encer dan asam sulfat pekat - itu adalah produk kimia sangat penting bahwa mereka diproduksi di dunia lebih dari substansi lain.Kekayaan ekonomi suatu negara dapat diukur dengan volume yang dihasilkan asam sulfat di dalamnya.Proses disosiasi
asam
sulfat digunakan dalam bentuk larutan berair dari berbagai konsentrasi.Mengalami reaksi disosiasi dalam dua tahap, memproduksi ion H + dalam larutan.
H2SO4 = H + + HSO4-;
HSO4- = H + + SO4-2.Asam
sulfat adalah kuat, dan tahap pertama pemisahan yang terjadi begitu cepat sehingga hampir semua molekul asli pembusukan ke H + -ions dan HSO4 -1 -ions (hidrogen) dalam larutan.Terbaru sebagian hancur lanjut, melepaskan ion lainnya dan H + ion meninggalkan sulfat (SO4-2) dalam larutan.Namun, hydrogensulfate, menjadi asam lemah, masih berlaku dalam larutan H + dan SO4-2.Disosiasi lengkap terjadi hanya ketika kepadatan larutan asam sulfat dekat dengan densitas air, r. S di pengenceran tinggi.
Properti asam sulfat
Hal ini khusus dalam arti bahwa hal itu dapat bertindak sebagai asam biasa atau oksidator kuat - tergantung pada suhu dan konsentrasi.Sebuah solusi encer dingin asam sulfat bereaksi dengan logam aktif untuk menghasilkan garam (sulfat), dan evolusi gas hidrogen.Sebagai contoh, reaksi antara encer H2SO4 dingin (dengan asumsi penuh dua-disosiasi) dan logam seng terlihat seperti:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.
panas asam sulfat terkonsentrasi memiliki kepadatan sekitar 1,8 g / cm3, mungkin bertindak sebagai oksidan, bereaksi dengan bahan-bahan yang umumnya inert untuk asam, seperti tembaga misalnya logam.Selama reaksi, tembaga teroksidasi, dan massa asam berkurang untuk membentuk larutan tembaga sulfat (II) dalam air dan gas sulfur dioksida (SO2) bukan hidrogen, yang akan diharapkan dengan mereaksikan asam dengan logam.
Cu + 2N2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2 O.
Bagaimana bisa konsentrasi solusi menyatakan
Bahkan, konsentrasi larutan apapun dapat disajikan dalam berbagai cara, tetapi konsentrasi berat yang paling banyak digunakan.Ini menunjukkan jumlah gram zat terlarut dalam berat atau volume larutan atau pelarut tertentu (biasanya 1.000 g 1.000 cm3, 100 cm3, 1 dm3).Alih-alih massa dalam gram zat dapat mengambil kuantitas, dinyatakan dalam mol, - maka diperoleh konsentrasi molar 1000 g atau 1 dm3 larutan.
Jika konsentrasi molar ditentukan dalam kaitannya dengan jumlah solusi tidak, tetapi hanya untuk pelarut, hal itu disebut molalitas larutan.Hal ini ditandai dengan kemerdekaan suhu.Sering konsentrasi berat
ditunjukkan dalam gram per 100 gram pelarut.Mengalikan angka ini dengan 100%, itu disiapkan pada persen berat (per konsentrasi).Ini adalah metode yang paling sering digunakan adalah diterapkan pada larutan asam sulfat.Konsentrasi larutan
setiap nilai yang ditentukan pada suhu tertentu, itu sesuai berat jenis (density, misalnya asam sulfat).Jadi kadang-kadang solusinya ditandai dengan itu.Sebagai contoh, larutan H2SO4, ditandai konsentrasi persentase 95,72%, densitas 1,835 g / cm3 pada t = 20 ° CCara menentukan konsentrasi larutan tersebut diberikan hanya jika kepadatan asam sulfat?Tabel memberikan korespondensi ini, adalah perlengkapan dalam setiap buku teks pada kimia umum atau analisis.
Konversi contoh konsentrasi
mencoba untuk berpindah dari satu cara untuk mengekspresikan konsentrasi solusi untuk yang lain.Asumsikan bahwa kita memiliki solusi H2SO4 dalam air sampai konsentrasi 60% bunga.Kami pertama mendefinisikan kepadatan yang tepat dari asam sulfat.Tabel yang berisi persentase (kolom pertama) dan kepadatan yang sesuai dari larutan H2SO4 (kolom keempat) tercantum di bawah ini.
menentukan nilai yang diinginkan, yang sama dengan 1,4987 g / cm3.Kita sekarang menghitung molaritas larutan ini.Untuk ini perlu untuk menentukan massa H2SO4 dalam 1 liter larutan dan jumlah yang sesuai mol asam.Volume
, yang menempati 100 g larutan stok:
100 / 1,4987 = 66,7 ml.
