diluir e ácido sulfúrico concentrado - é produtos químicos tão importantes que eles produzidos no mundo mais do que qualquer outra substância.A riqueza económica de um país pode ser medido pelo volume de ácido sulfúrico produzido na mesma.Processo de dissociação
ácido sulfúrico é utilizado sob a forma de soluções aquosas de várias concentrações.Ele sofre uma reacção de dissociação em duas fases, produzindo iões de H + na solução.
H2SO4 = H + + HSO4-;
HSO4- = H + + SO4-2.Ácido sulfúrico
é um forte, ea primeira fase da sua dissociação ocorre tão rapidamente que quase toda a decadência moléculas originais em H + e -ions HSO4 -1 -ions (hidrogênio) na solução.Recentes parcialmente desintegrar-se ainda mais, libertando outros iões H + e ião deixando sulfato (SO4-2) na solução.No entanto, hidrogenossulfato, ser um ácido fraco, ainda prevalece em uma solução de H + e SO4-2.A sua dissociação completa ocorre apenas quando a densidade da solução de ácido sulfúrico é próxima da densidade da água, r. S a alta diluição.
ácido sulfúrico
É especial no sentido em que pode actuar como um ácido ordinário ou um oxidante forte - dependendo da temperatura e da concentração.Uma solução diluída fria de ácido sulfúrico reage com o metal activo para produzir um sal de (sulfato), e a evolução de gás de hidrogénio.Por exemplo, a reacção entre H2SO4 diluído frio (assumindo que o seu total de duas dissociação) e metal de zinco parece:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.
quente de ácido sulfúrico concentrado tendo uma densidade de cerca de 1,8 g / cm3, que pode actuar como um oxidante, fazendo reagir com os materiais que são geralmente inerte aos ácidos, tais como, por exemplo cobre metálico.Durante a reacção, o cobre é oxidado, e a massa de ácido é reduzida para formar uma solução de sulfato de cobre (II) em água e dióxido de enxofre gasoso (SO2) em vez de hidrogénio, o que seria de esperar por reacção do ácido com o metal.
Cu + 2N2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2 O.
Como a concentração de soluções expressa
De facto, a concentração de qualquer solução pode ser expressa em várias formas, mas a concentração de peso mais amplamente utilizado.Ela mostra o número de gramas de soluto em peso ou o volume da solução ou solvente específico (tipicamente 1,000 g 1,000 cm3, 100 cm3, 1 dm3).Em vez da massa em gramas de uma substância pode tomar a quantidade, expressa em moles, - em seguida, a concentração molar obtida a partir de 1000 g ou 1 dm3 de solução.
Se a concentração molar é determinada em relação à quantidade de solução não, mas apenas ao solvente, é chamado a molaridade da solução.Caracteriza-se pela independência da temperatura.Muitas vezes, a concentração de peso
indicado em gramas por 100 gramas de solvente.Multiplicando este valor por 100%, é preparado em um por cento em peso (por concentração).Este é o método mais frequentemente usado é aplicado à solução de ácido sulfúrico.
concentração da solução de cada valor determinado a uma dada temperatura, que corresponde um peso específico (densidade, por exemplo ácido sulfúrico).Assim, por vezes, a solução é caracterizada por ela.Por exemplo, uma solução de H2SO4, caracterizado concentração em percentagem de 95,72%, uma densidade de 1,835 g / cm3 a t = 20 ° C.Como para determinar a concentração de uma solução deste tipo é dado somente se a densidade de ácido sulfúrico?A tabela dando a esta correspondência, é um dispositivo elétrico em qualquer livro sobre química geral ou analítica.Concentração exemplo
Conversão
tentar passar de um modo de expressar a concentração da solução para o outro.Suponhamos que temos uma solução de H2SO4 em água a uma concentração de 60% interesse.Nós primeiro definir a densidade apropriada de ácido sulfúrico.Tabela contendo percentagens (primeira coluna) e a correspondente densidade da solução aquosa de H2SO4 (quarta coluna) listados abaixo.
que determina o valor desejado, o qual é igual a 1,4987 g / cm3.Nós agora calcular a molaridade desta solução.Para isso, é necessário para determinar a massa de H2SO4 em 1 litro de solução e o correspondente número de moles de ácido.Volume de
, que ocupam 100 g da solução de reserva:
100 / 1,4987 = 66,7 ml.Desde
em 66,7 ml de 60% de solução contém 60 g do ácido em 1 litro de ele conterá:
(60 / 66,7) x 899 = 1000, '55
Massa molar de ácido sulfúricoé igual a 98. Por isso, o número de moles contido em 899,55 g de seus gramas é igual a:
899,55 / 98 = 9,18 mol.Densidade
como uma função da concentração de ácido sulfúrico é mostrado na Fig.abaixo.
uso de ácido sulfúrico
É usado em várias indústrias.Na produção de ferro e aço é utilizado para a limpeza da superfície do metal antes de ser coberta com uma outra substância envolvida na criação de corantes sintéticos, bem como outros tipos de ácidos, tais como ácido clorídrico e ácido nítrico.Também é utilizado na produção de fármacos, fertilizantes e explosivos, e ainda é um reagente importante na remoção de impurezas provenientes da indústria de refinação de petróleo.
