Schwefelsäure (alternative sich schreibende Schwefelsäure) ist eine hoch kaustische starke Mineralsäure mit der molekularen Formel HSO. Es ist ein farbloser zu ein bisschen gelber klebriger Flüssigkeit, die in Wasser bei allen Konzentrationen auflösbar ist. Der historische Name dieser Säure ist Öl von Schwefelsäure.

Es ist eine diprotic Säure, die verschiedene Eigenschaften abhängig von seiner Konzentration zeigen kann. Die Zerfressendkeit davon auf Metallen, Steinen, den Geweben von Tieren oder anderen Materialien kann seiner starken acidic Natur und wenn konzentriert, starkem wasserentziehendem Eigentum und starkem Oxidieren-Eigentum hauptsächlich zugeschrieben werden.

Verschiedene chemische Eigenschaften besitzend, hat die Schwefelsäure eine breite Reihe von Anwendungen einschließlich Innenacidic-Abflussrohr-Reinigungsmittels, Elektrolyts in leitungssauren Batterien und verschiedenen Reinigungsagenten. Es ist auch eine Hauptsubstanz in der chemischen Industrie. Hauptgebrauch schließt Mineralverarbeitung, Dünger-Herstellung, Ölraffinierung, Abwasser-Verarbeitung und chemische Synthese ein. Es wird mit verschiedenen Methoden, wie Kontakt-Prozess, nasser Schwefelsäure-Prozess und einige andere Methoden weit erzeugt.

Geschichte

Die Studie von Schwefelsäure hat in alten Zeiten begonnen. Sumerer hatten eine Liste von Typen von Schwefelsäure, die sie gemäß der Farbe der Substanz klassifiziert haben. Einige der frühsten Diskussionen über den Ursprung und die Eigenschaften von Schwefelsäure sind in den Arbeiten des griechischen Arztes Dioscorides (das erste Jahrhundert n.Chr.) und der römische Naturforscher Pliny der Ältere (23-79 n.Chr.). Galen hat auch seinen medizinischen Gebrauch besprochen. Der metallurgische Gebrauch für Vitriolsubstanzen wurde in den hellenistischen alchimistischen Arbeiten von Zosimos von Panopolis, in der Abhandlung Phisica und Mystica und der "Papyrus von Leyden X" registriert.

Islamische Alchimisten Jābir ibn Hayyān (c. 721 - c. 815 n.Chr.), Razi (865 - 925 n.Chr.), und Jamal Din al-Watwat (d. 1318, hat dem Buch Mabāhij al-fikar wa-manāhij al-'ibar geschrieben), die eingeschlossene Schwefelsäure in ihren Mineralklassifikationslisten. Ibn Sina hat sich auf seinen medizinischen Gebrauch und verschiedene Varianten von Schwefelsäure konzentriert.

Schwefelsäure wurde "Öl von Schwefelsäure" von mittelalterlichen europäischen Alchimisten genannt. Es gibt Verweisungen darauf in den Arbeiten von Vincent von Beauvais und im Albertus Magnus zugeschriebenen Compositum de Compositis. Wie man lange betrachtete, war ein Durchgang vom Summa Perfectionis von Pseudo-Geber das erste Rezept für Schwefelsäure, aber das war eine Missdeutung.

Im 17. Jahrhundert hat der deutsch-holländische Chemiker Johann Glauber Schwefelsäure durch den brennenden Schwefel zusammen mit dem Salpeter (Kalium-Nitrat,) in Gegenwart vom Dampf vorbereitet. Da sich Salpeter zersetzt, oxidiert er den Schwefel dazu, der sich mit Wasser verbindet, um Schwefelsäure zu erzeugen. 1736 hat Joshua Ward, ein Londoner Apotheker, diese Methode verwendet, die erste groß angelegte Produktion von Schwefelsäure zu beginnen.

1746 in Birmingham hat John Roebuck diese Methode angepasst, Schwefelsäure in leitungslinierten Räumen zu erzeugen, die stärker, weniger teuer waren, und größer gemacht werden konnten als die vorher verwendeten Glasbehälter. Dieser Leitungsraum-Prozess hat die wirksame Industrialisierung der Schwefelsäure-Produktion erlaubt. Nachdem mehrere Verbesserungen, diese Methode, den "Leitungsraum-Prozess" oder "Raum-Prozess" genannt haben, ist der Standard für die Schwefelsäure-Produktion seit fast zwei Jahrhunderten geblieben.

Durch den Prozess von John Roebuck geschaffene Schwefelsäure hat sich einer 65-%-Konzentration genähert. Spätere Verbesserungen zum Leitungsraum-Prozess durch den französischen Chemiker Joseph Louis Gay-Lussac und britischen Chemiker John Glover haben den Ertrag zu 78 % verbessert. Jedoch verlangen die Fertigung von einigen Färbemitteln und anderen chemischen Prozesse ein konzentrierteres Produkt. Im Laufe des 18. Jahrhunderts konnte das nur durch trockene destillierende Minerale in einer den ursprünglichen alchimistischen Prozessen ähnlichen Technik gemacht werden. Pyrit (Eisendisulfid,) wurde in Luft geheizt, um Eisen (II) Sulfat nachzugeben, der durch die weitere Heizung in Luft oxidiert wurde, um Eisen (III) Sulfat, Fe (SO) zu bilden, der, wenn geheizt, zu 480 °C, zersetzt um (III) Oxyd und Schwefel-Trioxid zu bügeln, das durch Wasser passiert werden konnte, um Schwefelsäure in jeder Konzentration nachzugeben. Jedoch hat der Aufwand dieses Prozesses den groß angelegten Gebrauch von konzentrierter Schwefelsäure verhindert.

