิตกรดซัลฟิวริก

แม้จะมีข้อดีของวิธีการผลิตแบบสัมผัสซึ่งผลิตกรดซัลฟิวริกและโอเลี่ยมเข้มข้นและบริสุทธิ์กว่า แต่ H2SO4 ค่อนข้างมากก็ผลิตโดยวิธีไนตรัส โดยเฉพาะที่พืชซุปเปอร์ฟอสเฟต

สำหรับการผลิต H2SO4 ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้น ทั้งในการสัมผัสและในวิธีไนตรัส ได้มาโดยเฉพาะสำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้โดยการเผาไหม้กำมะถันหรือโลหะกำมะถันย่าง

การเปลี่ยนซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นกรดซัลเฟอร์ประกอบด้วยการเกิดออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์และการเติมน้ำ สูตรมีลักษณะดังนี้:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

แต่ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ไม่ทำปฏิกิริยาโดยตรงกับออกซิเจน ดังนั้นด้วยวิธีไนตรัส การออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์จึงกระทำโดยใช้ไนโตรเจนออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ที่สูงขึ้น (เรากำลังพูดถึงไนโตรเจนไดออกไซด์ NO2, ไนโตรเจนไตรออกไซด์ NO3) ที่ กระบวนการนี้จะลดลงเป็นไนตริกออกไซด์ NO ซึ่งต่อมาจะถูกออกซิไดซ์อีกครั้งโดยออกซิเจนเป็นออกไซด์ที่สูงขึ้น

การผลิตกรดซัลฟิวริกโดยวิธีไนตรัสถูกทำให้เป็นทางการในทางเทคนิคได้สองวิธี:

ห้อง.
ทาวเวอร์.

วิธีไนตรัสมีข้อดีและข้อเสียหลายประการ

ข้อเสียของวิธีไนตรัส:

ปรากฎว่ากรดกำมะถัน 75%
คุณภาพของสินค้าต่ำ
การส่งคืนไนโตรเจนออกไซด์ที่ไม่สมบูรณ์ (เติม HNO3) การปล่อยมลพิษของพวกเขาเป็นอันตราย
กรดประกอบด้วยเหล็ก ไนโตรเจนออกไซด์ และสิ่งเจือปนอื่นๆ

ข้อดีของวิธีไนตรัส:

ต้นทุนของกระบวนการต่ำกว่า
ความเป็นไปได้ของการประมวลผล SO2 ที่ 100%
ความเรียบง่ายของการออกแบบฮาร์ดแวร์

พืชกรดกำมะถันที่สำคัญของรัสเซีย

การผลิต H2SO4 ประจำปีในประเทศของเราคำนวณเป็นตัวเลขหกหลัก - ประมาณ 10 ล้านตัน ผู้ผลิตกรดซัลฟิวริกชั้นนำในรัสเซียคือบริษัทที่เป็นผู้บริโภคหลักเช่นกัน มันเป็นเรื่องของเกี่ยวกับบริษัทที่ออกสาขากิจกรรม ปุ๋ยแร่. ตัวอย่างเช่น "ปุ๋ยแร่ธาตุ Balakov", "Ammophos"

ในแหลมไครเมียในอาร์มันสค์ผู้ผลิตไททาเนียมไดออกไซด์รายใหญ่ที่สุดดำเนินการในอาณาเขต ของยุโรปตะวันออกไครเมียไททัน. นอกจากนี้โรงงานยังมีส่วนร่วมในการผลิตกรดซัลฟิวริก, ปุ๋ยแร่, เหล็กซัลเฟตฯลฯ

กรดซัลฟูริก ประเภทต่างๆผลิตโดยโรงงานหลายแห่ง ตัวอย่างเช่น กรดซัลฟิวริกของแบตเตอรี่ผลิตโดย: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom เป็นต้น

Oleum ผลิตโดย UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum Plant, Ural Mining and Metallurgical Company, Kirishinefteorgsintez Production Association เป็นต้น

กรดซัลฟิวริกที่มีความบริสุทธิ์สูงผลิตโดย UCC Shchekinoazot, Component-Reaktiv

สามารถซื้อกรดซัลฟิวริกที่ใช้แล้วได้ที่โรงงาน ZSS, HaloPolymer Kirovo-Chepetsk

ผู้ผลิตกรดซัลฟิวริกทางเทคนิค ได้แก่ Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Chelyabinsk Zinc Plant, Electrozinc เป็นต้น

