اسید سولفوریک
قبلا برای تعریف اسیدها از ویژگی های اسیدی استفاده می شد. اما با مفهوم جدیدی از اتم، تعریف متفاوتی از اسیدها به کار می رود.
مهم ترین اسید صنعتی اسید سولفوریک می باشد.
سولفوریک اسید که در گذشته با نام جوهر گوگرد خوانده می شد، اسیدی بسیار قوی است که با هر درصدی در آب حل می شود و فرمول شیمیایی آن H2SO4 است. پی اچ (pH) این اسید (0/5) می باشد.
سولفوریک اسید برای نخستین بار توسط جابربن حیان کشف شد. او با تقطیر کانی های سولفات آهن و مس (II) سولفات، این اسید را به دست آورد.
اسید سولفوریک، اسیدی معدنی و بسیار قوی است که به طور طبیعی در گازهای خارج شده از آتشفشان وجود دارد و با هر درصدی در آب حل می شود. واکنش آن با آب به شدت گرمازا است به همین دلیل باید از اضافه کردن یک باره آب به آن اجتناب کرد. اسید سولفوریک میل ترکیبی زیادی با آب دارد به طوری که در واکنش با سایر مواد هیدروژن و اکسیژن آنها را با صورت آب جدا می کند. اسید سولفوریک خورنده است و قسمت عمده ای از باران اسیدی را تشکیل می دهد.
قطرات آب به هنگام بارش با آلاینده های کارخانه ها و خودرو ها که در هوا معلق هستند واکنش می دهند و تولید اسید می کنند. اسید سولفوریک با فلزات واکنش می دهد و هر چه دما بالاتر رود میزان این واکنش بیشتر خواهد شد اما بر روی جیوه و سرب تاثیری ندارد. اسید سولفوریک در لیست مواد خطرناک قرار گرفته است.
می توان میزان صنعتی بودن کشور ها را با میزان تولید و مصرف اسید سولفوریک آنها متناسب دانست.
اسید سولفوریک از انحلال گاز SO3 در آب بدست می آید، البته روش های صنعتی زیادی برای تولید این اسید پر کار برد وجود دارد. (مانند روش مجاورت و روش اتاق های سربی)
همچنین این اسید را می توان به خیلی از اسید های دیگر تبدیل کرد، مانند نیتریک اسید، هیدروکلریک اسید،هیدروژن پروکسید و....
روش رایج تهیه آزمایشگاهی اسید هایی مانند نیتریک اسید(HNO3) و اسید کلریدریک (HCl)،اینگونه است که ابتدا مقداری سولفوریک اسید را در ظرف تقطیر ریخته، نمک با یون مورد نظر (یون کلرید،نیترات و...) را به آن اضافه کرده و بعد از بستن درب ظرف،آنرا حرارت می دهند و اسید مورد نظر را از آن طرف ظرف، جمع آوری میکنند.
مثلا، نمک خوراکی را با اسید سولفوریک ترکیب کرده و بعد از تقطیر، اسید هیدروکلریک تشکیل خواهد شد.
کار برد این محصول در صنایع عبارتند از:
صنایع مهمات سازی، صنایع آبکاری، استخراج فلزات، سنتزهای شیمیایی، پالایشگاه های نفت، صنایع باطری سازی، صنایع شوینده، صنایع کشش کاری، صنایع تولید مواد شیمیایی، صنایع تصفیه روغن، صنایع تصفیه فاضلاب های صنعتی، صنایع نساجی، مواد شوینده، رنگ نقاشى و دیگر صنایع کاربرد دارد.
از مهم ترین استفاده های آن در تولید کودهای شیمیایی، صنایع شیمیایی ( ضدیخ ، حشره کش ها، دارویی، احیای آلومینیوم) صنعت آهن و فولاد، پاک کننده های مصنوعی، اسیدی کردن چاه های نفت، جداسازی مس با عیار کم، استخراج اورانیوم، چسب مصنوعی ( مواد رنگی (نایلون رنگی، جوهر تحریر و تهیه Tio2 از ایلمنیت) ابریشم مصنوعی و فیلم ( پارچه های ابریشمی، نخ اطراف تایر و فیلم های ژاسی)، صنایع کاغذ سازی ( دستمال کاغذی ، روزنامه، جعبه های مقوایی، کاغذ تحریر و سایر مقواها)، مواد منفجره را می توان نام برد. اسید سولفوریک در واکنش با اسید نیتریک، یون نیترونیوم را تولید می کند که در فرآیند نیترودار کردن بسیاری از ترکیبات دیگر استفاده می شود.