Esta química é extremamente útil na vida diária, e é facilmente disponível como uma solução de ácido sulfúrico utilizado em baterias de chumbo-ácido (por exemplo, aqueles que estão em carros).Tal ácido tem geralmente uma concentração de cerca de 30% a 35% H2SO 4 por peso, o equilíbrio - água.
Para muitas aplicações de consumo de 30% H2SO4 será mais do que suficiente para satisfazer as suas necessidades.No entanto, na indústria e que exige uma concentração muito mais elevada de ácido sulfúrico.Tipicamente, no processo de produção, primeiro ele fica bastante diluído e poluído por inclusões orgânicas.Ácido concentrado é obtido em duas fases: em primeiro lugar, que foi ajustado a 70%, e, em seguida, - num segundo passo - é aumentada para 96-98%, que é o parâmetro limitante para a produção economicamente viável.Densidade
de ácido sulfúrico e uma variedade
Embora o ácido sulfúrico cerca de 99% pode ser um curto período de tempo à temperatura de refluxo, mas a consequente perda de SO3 no ponto de ebulição diminui a concentração de 98,3%.Geralmente, um indicador de variação de 98% a mais estável em armazém.
ácidos de qualidade comercial variam em sua concentração de interesse, e para o qual ele selecionou esses valores em que a baixa temperatura de cristalização.Isto é feito para reduzir a perda de cristais de ácido sulfúrico no sedimento durante o transporte e armazenamento.As principais variedades são:
- torres (nitroso) - 75%.Densidade de ácido sulfúrico nesta classe é 1670 kg / m3.Obtenha seu chamado.nitroso método em que as matérias-primas obtidas durante a queima de gases do forno contendo enxofre SO2 dióxido de, em torres revestidas (daí o nome da variedade) são tratadas nitroso (esta é também H2SO4, mas com óxidos de nitrogênio dissolvidos).Como resultado, faz com que os óxidos de nitrogênio e ácido, que não são consumidos no processo, e devolvidos ao ciclo de produção.
- Contato - 92,5-98,0%.Ácido sulfúrico densidade de 98% da classe é igual a 1836.5 kg / m3.Obtê-lo como o disparo de um gás que contém SO2, e o processo envolve a oxidação do dióxido de SO3 anidrido no seu contacto (daí o nome da variedade) com várias camadas de catalisador de vanádio sólido.
- Oleum - 104,5%.A sua densidade é 1896.8 kg / m3.Esta solução de SO3 em H2SO4, em que o primeiro componente compreende 20%, e ácido - é de 104,5%.
- oleum alto grau - 114,6% .A sua densidade - 2002 kg / m3.
- bateria - 92-94%.
Como a bateria do carro
trabalho de um dos dispositivos eléctricos mais popular é totalmente baseado nos processos electroquímicos que se realizam na presença de uma solução aquosa de ácido sulfúrico.
bateria automóvel que compreende um electrólito de ácido sulfúrico diluído, e eléctrodos positivos e negativos na forma de várias placas.Placas positivas são feitas de um material marrom-avermelhada - de dióxido de chumbo (PbO2), e negativas - de cinza chumbo "esponjosa" (Pb).
Porque os eléctrodos são feitos de material de chumbo ou chumbo, este tipo de pilha é muitas vezes referida como baterias de chumbo-ácido.A sua tensão de saída E. A operacionalidade, t. É directamente determinada por aquilo que a densidade do ácido sulfúrico actualmente (kg / m3 ou g / cm3), verteu-se a bateria como electrólito.
O que acontece com o eletrólito na bateria de chumbo-ácido eletrólitos
de descarga da bateria é uma solução de armazenamento de ácido sulfúrico em uma água destilada quimicamente pura com uma concentração de interesse em 30% da carga total.Ácido líquido tem uma densidade de 1.835 g / cm3, o electrólito - cerca de 1,300 g / cm3.Quando a bateria está descarregada, reacções electroquímicas ocorrem, resultando num electrólito seleccionado a partir de ácido sulfúrico.A densidade da concentração da solução depende quase proporcionalmente, por isso, deve ser reduzida devido a uma diminuição na concentração de electrólito.