เนื่องจากไพไรต์เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิต H2SO4 และนี่เป็นของเสียจากผู้ประกอบการเสริมสมรรถนะ ซัพพลายเออร์คือโรงงานเสริมสมรรถนะ Norilsk และ Talnakh

ตำแหน่งผู้นำระดับโลกในการผลิต H2SO4 ถูกครอบครองโดยสหรัฐอเมริกาและจีนซึ่งคิดเป็น 30 ล้านตันและ 60 ล้านตันตามลำดับ

ขอบเขตของกรดซัลฟิวริก

โลกใช้ H2SO4 ประมาณ 200 ล้านตันต่อปีซึ่งมีการผลิตผลิตภัณฑ์หลากหลายประเภท กรดซัลฟิวริกจับปาล์มได้อย่างถูกต้องเมื่อเทียบกับกรดอื่นๆ ในแง่ของการใช้ในอุตสาหกรรม

ดังที่คุณทราบแล้วว่ากรดซัลฟิวริกเป็นหนึ่งใน สินค้าจำเป็น อุตสาหกรรมเคมีดังนั้นขอบเขตของกรดซัลฟิวริกจึงค่อนข้างกว้าง การใช้งานหลักของ H2SO4 มีดังนี้:

กรดซัลฟิวริกใช้ในการผลิตปุ๋ยแร่ในปริมาณมาก และใช้เวลาประมาณ 40% ของน้ำหนักทั้งหมด ด้วยเหตุนี้ พืชที่ผลิต H2SO4 จึงถูกสร้างขึ้นถัดจากพืชปุ๋ย เหล่านี้คือแอมโมเนียมซัลเฟต superphosphate เป็นต้น ในการผลิตกรดซัลฟิวริกถูกนำไปใช้ในรูปแบบบริสุทธิ์ (ความเข้มข้น 100%) จะใช้ H2SO4 600 ลิตรเพื่อผลิตแอมโมฟอสหรือซูเปอร์ฟอสเฟตหนึ่งตัน ปุ๋ยเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้ในการเกษตร
H2SO4 ใช้ทำระเบิด
การทำให้บริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม เพื่อให้ได้น้ำมันก๊าด, น้ำมันเบนซิน, น้ำมันแร่, การทำไฮโดรคาร์บอนให้บริสุทธิ์ซึ่งเกิดขึ้นกับการใช้กรดซัลฟิวริก ในกระบวนการกลั่นน้ำมันสำหรับการทำให้บริสุทธิ์ของไฮโดรคาร์บอน อุตสาหกรรมนี้ "รับ" มากถึง 30% ของน้ำหนัก H2SO4 ของโลก นอกจากนี้ ค่าออกเทนของเชื้อเพลิงจะเพิ่มขึ้นด้วยกรดซัลฟิวริก และบ่อจะได้รับการบำบัดในระหว่างการผลิตน้ำมัน
ในอุตสาหกรรมโลหการ กรดซัลฟิวริกใช้ในโลหะวิทยาเพื่อขจัดตะกรันและสนิมออกจากลวด โลหะแผ่น ตลอดจนการลดอะลูมิเนียมในการผลิตโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ก่อนครอบคลุม พื้นผิวโลหะทองแดง โครเมียม หรือนิกเกิล ผิวเคลือบด้วยกรดซัลฟิวริก
ในการผลิตยา
ในการผลิตสี
ในอุตสาหกรรมเคมี H2SO4 ใช้ในการผลิตผงซักฟอก เอทิลผงซักฟอก ยาฆ่าแมลง ฯลฯ และกระบวนการเหล่านี้เป็นไปไม่ได้หากไม่มี
เพื่อให้ได้กรด สารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์อื่น ๆ ที่เป็นที่รู้จักซึ่งใช้สำหรับวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรม

เกลือของกรดซัลฟิวริกและการใช้ประโยชน์

เกลือที่สำคัญที่สุดของกรดซัลฟิวริกคือ:

