दबाव के कार्य के रूप में सल्फ्यूरिक एसिड का क्वथनांक। सल्फ्यूरिक एसिड

सल्फर है रासायनिक तत्व, जो आवर्त सारणी के छठे समूह और तीसरे आवर्त में है। इस लेख में, हम इसके रसायन और उत्पादन, उपयोग आदि पर विस्तार से नज़र डालेंगे। भौतिक विशेषता में रंग, विद्युत चालकता स्तर, सल्फर क्वथनांक आदि जैसी विशेषताएं शामिल हैं। रासायनिक एक अन्य पदार्थों के साथ अपनी बातचीत का वर्णन करता है।

भौतिकी के संदर्भ में सल्फर

यह एक नाजुक पदार्थ है। सामान्य परिस्थितियों में, यह एकत्रीकरण की ठोस स्थिति में है। सल्फर में नींबू का पीला रंग होता है।

और अधिकांश भाग के लिए, इसके सभी यौगिकों में पीले रंग के टिंट होते हैं। पानी में नहीं घुलता। इसमें कम तापीय और विद्युत चालकता है। ये विशेषताएं इसे एक विशिष्ट गैर-धातु के रूप में दर्शाती हैं। यद्यपि रासायनिक संरचनासल्फर बिल्कुल भी जटिल नहीं है, इस पदार्थ के कई रूप हो सकते हैं। यह सब क्रिस्टल जाली की संरचना पर निर्भर करता है, जिसकी मदद से परमाणु जुड़े होते हैं, लेकिन वे अणु नहीं बनाते हैं।

तो, पहला विकल्प रम्बिक सल्फर है। वह सबसे स्थिर है। इस प्रकार के सल्फर का क्वथनांक चार सौ पैंतालीस डिग्री सेल्सियस होता है। लेकिन किसी दिए गए पदार्थ को एकत्रीकरण की गैसीय अवस्था में जाने के लिए, उसे पहले एक तरल अवस्था से गुजरना होगा। तो, सल्फर का पिघलना एक सौ तेरह डिग्री सेल्सियस के तापमान पर होता है।

दूसरा विकल्प मोनोक्लिनिक सल्फर है। यह एक सुई के आकार का क्रिस्टल है जिसमें गहरे पीले रंग का रंग होता है। पहले प्रकार के सल्फर का पिघलना, और फिर इसकी धीमी गति से ठंडा होना इस प्रकार के निर्माण की ओर ले जाता है। इस किस्म की लगभग समान भौतिक विशेषताएं हैं। उदाहरण के लिए, इस प्रकार के सल्फर का क्वथनांक अभी भी वही चार सौ पैंतालीस डिग्री है। इसके अलावा, इस पदार्थ की ऐसी विविधता है जैसे प्लास्टिक। डालने से प्राप्त होता है ठंडा पानीलगभग उबलते हुए समचतुर्भुज तक गरम किया जाता है। इस प्रकार के सल्फर का क्वथनांक समान होता है। लेकिन पदार्थ में रबर की तरह खिंचाव का गुण होता है।

एक अन्य घटक भौतिक विशेषताएं, जिसके बारे में मैं बात करना चाहूंगा, वह सल्फर का प्रज्वलन तापमान है।

यह सूचक सामग्री के प्रकार और इसकी उत्पत्ति के आधार पर भिन्न हो सकता है। उदाहरण के लिए, तकनीकी सल्फर का प्रज्वलन तापमान एक सौ नब्बे डिग्री है। यह काफी कम आंकड़ा है। अन्य मामलों में, सल्फर का फ्लैश बिंदु दो सौ अड़तालीस डिग्री और यहां तक ​​कि दो सौ छप्पन भी हो सकता है। यह सब इस बात पर निर्भर करता है कि इसे किस सामग्री से निकाला गया था, इसका घनत्व क्या है। लेकिन हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि अन्य रासायनिक तत्वों की तुलना में सल्फर का दहन तापमान काफी कम है, यह एक ज्वलनशील पदार्थ है। इसके अलावा, कभी-कभी सल्फर आठ, छह, चार या दो परमाणुओं वाले अणुओं में संयोजित हो सकता है। अब, भौतिकी के दृष्टिकोण से सल्फर पर विचार करने के बाद, आइए अगले भाग की ओर बढ़ते हैं।

सल्फर का रासायनिक लक्षण वर्णन

यह तत्व अपेक्षाकृत कम है परमाणु भार, यह बत्तीस ग्राम प्रति तिल के बराबर है। सल्फर तत्व की विशेषता में इस पदार्थ की ऐसी विशेषता शामिल है जैसे ऑक्सीकरण की विभिन्न डिग्री होने की क्षमता। इसमें यह हाइड्रोजन या ऑक्सीजन से भिन्न है। सल्फर तत्व की रासायनिक विशेषता क्या है, इस सवाल को ध्यान में रखते हुए, यह उल्लेख करना असंभव नहीं है कि, स्थितियों के आधार पर, यह दोनों को कम करने और ऑक्सीकरण करने वाले गुणों को प्रदर्शित करता है। तो, क्रम में, विभिन्न रासायनिक यौगिकों के साथ किसी दिए गए पदार्थ की बातचीत पर विचार करें।

सल्फर और सरल पदार्थ

सरल पदार्थ ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें केवल एक रासायनिक तत्व होता है। इसके परमाणु अणुओं में संयोजित हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन के मामले में, या वे संयोजित नहीं हो सकते, जैसा कि धातुओं के मामले में होता है। तो, सल्फर धातुओं, अन्य गैर-धातुओं और हलोजन के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है।

धातुओं के साथ सहभागिता

इस तरह की प्रक्रिया को करने के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। इन शर्तों के तहत, एक अतिरिक्त प्रतिक्रिया होती है। यही है, धातु के परमाणु सल्फर परमाणुओं के साथ जुड़ते हैं, इस प्रकार जटिल पदार्थ सल्फाइड बनाते हैं। उदाहरण के लिए, यदि आप दो मोल पोटैशियम को एक मोल सल्फर के साथ मिलाकर गर्म करते हैं, तो आपको इस धातु का एक मोल सल्फाइड मिलता है। समीकरण को निम्न रूप में लिखा जा सकता है: 2K + S = K 2 S.

ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया

यह सल्फर बर्निंग है। इस प्रक्रिया के फलस्वरूप इसका ऑक्साइड बनता है। उत्तरार्द्ध दो प्रकार का हो सकता है। इसलिए, सल्फर का दहन दो चरणों में हो सकता है। पहला है जब सल्फर का एक मोल और ऑक्सीजन का एक मोल सल्फर डाइऑक्साइड का एक मोल बनता है। आप इस रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए समीकरण इस प्रकार लिख सकते हैं: S + O 2 \u003d SO 2। दूसरा चरण डाइऑक्साइड में एक और ऑक्सीजन परमाणु को जोड़ना है। ऐसा तब होता है जब आप उच्च तापमान पर ऑक्सीजन के एक मोल को दो मोल में जोड़ते हैं। परिणाम सल्फर ट्राइऑक्साइड के दो मोल हैं। इस रासायनिक संपर्क के लिए समीकरण इस तरह दिखता है: 2SO2 + O2 = 2SO3। इस अभिक्रिया के फलस्वरूप सल्फ्यूरिक अम्ल बनता है। तो, वर्णित दो प्रक्रियाओं को पूरा करके, परिणामी ट्रायऑक्साइड को जल वाष्प के एक जेट के माध्यम से पारित करना संभव है। और हम प्राप्त करते हैं ऐसी प्रतिक्रिया के लिए समीकरण निम्नानुसार लिखा गया है: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4।

हलोजन के साथ सहभागिता

रासायनिक अन्य गैर-धातुओं की तरह, इसे पदार्थों के इस समूह के साथ प्रतिक्रिया करने की अनुमति देता है। इसमें फ्लोरीन, ब्रोमीन, क्लोरीन, आयोडीन जैसे यौगिक शामिल हैं। सल्फर उनमें से किसी के साथ प्रतिक्रिया करता है, अंतिम को छोड़कर। एक उदाहरण के रूप में, हम जिस आवर्त सारणी पर विचार कर रहे हैं, उसके तत्व के फ्लोरिनेशन की प्रक्रिया का हवाला दे सकते हैं। उल्लिखित अधातुओं को हैलोजन के साथ गर्म करने पर फ्लोराइड के दो रूप प्राप्त किए जा सकते हैं। पहला मामला: यदि हम एक मोल सल्फर और तीन मोल फ्लोरीन लेते हैं, तो हमें एक मोल फ्लोराइड मिलता है, जिसका सूत्र SF 6 है। समीकरण इस तरह दिखता है: S + 3F 2 = SF 6। इसके अलावा, एक दूसरा विकल्प है: यदि हम एक मोल सल्फर और दो मोल फ्लोरीन लेते हैं, तो हमें रासायनिक सूत्र SF4 के साथ एक मोल फ्लोराइड मिलता है। समीकरण निम्न रूप में लिखा गया है: S + 2F 2 = SF 4। जैसा कि आप देख सकते हैं, यह सब उस अनुपात पर निर्भर करता है जिसमें घटक मिश्रित होते हैं। ठीक उसी तरह, सल्फर के क्लोरीनीकरण (दो अलग-अलग पदार्थ भी बन सकते हैं) या ब्रोमिनेशन की प्रक्रिया को अंजाम देना संभव है।