فرآیند نیترودار کردن در صنایع تولید مواد منفجره مانند تولید تری نیتروتولوئن، نیتروگلیسیرین و... استفاده می شود.
اسید سولفوریک در انباره های سربی مانند باتری ماشین به عنوان محلول الکترولیت استفاده می شود. اسید سولفوریک ، یک عامل آبگیری بسیار قوی نیز می باشد.
در اکثر واکنش ها به عنوان عامل هیدراتاسیون استفاده می شود و در تولید میوه های خشک هم به میزان کم، از اسید سولفوریک برای جذب آب موجود استفاده می کنند.
از دیگر کاربردهای این اسید میتوان به کاربرد اسید سولفوریک در باغات پسته با هدف اصلاح شرایط ph خاک اشاره کرد.
مواد ناسازگار با آن شامل:
1- اكثر فلزات، اكسید فلزات، قلیاها، الكل ها، اكسید کننده های قوی و اسیدها می باشند. اسید سولفوریك حلال اكثر فلزات می باشد و به شدت خورنده است.
2- در شرایط جوی گرم ممكن است اسید، فیومها و ذرات التهاب زا و اكسیدهای سمی سولفور در هوا آزاد شوند.
3- در كل اسید سولفوریك ماده ای است پایدار و فاقد هرگونه پلیمریزاسیون خطرناكی می باشد.
4- اسید سولفوریك باعث اكسیداسیون، دهیدروژنه شدن و سولفوناسیون تركیبات آلی می شود.
5- جهت رقیق نمودن اسید سولفوریك هرگز آب به اسید اضافه نكنید، چراكه باعث پاشش و جوشش اسید می شود. همیشه بایستی اسید را اندك اندك به آب اضافه نمود.
ایمنی اسید سولفوریک :
خواص سم شناسی و اثرات آن برروی سلامت افراد:
- تماس با (35mg/m) آ ن باعث التهاب مخاط گلو و بینی، سردرد، عطسه، كاهش میزان تنفس یا ادم ریوی می شو.
- نشانه های ثانویه بی ماری شامل : ادم ریوی ، تنگی تنفس ، سیانوز ، هیپوتن سی ، برونشیت یا آمفیزم می باشد.
- تماسهای مزمن و حاد ممكن است باعث التهاب شدید ، آسیب ، سوختگی ، درماتیت و تاول شوند.
- تماس مستقیم با بخارات آن باعث آسیب های شدید چشمی و كوری می شود.
- تماس با بخارات آن باعث ورم ملتهمه ( كنژونكتیویت )، التهاب و تحریك و اشك ریزش می شود.
- تماس گوارشی حاد با اسید سولفوریك باعث سوختگی شدید دهان و مری شده و آسیب های شكمی همراه با استفراغ و اسهال خونی درپی دارد.
- در اثر تورم گلو می تواند باعث خفگی شود.
- غلظت های بالای اسید بلعیده شده ، می تواند باعث سوراخ شدن مری و معده گردد.
فرآیند تولید اسید سولفوریك از گوگرد
در حال حاضر مهمترین روش تولید اسید سولفوریك، تولید از گوگرد عنصری است. دی اكسید گوگرد ممكن است از اكسیداسیون گوگرد خام و یا اكسیداسیون سولفیدهای فلزی گوگرد نظیر سولفید مس، سولفید سرب، سولفید نیكل، سولفیدهای آهن، سولفید روی و یا سولفید مولیبدیم تولید شود.
اكسیداسیون سولفید هیدروژن (H2S) نیز منجر به تولید دی اكسید گوگرد می شود. تبدیل دی اكسید گوگرد به تری اكسید گوگرد در فرایند اكسیداسیون كاتالیستی با كاتالیست سدیم و یا پنتا اكسید وانادیم اصلاح یافته انجام می شود.
در نهایت از هیدراسیون تری اكسید گوگرد اسید سولفوریك تولید می شود. اصلی ترین روش تولید تجاری اسید سولفوریك به این صورت است كه ابتدا دی اكسید گوگرد از گوگرد تهیه می شود. سپس دی اكسید گوگرد در فرایند اكسیداسیون كاتالیستی به تری اكسید گوگرد تبدیل می شود و سپس از واكنش تری اكسید گوگرد با آب اسید سولفوریك غلیظ تولید می شود.