1831 hat britischer Essig-Großhändler Peregrine Phillips den Kontakt-Prozess patentiert, der ein viel mehr wirtschaftlicher Prozess war, um Schwefel-Trioxid zu erzeugen, und Schwefelsäure konzentriert hat. Heute wird fast die ganze Schwefelsäure in der Welt mit dieser Methode erzeugt.

Physikalische Eigenschaften

Ränge von Schwefelsäure

Obwohl fast 99 % Schwefelsäure gemacht werden kann, verliert das am Siedepunkt, um 98.3-%-Säure zu erzeugen. Der 98-%-Rang ist in der Lagerung stabiler, und ist die übliche Form dessen, was als "konzentrierte Schwefelsäure beschrieben wird." Andere Konzentrationen werden zu verschiedenen Zwecken verwendet. Einige allgemeine Konzentrationen sind:

"Raum-Säure" und "Turm-Säure" waren die zwei Konzentrationen von Schwefelsäure, die durch den Leitungsraum-Prozess, Raum-Säure erzeugt ist, die die Säure ist, die im Leitungsraum selbst erzeugt ist (Sie sind jetzt als kommerzielle Konzentrationen von Schwefelsäure veraltet, obwohl sie im Laboratorium von konzentrierter Schwefelsäure wenn erforderlich bereit sein können. Insbesondere "10M" ist Schwefelsäure (die moderne Entsprechung von Raum-Säure, die in vielem Titrieren verwendet ist), durch das langsame Hinzufügen von 98-%-Schwefelsäure zu einem gleichen Volumen von Wasser mit dem guten Rühren bereit: Die Temperatur der Mischung kann sich zu 80 °C (176 °F) oder höher erheben.

Wenn hohe Konzentrationen von Benzin zu Schwefelsäure hinzugefügt werden, hat pyrosulfuric Säure genannt, rauchende Schwefelsäure oder oleum oder, weniger allgemein, Säure von Nordhausen, werden gebildet. Konzentrationen von oleum werden entweder in Bezug auf den % (genannt % oleum) oder als % ausgedrückt (der gemachte Betrag, wenn hinzugefügt wurden); allgemeine Konzentrationen sind 40 % oleum (109 %) und 65 % oleum (114.6 %). Rein ist ein Festkörper mit dem Schmelzpunkt 36 °C.

Reine Schwefelsäure ist eine klebrige klare Flüssigkeit wie Öl, und das erklärt den alten Namen der Säure ('Öl von Schwefelsäure').

Kommerzielle Schwefelsäure wird in mehreren verschiedenen Reinheitsrängen verkauft. Technischer Rang ist unrein und häufig farbig, aber ist passend, um Dünger zu machen. Reine Ränge wie Rang von United States Pharmacopeia (USP) werden verwendet, um Arzneimittel und Färbemittel zu machen. Analytische Ränge sind auch verfügbar.

Widersprüchlichkeit und Leitvermögen

Wasserfrei ist eine sehr polare Flüssigkeit, eine dielektrische Konstante von ungefähr 100 habend. Es hat ein hohes elektrisches Leitvermögen, das durch Trennung durch protonating selbst, ein Prozess verursacht ist, bekannt als autoprotolysis.

: 2 +

Das für den autoprotolysis unveränderliche Gleichgewicht ist

:K (25 °C) = [] [] =.

Das vergleichbare Gleichgewicht, das für Wasser, K unveränderlich ist, ist 10, ein Faktor 10 (10 Milliarden) kleiner.

Trotz der Viskosität der Säure ist das wirksame Leitvermögen und Ionen hoch wegen eines intramolekularen Protonenschalter-Mechanismus (analog dem Mechanismus von Grotthuss in Wasser), Schwefelsäure einen guten Leiter machend. Es ist auch ein ausgezeichnetes Lösungsmittel für viele Reaktionen.

Das Gleichgewicht ist wirklich komplizierter als gezeigt oben; 100 % enthalten die folgenden Arten am Gleichgewicht (Zahlen gezeigt als millimoles pro Kilogramm des Lösungsmittels):

(15.0) (11.3), (8.0), (4.4), (3.6), (0.1).

Chemische Eigenschaften

Reaktion mit Wasser und wasserentziehendem Eigentum

Die Hydratationsreaktion von Schwefelsäure ist hoch exothermic. Man sollte immer die Säure zum Wasser aber nicht dem Wasser zur Säure hinzufügen. Weil die Reaktion in einem Gleichgewicht ist, das den schnellen protonation von Wasser bevorzugt, stellt die Hinzufügung von Säure zum Wasser sicher, dass die Säure das Begrenzungsreagens ist. Von dieser Reaktion wird am besten als die Bildung von hydronium Ionen gedacht:

: +  + HSO K = 2.4 (starke Säure)

: HSO +  + SO K = 1.0

HSO ist das bisulfate Anion und ist SO das Sulfat-Anion. K und K sind die sauren Trennungskonstanten.