अन्य सरल पदार्थों के साथ सहभागिता

तत्व सल्फर का लक्षण वर्णन वहाँ समाप्त नहीं होता है। पदार्थ हाइड्रोजन, फास्फोरस और कार्बन के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया में भी प्रवेश कर सकता है। हाइड्रोजन के साथ परस्पर क्रिया के कारण सल्फाइड एसिड बनता है। धातुओं के साथ इसकी प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, उनके सल्फाइड प्राप्त किए जा सकते हैं, जो बदले में उसी धातु के साथ सल्फर की सीधी प्रतिक्रिया से भी प्राप्त होते हैं। सल्फर परमाणुओं में हाइड्रोजन परमाणुओं का योग बहुत उच्च तापमान की स्थितियों में ही होता है। जब सल्फर फास्फोरस के साथ अभिक्रिया करता है तो इसका फॉस्फाइड बनता है। इसका निम्न सूत्र है: पी 2 एस 3। इस पदार्थ के एक मोल को प्राप्त करने के लिए, आपको दो मोल फॉस्फोरस और तीन मोल सल्फर लेने की आवश्यकता है। जब सल्फर कार्बन के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो माना जाने वाला गैर-धातु का कार्बाइड बनता है। इसका रासायनिक सूत्र इस तरह दिखता है: सीएस 2। इस पदार्थ का एक मोल प्राप्त करने के लिए, आपको एक मोल कार्बन और दो मोल सल्फर लेने की आवश्यकता है। ऊपर वर्णित सभी जोड़ प्रतिक्रियाएं तभी होती हैं जब अभिकारकों को उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है। हमने सरल पदार्थों के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया पर विचार किया है, अब अगले बिंदु पर चलते हैं।

सल्फर और जटिल यौगिक

यौगिक वे पदार्थ होते हैं जिनके अणुओं में दो (या अधिक) विभिन्न तत्व होते हैं। रासायनिक गुणसल्फर इसे क्षार जैसे यौगिकों के साथ-साथ केंद्रित सल्फेट एसिड के साथ प्रतिक्रिया करने की अनुमति देता है। इन पदार्थों के साथ इसकी प्रतिक्रिया अजीबोगरीब होती है। सबसे पहले, विचार करें कि क्या होता है जब विचाराधीन अधातु को क्षार के साथ मिलाया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि आप छह मोल लेते हैं और उनमें तीन मोल सल्फर मिलाते हैं, तो आपको दो मोल पोटेशियम सल्फाइड, एक मोल धातु सल्फाइट और तीन मोल पानी मिलता है। इस तरह की प्रतिक्रिया निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त की जा सकती है: 6KOH + 3S \u003d 2K 2 S + K2SO 3 + 3H 2 O। उसी सिद्धांत से, यदि आप आगे जोड़ते हैं तो बातचीत होती है, एक केंद्रित समाधान के दौरान सल्फर के व्यवहार पर विचार करें इसमें सल्फेट अम्ल मिलाया जाता है। यदि हम पहले पदार्थ के एक मोल और दूसरे पदार्थ के दो मोल लेते हैं, तो हमें निम्नलिखित उत्पाद मिलते हैं: तीन मोल की मात्रा में सल्फर ट्राइऑक्साइड, और पानी भी - दो मोल। यह रासायनिक प्रतिक्रियाअभिकारकों को उच्च तापमान पर गर्म करके ही महसूस किया जा सकता है।

माने गए अधातु को प्राप्त करना

ऐसी कई मुख्य विधियाँ हैं जिनके द्वारा विभिन्न प्रकार के पदार्थों से सल्फर निकाला जा सकता है। पहली विधि इसे पाइराइट से अलग करना है। उत्तरार्द्ध का रासायनिक सूत्र FeS2 है। जब इस पदार्थ को बिना ऑक्सीजन के उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है, तो एक अन्य आयरन सल्फाइड - FeS - और सल्फर प्राप्त किया जा सकता है। प्रतिक्रिया समीकरण निम्नानुसार लिखा गया है: FeS 2 \u003d FeS + S। सल्फर के उत्पादन की दूसरी विधि, जो अक्सर उद्योग में उपयोग की जाती है, इस स्थिति में सल्फर सल्फाइड का दहन है एक लंबी संख्याऑक्सीजन। इस मामले में, आप गैर-धातु और पानी माना जा सकता है। प्रतिक्रिया करने के लिए, आपको घटकों को दो से एक के दाढ़ अनुपात में लेने की आवश्यकता है। नतीजतन, हमें अंतिम उत्पाद दो से दो के अनुपात में मिलते हैं। इस रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए समीकरण निम्नानुसार लिखा जा सकता है: 2H 2 S + O 2 \u003d 2S + 2H 2 O। इसके अलावा, विभिन्न धातुकर्म प्रक्रियाओं के दौरान सल्फर प्राप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, निकल जैसी धातुओं के उत्पादन में, तांबा और अन्य।

औद्योगिक उपयोग

हम जिस गैर-धातु पर विचार कर रहे हैं, उसने रासायनिक उद्योग में अपना व्यापक अनुप्रयोग पाया है। जैसा ऊपर बताया गया है, यहां इसका उपयोग सल्फेट एसिड प्राप्त करने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, सल्फर का उपयोग माचिस के निर्माण के लिए एक घटक के रूप में किया जाता है, इस तथ्य के कारण कि यह एक ज्वलनशील पदार्थ है। यह विस्फोटकों, बारूद, फुलझड़ियों आदि के उत्पादन में भी अपरिहार्य है। इसके अलावा, सल्फर का उपयोग कीट नियंत्रण उत्पादों में एक सामग्री के रूप में किया जाता है। चिकित्सा में, यह त्वचा रोगों के लिए दवाओं के निर्माण में एक घटक के रूप में प्रयोग किया जाता है। साथ ही, विचाराधीन पदार्थ का उपयोग विभिन्न रंगों के उत्पादन में किया जाता है। इसके अलावा, इसका उपयोग फास्फोरस के निर्माण में किया जाता है।

सल्फर की इलेक्ट्रॉनिक संरचना

जैसा कि आप जानते हैं, सभी परमाणुओं में एक नाभिक होता है, जिसमें प्रोटॉन होते हैं - सकारात्मक रूप से आवेशित कण - और न्यूट्रॉन, यानी ऐसे कण जिनका आवेश शून्य होता है। इलेक्ट्रॉन एक ऋणात्मक आवेश के साथ नाभिक के चारों ओर घूमते हैं। एक परमाणु के तटस्थ होने के लिए, इसकी संरचना में प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की समान संख्या होनी चाहिए। यदि बाद वाले अधिक हैं, तो यह पहले से ही एक नकारात्मक आयन है - एक आयन। यदि, इसके विपरीत, प्रोटॉन की संख्या इलेक्ट्रॉनों की संख्या से अधिक है, तो यह एक धनात्मक आयन या धनायन है। सल्फर आयन एसिड अवशेष के रूप में कार्य कर सकता है। यह सल्फाइड एसिड (हाइड्रोजन सल्फाइड) और धातु सल्फाइड जैसे पदार्थों के अणुओं का हिस्सा है। इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के दौरान एक आयन बनता है, जो तब होता है जब कोई पदार्थ पानी में घुल जाता है। इस मामले में, अणु एक कटियन में विघटित हो जाता है, जिसे एक धातु या हाइड्रोजन आयन के साथ-साथ एक कटियन - एक एसिड अवशेष या एक हाइड्रॉक्सिल समूह (OH-) के आयन के रूप में दर्शाया जा सकता है।

