fortynde og koncentreret svovlsyre - det er så vigtige kemiske produkter, som de er produceret i verden mere end nogen anden substans.Den økonomiske rigdom i et land kan måles ved mængden af produceret svovlsyre i den.
dissociationsprocessen
Svovlsyre anvendes i form af vandige opløsninger af forskellige koncentrationer.Det undergår en dissociation reaktion i to faser, der producerer H + ioner i opløsning.
H2SO4 = H + + HSO4-;
HSO4- = H + + SO4-2.
Svovlsyre er en stærk, og den første fase af sin dissociation sker så hurtigt, at næsten alle de oprindelige molekyler forfald i H + -ioner og HSO4 -1 -ioner (brint) i løsningen.Nyt delvist nedbrydes yderligere og frigiver andre ioner og H + ion forlader sulfat (SO4-2) i opløsningen.Men hydrogensulfat, som er en svag syre, stadig er fremherskende i en opløsning af H + og SO4-2.Sin fuldstændige dissociation forekommer kun, når densiteten af svovlsyre er tæt på densiteten af vand, r. S ved høj fortynding.
Egenskaber svovlsyre
Det er særligt i den forstand, at den kan virke som en almindelig syre eller en stærk oxidator - afhængigt af temperatur og koncentration.En kold fortyndet opløsning af svovlsyre reagerer med det aktive metal til fremstilling af et salt (sulfat), og hydrogen gasudvikling.For eksempel, reaktionen mellem kold fortyndet H2SO4 (under forudsætning af sin fulde to-dissociation) og zinkmetal ligner:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.
varm koncentreret svovlsyre med en densitet på ca. 1,8 g / cm3, kan den fungere som en oxidant, som reagerer med materialer, der generelt indifferent over for syrer, såsom for eksempel metallisk kobber.Under reaktionen er kobberet oxideres, og massen af syre reduceres til dannelse af en opløsning af kobbersulfat (II) i vand og gasformig svovldioxid (SO2) i stedet for hydrogen, som ville forventes ved omsætning af syren med metallet.
Cu + 2N2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2 O.
Hvordan kan koncentrationen af løsninger udtrykte
Faktisk koncentrationen af enhver løsning kan udtrykkes på forskellige måder, men den mest udbredte vægt koncentration.Det viser antallet af gram af det opløste stof i specifikke vægt eller volumen af opløsningen eller opløsningsmiddel (typisk 1.000 g 1.000 cm3, 100 cm3, 1 dm3).I stedet for massen i gram af et stof kan tage mængde, udtrykt i mol, - så den opnåede den molære koncentration på 1000 g eller 1 dm3 opløsning.
Hvis den molære koncentration bestemmes i forhold til den mængde opløsning ikke, men kun til opløsningsmidlet, det kaldes molaliteten af opløsningen.Det er karakteriseret ved uafhængighed temperaturen.Ofte
vægtkoncentration angivet i gram pr 100 gram opløsningsmiddel.Multiplikation dette tal med 100%, det er udarbejdet på en vægtprocent (pr koncentration).Dette er den metode hyppigst anvendte påføres opløsning af svovlsyre.
opløsningskoncentration af hver værdi bestemmes ved en given temperatur, det svarer en massefylde (tæthed, for eksempel svovlsyre).Så nogle gange opløsningen er kendetegnet ved det.For eksempel kan en opløsning af H2SO4, kendetegnet koncentration procentdel af 95,72%, en massefylde på 1.835 g / cm3 ved t = 20 ° C.Sådan bestemme koncentrationen af en sådan løsning er kun givet hvis densiteten af svovlsyre?Tabellen giver denne korrespondance, er et fast punkt i enhver lærebog om generel eller analytisk kemi.
Konvertering eksempel koncentration
forsøger at flytte fra én måde at udtrykke koncentrationen af løsningen på den anden.Antag, at vi har en opløsning af H2SO4 i vand til en koncentration på 60% interesse.Vi definerer først passende tæthed af svovlsyre.Tabel indeholdende procenter (første spalte) og den tilsvarende densitet af den vandige opløsning af H2SO4 (fjerde søjle) er anført nedenfor.
den bestemmer den ønskede værdi, som er lig med 1,4987 g / cm3.Vi beregner nu molariteten af denne opløsning.Til dette er det nødvendigt at bestemme massen H2SO4 i 1 liter opløsning, og det tilsvarende antal mol syre.
volumen, der indtager 100 g stamopløsning:
100 / 1,4987 = 66,7 ml.