Weil die Hydratation von Schwefelsäure thermodynamisch günstig ist und die Sympathie davon für Wasser genug stark ist, Schwefelsäure ein ausgezeichnetes wasserentziehendes Reagenz ist. Konzentrierte Schwefelsäure hat ein sehr starkes wasserentziehendes Eigentum, Wasser (HO) von anderen Zusammensetzungen einschließlich Zuckers und anderen Kohlenhydraten entfernend und Kohlenstoff, Hitze, Dampf und eine mehr verdünnte Säure erzeugend, die vergrößerte Beträge von hydronium und bisulfate Ionen enthält.

Im Laboratorium wird das häufig durch das Mischen von Tabellenzucker (Rohrzucker) in Schwefelsäure demonstriert. Der Zucker ändert sich von weiß bis dunkelbraun und dann zum Schwarzen, weil Kohlenstoff gebildet wird. Eine starre Säule von schwarzem, porösem Kohlenstoff wird ebenso erscheinen.

:CHO (weißer Rohrzucker) + Schwefelsäure  12 C + 11 HO (Dampf) + Schwefelsäure / Wassermischung

Ähnlich wird die sich vermischende Stärke in konzentrierte Schwefelsäure elementaren Kohlenstoff und Wasser als gefesselt von der Schwefelsäure geben (der ein bisschen verdünnt wird). Die Wirkung davon kann gesehen werden, wenn konzentrierte Schwefelsäure auf Papier verschüttet wird, das aus Zellulose zusammengesetzt wird; die Zellulose reagiert, um ein verbranntes Äußeres zu geben, der Kohlenstoff erscheint viel, wie Ruß in einem Feuer würde.

Der Kohlenstoff wird stark nach dem Karamell wegen der erzeugten Hitze riechen. Obwohl weniger dramatisch, wird die Handlung der Säure auf Baumwolle, sogar in der verdünnten Form, den Stoff zerstören.

: n + Schwefelsäure  6n C + 5n

Die Reaktion mit Kupfer (II) Sulfat kann auch das Wasserentzug-Eigentum von Schwefelsäure demonstrieren. Der blaue Kristall wird in weißes Puder geändert, als Wasser entfernt wird.

:CuSO · 5HO (blauer Kristall) + Schwefelsäure  CuSO (weißes Puder) + 5 HO

Sauer-Grundeigenschaften

Als eine Säure reagiert Schwefelsäure mit den meisten Basen, um das entsprechende Sulfat zu geben. Zum Beispiel ist das blaue Kupfersalz-Kupfer (II) Sulfat, das allgemein für die Galvanik und als ein Fungizid verwendet ist, durch die Reaktion von Kupfer (II) Oxyd mit Schwefelsäure bereit:

: CuO (s) + (aq)  (aq) + (l)

Schwefelsäure kann auch verwendet werden, um schwächere Säuren von ihren Salzen zu versetzen. Die Reaktion mit Natriumsazetat versetzt zum Beispiel essigsaure Säure, und bildet Natrium bisulfate:

: +  +

Ähnlich kann die reagierende Schwefelsäure mit dem Kalium-Nitrat verwendet werden, um Stickstoffsäure und ein jäh hinabstürzende vom Kalium bisulfate zu erzeugen. Wenn verbunden, mit Stickstoffsäure handelt Schwefelsäure sowohl als eine Säure als auch als ein wasserentziehendes Reagenz, das nitronium Ion bildend, das in nitration Reaktionen wichtig ist, die electrophilic aromatischer Ersatz verbunden sind. Dieser Typ der Reaktion, wo protonation auf einem Sauerstoff-Atom vorkommt, ist in vielen organischen Chemie-Reaktionen, wie Esterifizierung von Fischer und Wasserentzug von alcohols wichtig.

Reaktionen mit Metallen und starkem Oxidieren-Eigentum

Verdünnte Schwefelsäure reagiert mit Metallen über eine einzelne Versetzungsreaktion als mit anderen typischen Säuren, Wasserstoffbenzin und Salze (das Metallsulfat) erzeugend. Es greift reaktive Metalle (Metalle an Positionen über Kupfer in der Reaktionsfähigkeitsreihe) wie Eisen, Aluminium, Zink, Mangan, Magnesium und Nickel an.

: Fe (s) + (aq)  (g) + (aq)

Jedoch ist konzentrierte Schwefelsäure ein starkes Oxidieren-Reagenz, in dem sie mit Metallen ebenso als andere typische Säuren nicht reagiert. Schwefel-Dioxyd, Wasser und SO Ionen werden statt des Wasserstoffs und der Salze entwickelt.

: 2 HSO + 2 e  SO + 2 HO + SO

Es kann nichtaktive Metalle wie Dose und Kupfer, abhängig von Temperatur davon wie die Stickstoffsäure oxidieren.

:Cu + 2 HSO  SO + 2 HO + SO + Cu

Wie gezeigt, oben ist die konzentrierte Schwefelsäure ein starkes Oxidieren-Reagenz, besonders wenn heiß, dessen die Säure selbst die Verminderung ausführt, wohingegen der verdünnte eine typische Säure handelt, wo der H der Oxidieren-Agent ist, so ist das Oxidieren-Eigentum davon nicht so stark wie das konzentrierte.