Enquanto a corrente de descarga flui através do ácido da bateria perto seus eléctrodos é amplamente utilizada, e o electrólito se torna mais diluído.Difusão de ácidos a partir de todo o volume das placas de electrólito e de eléctrodos suporta intensidade aproximadamente constante de reacções químicas e, consequentemente, da tensão de saída.
No início da descarga da difusão do ácido na placa eletrólito é rápido porque o sulfato resultante com poros ainda marcou no material ativo dos eletrodos.Quando o sulfato de começa a se formar e encher os poros dos eléctrodos, da difusão terá lugar mais lentamente.
teoricamente possível continuar a descarga até que todo o ácido não foi utilizado, e o electrólito será composta por água pura.No entanto, a experiência mostra que o nível não deve continuar após a densidade do eletrólito caiu para 1,150 g / cm3.
Quando a densidade desce de 1.300 a 1.150, o que significa que tanto o sulfato foi formado durante a reacção, e que enche os poros no material activo sobre as placas, por exemplo. E. A partir da solução já removido quase todo o ácido sulfúrico.A densidade é proporcional à concentração dependente, e apenas depende da densidade da carga da bateria.Fig.abaixo mostra a dependência da densidade do electrólito das pilhas.
mudança na densidade do electrólito, a melhor forma de determinar o estado de descarga da bateria, desde que seja utilizado adequadamente.Taxa de descarga da bateria do carro
, dependendo da densidade do electrólito
A sua densidade devem ser medidas a cada duas semanas, e deve ser sempre gravada leituras para referência futura.
eletrólito mais denso, mais ácido que contém e mais a bateria está carregada.A densidade na 1,300-1,280 g / cm3 indica uma carga completa.Como uma regra, a seguinte carga da bateria diferente grau, dependendo da densidade do electrólito:
- 1,300-1,280 - totalmente carregada:
- 1,280-1,200 - mais de metade vazio;
- 1,200-1,150 - cobrado menos do que a metade;
- 1150 - quase vazio.
têm uma bateria totalmente carregada antes de ligar a sua tensão de rede viária de cada célula é de 2.5 a 2.7 V. Assim que a carga está ligado, a tensão cai rapidamente para cerca de 2,1 V por três ou quatro minutos.Isto ocorre devido à formação de uma fina camada de sulfato de chumbo na superfície das placas de eléctrodo negativo e uma camada entre o peróxido e a ligação metal das placas positivas.O valor final da voltagem da célula após a ligação à rede de estrada é de cerca de 2,15-2,18 volts.
Quando a corrente começa a fluir através da bateria durante a primeira hora de operação, uma queda de tensão de 2 V, devido ao aumento da resistência interna da célula, devido à formação de grandes quantidades de sulfato, que preenche os poros das placas e a selecção do electrólito ácido.Pouco antes do início do fluxo de corrente e a densidade máxima de electrólito é 1,300 g / cm3.Em primeiro lugar, a sua depressão ocorre rapidamente, mas, em seguida, definir um estado de equilíbrio entre a densidade de ácido próximo da placa e na maior parte do electrólito, a selecção de eléctrodos de ácido suportado pela chegada de novas peças a partir da parte principal do electrólito ácido.A densidade média do electrólito continua a diminuir regularmente em relação mostrado na Fig.acima.Depois de uma queda de tensão inicial diminui mais lentamente, reduzindo a sua velocidade depende da carga da bateria.Processo de quitação horário mostrado na Fig.abaixo.
monitoramento de status de eletrólito da bateria
usado para determinar a densidade do hidrômetro.É composto por um tubo de vidro selado com uma extensão na extremidade inferior, preenchido com granalha de chumbo ou mercúrio e a escala graduada da extremidade superior.Esta escala é marcado de 1100 a 1300 com uma variedade de valores intermédios, como mostrado na Fig.abaixo.Se este densímetro colocado no electrólito, ele irá afundar a uma certa profundidade.No entanto, ele iria deslocar um certo volume de electrólito, e quando a posição do equilíbrio é alcançado, o peso do volume deslocado é igual ao peso de um densímetro.Uma vez que a gravidade específica é o rácio do seu peso por volume, e o peso do densímetro é conhecido, cada nível de imersão na solução que corresponde a uma densidade específica.Alguns hidrômetros possuem escalas com os valores de densidade, mas são marcados por "Charged", "Metade da descarga", "descarga completa" ou algo semelhante.