เกลือของ Glauber Na2SO4 10H2O (ผลึกโซเดียมซัลเฟต) ขอบเขตของการใช้งานค่อนข้างกว้างขวาง: การผลิตแก้ว, โซดา, ในสัตวแพทยศาสตร์และยา
แบเรียมซัลเฟต BaSO4 ใช้ในการผลิตยาง กระดาษ สีแร่สีขาว นอกจากนี้ยังขาดไม่ได้ในยาสำหรับการส่องกล้องในกระเพาะอาหาร ใช้สำหรับทำ "โจ๊กแบเรียม" สำหรับขั้นตอนนี้
แคลเซียมซัลเฟต CaSO4. ในธรรมชาติสามารถพบได้ในรูปของยิปซั่ม CaSO4 2H2O และแอนไฮไดรต์ CaSO4 ยิปซั่ม CaSO4 2H2O และแคลเซียมซัลเฟตใช้ในยาและการก่อสร้าง ด้วยยิปซั่มเมื่อถูกความร้อนที่อุณหภูมิ 150 - 170 ° C จะเกิดการคายน้ำบางส่วนอันเป็นผลมาจากการที่ยิปซั่มถูกเผาซึ่งรู้จักกันในชื่อเศวตศิลา นวดเศวตศิลากับน้ำให้สม่ำเสมอ แป้งเหลวมวลจะแข็งตัวอย่างรวดเร็วและกลายเป็นหินชนิดหนึ่ง เป็นคุณสมบัติของเศวตศิลาที่ใช้ในงานก่อสร้าง: หล่อและแม่พิมพ์ทำจากมัน ในงานฉาบปูน เศวตศิลาเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในการยึดประสาน ผู้ป่วยในแผนกบาดเจ็บจะได้รับผ้าพันแผลแข็งพิเศษ - ทำบนพื้นฐานของเศวตศิลา
Ferrous vitriol FeSO4 7H2O ใช้สำหรับการเตรียมหมึกการทำให้ชุ่มด้วยไม้และในกิจกรรมการเกษตรเพื่อการทำลายศัตรูพืช
สารส้ม KCr(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O เป็นต้น ใช้ในการผลิตสีและอุตสาหกรรมเครื่องหนัง (ฟอกหนัง)
หลายท่านรู้จักคอปเปอร์ซัลเฟต CuSO4 5H2O โดยตรง เป็นผู้ช่วยอย่างแข็งขันในการเกษตรในการต่อสู้กับโรคพืชและแมลงศัตรูพืช - สารละลาย CuSO4 5H2O ในน้ำใช้สำหรับดองเมล็ดพืชและฉีดพ่นพืช นอกจากนี้ยังใช้เพื่อเตรียมสีแร่บางชนิด และในชีวิตประจำวันใช้เพื่อขจัดเชื้อราออกจากผนัง
อะลูมิเนียมซัลเฟต - ใช้ในอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ

กรดซัลฟิวริกในรูปเจือจางใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่ตะกั่วกรด นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตผงซักฟอกและปุ๋ย แต่ในกรณีส่วนใหญ่ มันมาในรูปของน้ำมัน - นี่คือสารละลายของ SO3 ใน H2SO4 (สามารถหาสูตรน้ำมันอื่น ๆ ได้)

ข้อเท็จจริงที่น่าทึ่ง! Oleum มีปฏิกิริยามากกว่ากรดซัลฟิวริกเข้มข้น แต่ถึงกระนั้น ก็ไม่ทำปฏิกิริยากับเหล็ก! ด้วยเหตุนี้เองจึงง่ายกว่าในการขนส่งมากกว่ากรดซัลฟิวริก

ขอบเขตของการใช้ "ราชินีแห่งกรด" นั้นมีขนาดใหญ่อย่างแท้จริง และเป็นการยากที่จะบอกเกี่ยวกับวิธีการทั้งหมดที่ใช้ในอุตสาหกรรม มันยังใช้เป็นอิมัลซิไฟเออร์ในอุตสาหกรรมอาหาร สำหรับการบำบัดน้ำ ในการสังเคราะห์วัตถุระเบิด และเพื่อวัตถุประสงค์อื่นอีกมากมาย