Leitung und Wolfram sind jedoch gegen Schwefelsäure widerstandsfähig.

Reaktionen mit Nichtmetallen

Heiße konzentrierte Schwefelsäure oxidiert Nichtmetalle wie Kohlenstoff und Schwefel.

:C + 2 HSO  CO + 2 SO + 2 HO

:S + 2 HSO  3 SO + 2 HO

Reaktion mit dem Natriumchlorid

Es reagiert mit dem Natriumchlorid, und gibt Wasserstoffchlorid-Benzin und Natrium bisulfate:

:NaCl + HSO  NaHSO + HCl

Electrophilic aromatischer Ersatz

Benzol erlebt electrophilic aromatischen Ersatz mit Schwefelsäure, um die entsprechenden sulfonic Säuren zu geben:

Ereignis

Auf reine Schwefelsäure wird natürlich auf der Erde in der wasserfreien Form wegen seiner großen Sympathie für Wasser nicht gestoßen. Verdünnte Schwefelsäure ist ein Bestandteil des sauren Regens, der durch die atmosphärische Oxydation des Schwefel-Dioxyds in Gegenwart von Wasser - d. h., Oxydation von schwefelhaltiger Säure gebildet wird. Schwefel-Dioxyd ist das erzeugte Hauptnebenprodukt, wenn Schwefel enthaltende Brennstoffe wie Kohle oder Öl verbrannt werden.

Schwefelsäure wird natürlich durch die Oxydation von Sulfid-Mineralen wie Eisensulfid gebildet. Das resultierende Wasser kann hoch acidic sein und wird saure Mine-Drainage (AMD) oder saure Felsen-Drainage (ARD) genannt. Dieses acidic Wasser ist zur sich auflösenden Metallgegenwart in Sulfid-Erzen fähig, die auf hell gefärbte, toxische Ströme hinausläuft. Die Oxydation des Pyrits (Eisensulfid) durch molekularen Sauerstoff erzeugt Eisen (II), oder:

:2 (s) + 7 + 2  2 (aq) + 4 (aq) + 4

Die Dose, weiter oxidiert werden, zu:

:4 + + 4  4 + 2

Das erzeugte kann als das Hydroxyd oder wasserhaltige Oxyd hinabgestürzt werden:

: (aq) + 3  (s) + 3

Das Eisen (III) Ion ("Eiseneisen") kann auch Pyrit oxidieren:

: (s) + 14 + 8  15 (aq) + 2 (aq) + 16

Wenn Eisen (III) die Oxydation des Pyrits vorkommt, kann der Prozess schnell werden. pH schätzt unter Null sind in durch diesen Prozess erzeugtem ARD gemessen worden.

ARD kann auch Schwefelsäure an einer langsameren Rate erzeugen, so dass die Säure-Neutralisieren-Kapazität (ANC) des aquifer die erzeugte Säure für neutral erklären kann. In solchen Fällen kann die Konzentration der aufgelösten Gesamtfestkörper (TDS) des Wassers von der Auflösung von Mineralen von der Reaktion der sauren Neutralisierung mit den Mineralen vergrößert werden.

Schwefelsäure wird als eine Verteidigung durch bestimmte Seearten zum Beispiel verwendet, die phaeophyte Alge Desmarestia munda (befehlen Sie Desmarestiales) konzentriert Schwefelsäure in der Zelle vacuoles.

Außerirdische Schwefelsäure

Venus

Schwefelsäure wird in der oberen Atmosphäre von Venus durch die fotochemische Handlung der Sonne auf dem Kohlendioxyd, Schwefel-Dioxyd und Wasserdampf erzeugt. Ultraviolette Fotonen von Wellenlängen weniger als 169 nm können Kohlendioxyd ins Kohlenmonoxid und den Atomsauerstoff photoabsondern. Atomsauerstoff ist hoch reaktiv. Wenn es mit dem Schwefel-Dioxyd, einem Spur-Bestandteil der Venusbewohner-Atmosphäre reagiert, ist das Ergebnis Schwefel-Trioxid, das sich mit dem Wasserdampf, einem anderen Spur-Bestandteil der Atmosphäre von Venus verbinden kann, um Schwefelsäure nachzugeben. In den oberen, kühleren Teilen der Atmosphäre von Venus besteht Schwefelsäure als eine Flüssigkeit und dicke Schwefelsäure-Wolken völlig dunkel die Oberfläche des Planeten, wenn angesehen, von oben. Die Hauptwolkenschicht streckt sich von 45-70 km über der Oberfläche des Planeten mit dünneren Dünsten aus, die sich mindestens 30 km und nicht weniger als 90 km über der Oberfläche ausstrecken. Die dauerhaften Venusbewohner-Wolken erzeugen einen konzentrierten sauren Regen, wie die Wolken in der Atmosphäre der Erde Wasserregen erzeugen.