चूँकि आवर्त सारणी में सल्फर की क्रम संख्या सोलह है, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि वास्तव में प्रोटॉन की इतनी संख्या इसके नाभिक में है। इसके आधार पर हम कह सकते हैं कि चारों ओर घूमने वाले सोलह इलेक्ट्रॉन भी हैं। दाढ़ द्रव्यमान से रासायनिक तत्व की क्रम संख्या घटाकर न्यूट्रॉन की संख्या पाई जा सकती है: 32 - 16 \u003d 16। प्रत्येक इलेक्ट्रॉन बेतरतीब ढंग से नहीं, बल्कि एक निश्चित कक्षा के साथ घूमता है। चूंकि सल्फर एक रासायनिक तत्व है जो आवर्त सारणी की तीसरी अवधि से संबंधित है, नाभिक के चारों ओर तीन कक्षाएँ हैं। पहले में दो इलेक्ट्रॉन हैं, दूसरे में आठ और तीसरे में छह हैं। सल्फर परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक सूत्र इस प्रकार लिखा जाता है: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4।

प्रकृति में व्यापकता

मूल रूप से, माना जाने वाला रासायनिक तत्व खनिजों की संरचना में पाया जाता है, जो विभिन्न धातुओं के सल्फाइड हैं। सबसे पहले, यह पाइराइट है - लौह नमक; यह सीसा, चांदी, तांबे की चमक, जस्ता मिश्रण, सिनाबार - मरकरी सल्फाइड भी है। इसके अलावा, सल्फर को खनिजों की संरचना में भी शामिल किया जा सकता है, जिसकी संरचना तीन या अधिक रासायनिक तत्वों द्वारा दर्शायी जाती है।

उदाहरण के लिए, च्लोकोपीराइट, मिराबिलिट, केसेराइट, जिप्सम। आप उनमें से प्रत्येक पर अधिक विस्तार से विचार कर सकते हैं। पाइराइट एक फेरम सल्फाइड या FeS2 है। इसमें सुनहरी चमक के साथ हल्का पीला रंग है। यह खनिज अक्सर लैपिस लाजुली में अशुद्धता के रूप में पाया जा सकता है, जिसका व्यापक रूप से गहने बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि इन दो खनिजों में अक्सर एक सामान्य जमा होता है। तांबे की चमक - चॉकोसाइट, या चॉकोसिन - धातु के समान एक नीले-भूरे रंग का पदार्थ है। और चांदी की चमक (अर्जेंटाइट) में समान गुण होते हैं: वे दोनों धातु की तरह दिखते हैं, एक ग्रे रंग होता है। सिनेबार ग्रे पैच के साथ एक भूरा-लाल सुस्त खनिज है। चेलकोपीराइट, जिसका रासायनिक सूत्र CuFeS2 है, सुनहरे पीले रंग का होता है, इसे सुनहरा मिश्रण भी कहा जाता है। जिंक ब्लेंड (स्फालेराइट) का रंग एम्बर से उग्र नारंगी तक हो सकता है। मिराबिलिट - Na 2 SO 4 x10H 2 O - पारदर्शी या सफेद क्रिस्टल। इसे चिकित्सा में भी प्रयुक्त कहा जाता है। किसेराइट का रासायनिक सूत्र MgSO4 xH2O है। यह सफेद या रंगहीन पाउडर जैसा दिखता है। जिप्सम का रासायनिक सूत्र CaSO 4 x2H 2 O है। इसके अलावा, यह रासायनिक तत्व जीवित जीवों की कोशिकाओं का हिस्सा है और एक महत्वपूर्ण ट्रेस तत्व है।

रसायन विज्ञान की कक्षा के प्रत्येक व्यक्ति ने अम्लों का अध्ययन किया। उनमें से एक को सल्फ्यूरिक एसिड कहा जाता है और इसे एचएसओ 4 नामित किया जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड के गुण क्या हैं, हमारा लेख बताएगा।

सल्फ्यूरिक एसिड के भौतिक गुण

शुद्ध सल्फ्यूरिक एसिड या मोनोहाइड्रेट एक रंगहीन तैलीय तरल है जो +10 डिग्री सेल्सियस पर एक क्रिस्टलीय द्रव्यमान में जम जाता है। प्रतिक्रियाओं के लिए इच्छित सल्फ्यूरिक एसिड में 95% एच 2 एसओ 4 होता है और इसका घनत्व 1.84 ग्राम / सेमी 3 होता है। 1 लीटर ऐसे एसिड का वजन 2 किलो होता है। अम्ल -20°C पर कठोर हो जाता है। 10.37 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर संलयन की गर्मी 10.5 kJ/mol है।

केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के गुण विविध हैं। उदाहरण के लिए, जब इस एसिड को पानी में घोलते हैं, तो हाइड्रेट्स के बनने से बड़ी मात्रा में गर्मी (19 किलो कैलोरी / मोल) निकलती है। इन हाइड्रेट्स को ठोस रूप में कम तापमान पर समाधान से अलग किया जा सकता है।

सल्फ्यूरिक एसिड रासायनिक उद्योग में सबसे बुनियादी उत्पादों में से एक है। यह खनिज उर्वरकों (अमोनियम सल्फेट, सुपरफॉस्फेट), विभिन्न लवण और एसिड, डिटर्जेंट और दवाओं, कृत्रिम फाइबर, रंजक, विस्फोटक के उत्पादन के लिए अभिप्रेत है। सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग धातु विज्ञान में भी किया जाता है (उदाहरण के लिए, यूरेनियम अयस्कों का अपघटन), पेट्रोलियम उत्पादों की शुद्धि के लिए, गैसों को सुखाने के लिए, और इसी तरह।

सल्फ्यूरिक एसिड के रासायनिक गुण

सल्फ्यूरिक एसिड के रासायनिक गुण हैं:

  1. धातुओं के साथ सहभागिता:
    • तनु अम्ल केवल उन धातुओं को घोलता है जो वोल्टेज की एक श्रृंखला में हाइड्रोजन के बाईं ओर होती हैं, उदाहरण के लिए H 2 +1 SO 4 + Zn 0 \u003d H 2 O + Zn + 2 SO 4;
    • सल्फ्यूरिक एसिड के ऑक्सीकरण गुण महान हैं। विभिन्न धातुओं (Pt, Au को छोड़कर) के साथ बातचीत करते समय, इसे H 2 S -2, S +4 O 2 या S 0 तक घटाया जा सकता है, उदाहरण के लिए:
    • 2H 2 +6 SO 4 + 2Ag 0 = S +4 O 2 + Ag 2 +1 SO 4 + 2H 2 O;
    • 5H 2 +6 SO 4 + 8Na 0 \u003d H 2 S -2 + 4Na 2 +1 SO 4 + 4H 2 O;
  2. केंद्रित अम्ल H 2 S +6 O 4 भी कुछ गैर-धातुओं के साथ (गर्म होने पर) प्रतिक्रिया करता है, जबकि कम ऑक्सीकरण अवस्था वाले सल्फर यौगिकों में बदल जाता है, उदाहरण के लिए:
    • 2 एच 2 एस +6 ओ 4 + सी 0 = 2 एस +4 ओ 2 + सी +4 ओ 2 + 2 एच 2 ओ;
    • 2 एच 2 एस +6 ओ 4 + एस 0 = 3 एस +4 ओ 2 + 2 एच 2 ओ;
    • 5 एच 2 एस +6 ओ 4 + 2 पी 0 = 2 एच 3 पी +5 ओ 4 + 5 एस +4 ओ 2 + 2 एच 2 ओ;
  3. बुनियादी आक्साइड के साथ:
    • एच 2 एसओ 4 + क्यूओ = क्यूएसओ 4 + एच 2 ओ;
  4. हाइड्रॉक्साइड्स के साथ:
    • क्यू (ओएच) 2 + एच 2 एसओ 4 = क्यूएसओ 4 + 2 एच 2 ओ;
    • 2NaOH + एच 2 एसओ 4 = ना 2 एसओ 4 + 2 एच 2 ओ;
  5. विनिमय प्रतिक्रियाओं में लवण के साथ सहभागिता:
    • एच 2 एसओ 4 + बीएसीएल 2 \u003d 2एचसीएल + बीएएसओ 4;

इस एसिड और घुलनशील सल्फेट्स को निर्धारित करने के लिए BaSO 4 (सफेद अवक्षेप, एसिड में अघुलनशील) का निर्माण किया जाता है।

एक मोनोहाइड्रेट एक आयनकारी विलायक है जिसमें एक अम्लीय चरित्र होता है। इसमें कई धातुओं के सल्फेट्स को घोलना बहुत अच्छा है, उदाहरण के लिए:

  • 2H 2 SO 4 + HNO 3 \u003d NO 2 + + H 3 O + + 2HSO 4 -;
  • एचसीएलओ 4 + एच 2 एसओ 4 \u003d क्लॉ 4 - + एच 3 एसओ 4 +।

एक केंद्रित एसिड एक काफी मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, खासकर गर्म होने पर, उदाहरण के लिए 2H 2 SO 4 + Cu = SO 2 + CuSO 4 + H 2 O।

ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करते हुए, सल्फ्यूरिक एसिड आमतौर पर SO2 तक कम हो जाता है। लेकिन इसे S तक घटाया जा सकता है और यहाँ तक कि H 2 S तक, उदाहरण के लिए H 2 S + H 2 SO 4 = SO 2 + 2H 2 O + S।

मोनोहाइड्रेट लगभग बिजली का संचालन नहीं कर सकता है। इसके विपरीत, जलीय अम्ल विलयन अच्छे चालक होते हैं। सल्फ्यूरिक एसिड दृढ़ता से नमी को अवशोषित करता है, इसलिए इसका उपयोग विभिन्न गैसों को सुखाने के लिए किया जाता है। एक जलशुष्कक के रूप में, सल्फ्यूरिक एसिड तब तक कार्य करता है जब तक कि इसके घोल के ऊपर जल वाष्प का दबाव, सुखाने वाली गैस में इसके दबाव से कम होता है।

यदि सल्फ्यूरिक एसिड का पतला घोल उबाला जाता है, तो उसमें से पानी निकाल दिया जाएगा, जबकि क्वथनांक 337 ° C तक बढ़ जाएगा, उदाहरण के लिए, जब सल्फ्यूरिक एसिड 98.3% की सांद्रता में आसुत होना शुरू हो जाता है। इसके विपरीत, अधिक सांद्रित विलयनों से अतिरिक्त सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड वाष्पित हो जाता है। 337 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर उबलने वाली भाप आंशिक रूप से SO 3 और H 2 O में विघटित हो जाती है, जो ठंडा होने पर फिर से संयुक्त हो जाएगी। गर्मीइस अम्ल का उबाल गर्म होने पर उनके लवणों से वाष्पशील अम्लों के पृथक्करण में इसके उपयोग के लिए उपयुक्त है।

एसिड हैंडलिंग सावधानियां

सल्फ्यूरिक एसिड को संभालते समय अत्यधिक सावधानी बरतनी चाहिए। जब यह एसिड त्वचा के संपर्क में आता है, तो त्वचा सफेद हो जाती है, फिर भूरी और लाल हो जाती है। आसपास के ऊतक सूज जाते हैं। यदि यह एसिड शरीर के किसी भी हिस्से के संपर्क में आता है, तो इसे जल्दी से पानी से धोना चाहिए, और जले हुए स्थान को सोडा के घोल से चिकना करना चाहिए।

अब आप जानते हैं कि सल्फ्यूरिक एसिड, जिसके गुणों का अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है, विभिन्न प्रकार के उत्पादन और खनन के लिए बस अपरिहार्य है।

सल्फ्यूरिक एसिड के गुण

निर्जल सल्फ्यूरिक एसिड (मोनोहाइड्रेट) एक भारी तैलीय तरल है जो बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ सभी अनुपातों में पानी के साथ मिश्रित होता है। 0 डिग्री सेल्सियस पर घनत्व 1.85 ग्राम / सेमी 3 है। यह 296°C पर उबलता है और -10°C पर जमता है। सल्फ्यूरिक एसिड को न केवल मोनोहाइड्रेट कहा जाता है, बल्कि इसके जलीय घोल (), साथ ही मोनोहाइड्रेट () में सल्फर ट्राइऑक्साइड के घोल को ओलियम कहा जाता है। ओलियम इससे उजाड़ने के कारण हवा में "धूम्रपान" करता है। शुद्ध सल्फ्यूरिक एसिड रंगहीन होता है, जबकि व्यावसायिक एसिड अशुद्धियों के साथ गहरे रंग का होता है।

सल्फ्यूरिक एसिड के भौतिक गुण, जैसे घनत्व, क्रिस्टलीकरण तापमान, क्वथनांक, इसकी संरचना पर निर्भर करते हैं। अंजीर पर। 1 सिस्टम का एक क्रिस्टलीकरण आरेख दिखाता है। इसमें मैक्सिमा यौगिकों की संरचना के अनुरूप है या मिनिमा की उपस्थिति को इस तथ्य से समझाया गया है कि दो पदार्थों के मिश्रण का क्रिस्टलीकरण तापमान उनमें से प्रत्येक के क्रिस्टलीकरण तापमान से कम है।

चावल। 1

निर्जल 100% सल्फ्यूरिक एसिड में 10.7 डिग्री सेल्सियस का अपेक्षाकृत उच्च क्रिस्टलीकरण तापमान होता है। परिवहन और भंडारण के दौरान एक वाणिज्यिक उत्पाद के जमने की संभावना को कम करने के लिए, तकनीकी सल्फ्यूरिक एसिड की सांद्रता को इस तरह चुना जाता है कि इसका क्रिस्टलीकरण तापमान पर्याप्त रूप से कम हो। उद्योग तीन प्रकार के वाणिज्यिक सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन करता है।

सल्फ्यूरिक एसिड बहुत सक्रिय है। यह धातु के आक्साइड और सबसे शुद्ध धातुओं को घोलता है; ऊंचे तापमान पर यह लवण से अन्य सभी अम्लों को विस्थापित कर देता है। विशेष रूप से लालची सल्फ्यूरिक एसिड हाइड्रेट देने की क्षमता के कारण पानी के साथ मिल जाता है। यह अन्य अम्लों से, क्रिस्टलीय लवणों से और यहां तक ​​कि हाइड्रोकार्बन के ऑक्सीजन डेरिवेटिव से पानी लेता है, जिसमें स्वयं पानी नहीं होता है, लेकिन H: O = 2 के संयोजन में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन होता है। लकड़ी और अन्य पौधे और पशु ऊतक जिनमें सेल्युलोज, स्टार्च और चीनी होती है। केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में नष्ट; पानी एसिड के साथ बंध जाता है और ऊतक से केवल बारीक बिखरा हुआ कार्बन ही रहता है। तनु अम्ल में, सेल्युलोज और स्टार्च शर्करा बनाने के लिए टूट जाते हैं। यदि यह मानव त्वचा के संपर्क में आता है, तो केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड जलने का कारण बनता है।

सल्फ्यूरिक एसिड की उच्च गतिविधि, उत्पादन की अपेक्षाकृत कम लागत के साथ मिलकर, इसके आवेदन के बड़े पैमाने और चरम विविधता को पूर्व निर्धारित करती है (चित्र 2)। ऐसा उद्योग खोजना मुश्किल है जिसने सल्फ्यूरिक एसिड या इससे बने उत्पादों का विभिन्न मात्रा में उपभोग नहीं किया हो।


चावल। 2

सल्फ्यूरिक एसिड का सबसे बड़ा उपभोक्ता खनिज उर्वरकों का उत्पादन है: सुपरफॉस्फेट, अमोनियम सल्फेट और अन्य कई एसिड (उदाहरण के लिए, फॉस्फोरिक, एसिटिक, हाइड्रोक्लोरिक) और लवण बड़े पैमाने पर सल्फ्यूरिक एसिड की मदद से उत्पादित होते हैं। अलौह और दुर्लभ धातुओं के उत्पादन में सल्फ्यूरिक एसिड का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। धातु उद्योग में, सल्फ्यूरिक एसिड या इसके लवण का उपयोग पेंटिंग, टिनिंग, निकल चढ़ाना, क्रोमियम चढ़ाना आदि से पहले स्टील उत्पादों को अचार बनाने के लिए किया जाता है। पेट्रोलियम उत्पादों को परिष्कृत करने के लिए महत्वपूर्ण मात्रा में सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग किया जाता है। कई रंजक (कपड़े के लिए), वार्निश और पेंट (इमारतों और मशीनों के लिए), औषधीय पदार्थ और कुछ प्लास्टिक प्राप्त करना भी सल्फ्यूरिक एसिड के उपयोग से जुड़ा हुआ है। सल्फ्यूरिक एसिड, एथिल और अन्य अल्कोहल की मदद से, कुछ एस्टर, सिंथेटिक डिटर्जेंट, कीट नियंत्रण के लिए कई कीटनाशकों का उत्पादन होता है। कृषिऔर मातम। सल्फ्यूरिक एसिड और उसके लवण के तनु घोल का उपयोग रेयान के उत्पादन में, कपड़ा उद्योग में रेशों या कपड़ों को रंगने से पहले प्रसंस्करण के लिए, और प्रकाश उद्योग की अन्य शाखाओं में भी किया जाता है। खाद्य उद्योग में, सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग स्टार्च, गुड़ और कई अन्य उत्पादों के उत्पादन में किया जाता है। परिवहन सीसा सल्फ्यूरिक एसिड बैटरी का उपयोग करता है। सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग गैसों को सुखाने और एसिड को केंद्रित करने के लिए किया जाता है। अंत में, सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग नाइट्रेशन प्रक्रियाओं और अधिकांश विस्फोटकों के निर्माण में किया जाता है।


