הריכוזוהצפיפות שלהחומצה הגופרתית .התלות שלהצפיפותבריכוז של חומצה גופרתית במכונית הסוללה

חומצה גופרתית

זה הוא מיוחד במובן זה שהיא יכולה לפעול כחומצה רגילה או מחמצן חזק - בהתאם לטמפרטורה והריכוז.תמיסה מהולה קרה של חומצה גופרתית מגיבה עם המתכת הפעילה כדי לייצר מלח (סולפט), ואבולוציה גז מימן.לדוגמא, התגובה בין H2SO4 לדלל הקר (בהנחה ששני-ניתוק המלא שלה) ואבץ מתכת נראית כמו:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.

מרוכז חם חומצה גופרתית שיש צפיפות של כ 1.8 / cm3, זה יכול לפעול כז חמצון, מגיב עם חומרים שבדרך כלל אדישים לחומצות, כגון לדוגמא נחושת מתכתית.במהלך התגובה, הנחושת מתחמצן, והמסה של חומצה מצטמצמת ליצירת פתרון של נחושת גופרתית (II) במים וגזים דו תחמוצת גופרית (SO2) במקום מימן, שהיה צפויים על ידי מגיב חומצה עם המתכת.

Cu + 2N2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2 O.

איך יכול הריכוז של פתרונות הביע

למעשה, הריכוז של כל פתרון יכול לבוא לידי ביטוי בדרכים שונות, אבל ריכוז המשקל ביותר בשימוש נרחב.זה מראה את מספר הגרמים של המומס במשקל או נפח של הפתרון או ממס מסוימים (בדרך כלל 1000 גרם 1,000 cm3, 100 cm3, dm3 1).במקום המסה בגרמים של חומר יכול לקחת את הכמות, באו לידי ביטוי בשומות, - אז השיג את הריכוז טוחנת של 1000 גרם או dm3 1 של פתרון.

אם הריכוז טוחנת נקבע ביחס לסכום של פתרון לא, אבל רק לממס, זה נקרא molality של הפתרון.הוא מאופיין על ידי העצמאות של הטמפרטורה.לעתים קרובות ריכוז משקל

מצויינים בגרם לממס 100 גרם.הכפלת מספר זה ב -100%, היא מוכנה באחוזי משקל (מחיר לריכוז).זוהי השיטה הנפוצה ביותר בשימוש מוחל על הפתרון של חומצה גופרתית.ריכוז פתרון

של כל שווי שנקבע בטמפרטורת נתונה, זה מתאים סגולי (צפיפות, לדוגמא חומצה גופרתית).אז לפעמים הפתרון מתאפיין בזה.לדוגמא, פתרון של H2SO4, מאופיין ריכוז אחוז 95.72%, צפיפות של 1.835 g / cm3 בזמן t = 20 ° C.כיצד לקבוע את הריכוז של פתרון כזה ניתן רק אם הצפיפות של חומצה גופרתית?השולחן נותן התכתבות זו, הוא אבזר בספר לימוד כלשהו בכימיה כללית או אנליטי.ריכוז דוגמא

המרת

מנסה להעביר מדרך אחת לבטא את הריכוז של הפתרון לאחר.תניח שיש לנו פתרון של H2SO4 במים לריכוז של 60% ריבית.אנחנו הראשונים להגדיר את הצפיפות המתאימה של חומצה גופרתית.אחוזי טבלה המכילה (עמודה ראשונה) וצפיפות המקבילה התמיסה המימית של H2SO4 (העמודה רביעית) המפורטים להלן.

היא קובעת את הערך הרצוי, שהוא שווה ל1.4987 גרם / סנטימטר 3.עכשיו אנחנו לחשב molarity של פתרון זה.לשם כך יש צורך לקבוע את המסה של H2SO4 ב 1 ליטר של פתרון והמספר המתאים של שומות של חומצה.

נפח, אשר תופס של פתרון מניות 100 גרם:

100 / 1.4987 = 66.7 מיליליטר.

מאז ב66.7 מיליליטר של 60% פתרון מכיל 60 גרם של החומצה בליטר 1 שלה יכיל:

(60 / 66.7) x 1000 = 899, שנת 55 מסת

טוחנת של חומצה גופרתיתהוא שווה ל98. לפיכך, מספר השומות כלול ב899.55 g גרמיה שווה:

שומה 899.55 / 98 = 9.18.צפיפות

כפונקציה של הריכוז של חומצה גופרתית מוצגת באיור.להלן.שימוש

של חומצה הגופרתית

הוא משמש בתעשיות שונות.בייצור של ברזל ופלדה משמש לניקוי פני השטח של המתכת לפני שהוא מכוסה בחומר אחר המעורב ביצירה של צבעים סינטטיים, כמו גם סוגים אחרים של חומצות, כגון חומצה הידרוכלורית וחומצה חנקתית.הוא משמש גם בייצור של תרופות, דשנים וחומרי נפץ, ועדיין הוא מגיב חשוב בהסרת זיהומים מתעשיית זיקוק נפט.