Da der i 66,7 ml 60% opløsning indeholder 60 g af syren i 1 liter af det vil indeholde:
(60 / 66,7) x 1000 = 899, '55
Mol masse af svovlsyreer lig med 98. Derfor er antallet af mol indeholdt i 899,55 g af sine gram lig med:
899,55 / 98 = 9,18 mol.
densitet som funktion af koncentrationen af svovlsyre, er vist i fig.nedenfor.
brug af svovlsyre
Det bruges i forskellige brancher.Ved fremstillingen af jern og stål anvendes til rensning af overfladen af metallet, før det er dækket med et andet stof involveret i skabelsen af syntetiske farvestoffer samt andre typer af syrer, såsom saltsyre og salpetersyre.Det bruges også i produktionen af lægemidler, gødning og sprængstoffer, og er stadig en vigtig reagens i at fjerne urenheder fra olieraffinaderiindustri.
Dette kemikalie er særdeles nyttige i hverdagen, og er let tilgængeligt som en opløsning af svovlsyre, der anvendes i bly-syre-batterier (for eksempel dem, der er i biler).Sådan syre har generelt en koncentration på fra ca. 30% til 35% H2SO 4 vægt- balancen - vand.
For mange forbrugsgoder applikationer 30% H2SO4 vil være mere end nok til at opfylde deres behov., I branchen, og det kræver dog en meget højere koncentration af svovlsyre.Typisk i produktionsprocessen, det først bliver nok fortyndet og forurenet af organiske inklusioner.Koncentreret syre opnås i to etaper: først blev det justeret til 70%, og derefter - i et andet trin - hæves til 96-98%, hvilket er den begrænsende parameter for økonomisk rentabel produktion.
densitet af svovlsyre og en række
Selv om næsten 99% svovlsyre kan være en kort tid under tilbagesvaling, men den deraf følgende tab af SO3 ved kogepunktet sænker fusions 98,3%.Generelt en indikator for variation fra 98% mere lagerstabile.
kommerciel kvalitet syrer varierer i sin koncentration af interesse, og for hvilke det valgte disse værdier, hvor lav temperatur krystallisation.Dette gøres for at reducere tabet af svovlsyre krystaller i sedimentet under transport og opbevaring.De vigtigste sorter er:
- tårne (lattergas) - 75%. tæthed af svovlsyre i denne klasse er 1670 kg / m3.Få sin såkaldte.lattergas metode, hvor de opnåede råvarer under fyring ovn gas indeholdende svovldioxid SO2, i foret tårne (deraf navnet på sorten) behandles nitroso (dette er også H2SO4, men med opløste nitrogenoxider).Som et resultat, gør syre- og nitrogenoxider, der ikke forbruges i processen, og returneres til produktionscyklussen.
- Kontakt - 92,5-98,0%.Density svovlsyre på 98% af klassen er lig med 1836.5 kg / m3.Få det som affyring af en gas indeholdende SO2, og processen involverer oxidation af kuldioxid til anhydrid SO3 ved sin kontakt (deraf navnet på sorten) med flere lag af fast vanadium katalysator.
- Oleum - 104,5%. Dens massefylde er 1896.8 kg / m3.Denne opløsning af SO3 i H2SO4, hvor den første komponent omfatter 20%, og syre - er 104,5%.
- høj kvalitet oleum - 114,6% .Dens massefylde - 2002 kg / m3.
- batteri - 92-94%.
Hvordan bilens batteri
arbejde for en af de mest populære elektriske apparater er fuldt baseret på de elektrokemiske processer, der finder sted i overværelse af en vandig opløsning af svovlsyre.
bilbatteri omfatter en fortyndet svovlsyre elektrolyt, og positive og negative elektroder i form af flere plader.Positive plader er fremstillet af en rødbrun materiale - af bly dioxid (PbO2), og negative - af grå "svampet" bly (Pb).
Fordi elektroderne er lavet af bly eller blyholdig materiale, er denne type batteri ofte omtales som bly-syre-batterier.Driftsikkert, t. E. Udgangsspændingen er direkte bestemt af, hvad det aktuelt svovlsyre densitet (kg / m3 eller g / cm3), hældt i batteriet som elektrolyt.
Hvad sker med elektrolytten i batteriet udledning
elektrolyt bly-syre batteri er en opbevaringsløsning af svovlsyre i en kemisk ren destilleret vand med en koncentration af renter på 30% af en fuld opladning.Net syre har en densitet på 1.835 g / cm3, elektrolyt - ca. 1.300 g / cm3.Når batteriet er afladet, opstår det elektrokemiske reaktioner, hvilket resulterer i en elektrolyt udvalgt blandt svovlsyre.Densiteten af koncentrationen af opløsningen afhænger næsten proportionalt, så det bør reduceres på grund af et fald i koncentration af elektrolyt.