ประวัติกรดกำมะถัน

ใครในหมู่พวกเราไม่เคยได้ยินเกี่ยวกับ กรดกำมะถันสีน้ำเงิน? ดังนั้นจึงมีการศึกษาในสมัยโบราณและในบางงานก็มีจุดเริ่มต้น ยุคใหม่นักวิทยาศาสตร์กล่าวถึงที่มาของกรดกำมะถันและคุณสมบัติของกรดกำมะถัน Vitriol ได้รับการศึกษาโดยแพทย์ชาวกรีก Dioscorides นักสำรวจธรรมชาติชาวโรมัน Pliny the Elder และในงานเขียนของพวกเขาพวกเขาเขียนเกี่ยวกับการทดลองที่ดำเนินอยู่ เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์ Ibn Sina นักบำบัดโรคโบราณใช้สารกรดกำมะถันหลายชนิด วิธีการใช้กรดกำมะถันในโลหะวิทยาถูกกล่าวถึงในผลงานของนักเล่นแร่แปรธาตุของกรีกโบราณ Zosima จาก Panopolis

วิธีแรกในการรับกรดซัลฟิวริกคือกระบวนการให้ความร้อนโพแทสเซียมสารส้ม และมีข้อมูลเกี่ยวกับเรื่องนี้ในวรรณกรรมการเล่นแร่แปรธาตุของศตวรรษที่สิบสาม ในเวลานั้นนักเล่นแร่แปรธาตุไม่รู้จักองค์ประกอบของสารส้มและสาระสำคัญของกระบวนการ แต่ในศตวรรษที่ 15 พวกเขาเริ่มมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ทางเคมีของกรดซัลฟิวริกโดยเจตนา กระบวนการมีดังนี้ นักเล่นแร่แปรธาตุรักษาส่วนผสมของซัลเฟอร์และพลวง (III) ซัลไฟด์ Sb2S3 โดยให้ความร้อนด้วยกรดไนตริก

ในยุคกลางในยุโรป กรดกำมะถันถูกเรียกว่า "น้ำมันกรดกำมะถัน" แต่แล้วชื่อก็เปลี่ยนเป็นกรดกำมะถัน

ในศตวรรษที่ 17 Johann Glauber อันเป็นผลมาจากการเผาไหม้ โพแทสเซียมไนเตรตและกำมะถันพื้นเมืองเมื่อมีไอน้ำได้รับกรดซัลฟิวริก อันเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชันของกำมะถันกับไนเตรตได้ซัลเฟอร์ออกไซด์ซึ่งทำปฏิกิริยากับไอน้ำและเป็นผลให้ของเหลวมันได้รับ มันคือน้ำมันกรดกำมะถันและชื่อนี้สำหรับกรดซัลฟิวริกยังคงมีอยู่จนถึงทุกวันนี้

เภสัชกรจากลอนดอน วอร์ด โจชัว ในวัยสามสิบของศตวรรษที่ 18 ใช้ปฏิกิริยานี้กับ การผลิตภาคอุตสาหกรรมกรดกำมะถัน แต่ในยุคกลางการบริโภคถูกจำกัดเพียงไม่กี่สิบกิโลกรัม ขอบเขตการใช้งานแคบ: สำหรับการทดลองเล่นแร่แปรธาตุ การทำให้โลหะมีค่าบริสุทธิ์ และในธุรกิจเภสัชกรรม กรดซัลฟิวริกเข้มข้นใช้ในปริมาณเล็กน้อยในการผลิตไม้ขีดไฟพิเศษที่มีเกลือเบอร์โทเลต

ในรัสเซียกรดกำมะถันปรากฏขึ้นในศตวรรษที่ 17 เท่านั้น

ในเมืองเบอร์มิงแฮม ประเทศอังกฤษ John Roebuck ได้ปรับวิธีการผลิตกรดซัลฟิวริกข้างต้นในปี ค.ศ. 1746 และเริ่มดำเนินการผลิต ในเวลาเดียวกัน เขาใช้ห้องที่มีสารตะกั่วขนาดใหญ่ที่แข็งแรง ซึ่งมีราคาถูกกว่าภาชนะแก้ว

ในอุตสาหกรรม วิธีการนี้ครองตำแหน่งมาเกือบ 200 ปี และได้รับกรดซัลฟิวริก 65% ในห้องเพาะเลี้ยง