सल्फ्यूरिक एसिडएच 2 एसओ 4, दाढ़ द्रव्यमान 98.082; रंगहीन तैलीय, गंधहीन। बहुत मजबूत डायसिड, 18 डिग्री सेल्सियस पी पर के ए 1 - 2.8, के 2 1.2 10 -2, पीके ए 2 1.92; बॉन्ड की लंबाई S=O 0.143 nm, S-OH 0.154 nm, कोण HOSOH 104°, OSO 119°; अपघटन के साथ फोड़ा, गठन (98.3% एच 2 एसओ 4 और 1.7% एच 2 ओ 338.8 डिग्री सेल्सियस के क्वथनांक के साथ; तालिका 1 भी देखें)। सल्फ्यूरिक एसिड, 100% H 2 SO 4 सामग्री के अनुरूप, एक संरचना (%) है: H 2 SO 4 99.5%, H SO 4 - 0.18%, H 3 SO 4 + 0.14%, H 3 O + 0 09%, H 2 S 2 ओ 7 0.04%, एचएस 2 ओ 7 0.05%। सभी अनुपातों में SO3 के साथ मिश्रणीय। जलीय घोल में सल्फ्यूरिक एसिडलगभग पूरी तरह से H + , HSO 4 - और SO 4 2- में वियोजित हो जाता है। फॉर्म एच 2 एसओ 4 · एनएच 2 ओ, जहां एन=1, 2, 3, 4 और 6.5।

सल्फ्यूरिक एसिड में SO 3 के घोल को ओलियम कहा जाता है, वे दो यौगिक H 2 SO 4 SO 3 और H 2 SO 4 2SO 3 बनाते हैं। ओलियम में पाइरोसल्फ्यूरिक एसिड भी होता है, जो प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त होता है: H2SO4 +SO3 =H2S2O7।

सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त करना

प्राप्त करने के लिए कच्चा माल सल्फ्यूरिक एसिडके रूप में सेवा करें: एस, धातु सल्फाइड, एच 2 एस, थर्मल पावर प्लांट से अपशिष्ट, Fe, Ca, आदि के सल्फेट्स प्राप्त करने के मुख्य चरण सल्फ्यूरिक एसिड: 1) SO2 प्राप्त करने के लिए कच्चा माल; 2) SO2 से SO3 (रूपांतरण); 3) SO3. उद्योग में, प्राप्त करने के लिए दो विधियों का उपयोग किया जाता है सल्फ्यूरिक एसिड, SO 2 के ऑक्सीकरण के तरीके में भिन्न - ठोस उत्प्रेरक (संपर्क) और नाइट्रस - नाइट्रोजन ऑक्साइड के साथ संपर्क का उपयोग करना। प्राप्त करने के लिए सल्फ्यूरिक एसिडसंपर्क विधि में, आधुनिक पौधे वैनेडियम उत्प्रेरक का उपयोग करते हैं जिन्होंने Pt और Fe ऑक्साइड को विस्थापित कर दिया है। शुद्ध V2O5 में एक कमजोर उत्प्रेरक गतिविधि है, जो क्षार धातुओं की उपस्थिति में तेजी से बढ़ती है, और सबसे बड़ा प्रभावलवणों में K होता है। क्षार धातुओं की प्रचार भूमिका कम पिघलने वाले पाइरोसल्फोवनाडेट्स (3K 2 S 2 O 7 V 2 O 5, 2K 2 S 2 O 7 V 2 O 5 और K 2 S 2 O 7 V) के बनने के कारण होती है। 2 ओ 5, क्रमशः 315-330, 365-380 और 400-405 डिग्री सेल्सियस पर विघटित)। कटैलिसीस के तहत सक्रिय घटक पिघली हुई अवस्था में है।

SO2 से SO3 के ऑक्सीकरण की योजना को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

पहले चरण में, संतुलन प्राप्त किया जाता है, दूसरा चरण धीमा होता है और प्रक्रिया की गति को निर्धारित करता है।

उत्पादन सल्फ्यूरिक एसिडसल्फर से दोहरे संपर्क और दोहरे अवशोषण की विधि (चित्र 1) में निम्नलिखित चरण होते हैं। धूल से सफाई के बाद हवा को सुखाने वाले टावर में गैस ब्लोअर द्वारा आपूर्ति की जाती है, जहां इसे 93-98% सुखाया जाता है सल्फ्यूरिक एसिडमात्रा द्वारा 0.01% की नमी सामग्री के लिए। संपर्क इकाई के हीट एक्सचेंजर्स में से एक में पहले से गरम करने के बाद सूखी हवा सल्फर भट्टी में प्रवेश करती है। भट्टी नोजल द्वारा आपूर्ति किए गए सल्फर को जलाती है: S + O 2 = SO 2 + 297.028 kJ। SO2 की मात्रा के अनुसार 10-14% वाली गैस को बॉयलर में ठंडा किया जाता है और 420°C पर आयतन द्वारा SO2 9-10% की मात्रा में हवा के साथ पतला करने के बाद रूपांतरण के पहले चरण के लिए संपर्क तंत्र में प्रवेश करता है, जो उत्प्रेरक की तीन परतों (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96.296 kJ) पर आगे बढ़ता है, जिसके बाद गैस को हीट एक्सचेंजर्स में ठंडा किया जाता है। फिर 200 डिग्री सेल्सियस पर 8.5-9.5% SO3 युक्त गैस अवशोषक, सिंचित और 98% में अवशोषण के पहले चरण में प्रवेश करती है सल्फ्यूरिक एसिड: एसओ 3 + एच 2 ओ \u003d एच 2 एसओ 4 + 130.56 केजे। इसके बाद गैस का छिड़काव किया जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड, 420 डिग्री सेल्सियस तक गरम किया जाता है और उत्प्रेरक की दो परतों पर बहते हुए रूपांतरण के दूसरे चरण में प्रवेश करता है। दूसरे अवशोषण चरण से पहले, गैस को अर्थशास्त्री में ठंडा किया जाता है और दूसरे चरण के अवशोषक में खिलाया जाता है, 98% सिंचित सल्फ्यूरिक एसिड, और फिर, छींटे से साफ करने के बाद, इसे वातावरण में छोड़ दिया जाता है।

1 - सल्फर भट्टी; 2 - अपशिष्ट ताप बॉयलर; 3 - अर्थशास्त्री; 4 - भट्टी शुरू करना; 5, 6 - शुरुआती भट्टी के हीट एक्सचेंजर्स; 7 - संपर्क उपकरण; 8 - हीट एक्सचेंजर्स; 9 - ओलियम अवशोषक; 10 - सुखाने वाला टॉवर; 11 और 12, क्रमशः, पहला और दूसरा मोनोहाइड्रेट अवशोषक; 13 - एसिड कलेक्टर।

1 - प्लेट फीडर; 2 - भट्टी; 3 - अपशिष्ट ताप बॉयलर; 4 - चक्रवात; 5 - इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स; 6 - वाशिंग टावर; 7 - गीले इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स; 8 - उड़ाने वाला टॉवर; 9 - सुखाने वाला टॉवर; 10 - स्प्रे जाल; 11 - पहला मोनोहाइड्रेट अवशोषक; 12 - हीट एक्सचेंजर्स; 13 - संपर्क उपकरण; 14 - ओलियम अवशोषक; 15 - दूसरा मोनोहाइड्रेट अवशोषक; 16 - रेफ्रिजरेटर; 17 - संग्रह।

1 - विकृतीकरण टॉवर; 2, 3 - पहला और दूसरा उत्पादन टावर; 4 - ऑक्सीकरण टॉवर; 5, 6, 7 - अवशोषण टावर; 8 - इलेक्ट्रोस्टैटिक अवक्षेपक।