Die Atmosphäre stellt einen Schwefelsäure-Zyklus aus. Da Schwefelsäure-Regentröpfchen durch die heißeren Schichten des Temperaturanstiegs der Atmosphäre hinfallen, werden sie angeheizt und veröffentlichen Wasserdampf, immer mehr konzentriert werdend. Wenn sie Temperaturen über 300 °C erreichen, beginnt Schwefelsäure, sich ins Schwefel-Trioxid und Wasser, beide in der Gasphase zu zersetzen. Schwefel-Trioxid ist hoch reaktiv und trennt sich ins Schwefel-Dioxyd und den Atomsauerstoff ab, der Spuren des Kohlenmonoxids oxidiert, um Kohlendioxyd zu bilden. Schwefel-Dioxyd und Wasserdampf erheben sich auf Konvektionsströmen von der Mitte Niveau atmosphärische Schichten zu höheren Höhen, wo sie wieder in Schwefelsäure und die Zyklus-Wiederholungen umgestaltet werden.

Europa

Infrarotspektren von der Mission von Galileo der NASA zeigen verschiedene Absorptionen auf dem Mond von Jupiter Europa, die einem oder mehr Schwefelsäure-Hydrat zugeschrieben worden sind. Schwefelsäure in der Lösung mit Wasserursachen bedeutende Gefrierpunkt-Depression des Schmelzpunkts von Wasser unten zu, und würde das wahrscheinlicher die Existenz von flüssigen Lösungen unter der eisigen Kruste von Europa machen. Die Interpretation der Spektren ist etwas umstritten. Einige planetarische Wissenschaftler ziehen es vor, die geisterhaften Eigenschaften dem Sulfat-Ion vielleicht als ein Teil von einem oder mehr Mineralen auf der Oberfläche von Europa zuzuteilen.

Fertigung

Schwefelsäure wird vom Schwefel, Sauerstoff und Wasser über den herkömmlichen Kontakt-Prozess (DCDA) oder den nassen Schwefelsäure-Prozess (WSA) erzeugt.

Setzen Sie sich mit Prozess in Verbindung

Im ersten Schritt wird Schwefel verbrannt, um Schwefel-Dioxyd zu erzeugen.

: S (s) + (g)  (g)

Das wird dann zum Schwefel-Trioxid mit Sauerstoff in Gegenwart von einem Vanadium (V) Oxydkatalysator oxidiert. Diese Reaktion ist umkehrbar, und die Bildung des Schwefel-Trioxids ist exothermic.

: 2 (g) + (g) 2 (g) (in die Anwesenheit)

Das Schwefel-Trioxid wird mit 97-98 % vereinigt, um oleum , auch bekannt als rauchende Schwefelsäure zu bilden. Der oleum wird dann mit Wasser verdünnt, um konzentrierte Schwefelsäure zu bilden.

: (l) + (g)  (l)

: (l) + (l)  2 (l)

Bemerken Sie, dass direkt das Auflösen in Wasser wegen hoch exothermic Natur der Reaktion zwischen Schwefel-Trioxid und Wasser nicht praktisch ist. Die Reaktion bildet ein zerfressendes Aerosol, das sehr schwierig ist, sich statt einer Flüssigkeit zu trennen.

: (g) + (l)  (l)

Nasser Schwefelsäure-Prozess

Im ersten Schritt wird Schwefel verbrannt, um Schwefel-Dioxyd zu erzeugen:

: S (s) + (g)  (g)

oder, wechselweise, wird Wasserstoffsulfid Benzin zu Benzin verbrannt:

: 2 + 3  2 + 2 (518 kJ/mol)

Das wird dann zum Schwefel-Trioxid mit Sauerstoff mit dem Vanadium (V) Oxyd als Katalysator oxidiert.

: 2 +  2 (99 kJ/mol) (ist Reaktion umkehrbar)

Das Schwefel-Trioxid wird in Schwefelsäure hydratisiert:

: +  (g) (101 kJ/mol)

Der letzte Schritt ist die Kondensation der Schwefelsäure zu flüssigen 97-98 %:

: (g)  (l) (69 kJ/mol)

Andere Methoden

Eine andere Methode ist die weniger wohl bekannte metabisulfite Methode, in die metabisulfite an der Unterseite von einem Trinkbecher gelegt wird, und 12.6 Mahlzahn-Konzentrationssalzsäure hinzugefügt wird. Das resultierende Benzin wird durch Stickstoffsäure gesprudelt, die braune/rote Dämpfe veröffentlichen wird. Die Vollziehung der Reaktion wird durch das Aufhören der Ausströmungen angezeigt. Diese Methode erzeugt keinen untrennbaren Nebel, der ziemlich günstig ist.

Schwefelsäure kann im Laboratorium durch den brennenden Schwefel in Luft und dem Auflösen vom in einer Wasserstoffperoxid-Lösung erzeugten Benzin erzeugt werden.

: SO + HO  HSO

Vor 1900 wurde der grösste Teil von Schwefelsäure durch den Leitungsraum-Prozess verfertigt. Erst wurde 1940, bis zu 50 % in den Vereinigten Staaten verfertigte Schwefelsäure von Raum-Prozess-Werken erzeugt.