หลังจากนั้นครู่หนึ่ง English Glover และนักเคมีชาวฝรั่งเศส Gay-Lussac ได้ปรับปรุงกระบวนการนี้และกรดซัลฟิวริกก็เริ่มได้รับความเข้มข้น 78% แต่กรดดังกล่าวไม่เหมาะสำหรับการผลิต เช่น สีย้อม

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 มีการค้นพบวิธีการใหม่สำหรับการออกซิไดซ์ซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์

ในขั้นต้น ทำได้โดยใช้ไนโตรเจนออกไซด์ จากนั้นใช้แพลตตินัมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา วิธีการออกซิไดซ์ซัลเฟอร์ไดออกไซด์สองวิธีนี้ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม การเกิดออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์บนแพลตตินัมและตัวเร่งปฏิกิริยาอื่นๆ กลายเป็นที่รู้จักในฐานะวิธีการสัมผัส และการเกิดออกซิเดชันของก๊าซนี้กับไนโตรเจนออกไซด์เรียกว่าวิธีไนตรัสในการผลิตกรดซัลฟิวริก

จนกระทั่งปี 1831 ผู้ค้ากรดอะซิติกของอังกฤษ Peregrine Philips ได้จดสิทธิบัตรกระบวนการที่ประหยัดสำหรับการผลิตซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI) และกรดซัลฟิวริกเข้มข้น และปัจจุบันนี้เขาเป็นที่รู้จักทั่วโลกในฐานะวิธีการติดต่อเพื่อให้ได้มา

การผลิต superphosphate เริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2407

ในทศวรรษที่แปดสิบของศตวรรษที่สิบเก้าในยุโรป การผลิตกรดซัลฟิวริกถึง 1 ล้านตัน ผู้ผลิตหลักคือเยอรมนีและอังกฤษ ซึ่งผลิตกรดซัลฟิวริกได้ 72% ของปริมาณทั้งหมดในโลก

การขนส่งกรดซัลฟิวริกเป็นงานที่ต้องใช้แรงงานจำนวนมากและมีความรับผิดชอบ

กรดซัลฟิวริกจัดอยู่ในกลุ่มของสารเคมีอันตราย และเมื่อสัมผัสกับผิวหนังจะทำให้เกิดแผลไหม้อย่างรุนแรง นอกจากนี้ยังสามารถทำให้บุคคลได้รับพิษจากสารเคมี หากไม่สังเกตระหว่างการขนส่ง กฎเกณฑ์บางอย่างจากนั้นกรดกำมะถันเนื่องจากการระเบิดสามารถก่อให้เกิดอันตรายทั้งต่อผู้คนและสิ่งแวดล้อมได้มาก

กรดซัลฟิวริกได้รับอันตรายประเภท 8 และต้องขนส่งโดยผู้เชี่ยวชาญที่ผ่านการฝึกอบรมและฝึกฝนมาเป็นพิเศษ เงื่อนไขที่สำคัญสำหรับการส่งมอบกรดซัลฟิวริกคือการปฏิบัติตามกฎระเบียบที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษสำหรับการขนส่งสินค้าอันตราย

การส่งสินค้า โดยรถยนต์ดำเนินการตามกฎต่อไปนี้:

สำหรับการขนส่ง ภาชนะพิเศษทำจากโลหะผสมเหล็กพิเศษที่ไม่ทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกหรือไททาเนียม ภาชนะดังกล่าวไม่เกิดออกซิไดซ์ กรดซัลฟิวริกที่เป็นอันตรายถูกขนส่งในถังเคมีกรดซัลฟิวริกพิเศษ พวกเขาต่างกันในการออกแบบและเลือกระหว่างการขนส่งขึ้นอยู่กับชนิดของกรดซัลฟิวริก
เมื่อขนส่งกรดฟูมิง จะใช้ถังเก็บอุณหภูมิแบบอุณหภูมิความร้อนแบบพิเศษ ซึ่งรักษาอุณหภูมิที่จำเป็นเพื่อรักษาคุณสมบัติทางเคมีของกรด
หากมีการขนส่งกรดธรรมดา ให้เลือกถังกรดซัลฟิวริก
การขนส่งกรดซัลฟิวริกทางถนน เช่น ควัน ปราศจากน้ำ เข้มข้น สำหรับแบตเตอรี่ ถุงมือ ดำเนินการในภาชนะพิเศษ: ถัง, ถัง, ภาชนะ
การขนส่งสินค้าอันตรายสามารถทำได้โดยผู้ขับขี่ที่มีใบรับรอง ADR อยู่ในมือเท่านั้น
เวลาเดินทางไม่มีข้อ จำกัด เนื่องจากในระหว่างการขนส่งจำเป็นต้องปฏิบัติตามความเร็วที่อนุญาตอย่างเคร่งครัด
ในระหว่างการขนส่งจะมีการสร้างเส้นทางพิเศษซึ่งควรวิ่งเลี่ยงสถานที่แออัดและโรงงานผลิต
การขนส่งต้องมีเครื่องหมายพิเศษและสัญญาณอันตราย