उत्पादन सल्फ्यूरिक एसिडधातु सल्फाइड (चित्र 2) से अधिक जटिल है और इसमें निम्नलिखित ऑपरेशन शामिल हैं। FeS 2 की रोस्टिंग एक एयर-ब्लास्ट फ्लुइडेड बेड फर्नेस में की जाती है: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ। 900°C तापमान वाले SO2 13-14% वाली रोस्टिंग गैस बॉयलर में प्रवेश करती है, जहाँ इसे 450°C तक ठंडा किया जाता है। धूल हटाने का काम एक चक्रवात और एक इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर में किया जाता है। इसके बाद, गैस दो वाशिंग टावरों से गुजरती है, 40% और 10% से सिंचित सल्फ्यूरिक एसिड. इसी समय, गैस को अंततः धूल, फ्लोरीन और आर्सेनिक से शुद्ध किया जाता है। एरोसोल से गैस की सफाई के लिए सल्फ्यूरिक एसिडवाशिंग टावरों में गठित, गीले इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स के दो चरण प्रदान किए जाते हैं। सुखाने वाले टॉवर में सुखाने के बाद, जिसके पहले गैस को 9% SO2 की सामग्री तक पतला किया जाता है, इसे ब्लोअर द्वारा पहले रूपांतरण चरण (3 उत्प्रेरक बेड) में खिलाया जाता है। ताप विनिमायकों में, प्रथम रूपांतरण अवस्था से आने वाली गैस की ऊष्मा के कारण गैस को 420°C तक गर्म किया जाता है। SO2, SO3 में 92-95% तक ऑक्सीकृत होता है, ओलियम और मोनोहाइड्रेट अवशोषक में अवशोषण के पहले चरण में जाता है, जहां इसे SO3 से मुक्त किया जाता है। अगला, SO 2 ~ 0.5% युक्त गैस दूसरे रूपांतरण चरण में प्रवेश करती है, जो एक या दो उत्प्रेरक परतों पर होती है। कटैलिसीस के दूसरे चरण से आने वाली गैसों की गर्मी के कारण गैस को पहले हीट एक्सचेंजर्स के दूसरे समूह में 420 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। अवशोषण के दूसरे चरण में SO3 के अलग होने के बाद, गैस को वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है।

संपर्क विधि में SO2 से SO3 के रूपांतरण की डिग्री 99.7% है, SO3 के अवशोषण की डिग्री 99.97% है। उत्पादन सल्फ्यूरिक एसिडकटैलिसीस के एक चरण में किया जाता है, जबकि SO2 से SO3 के रूपांतरण की डिग्री 98.5% से अधिक नहीं होती है। वायुमंडल में छोड़े जाने से पहले, गैस को शेष SO2 (देखें) से शुद्ध किया जाता है। आधुनिक पौधों की उत्पादकता 1500-3100 टन/दिन है।

नाइट्रस विधि (चित्र 3) का सार यह है कि भूनने वाली गैस को ठंडा करने और धूल से साफ करने के बाद तथाकथित नाइट्रोस के साथ इलाज किया जाता है - सल्फ्यूरिक एसिडजिसमें नाइट्रोजन के ऑक्साइड घुले होते हैं। SO 2 नाइट्रोस द्वारा अवशोषित होता है, और फिर ऑक्सीकृत होता है: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + NO। परिणामी NO नाइट्रोस में खराब रूप से घुलनशील है और इससे मुक्त होता है, और फिर गैस चरण में NO 2 में ऑक्सीजन द्वारा आंशिक रूप से ऑक्सीकृत हो जाता है। NO और NO2 का मिश्रण पुन: अवशोषित हो जाता है सल्फ्यूरिक एसिडवगैरह। नाइट्रस प्रक्रिया में नाइट्रोजन ऑक्साइड का सेवन नहीं किया जाता है और उनके अधूरे अवशोषण के कारण उत्पादन चक्र में वापस आ जाते हैं। सल्फ्यूरिक एसिडवे आंशिक रूप से निकास गैसों द्वारा दूर किए जाते हैं। नाइट्रस विधि के लाभ: हार्डवेयर डिजाइन की सादगी, कम लागत (संपर्क एक से 10-15% कम), 100% SO2 प्रसंस्करण की संभावना।

टावर नाइट्रस प्रक्रिया का उपकरण सरल है: एसओ 2 को सिरेमिक पैकिंग के साथ 7-8 पंक्तिबद्ध टावरों में संसाधित किया जाता है, टावरों में से एक (खोखला) एक समायोज्य ऑक्सीकरण मात्रा है। टावरों में एसिड कलेक्टर, रेफ्रिजरेटर, पंप होते हैं जो टावरों के ऊपर दबाव टैंकों को एसिड की आपूर्ति करते हैं। अंतिम दो टावरों के सामने एक टेल फैन लगाया गया है। एरोसोल से गैस की सफाई के लिए सल्फ्यूरिक एसिडइलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर के रूप में कार्य करता है। प्रक्रिया के लिए आवश्यक नाइट्रोजन ऑक्साइड HNO3 से प्राप्त किए जाते हैं। वातावरण में नाइट्रोजन ऑक्साइड के उत्सर्जन को कम करने और 100% SO2 प्रसंस्करण के लिए, नाइट्रोजन ऑक्साइड के गहरे जाल के लिए जल-अम्ल विधि के संयोजन में उत्पादन और अवशोषण क्षेत्रों के बीच एक नाइट्रस-मुक्त SO2 प्रसंस्करण चक्र स्थापित किया गया है। नाइट्रस विधि का नुकसान है खराब क्वालिटीउत्पाद: एकाग्रता सल्फ्यूरिक एसिड 75%, नाइट्रोजन ऑक्साइड, Fe और अन्य अशुद्धियों की उपस्थिति।

क्रिस्टलीकरण की संभावना को कम करने के लिए सल्फ्यूरिक एसिडपरिवहन और भंडारण के दौरान, वाणिज्यिक ग्रेड के लिए मानक स्थापित किए जाते हैं सल्फ्यूरिक एसिड, जिसकी सांद्रता सबसे कम क्रिस्टलीकरण तापमान से मेल खाती है। संतुष्ट सल्फ्यूरिक एसिडतकनीकी ग्रेड में (%): टॉवर (नाइट्रस) 75, संपर्क 92.5-98.0, ओलियम 104.5, उच्च प्रतिशत ओलियम 114.6, बैटरी 92-94। सल्फ्यूरिक एसिड 5000 मीटर 3 तक की मात्रा वाले स्टील टैंकों में संग्रहीत, गोदाम में उनकी कुल क्षमता दस दिनों के उत्पादन के लिए डिज़ाइन की गई है। ओलियम और सल्फ्यूरिक एसिडइस्पात रेलवे टैंकों में ले जाया गया। केंद्रित और बैटरी सल्फ्यूरिक एसिडएसिड प्रतिरोधी स्टील टैंकों में ले जाया गया। ओलियम के परिवहन के लिए टैंक थर्मल इन्सुलेशन से ढके होते हैं और भरने से पहले ओलियम को गर्म किया जाता है।

ठानना सल्फ्यूरिक एसिड Colorimetrically और photometrically, BaSO 4 के निलंबन के रूप में - phototurbidimetrically, साथ ही coulometric विधि द्वारा।

सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग

सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग खनिज उर्वरकों के उत्पादन में, सीसे की बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में, विभिन्न खनिज एसिड और लवण, रासायनिक फाइबर, रंजक, धुआं बनाने वाले पदार्थों और विस्फोटकों के उत्पादन के लिए, तेल, धातु, कपड़ा, चमड़े और में किया जाता है। अन्य उद्योग। इसका उपयोग औद्योगिक कार्बनिक संश्लेषण में निर्जलीकरण प्रतिक्रियाओं (डायथाइल ईथर, एस्टर प्राप्त करना), हाइड्रेशन (एथिलीन से इथेनॉल), सल्फोनेशन (और रंजक के उत्पादन में मध्यवर्ती उत्पाद), अल्काइलेशन (आइसोक्टेन, पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल, कैप्रोलैक्टम प्राप्त करना), आदि में किया जाता है। सबसे बड़ा उपभोक्ता सल्फ्यूरिक एसिड- खनिज उर्वरकों का उत्पादन। 1 टी आर 2 ओ 5 के लिए फॉस्फेट उर्वरक 2.2-3.4 टन की खपत सल्फ्यूरिक एसिड, और 1 टी (एनएच 4) 2 एसओ 4 - 0.75 टी के लिए सल्फ्यूरिक एसिड. इसलिए, खनिज उर्वरकों के उत्पादन के लिए पौधों के साथ मिलकर सल्फ्यूरिक एसिड संयंत्रों का निर्माण किया जाता है। विश्व उत्पादन सल्फ्यूरिक एसिड 1987 में 152 मिलियन टन तक पहुंच गया।

सल्फ्यूरिक एसिडऔर ओलियम - अत्यधिक आक्रामक पदार्थ जो श्वसन पथ, त्वचा, श्लेष्मा झिल्ली को प्रभावित करते हैं, सांस लेने में कठिनाई, खांसी, अक्सर - लैरींगाइटिस, ट्रेकाइटिस, ब्रोंकाइटिस, आदि का कारण बनते हैं। कार्य क्षेत्र की हवा में सल्फ्यूरिक एसिड एरोसोल का MPC 1.0 mg / m 3 है, वातावरण में 0.3 mg / m 3 (अधिकतम एक बार) और 0.1 mg / m 3 (दैनिक औसत)। वाष्प की हड़ताली एकाग्रता सल्फ्यूरिक एसिड 0.008 mg/l (60 मिनट का जोखिम), घातक 0.18 mg/l (60 मिनट)। खतरा वर्ग 2. एरोसोल सल्फ्यूरिक एसिडएस के आक्साइड युक्त रासायनिक और धातुकर्म उद्योगों से उत्सर्जन के परिणामस्वरूप वातावरण में बन सकता है, और अम्लीय वर्षा के रूप में बाहर गिर सकता है।