In früh zu "Schwefelsäure"-Werken der Mitte des 19. Jahrhunderts, hat unter anderen Plätzen, im Prestonpans Schottland, Shropshire und dem Lagan Tal in Grafschaft Anrim Irland bestanden, wo es als ein Bleichmittel für die Wäsche verwendet wurde. Früh die Bleiche der Wäsche wurde mit Milch getan, aber das war ein langsamer Prozess, und der Gebrauch von Schwefelsäure hat den Bleiche-Prozess beschleunigt.

Gebrauch

Schwefelsäure ist eine sehr wichtige Warenchemikalie und tatsächlich, eine Schwefelsäure-Produktion einer Nation ist ein guter Hinweis seiner Industriekraft. Weltproduktion 2004 war ungefähr 180 Millionen Tonnen mit dem folgenden geografischen Vertrieb: Asien 35 %, Nordamerika (einschließlich Mexikos) 24 %, Afrika 11 %, Westeuropa 10 %, Osteuropa und Russland 10 %, Australien und Ozeanien 7 %, Südamerika 7 %. Der grösste Teil dieses Betrags (~60 %) wird für Dünger, besonders Superphosphate, Ammonium-Phosphat und Ammonium-Sulfate verbraucht. Ungefähr 20 % werden in der chemischen Industrie für die Produktion von Reinigungsmitteln, synthetischen Harzen, Färbemitteln, Arzneimitteln, Erdölkatalysatoren, Insektiziden und Frostschutzmittel, sowie in verschiedenen Prozessen wie Ölquelle acidicizing, die Aluminiumverminderung, Papier nach Größen ordnende Wasserbehandlung verwendet. Ungefähr 6 % des Gebrauches sind mit Pigmenten verbunden und schließen Farben ein, Email, Druckfarben, hat Stoffe und Papier angestrichen, und der Rest wird in eine Menge von Anwendungen wie Produktion von Explosivstoffen, Zellophan, Azetat und Viskose-Textilwaren, Schmiermitteln, Nichteisenmetallen und Batterien verstreut.

Industrieproduktion von Chemikalien

Der Hauptgebrauch für Schwefelsäure ist in der "nassen Methode" für die Produktion von phosphoriger Säure, die für die Fertigung von Phosphatdüngern verwendet ist. In dieser Methode wird Phosphatfelsen verwendet, und mehr als 100 Millionen Tonnen werden jährlich bearbeitet. Dieser Rohstoff wird unten als fluorapatite gezeigt, obwohl sich die genaue Zusammensetzung ändern kann. Das wird mit 93-%-Schwefelsäure behandelt, um Kalzium-Sulfat, Wasserstofffluorid (HF) und phosphorige Säure zu erzeugen. Der HF wird als hydrofluoric Säure entfernt. Der gesamte Prozess kann als vertreten werden:

: + 5 + 10  5 + HF + 3

Ammonium-Sulfat, ein wichtiger Stickstoff-Dünger, wird meistens als ein Nebenprodukt davon erzeugt, Werke zu verkoken, die die Eisen- und Stahlbilden-Werke versorgen. Das Reagieren vom Ammoniak, das in der Thermalzergliederung von Kohle mit überflüssiger Schwefelsäure erzeugt ist, erlaubt dem Ammoniak, als ein Salz (häufig braun wegen der Eisenverunreinigung) kristallisiert und in die Agro-Chemikalie-Industrie verkauft zu werden.

Ein anderer wichtiger Gebrauch für Schwefelsäure ist für die Fertigung des Aluminiumsulfats, auch bekannt als den Papierschöpfer-Alaun. Das kann mit kleinen Beträgen von Seife auf Papierfruchtfleisch-Fasern reagieren, um gallertartiges Aluminium carboxylates zu geben, die helfen, die Fruchtfleisch-Fasern in eine harte Papieroberfläche gerinnen zu lassen. Es wird auch verwendet, um Aluminiumhydroxyd zu machen, das an Wasserbehandlungswerken verwendet wird, um Unreinheiten herauszufiltern, sowie den Geschmack des Wassers zu verbessern. Aluminiumsulfat wird durch das Reagieren von Bauxit mit Schwefelsäure gemacht:

: + 3  + 3

Schwefelsäure ist auch in der Fertigung von Färbemittel-Lösungen wichtig.

Zyklus des Schwefel-Jods

Der Zyklus des Schwefel-Jods ist eine Reihe von thermochemischen Prozessen, die verwendet sind, um Wasserstoff zu erhalten. Es besteht aus drei chemischen Reaktionen, deren Nettoreaktionspartner Wasser ist, und dessen Nettoprodukte Wasserstoff und Sauerstoff sind.

Der Schwefel und die Jod-Zusammensetzungen werden wieder erlangt und, folglich die Rücksicht des Prozesses als ein Zyklus wiederverwendet. Dieser Prozess ist endothermic und muss bei hohen Temperaturen vorkommen, so muss die Energie in der Form der Hitze geliefert werden.

Der Zyklus des Schwefel-Jods ist als eine Weise vorgeschlagen worden, Wasserstoff für eine wasserstoffbasierte Wirtschaft zu liefern. Es verlangt Kohlenwasserstoffe wie aktuelle Methoden des Dampfverbesserns nicht. Aber bemerken Sie, dass die ganze verfügbare Energie im so erzeugten Wasserstoff durch die Hitze geliefert wird, die verwendet ist, um es zu machen.