คุณสมบัติที่เป็นอันตรายของกรดซัลฟิวริกสำหรับมนุษย์

กรดกำมะถันก่อให้เกิดอันตรายต่อร่างกายมนุษย์มากขึ้น พิษของมันไม่เพียงเกิดขึ้นโดยการสัมผัสโดยตรงกับผิวหนังเท่านั้น แต่เกิดจากการสูดดมไอระเหยของมันเมื่อปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ อันตรายใช้กับ:

ระบบทางเดินหายใจ;
จำนวนเต็ม;
เยื่อเมือก

ความมึนเมาของร่างกายสามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยสารหนูซึ่งมักเป็นส่วนหนึ่งของกรดซัลฟิวริก

สิ่งสำคัญ! ดังที่คุณทราบเมื่อกรดสัมผัสกับผิวหนังจะเกิดแผลไหม้อย่างรุนแรง อันตรายไม่น้อยไปกว่าการเป็นพิษด้วยไอระเหยของกรดซัลฟิวริก ปริมาณกรดซัลฟิวริกที่ปลอดภัยในอากาศเพียง 0.3 มก. ต่อ 1 ตารางเมตร

หากกรดกำมะถันเข้าไปที่เยื่อเมือกหรือบนผิวหนังจะเกิดแผลไหม้อย่างรุนแรงซึ่งไม่หายดี หากแผลไหม้ในระดับที่น่าประทับใจ เหยื่อจะเป็นโรคแผลไหม้ ซึ่งอาจถึงขั้นเสียชีวิตได้ หากไม่มีการดูแลทางการแพทย์ที่มีคุณภาพอย่างทันท่วงที

สิ่งสำคัญ! สำหรับผู้ใหญ่ ปริมาณกรดซัลฟิวริกที่ทำให้ถึงตายได้เพียง 0.18 ซม. ต่อ 1 ลิตร

แน่นอน "ประสบการณ์ด้วยตัวคุณเอง" พิษของกรดใน ชีวิตธรรมดามีปัญหา ส่วนใหญ่มักจะเกิดพิษจากกรดเนื่องจากการละเลยความปลอดภัยในอุตสาหกรรมเมื่อทำงานกับสารละลาย

พิษจำนวนมากจากไอกรดซัลฟิวริกสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากปัญหาทางเทคนิคในการผลิตหรือความประมาทเลินเล่อ และปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศจำนวนมาก เพื่อป้องกันสถานการณ์ดังกล่าว บริการพิเศษกำลังทำงาน ซึ่งมีหน้าที่ควบคุมการทำงานของการผลิตที่ใช้กรดอันตราย

อาการมึนเมาของกรดซัลฟิวริกคืออะไร?

หากกลืนกินกรดเข้าไป:

ปวดบริเวณอวัยวะย่อยอาหาร
คลื่นไส้และอาเจียน
การละเมิดอุจจาระอันเป็นผลมาจากความผิดปกติของลำไส้อย่างรุนแรง
การหลั่งน้ำลายที่แข็งแกร่ง
เนื่องจากพิษต่อไต ปัสสาวะจึงกลายเป็นสีแดง
อาการบวมของกล่องเสียงและลำคอ มีอาการหายใจไม่ออกเสียงแหบ นี้อาจนำไปสู่ความตายจากการหายใจไม่ออก
จุดสีน้ำตาลปรากฏบนเหงือก
ผิวหนังเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน

ด้วยการเผาไหม้ ผิวอาจมีภาวะแทรกซ้อนทั้งหมดที่มีอยู่ในโรคไหม้

เมื่อวางยาพิษเป็นคู่จะสังเกตเห็นภาพต่อไปนี้:

การเผาไหม้ของเยื่อเมือกของดวงตา
เลือดออกจมูก
แผลไหม้ของเยื่อเมือกของระบบทางเดินหายใจ ในกรณีนี้ เหยื่อจะมีอาการเจ็บปวดรุนแรง
กล่องเสียงบวมด้วยอาการหายใจไม่ออก (ขาดออกซิเจน ผิวหนังเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน)
หากพิษรุนแรงอาจมีอาการคลื่นไส้อาเจียน

สิ่งสำคัญคือต้องรู้! พิษจากกรดหลังจากการกลืนกินมีอันตรายมากกว่าการเป็นพิษจากการสูดดมไอระเหย

ขั้นตอนการปฐมพยาบาลและการรักษาความเสียหายจากกรดซัลฟิวริก

ดำเนินการดังต่อไปนี้เมื่อสัมผัสกับกรดซัลฟิวริก:

โทรเรียกรถพยาบาลก่อน หากของเหลวเข้าไปข้างใน ให้ล้างกระเพาะด้วยน้ำอุ่น หลังจากนั้นในจิบเล็กน้อยคุณจะต้องดื่มดอกทานตะวัน 100 กรัมหรือ น้ำมันมะกอก. นอกจากนี้ คุณควรกลืนน้ำแข็ง ดื่มนม หรือแมกนีเซียที่ไหม้เกรียม ต้องทำเพื่อลดความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกและบรรเทาสภาพของมนุษย์
หากกรดเข้าตา ให้ล้างออก น้ำไหลแล้วหยดด้วยสารละลายไดเคนและโนเคนเคน
หากกรดโดนผิวหนัง บริเวณที่ไหม้ควรล้างให้สะอาดใต้น้ำไหลและพันด้วยโซดา ล้างออกประมาณ 10-15 นาที
กรณีเกิดไอระเหย ต้องไปที่ อากาศบริสุทธิ์และล้างเยื่อเมือกที่ได้รับผลกระทบด้วยน้ำให้มากที่สุด

ในสถานพยาบาล การรักษาจะขึ้นอยู่กับบริเวณที่เกิดแผลไหม้และระดับของพิษ การวางยาสลบทำได้เฉพาะกับโนเคนเคนเท่านั้น เพื่อหลีกเลี่ยงการพัฒนาของการติดเชื้อในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบ ผู้ป่วยจึงเลือกหลักสูตรการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะ

ในการมีเลือดออกในกระเพาะอาหาร พลาสมาจะถูกฉีดหรือถ่ายเลือด แหล่งที่มาของการตกเลือดสามารถผ่าตัดออกได้

กรดกำมะถันในรูปแบบบริสุทธิ์ 100% พบได้ในธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น ในอิตาลี ซิซิลีในทะเลเดดซี คุณสามารถเห็นปรากฏการณ์ที่ไม่เหมือนใคร - กรดซัลฟิวริกไหลออกมาจากด้านล่าง! และนี่คือสิ่งที่เกิดขึ้น: ไพไรต์จากเปลือกโลกทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบในการก่อตัว สถานที่แห่งนี้เรียกว่าทะเลสาบมรณะและแม้แต่แมลงก็กลัวที่จะบินขึ้นไป!
หลังจากการปะทุของภูเขาไฟครั้งใหญ่ ละอองกรดซัลฟิวริกมักจะพบได้ในชั้นบรรยากาศของโลก และในกรณีเช่นนี้ “ผู้กระทำผิด” อาจส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างร้ายแรง
กรดซัลฟิวริกเป็นตัวดูดซับน้ำที่ใช้งานอยู่ ดังนั้นจึงใช้เป็นเครื่องอบแก๊ส ที่ วันเก่า ๆเพื่อไม่ให้หน้าต่างเกิดฝ้าในห้อง กรดนี้จึงถูกเทลงในขวดโหลและวางไว้ระหว่างบานหน้าต่างของช่องหน้าต่าง
กรดซัลฟิวริกเป็นสาเหตุหลักของฝนกรด เหตุผลหลักฝนกรดเป็นมลพิษทางอากาศที่มีซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และเมื่อละลายในน้ำจะเกิดกรดซัลฟิวริก ในทางกลับกัน ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะถูกปล่อยออกมาเมื่อเชื้อเพลิงฟอสซิลถูกเผา ฝนกรด เรียนเพื่อ ปีที่แล้ว, เนื้อหาที่เพิ่มขึ้น กรดไนตริก. สาเหตุของปรากฏการณ์นี้คือการลดการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ อย่างไรก็ตาม กรดซัลฟิวริกยังคงเป็นสาเหตุหลักของฝนกรด