Sejak di 66,7 ml 60% larutan mengandung 60 g asam dalam 1 liter itu akan berisi:
(60 / 66,7) x 1.000 = 899, '55
Massa molar asam sulfatadalah sama dengan 98. Oleh karena itu, jumlah mol yang terkandung di 899,55 g gram yang sama:
899,55 / 98 = 9.18 mol.
density sebagai fungsi dari konsentrasi asam sulfat ditunjukkan pada Gambar.di bawah ini.
penggunaan asam sulfat
Hal ini digunakan dalam berbagai industri.Dalam produksi besi dan baja digunakan untuk membersihkan permukaan logam sebelum ditutupi dengan zat lain yang terlibat dalam penciptaan pewarna sintetis serta jenis lain dari asam, seperti asam klorida dan asam nitrat.Hal ini juga digunakan dalam produksi obat-obatan, pupuk dan bahan peledak, dan masih merupakan reagen yang penting dalam menghilangkan kotoran dari industri penyulingan minyak.
kimia ini sangat berguna dalam kehidupan sehari-hari, dan sudah tersedia sebagai larutan asam sulfat yang digunakan dalam baterai timbal-asam (misalnya, orang-orang yang berada di mobil).Asam seperti umumnya memiliki konsentrasi dari sekitar 30% sampai 35% H2SO 4 berat, keseimbangan - air.
Bagi banyak aplikasi konsumen 30% H2SO4 akan lebih dari cukup untuk memenuhi kebutuhan mereka.Namun, dalam industri dan memerlukan konsentrasi yang lebih tinggi dari asam sulfat.Biasanya, dalam proses produksi, pertama kali mendapat cukup diencerkan dan tercemar oleh inklusi organik.Asam pekat diperoleh dalam dua tahap: pertama, itu disesuaikan dengan 70%, dan kemudian - pada langkah kedua - dinaikkan ke 96-98%, yang merupakan parameter yang membatasi produksi ekonomis.
kepadatan asam sulfat dan berbagai
Meskipun hampir 99% asam sulfat mungkin waktu yang singkat di refluks, namun kerugian akibat dari SO3 pada titik didih menurunkan konsentrasi untuk 98,3%.Umumnya, indikator variasi dari 98% lebih stabil dalam penyimpanan.
asam kelas komersial bervariasi dalam konsentrasi yang menarik, dan untuk yang dipilih nilai-nilai di mana kristalisasi suhu rendah.Hal ini dilakukan untuk mengurangi hilangnya kristal asam sulfat dalam sedimen selama transportasi dan penyimpanan.Varietas utama adalah:
- menara (nitrous) - 75%. kepadatan asam sulfat di kelas ini adalah 1670 kg / m3.Dapatkan disebut nya.Metode nitrous di mana bahan baku yang diperoleh selama pembakaran gas kiln yang mengandung sulfur dioksida SO2, di menara berjajar (maka nama varietas) diperlakukan nitroso (ini juga H2SO4, tetapi dengan terlarut nitrogen oksida).Akibatnya, membuat asam dan nitrogen oksida, yang tidak dikonsumsi dalam proses, dan kembali ke siklus produksi.
- kontak - 92,5-98,0%.Kepadatan asam sulfat dari 98% dari kelas sama dengan 1836,5 kg / m3.Dapatkan sebagai penembakan dari SO2 gas yang mengandung, dan proses melibatkan oksidasi dioksida untuk SO3 anhydride di contact-nya (maka nama varietas) dengan beberapa lapisan katalis vanadium padat.
- Oleum - 104,5%. kepadatan Its adalah 1896,8 kg / m3.Ini solusi dari SO3 di H2SO4, dimana komponen pertama terdiri dari 20%, dan asam - adalah 104,5%.
- bermutu tinggi oleum - 114,6% .Densitasnya - 2002 kg / m3.
- baterai - 92-94%.
Bagaimana baterai mobil
karya salah satu perangkat listrik yang paling populer adalah sepenuhnya didasarkan pada proses elektrokimia yang terjadi dengan adanya larutan asam sulfat.Baterai otomotif
terdiri dari elektrolit asam sulfat encer, dan elektroda positif dan negatif dalam bentuk beberapa piring.Plat positif terbuat dari bahan coklat kemerahan - dari timbal dioksida (PbO2), dan negatif - abu-abu "spons" timbal (Pb).
Karena elektroda terbuat dari timah atau bahan bertimbal, jenis baterai sering disebut sebagai baterai timbal-asam.E. Tegangan keluaran pengoperasian, t. Its secara langsung ditentukan oleh apa yang kepadatan asam sulfat saat ini (kg / m3 atau g / cm3), dituangkan ke dalam baterai sebagai elektrolit.
Apa yang terjadi dengan elektrolit dalam baterai debit
elektrolit timbal-asam baterai adalah solusi penyimpanan asam sulfat dalam air suling murni kimia dengan konsentrasi bunga 30% dari biaya penuh.Asam Net memiliki kerapatan 1,835 g / cm3, elektrolit - sekitar 1.300 g / cm3.Ketika baterai habis, itu reaksi elektrokimia terjadi, mengakibatkan elektrolit dipilih dari asam sulfat.Kepadatan konsentrasi larutan tergantung hampir secara proporsional, sehingga harus dikurangi karena penurunan konsentrasi elektrolit.