Der Zyklus des Schwefel-Jods wird zurzeit als eine ausführbare Methode erforscht, Wasserstoff zu erhalten, aber die konzentrierte, zerfressende Säure bei hohen Temperaturen stellt zurzeit unüberwindliche Sicherheitsgefahren auf, wenn auf den Prozess auf einem in großem Umfang gebaut wurde.

Reinigung von Reagenz

Schwefelsäure wird in großen Mengen durch das Eisen und die Stahlerzeugungsindustrie verwendet, um Oxydation, Rost zu entfernen und von der gerollten Platte und den Billetts vor dem Verkauf zum Automobil und der Hauptgerät-Industrie kletternd. Verwendete Säure wird häufig mit einem Werk der verausgabten sauren Regeneration (SAR) wiederverwandt. Diese Werke combust haben Säure mit Erdgas, Raffinerie-Benzin, Brennöl oder anderen Kraftstoffquellen ausgegeben. Dieser Verbrennen-Prozess erzeugt gasartiges Schwefel-Dioxyd und Schwefel-Trioxid , die dann verwendet werden, "um neue" Schwefelsäure zu verfertigen. SAR Werke sind allgemeine Hinzufügungen zu Metallverhüttungswerken, Ölraffinerien und anderen Industrien, wo Schwefelsäure in großen Mengen verbraucht wird, weil das Funktionieren eines SAR Werks viel preiswerter ist als die wiederkehrenden Kosten der verausgabten sauren Verfügung und neuen sauren Käufe.

Katalysator

Schwefelsäure wird für eine Vielfalt anderer Zwecke in der chemischen Industrie verwendet. Zum Beispiel ist es der übliche saure Katalysator für die Konvertierung von cyclohexanone oxime zu caprolactam, der verwendet ist, um Nylonstrümpfe zu machen. Es wird verwendet, um Salzsäure von Salz über den Prozess von Mannheim zu machen. Viel wird in der Erdölraffinierung zum Beispiel als ein Katalysator für die Reaktion von isobutane mit isobutylene verwendet, um isooctane, eine Zusammensetzung zu geben, die die Oktanschätzung von Benzin (Benzin) erhebt.

Elektrolyt

Schwefelsäure handelt als der Elektrolyt in Leitungssäure (Auto) Batterien (leitungssaurer Akkumulator):

An der Anode:

: + + 2 e

An der Kathode:

: + 4 H + + 2 e + 2 HO

Insgesamt:

: + + 4 H + 2 2 + 2 HO

Innengebrauch

Schwefelsäure ist hygroskopisch, der sogleich atmosphärischen Wasserdampf absorbiert und folglich es gewöhnlich als ein trocknender Agent verwendet wird. Außerdem wird es als ein allgemeiner wasserentziehender Agent in seiner konzentrierten Form wegen seines starken wasserentziehenden Eigentums verwendet.

Konzentrierte Schwefelsäure ist oft die Hauptzutat in Acidic-Abflussrohr-Reinigern, die verwendet werden, um Fett, Haar, Papiertaschentuch usw. zu entfernen. Aber ihnen wird empfohlen, von lizenzierten Klempnern wegen Sicherheitsrücksichten verwendet zu werden.

Sicherheit

Laborgefahren

Schwefelsäure ist hoch zerfressend und kann sehr strenge chemische Brandwunde auf den Kontakt verursachen, weil es Proteine und lipids über die amide Hydrolyse und ester Hydrolyse, wie zersetzt, was andere Ätzsäuren und Alkalien tun. Und doch wird das zerfressende Eigentum von Schwefelsäure auch durch seinen hoch exothermic Reaktion mit Wasser akzentuiert (d. h. sein wasserentziehendes Eigentum), in dem es die Kohlenhydrate in den Geweben von Organismen dehydrieren kann, die Hitze befreien und sekundäre Thermalbrandwunde aufstellen. Wegen solcher Gründe ist durch Schwefelsäure verursachter Schaden potenziell ernster als diejenigen anderer vergleichbarer starker Säuren (z.B Salzsäure, Stickstoffsäure).

Außerdem ist die Schwefelsäure bei einer hohen Konzentration ein starkes Oxidieren-Reagenz, das sorgfältig versorgt werden sollte.

Die Gefahr ist mit konzentrierteren Vorbereitungen von Schwefelsäure größer, aber sogar der normale "verdünnte" Laborrang (etwa 1 M, 10 %) wird Vortrag von Wasserentzug, wenn verlassen, im Kontakt seit einer ausreichenden Zeit verkohlen. Deshalb werden Lösungen, die dem gleich sind oder stärker sind als 1.5 M, "ZERFRESSEND" etikettiert, während Lösungen, die größer sind als 0.5 M, aber weniger als 1.5 M werden "REIZMITTEL" etikettiert.

Die normale erste Hilfe für saure Stürze auf der Haut, ist bezüglich anderer zerfressender Agenten, Bewässerung mit großen Mengen von Wasser. Wäsche wird seit mindestens zehn bis fünfzehn Minuten fortgesetzt, um das Gewebe abzukühlen, das die saure Brandwunde umgibt und sekundären Schaden zu verhindern. Verseuchte Kleidung wird sofort und die zu Grunde liegende Haut gewaschen gründlich entfernt.