เราขอเสนอการรวบรวมวิดีโอ ประสบการณ์ที่น่าสนใจด้วยกรดกำมะถัน

พิจารณาปฏิกิริยาของกรดซัลฟิวริกเมื่อเทลงในน้ำตาล ในวินาทีแรกของกรดซัลฟิวริกที่ใส่น้ำตาลลงในขวด ส่วนผสมจะเข้มขึ้น หลังจากนั้นไม่กี่วินาที สารจะเปลี่ยนเป็นสีดำ สิ่งที่น่าสนใจที่สุดจะเกิดขึ้นต่อไป มวลเริ่มเติบโตอย่างรวดเร็วและปีนออกจากขวด ที่ผลลัพธ์เราได้สารที่น่าภาคภูมิใจดูเหมือนว่ามีรูพรุน ถ่านเกินปริมาณเริ่มต้น 3-4 เท่า

ผู้เขียนวิดีโอแนะนำให้เปรียบเทียบปฏิกิริยาของ Coca-Cola กับกรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริก เมื่อผสมโคคา-โคลากับกรดไฮโดรคลอริก จะไม่เห็นการเปลี่ยนแปลงที่มองเห็น แต่เมื่อผสมกับกรดซัลฟิวริก โคคา-โคลาจะเริ่มเดือด

ปฏิสัมพันธ์ที่น่าสนใจสามารถสังเกตได้เมื่อกรดซัลฟิวริกโดนกระดาษชำระ กระดาษชำระประกอบด้วยเซลลูโลส เมื่อกรดเข้ามา โมเลกุลของเซลลูโลสจะสลายตัวทันทีด้วยการปล่อยคาร์บอนอิสระ สามารถสังเกตการไหม้เกรียมที่คล้ายกันได้เมื่อกรดตกบนเนื้อไม้

เติมลงในขวดที่มีกรดเข้มข้น ชิ้นเล็กโพแทสเซียม. ในวินาทีแรก ควันจะถูกปล่อยออกมา หลังจากนั้นโลหะจะลุกเป็นไฟทันที สว่างขึ้นและระเบิด ตัดเป็นชิ้นๆ

ในการทดลองครั้งต่อไป เมื่อกรดซัลฟิวริกชนกับไม้ขีด กรดจะลุกเป็นไฟ ในส่วนที่สองของการทดลอง อลูมิเนียมฟอยล์แช่อะซิโตนและไม้ขีดไฟอยู่ข้างใน มีการให้ความร้อนแก่ฟอยล์ทันทีด้วยการปล่อยควันจำนวนมากและการละลายอย่างสมบูรณ์

สังเกตเอฟเฟกต์ที่น่าสนใจเมื่อเพิ่ม ผงฟูให้เป็นกรดซัลฟิวริก โซดาเปลี่ยนเป็นสีเหลืองทันที ปฏิกิริยาจะดำเนินการด้วยการเดือดอย่างรวดเร็วและเพิ่มปริมาตร

เราไม่แนะนำให้ทำการทดลองข้างต้นทั้งหมดที่บ้านอย่างเด็ดขาด กรดกำมะถันเป็นสารกัดกร่อนและเป็นพิษมาก ควรทำการทดลองที่คล้ายกันใน ห้องพิเศษที่มีอุปกรณ์ครบครัน บังคับระบายอากาศ. ก๊าซที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกมีความเป็นพิษสูงและสามารถก่อให้เกิดความเสียหายต่อระบบทางเดินหายใจและเป็นพิษต่อร่างกาย นอกจากนี้ยังมีการทดลองที่คล้ายกันในวิธี การคุ้มครองส่วนบุคคลผิวหนังและอวัยวะระบบทางเดินหายใจ ดูแลตัวเองนะ!