Selama arus discharge mengalir melalui asam baterai di dekat elektroda yang secara luas digunakan, dan elektrolit menjadi lebih encer.Difusi asam dari seluruh volume piring elektrolit dan elektroda mendukung intensitas mendekati konstan reaksi kimia dan, akibatnya, tegangan output.
Pada awal keluarnya difusi asam di piring elektrolit cepat karena sulfat yang dihasilkan dengan belum mencetak pori-pori dalam bahan aktif elektroda.Ketika sulfat mulai membentuk dan mengisi pori-pori elektroda, difusi berlangsung lebih lambat.
secara teoritis mungkin untuk terus melepaskan sampai semua asam itu tidak digunakan, dan elektrolit akan terdiri dari air murni.Namun, pengalaman menunjukkan bahwa tingkat tidak harus terus setelah kepadatan elektrolit telah jatuh ke 1,150 g / cm3.
Ketika kepadatan jatuh dari 1.300 ke 1.150, yang berarti bahwa banyak sulfat terbentuk selama reaksi, dan mengisi pori-pori dalam bahan aktif di piring, yaitu. E. Dari solusi sudah dihapus hampir semua asam sulfat.Densitas sebanding dengan konsentrasi tergantung, dan hanya tergantung pada kepadatan daya baterai.Gambar.bawah ini menunjukkan ketergantungan kepadatan elektrolit baterai.Perubahan
di kepadatan elektrolit, cara terbaik untuk menentukan keadaan baterai debit, asalkan benar digunakan.
tingkat debit baterai mobil, tergantung pada kepadatan
elektrolitkepadatan Its harus diukur setiap dua minggu, dan harus selalu dicatat bacaan untuk referensi di masa mendatang.
elektrolit padat, semakin asam mengandung dan semakin baterai terisi.Kepadatan di 1,300-1,280 g / cm3 daya baterai terisi penuh.Sebagai aturan, daya baterai tingkat berikut yang berbeda, tergantung pada kepadatan elektrolit:
- 1,300-1,280 - terisi penuh:
- 1,280-1,200 - lebih dari setengah kosong;
- 1,200-1,150 - dikenakan biaya kurang dari setengah;
- 1.150 - hampir kosong.
memiliki baterai yang terisi penuh sebelum menghubungkan nya tegangan jaringan jalan dari setiap sel adalah 2,5-2,7 V. Begitu beban terhubung, tegangan cepat turun menjadi sekitar 2,1 V selama tiga atau empat menit.Hal ini terjadi karena pembentukan lapisan tipis timbal sulfat pada permukaan piring elektroda negatif dan lapisan antara peroksida dan memimpin logam pelat positif.Nilai akhir dari tegangan sel setelah koneksi ke jaringan jalan adalah sekitar 2,15-2,18 volt.
Ketika arus mulai mengalir melalui baterai selama jam pertama operasi, penurunan tegangan 2 V karena meningkatnya resistensi internal sel akibat pembentukan jumlah besar sulfat, yang mengisi pori-pori piring dan pemilihan elektrolit asam.Sesaat sebelum dimulainya aliran arus dan kepadatan maksimum elektrolit adalah 1.300 g / cm3.Pada awalnya, depresi terjadi dengan cepat, tapi kemudian mengatur keadaan seimbang antara kepadatan asam dekat piring dan di sebagian besar elektrolit, pemilihan elektroda asam didukung oleh kedatangan bagian baru dari bagian utama dari elektrolit asam.Kepadatan rata-rata elektrolit terus menurun terus pada hubungan ditunjukkan pada Gambar.di atas.Setelah drop tegangan awal menurun lebih lambat, mengurangi kecepatannya tergantung pada beban baterai.Proses jadwal pembuangan waktu ditunjukkan pada Gambar.di bawah ini.Pemantauan Status
elektrolit baterai
digunakan untuk menentukan kepadatan hidrometer tersebut.Ini terdiri dari tabung gelas tertutup dengan perpanjangan di ujung bawah, diisi dengan tembakan timah atau merkuri dan skala bergradasi dari ujung atas.Skala ini ditandai dari 1.100 ke 1.300 dengan berbagai nilai-nilai menengah, seperti ditunjukkan pada Gambar.di bawah ini.Jika hidrometer ini ditempatkan dalam elektrolit, itu akan tenggelam ke kedalaman tertentu.Namun, ia akan menggantikan volume tertentu elektrolit, dan ketika posisi kesetimbangan tercapai, berat volume pengungsi adalah sama dengan berat hydrometer.Karena berat jenis adalah rasio berat volume, dan berat hidrometer diketahui, setiap tingkat perendaman dalam larutan itu sesuai dengan kepadatan tertentu.Beberapa hydrometers memiliki sisik dengan nilai kepadatan, tetapi ditandai oleh "Charged", "Setengah dari debit", "discharge penuh" atau sejenisnya.