भौतिक गुण।

शुद्ध 100% सल्फ्यूरिक एसिड (मोनोहाइड्रेट) एक रंगहीन तैलीय तरल है जो +10 डिग्री सेल्सियस पर एक क्रिस्टलीय द्रव्यमान में जम जाता है। प्रतिक्रियाशील सल्फ्यूरिक एसिड का घनत्व आमतौर पर 1.84 g/cm3 होता है और इसमें लगभग 95% H2SO4 होता है। यह केवल -20 डिग्री सेल्सियस से नीचे कठोर होता है।

मोनोहाइड्रेट का गलनांक 10.5 kJ/mol के संलयन की गर्मी के साथ 10.37 °C होता है। में सामान्य स्थितियह बहुत चिपचिपा तरल है उच्च मूल्यढांकता हुआ स्थिरांक (ई = 100 25 डिग्री सेल्सियस पर)। मोनोहाइड्रेट का नगण्य इलेक्ट्रोलाइट पृथक्करण दो दिशाओं में समानांतर में आगे बढ़ता है: [Н 3 SO 4 +]·[НSO 4 - ] = 2 10 -4 और [Н 3 О + ]·[НS 2 О 7 - ] = 4 10 - 5। इसकी आणविक-आयनिक संरचना को लगभग निम्नलिखित डेटा (% में) द्वारा चित्रित किया जा सकता है:

H2SO4 एचएसओ 4- H3SO4+ एच3ओ+ एचएस 2 ओ 7 - H2S2O7
99,5 0,18 0,14 0,09 0,05 0,04

जब थोड़ी मात्रा में भी पानी मिला दिया जाता है, तो योजना के अनुसार पृथक्करण प्रमुख हो जाता है:

एच 2 ओ + एच 2 एसओ 4<==>एच 3 ओ + + एचएसओ 4 -

रासायनिक गुण।

H2SO4 एक प्रबल द्विक्षारकीय अम्ल है।

H2SO4<-->एच + + एचएसओ 4 -<-->2H + + SO4 2-

पहला चरण (मध्यम सांद्रता के लिए) 100% हदबंदी की ओर जाता है:

के 2 \u003d ( ) / \u003d 1.2 10 -2

1) धातुओं के साथ सहभागिता:

ए) पतला सल्फ्यूरिक एसिड केवल उन धातुओं को घोलता है जो हाइड्रोजन के बाईं ओर वोल्टेज की श्रृंखला में होती हैं:

Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) --> Zn +2 SO 4 + H 2 O

बी) केंद्रित एच 2 +6 एसओ 4 - एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट; धातुओं के साथ बातचीत करते समय (Au, Pt को छोड़कर), इसे S +4 O 2, S 0 या H 2 S -2 तक घटाया जा सकता है (Fe, Al, Cr भी बिना गर्म किए प्रतिक्रिया नहीं करते हैं - वे निष्क्रिय होते हैं):

2Ag 0 + 2H 2 +6 SO 4 --> Ag 2 +1 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O

8Na 0 + 5H 2 +6 SO 4 --> 4Na 2 +1 SO 4 + H 2 S -2 + 4H 2 O

2) केंद्रित एच 2 एस +6 ओ 4 प्रतिक्रिया जब गरम किया जाता है कुछ गैर धातु अपने मजबूत ऑक्सीकरण गुणों के कारण, निम्न ऑक्सीकरण अवस्था के सल्फर यौगिकों में बदल जाता है, (उदाहरण के लिए, S + 4 O 2):

С 0 + 2H 2 S +6 O 4 (conc) --> C +4 O 2 + 2S +4 O 2 + 2H 2 O

S 0 + 2H 2 S +6 O 4 (conc) --> 3S +4 O 2 + 2H 2 O

2P 0 + 5H 2 S +6 O 4 (conc) --> 5S +4 O 2 + 2H 3 P +5 O 4 + 2H 2 O

3) बुनियादी आक्साइड के साथ:

CuO + H2SO4 --> CuSO4 + H2O

CuO + 2H + --> Cu 2+ + H 2 O

4) हाइड्रॉक्साइड्स के साथ:

एच 2 एसओ 4 + 2एनएओएच --> ना 2 एसओ 4 + 2 एच 2 ओ

एच + + ओएच - --> एच 2 ओ

एच 2 एसओ 4 + क्यू (ओएच) 2 --> क्यूएसओ 4 + 2 एच 2 ओ

2H + + Cu(OH) 2 --> Cu 2+ + 2H 2 O

5) लवण के साथ विनिमय प्रतिक्रियाएँ:

BaCl 2 + H 2 SO 4 --> BaSO 4 + 2HCl

बा 2+ + एसओ 4 2- --> बीएएसओ 4

सल्फ्यूरिक एसिड और घुलनशील सल्फेट्स की पहचान करने के लिए BaSO4 (एसिड में अघुलनशील) के एक सफेद अवक्षेप का निर्माण किया जाता है।

मोनोहाइड्रेट (शुद्ध, 100% सल्फ्यूरिक एसिड) एक अम्लीय चरित्र वाला आयनकारी विलायक है। कई धातुओं के सल्फेट इसमें अच्छी तरह से घुल जाते हैं (बाइसल्फेट्स में बदल जाते हैं), जबकि अन्य एसिड के लवण, एक नियम के रूप में, केवल तभी घुलते हैं, जब उन्हें सॉल्वोलिज्ड किया जा सकता है (बिसल्फेट्स में रूपांतरण के साथ)। नाइट्रिक एसिड मोनोहाइड्रेट में कमजोर आधार की तरह व्यवहार करता है

एचएनओ 3 + 2 एच 2 एसओ 4<==>एच 3 ओ + + नहीं 2 + + 2 एचएसओ 4 -

पर्क्लोरिक - एक बहुत कमजोर अम्ल के रूप में

एच 2 एसओ 4 + एचसीएलओ 4 = एच 3 एसओ 4 + + क्लो 4 -

फ्लोरोसल्फोनिक और क्लोरोसल्फोनिक एसिड कुछ हद तक मजबूत होते हैं (HSO 3 F> HSO 3 Cl> HClO 4)। मोनोहाइड्रेट बहुत सारे कार्बनिक पदार्थों को अच्छी तरह से घोल देता है जिसमें परमाणु होते हैं जिनमें गैर-साझा इलेक्ट्रॉन जोड़े होते हैं (प्रोटॉन को जोड़ने में सक्षम)। इनमें से कुछ को केवल पानी के साथ घोल को पतला करके अपरिवर्तित वापस अलग किया जा सकता है। मोनोहाइड्रेट में एक उच्च क्रायोस्कोपिक स्थिरांक (6.12 °) होता है और कभी-कभी आणविक भार निर्धारित करने के लिए एक माध्यम के रूप में उपयोग किया जाता है।

केंद्रित एच 2 एसओ 4 एक काफी मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, खासकर गर्म होने पर (यह आमतौर पर एसओ 2 तक कम हो जाता है)। उदाहरण के लिए, यह हैलोजन को मुक्त करने के लिए HI और आंशिक रूप से HBr (लेकिन HCl नहीं) को ऑक्सीकृत करता है। यह कई धातुओं - Cu, Hg, आदि का भी ऑक्सीकरण करता है (जबकि सोना और प्लैटिनम H2SO4 के संबंध में स्थिर हैं)। तो तांबे के साथ परस्पर क्रिया समीकरण के अनुसार होती है:

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

ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करते हुए, सल्फ्यूरिक एसिड आमतौर पर SO2 तक कम हो जाता है। हालांकि, इसे सबसे मजबूत कम करने वाले एजेंटों के साथ एस और यहां तक ​​​​कि एच 2 एस तक कम किया जा सकता है। केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड समीकरण के अनुसार हाइड्रोजन सल्फाइड के साथ प्रतिक्रिया करता है:

एच 2 एसओ 4 + एच 2 एस \u003d 2 एच 2 ओ + एसओ 2 + एस

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह गैसीय हाइड्रोजन द्वारा भी आंशिक रूप से कम किया जाता है और इसलिए इसे सुखाने के लिए इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है।