Så længe udledningen strøm gennem batterisyre nær dens elektroder er meget udbredt, og elektrolytten bliver mere fortyndet.Diffusion af syrer fra hele mængden af elektrolyt og elektrodeplader understøtter tilnærmelsesvis konstant intensitet af kemiske reaktioner og dermed udgangsspændingen.
Ved begyndelsen af udledningen af syren diffusion i elektrolytten pladen er hurtig, fordi den resulterende sulfat med endnu scoret porer i det aktive materiale af elektroder.Når sulfatet begynder at danne og udfylde porerne af elektroderne, diffusionen foregår langsommere.
teoretisk muligt at fortsætte med at opfylde indtil al syren ikke blev anvendt, og elektrolytten skal bestå af rent vand.Erfaringen viser dog, at niveauet ikke må fortsætte efter elektrolytten tæthed er faldet til 1.150 g / cm3.
Når densiteten falder fra 1.300 til 1.150, hvilket betyder, at meget sulfat blev dannet under reaktionen, og det udfylder porerne i det aktive materiale på pladerne, dvs.. E. fra opløsningen allerede fjernet næsten alle svovlsyre.Densiteten er proportional med koncentrationen afhængige, og kun afhænger af tætheden af batteriopladning.Fig.nedenfor viser afhængigheden af densiteten af batterielektrolyt.
ændring i tætheden af elektrolytten, det bedste middel til at bestemme tilstanden af batteriets afladning, forudsat at det anvendes korrekt.
bilbatteri udledning tempo afhængigt af tætheden af elektrolytten
Dens tæthed bør måles hver anden uge, og bør altid registreres aflæsninger for fremtidig reference.
tættere elektrolyt, jo mere syre den indeholder, og jo mere batteriet er opladet.Tætheden i 1,300-1,280 g / cm3 angiver en fuld opladning.Som regel følgende forskellig grad batteriopladning, afhængigt af tætheden af elektrolytten:
- 1,300-1,280 - fuldt opladet:
- 1,280-1,200 - mere end halvt tomt;
- 1,200-1,150 - opkrævet mindre end halvdelen;
- 1.150 - næsten tom.
har et fuldt opladet batteri, før du tilslutter sit vejnet spænding på hver celle er 2,5-2,7 V. Så snart belastningen er tilsluttet, hurtigt spændingen falder til omkring 2,1 V for tre eller fire minutter.Dette sker på grund af dannelsen af et tyndt lag af blysulfat på overfladen af den negative elektrode plader og et lag mellem peroxid og metal spidsen af de positive plader.Den endelige værdi af cellespændingen efter forbindelse til vejnettet er omkring 2,15-2,18 volt.
Når begynder at strømme gennem batteriet under den første times drift, et spændingsfald til 2 V som følge af øget indre modstand i cellen på grund af dannelsen af store mængder sulfat, som fylder porerne af pladerne og udvælgelse af syren elektrolyt.Kort før starten af det aktuelle flow og maksimum tæthed af elektrolytten er 1.300 g / cm3.I første omgang hans depression forekommer hurtigt, men derefter indstille en afbalanceret tilstand mellem densiteten af syre nær pladen og i hovedparten af elektrolytten, udvælgelse af sure elektroder understøttet af ankomsten af nye dele fra den vigtigste del af syren elektrolyt.Den gennemsnitlige tæthed af elektrolytten fortsat falde støt på forholdet vist i fig.ovenfor.Efter en indledende dropspænding aftager langsommere, hvilket reducerer dens hastighed afhænger af belastning af batteriet.Tidsplan afladningsprocessen vist i fig.nedenfor.
status overvågning af batteriets elektrolyt
bruges til at bestemme massefylden af hydrometer.Det består af et forseglet glasrør med en forlængelse ved den nedre ende, fyldt med blyhagl eller kviksølv og gradueret skala af den øvre ende.Denne skala er markeret fra 1100 til 1300 med en række mellemliggende værdier, som vist i fig.nedenfor.Hvis dette hydrometer anbragt i elektrolytten, vil det synke til en vis dybde.Han ville imidlertid forskyde en vis mængde af elektrolytten, og når positionen af ligevægt er nået, vægten af den fortrængte volumen er lig med vægten af et hydrometer.Da massefylden er forholdet mellem dets vægt til volumen og vægt af hydrometer er kendt, hvert niveau af nedsænkning i opløsningen svarer til en specifik densitet.Nogle areometre har skalaer med værdierne tæthed, men er præget af "Charged", "Halvdelen af udledning", "Fuld afladning" eller lignende.