כימי זה מאוד שימושי בחיי היומיום, והוא זמין כפתרון של חומצה גופרתית משמשת בסוללות עופרת-חומצה (למשל, אלה שנמצאים במכוניות).חומצה כגון בדרך כלל יש ריכוז של כ -30% מל -35% H2SO 4 לפי משקל, האיזון - מים.

עבור יישומים צרכניים רבים 30% H2SO4 יהיה יותר ממספיק כדי לענות על הצרכים שלהם.עם זאת, בתעשייה וזה דורש ריכוז גבוה יותר של חומצה גופרתית.בדרך כלל, בתהליך הייצור, שהוא מקבל מספיק מדולל ומזוהם על ידי תכלילים אורגניים ראשון.חומצה מרוכזת מתקבלת בשני שלבים: ראשון, זה הותאם ל -70%, ולאחר מכן - בשלב שני - הוא העלה ל96-98%, שהוא פרמטר הגבלה לייצור בר-קיימא מבחינה כלכלית.צפיפות

של חומצה גופרתית ומגוון

למרות כמעט 99% חומצה גופרתית יכולה להיות זמן קצר בריפלוקס, אבל האובדן הסוגר של SO3 בנקודת הרתיחה מורידה את הריכוז ל98.3%.בדרך כלל, מחוון של וריאציה מ -98% יותר יציב באחסון.חומצות כיתה מסחרית

להשתנות בריכוזה של ריבית, ושהיא נבחרה ערכים אלה שבגיבוש בטמפרטורה הנמוך.הדבר נעשה כדי לצמצם את האובדן של גבישי חומצה גופרתי במשקעים במהלך הובלה ואחסון.הזנים העיקריים הם:

• מגדלים (חנקן) - 75%.צפיפות של חומצה גופרתית בכיתה זו היא 1,670 קילוגרם / מ 3.קבל מה שנקרא.שיטת חנקן באשר מטופלים חומרי גלם שהושגו במהלך ירי גז כבשן מכיל SO2 דו תחמוצת גופרית, במגדלים בשורה (ומכאן שמו של המגוון) nitroso (זה גם H2SO4, אבל עם תחמוצות חנקן מומסים).כתוצאה מכך, הופך את תחמוצות חנקן וחומצה, שאינם נצרכו בתהליך, וחזרו למעגל הייצור.
• קשר - 92,5-98,0%.החומצה גופרתית הצפיפות של 98% מהכיתה שווה ל1,836.5 קילוגרם / מ 3.קבל את זה בירי של גז SO2 מכיל, והתהליך כרוך בחמצון של דו תחמוצת לSO3 אנהידריד בקשר שלה (ומכאן שמו של המגוון) עם מספר שכבות של זרז ונדיום מוצק.
• Oleum - 104.5%. צפיפותה היא 1,896.8 קילוגרם / מ 3.פתרון זה של SO3 בH2SO4, בי הרכיב הראשון כולל 20%, וחומצה - הוא 104.5%.אולאום
• בדרגה גבוהה - 114,6%.הצפיפות שלה - 2002 קילוגרם / מ 3.הסוללה
• - 92-94%.

כיצד פועל

סוללה במכונית של אחד מהמכשירים החשמליים הפופולריים ביותר מבוסס באופן מלא על התהליכים אלקטרוכימיים המתרחשים בנוכחות תמיסה מימית של חומצה גופרתית.סוללה רכב

הכוללת אלקטרוליט לדלל חומצה גופרתית, ואלקטרודות חיוביות ושליליות בצורה של כמה צלחות.צלחות חיוביות עשויות מחומר אדמדם-חום - של דו תחמוצת עופרת (PbO2), ושלילית - של עופרת אפורה "ספוגית" (Pb).

בגלל אלקטרודות עשויות מעופרת או חומרים המכיל עופרת, זה סוג של סוללה המכונה לעתים קרובות סוללות עופרת-חומצה.אפשרות לשוב ולבצע, לא. א מתח המוצא שלה נקבע ישירות על ידי מה שהצפיפות הגופרתית כיום החומצה (קילוגרם / מ 3 או g / cm3), שפכו לתוך הסוללה כמו אלקטרוליט.

מה קורה עם אלקטרוליט בסוללה עופרת חומצת פריקת הסוללה

אלקטרוליט הוא פתרון אחסון של חומצה גופרתית במים מזוקקים כימי טהורים עם ריכוז של ריבית על 30% מתשלום מלא.יש חומצה נקי צפיפות של 1.835 g / cm3, אלקטרוליט - על 1.300 g / cm3.כאשר הסוללה ריקה, תגובות אלקטרוכימיים זה להתרחש, וכתוצאה מכך אלקטרוליט נבחר מחומצה גופרתית.הצפיפות של הריכוז של הפתרון תלוי כמעט באופן יחסי, כך זה צריך להיות מופחת עקב ירידה בריכוז אלקטרוליט.

כל עוד השחרור הנוכחי זורם דרך חומצת הסוללה ליד האלקטרודות שלה נמצאת בשימוש נרחב, ואלקטרוליטים הופך להיות יותר לדלל.דיפוזיה של חומצות מכל הנפח של צלחות אלקטרוליט ואלקטרודה תומכת עוצמת כ מתמדת של תגובות כימיות וכתוצאה מכך, המתח המוצא.