Die Vorbereitung von verdünnter Säure kann auch wegen der im Verdünnungsprozess veröffentlichten Hitze gefährlich sein. Die konzentrierte Säure wird immer zu Wasser und nicht dem anderen Weg ringsherum hinzugefügt, um die relativ hohe Hitzekapazität von Wasser auszunutzen. Die Hinzufügung von Wasser zu konzentrierter Schwefelsäure führt zur Streuung eines Schwefelsäure-Aerosols oder schlechter, eine Explosion. Die Vorbereitung von Lösungen, die größer sind als 6 M (35 %) in der Konzentration, ist am gefährlichsten, weil die erzeugte Hitze genügend sein kann, um die verdünnte Säure zu kochen: Das effiziente mechanische Rühren und Außenabkühlen (wie ein Eisbad) sind notwendig.

Auf einer Laborskala kann Schwefelsäure durch das Strömen von konzentrierter Säure auf das zerquetschte von de-ionized Wasser gemachte Eis verdünnt werden. Das Eis schmilzt in einem Endothermic-Prozess, während es die Säure auflöst. Der Betrag der Hitze musste schmelzen das Eis in diesem Prozess ist größer als der Betrag der entwickelten Hitze durch das Auflösen von der Säure, so bleibt die Lösung kalt. Nachdem das ganze Eis geschmolzen ist, kann weitere Verdünnung mit Wasser stattfinden.

Reine Schwefelsäure sollte in Glasbehältern oder Flaschen sicher versorgt werden.

Industriegefahren

Obwohl Schwefelsäure nicht entzündbar ist, setzen Sie sich mit Metallen im Falle eines Verschüttens in Verbindung kann zur Befreiung von Wasserstoffbenzin führen. Die Streuung von sauren Aerosolen und gasartigem Schwefel-Dioxyd ist eine zusätzliche Gefahr von Feuern, die Schwefelsäure einschließen.

Die Hauptsache, die von durch diese Säure aufgestellten Gefahren beruflich ist, ist Hautkontakt, der zu Brandwunden führt (sieh oben), und die Einatmung von Aerosolen. Die Aussetzung von Aerosolen bei hohen Konzentrationen führt zu unmittelbarer und strenger Verärgerung der Augen, Atemwege und Schleimhäute: Das hört schnell nach der Aussetzung auf, obwohl es eine Gefahr des nachfolgenden Lungenödems gibt, wenn Gewebeschaden strenger gewesen ist. Bei niedrigeren Konzentrationen ist das meistens berichtete Symptom von der chronischen Aussetzung von Schwefelsäure-Aerosolen Erosion der Zähne, die in eigentlich allen Studien gefunden sind: Anzeigen des möglichen chronischen Schadens an der Atemwege sind bezüglich 1997 nicht überzeugend. In den Vereinigten Staaten wird die erlaubte Aussetzungsgrenze (PEL) für Schwefelsäure an 1 Mg/M befestigt: Grenzen in anderen Ländern sind ähnlich. Es hat Berichte der Schwefelsäure-Nahrungsaufnahme gegeben, die zu Mangel des Vitamins B12 mit der subakuten vereinigten Entartung führt. Das Rückenmark wird meistenteils in solchen Fällen betroffen, aber die Sehnerven können demyelination, Verlust von axons und gliosis zeigen.

Gesetzliche Beschränkungen

Der internationale Handel von Schwefelsäure wird laut der Tagung der Vereinten Nationen Gegen den Illegalen Verkehr in Rauschgiftrauschgiften und Psychopharmakon-Substanzen, 1988 kontrolliert, der Schwefelsäure laut der Tabelle II der Tagung als eine Chemikalie verzeichnet, die oft in der illegalen Fertigung von Rauschgiftrauschgiften oder Psychopharmakon-Substanzen verwendet ist.

In der US-Schwefelsäure wird in die Liste II der Liste von wesentlichen oder entsprechend dem Chemischen Ablenkungs- und Schwarzhandel-Gesetz gegründeten Vorgänger-Chemikalien eingeschlossen. Entsprechend exportieren Transaktionen von Schwefelsäure — wie Verkäufe, Übertragungen, davon und importieren in die Vereinigten Staaten — sind der Regulierung und Überwachung durch die Rauschgift-Vollzugsregierung unterworfen.

Siehe auch

• John George Haigh
• Schwefel oxoacid

Weiterführende Literatur

• Eine Neue Zertifikat-Chemie durch Einen Holderness und J Lambert, Heinemann 1976.
• Institut National de Recherche et de Sécurité. (1997). "Acide sulfurique". Fiche toxicologique n°30, Paris: INRS, 5 Seiten.
• Handbuch von Chemie und Physik, 71. Ausgabe, CRC Presse, Ann Arbor, Michigan, 1990.
• Agamanolis DP. Metabolische und toxische Unordnungen. In: Prayson R, Redakteur. Neuropathologie: ein Volumen in den Fundamenten in der diagnostischen Pathologie-Reihe. Philadelphia: Elsevier/Churchill Livingstone, 2005; 413-315.

Links

• NIOSH Taschenhandbuch zu chemischen Gefahren
• Materielle Außensicherheitsdatenplatte
• Schwefelsäure-Analyse - Titrieren freeware