चावल। 13. सल्फ्यूरिक एसिड समाधान की विद्युत चालकता।

पानी में केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड का विघटन गर्मी की एक महत्वपूर्ण रिलीज (और सिस्टम की कुल मात्रा में कुछ कमी) के साथ होता है। मोनोहाइड्रेट लगभग बिजली का संचालन नहीं करता है। इसके विपरीत, सल्फ्यूरिक एसिड के जलीय घोल अच्छे संवाहक होते हैं। जैसा कि अंजीर में देखा गया है। 13, लगभग 30% एसिड में अधिकतम विद्युत चालकता होती है। कम से कम वक्र एच 2 एसओ 4 · एच 2 ओ संरचना के साथ एक हाइड्रेट से मेल खाता है।

पानी में मोनोहाइड्रेट के विघटन पर गर्मी की रिहाई (समाधान की अंतिम एकाग्रता के आधार पर) 84 kJ/mol H2SO4 तक होती है। इसके विपरीत, 66% सल्फ्यूरिक एसिड को मिलाकर, 0 ° C तक पूर्व-ठंडा करके, बर्फ के साथ (1: 1 वजन से), तापमान में कमी -37 ° C तक प्राप्त की जा सकती है।

H2SO4 के जलीय विलयन के घनत्व में उसकी सान्द्रता (wt.%) के साथ परिवर्तन नीचे दिया गया है:

5 10 20 30 40 50 60
15 डिग्री सेल्सियस 1,033 1,068 1,142 1,222 1,307 1,399 1,502
25 डिग्री सेल्सियस 1,030 1,064 1,137 1,215 1,299 1,391 1,494
70 80 90 95 97 100
15 डिग्री सेल्सियस 1,615 1,732 1,820 1,839 1,841 1,836
25 डिग्री सेल्सियस 1,606 1,722 1,809 1,829 1,831 1,827

जैसा कि इन आंकड़ों से देखा जा सकता है, 90 wt से ऊपर सल्फ्यूरिक एसिड की सांद्रता के घनत्व का निर्धारण। % काफी गलत हो जाता है।

विभिन्न सांद्रता के एच 2 एसओ 4 के समाधान पर जल वाष्प का दबाव अलग तापमानचित्र में दिखाया गया है। 15. सल्फ्यूरिक अम्ल तभी तक शुष्कन कारक के रूप में कार्य कर सकता है जब तक कि उसके विलयन पर जलवाष्प का दाब शुष्क की जा रही गैस के आंशिक दाब से कम हो।

चावल। 15. जल वाष्प का दबाव।

चावल। 16. H2SO4 के विलयनों पर क्वथनांक। एच 2 एसओ 4 समाधान।

जब सल्फ्यूरिक एसिड का पतला घोल उबाला जाता है, तो उसमें से पानी आसुत हो जाता है, और क्वथनांक 337 ° C तक बढ़ जाता है, जब 98.3% H 2 SO 4 आसवित होने लगता है (चित्र 16)। इसके विपरीत, अतिरिक्त सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड अधिक केंद्रित समाधानों से वाष्पित हो जाता है। 337 डिग्री सेल्सियस पर उबलने वाले सल्फ्यूरिक एसिड की भाप आंशिक रूप से एच 2 ओ और एसओ 3 में अलग हो जाती है, जो ठंडा होने पर पुन: जुड़ जाती है। सल्फ्यूरिक एसिड का उच्च क्वथनांक गर्म होने पर वाष्पशील अम्लों को उनके लवणों (उदाहरण के लिए, NaCl से HCl) से अलग करने के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है।

रसीद।

-10 डिग्री सेल्सियस पर केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के क्रिस्टलीकरण द्वारा मोनोहाइड्रेट प्राप्त किया जा सकता है।

सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन।

पहला चरण।पाइराइट भट्ठा।

4FeS 2 + 11O 2 --> 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

प्रक्रिया विषम है:

1) आयरन पाइराइट (पाइराइट) पीसना

2) "द्रवित बिस्तर" विधि

3) 800 डिग्री सेल्सियस; अतिरिक्त गर्मी को दूर करना

4) हवा में ऑक्सीजन की मात्रा में वृद्धि

दूसरा चरण।सफाई, सुखाने और गर्मी विनिमय के बाद, सल्फर डाइऑक्साइड संपर्क तंत्र में प्रवेश करता है, जहां इसे सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड (450 ° C - 500 ° C; उत्प्रेरक V 2 O 5) में ऑक्सीकृत किया जाता है:

2SO2 + O2<-->2SO3

तीसरा चरण।अवशोषण टावर:

nSO 3 + H 2 SO 4 (conc) --> (H 2 SO 4 nSO 3) (ओलियम)

कोहरे के कारण पानी का उपयोग नहीं हो पा रहा है। सिरेमिक नोजल और काउंटरफ्लो के सिद्धांत को लागू करें।

आवेदन पत्र।

याद करना! सल्फ्यूरिक एसिड को छोटे हिस्से में पानी में डालना चाहिए, न कि इसके विपरीत। अन्यथा, एक हिंसक रासायनिक प्रतिक्रिया हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप व्यक्ति गंभीर रूप से जल सकता है।

सल्फ्यूरिक एसिड रासायनिक उद्योग के मुख्य उत्पादों में से एक है। इसका उपयोग खनिज उर्वरकों (सुपरफॉस्फेट, अमोनियम सल्फेट), विभिन्न एसिड और लवण, औषधीय और के उत्पादन के लिए किया जाता है डिटर्जेंट, रंग, कृत्रिम फाइबर, विस्फोटक। इसका उपयोग धातु विज्ञान (अयस्कों का अपघटन, उदाहरण के लिए, यूरेनियम) में किया जाता है, पेट्रोलियम उत्पादों की शुद्धि के लिए, एक जलशुष्कक के रूप में, आदि।

व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण तथ्य यह है कि बहुत मजबूत (75% से ऊपर) सल्फ्यूरिक एसिड लोहे पर कार्य नहीं करता है। यह आपको इसे स्टील टैंकों में स्टोर और ट्रांसपोर्ट करने की अनुमति देता है। इसके विपरीत, एच 2 एसओ 4 पतला हाइड्रोजन की रिहाई के साथ लोहे को आसानी से भंग कर देता है। ऑक्सीकरण गुण इसके लिए विशिष्ट नहीं हैं।

मजबूत सल्फ्यूरिक एसिड नमी को तेजी से अवशोषित करता है और इसलिए इसका उपयोग अक्सर गैसों को सुखाने के लिए किया जाता है। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन युक्त कई कार्बनिक पदार्थों से, यह पानी को दूर ले जाता है, जिसे अक्सर प्रौद्योगिकी में प्रयोग किया जाता है। उसी के साथ (साथ ही मजबूत एच 2 एसओ 4 के ऑक्सीकरण गुणों के साथ) पौधे और जानवरों के ऊतकों पर इसका विनाशकारी प्रभाव जुड़ा हुआ है। सल्फ्यूरिक एसिड जो गलती से काम के दौरान त्वचा या कपड़े पर लग जाता है, उसे तुरंत बहुत सारे पानी से धोना चाहिए, फिर प्रभावित क्षेत्र को पतला अमोनिया के घोल से गीला करना चाहिए और पानी से फिर से कुल्ला करना चाहिए।

शुद्ध सल्फ्यूरिक एसिड के अणु।

चित्र .1। H2SO4 क्रिस्टल में हाइड्रोजन बांड का आरेख।

मोनोहाइड्रेट क्रिस्टल बनाने वाले अणु, (HO)2SO2 एक दूसरे से काफी मजबूत (25 kJ/mol) हाइड्रोजन बॉन्ड से जुड़े होते हैं, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 1. (HO) 2 SO 2 अणु में केंद्र के पास एक सल्फर परमाणु के साथ एक विकृत टेट्राहेड्रॉन की संरचना होती है और निम्नलिखित मापदंडों की विशेषता होती है: (d (S-OH) \u003d 154 pm, PHO-S-OH \u003d 104 °, d (S \u003d O) \u003d 143 बजे, ROSO \u003d 119 °। HOSO 3 में - आयन, d (S-OH) \u003d 161 और d (SO) \u003d 145 बजे, और SO 4 आयन में जाने पर, 2-टेट्राहेड्रोन सही आकार प्राप्त कर लेता है और पैरामीटर संरेखित हो जाते हैं।

सल्फ्यूरिक एसिड हाइड्रेट करता है।

सल्फ्यूरिक एसिड के लिए, कई क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स ज्ञात हैं, जिनमें से संरचना चित्र में दिखाई गई है। 14. इनमें से, पानी में सबसे गरीब ऑक्सोनियम नमक है: H3O + HSO4 -। चूँकि विचाराधीन प्रणाली सुपरकूलिंग के लिए बहुत प्रवण है, वास्तव में इसमें देखा गया हिमांक तापमान गलनांक से बहुत कम है।

चावल। 14. H 2 O·H 2 SO 4 सिस्टम में गलनांक।



 

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