בתחילת הפריקה של דיפוזיה החומצה בצלחת אלקטרוליט הוא מהר כי סולפט וכתוצאה מכך עם נקבוביות עדיין קלע בחומר הפעיל של אלקטרודות.כאשר סולפט מתחיל להיווצר ולמלא את הנקבוביות של האלקטרודות, דיפוזיה מתקיימת יותר לאט.

תיאורטית אפשר להמשיך לפרוק עד שכל החומצה לא הייתה בשימוש, ואלקטרוליטים יהיו מורכבים ממים טהורים.עם זאת, ניסיון מראה כי הרמה לא צריכה להמשיך אחרי צפיפות אלקטרוליט נפלה ל1.150 g / cm3.

כאשר הצפיפות נופלת מ -1,300 ל -1,150, מה שאומר שהרבה סולפט הוקם במהלך התגובה, וזה ממלא את הנקבוביות בחומר הפעיל בצלחות, כלומר. א מהפתרון כבר הוסר כמעט כל החומצה הגופרתית.הצפיפות היא פרופורציונלית לריכוז תלויה, ורק תלויה בצפיפות של הטעינה של הסוללה.איור.להלן מציג את התלות של הצפיפות של אלקטרוליט סוללה.שינוי

בצפיפות של אלקטרוליט, האמצעי הטוב ביותר של קביעת המצב של פריקת סוללה, ובלבד שהוא השתמש בו כראוי.שיעור

סוללה במכונית פריקה, בהתאם לצפיפות של

אלקטרוליט

צפיפותה יש למדוד כל שבועיים, ותמיד צריך להיות מוקלטות קריאות לשימוש עתידי.אלקטרוליט צפוף

, חומצה יותר שהוא מכיל ויותר הסוללה טעונה.הצפיפות ב1,300-1,280 g / cm3 מציינת טעינה מלאה.ככלל, טעינת הסוללה תואר שונה הבאה, בהתאם לצפיפות של אלקטרוליט:

• 1,300-1,280 - טעון במלואה:
• 1,280-1,200 - יותר ממחצית ריקה;
• 1,200-1,150 - טעון פחות ממחצית;
• 1,150 - כמעט ריק.

יש לו סוללה טעונה במלואה לפני חיבור מתח רשת כבישיה של כל תא היא 2.5-2.7 V. ברגע שהעומס מחובר, המתח יורד במהירות של כ 2.1 V לשלוש או ארבע דקות.זו מתרחשת עקב היווצרות של שכבה דקה של סולפט להוביל על פני השטח של צלחות האלקטרודה השליליות ושכבה בין מי ולהוביל המתכת של הצלחות החיוביות.הערך הסופי של מתח התא לאחר החיבור לרשת הכבישים הוא על 2,15-2,18 וולט.

כשנוכחי מתחיל לזרום דרך הסוללה בשעה הראשונה של מבצע, ירידת מתח 2 V בשל התנגדות פנימית מוגברת של התאים עקב היווצרות של כמויות גדולות של חומצה גופרתית, שממלאת את הנקבוביות של הצלחות והבחירה של אלקטרוליט החומצה.זמן קצר לפני תחילת הזרימה נוכחית וצפיפות המרבית של אלקטרוליט הוא 1.300 g / cm3.בתחילה, הדיכאון שלו מתרחש במהירות, אבל אז להגדיר מצב מאוזן בין הצפיפות של חומצה ליד הצלחת ובתפזורת של אלקטרוליט, הבחירה של אלקטרודות חומצה נתמכת על ידי הגעתו של חלקים חדשים מהחלק העיקרי של אלקטרוליט החומצה.הצפיפות הממוצעת של אלקטרוליט ממשיכה לרדת בעקביות על היחסים שמוצגים באיור.לעיל.לאחר מתח ירידה ראשוני יורד לאט יותר, הפחתת מהירותו תלויה בעומס של הסוללה.תהליך פריקה לוח זמנים שמוצג באיור.להלן.ניטור מצב

של אלקטרוליט הסוללה

משמש כדי לקבוע את הצפיפות של הידרומטר.הוא מורכב מצינור זכוכית אטום עם סיומת בסוף הנמוך, מלא בכדור עופרת או כספית והיקף מדורג של הקצה העליון.בקנה מידה זה מסומן מ1,100 1300 עם מגוון רחב של ערכי ביניים, כפי שמוצג באיור.להלן.אם הידרומטר זה ממוקם באלקטרוליט, זה ישקע לעומק מסוים.עם זאת, הוא יחליף נפח מסוים של אלקטרוליט, וכשהוא הגיע לעמדה של שיווי המשקל, המשקל של הנפח עקור שווה למשקל של הידרומטר.מאז המשקל הסגולי הוא יחס משקלה נפח, ומשקל של הידרומטר ידוע, כל רמה של טבילה בפתרון זה מתאים לצפיפות מסוימת.יש מדדי לחות מאזניים עם הערכים של צפיפות, אבל מסומנות על ידי, "חצי מהפריקה", "פריקה מלא" "משועבדות" או משהו דומה.