حمض الكبريتيك (60%)

نظرة عامة موجزة

يُصنف حمض الكبريتيك، المعروف أيضًا باسم كبريتات الهيدروجين، على أنه حمض ثنائي بروتيك وحمض قوي مع الصيغة الجزيئية H2SO4. الخصائص الفيزيائية لحمض الكبريتيك هي سائل عديم اللون إلى سائل أصفر قليلاً. كان يعرف باسم زيت فيتريول. حمض الكبريتيك قابل للذوبان للغاية في الماء في كل تركيز. لا يوجد حمض الكبريتيك في الطبيعة في شكل لا مائي بسبب خصائصه الاسترطابية، والتي يمكن أن تمتص بخار الماء من الهواء. يتكون حمض الكبريتيك في الطبيعة من تفاعل أكسدة معادن الكبريتيد

عملية التصنيع

تستخدم عملية تصنيع حمض الكبريتيك عملية الغرفة التي تنتج فقط تركيز 65٪ تقريبًا. هناك عدة طرق لتصنيع حمض الكبريتيك على النحو التالي:

عملية الاتصال

هذه هي عملية التصنيع الأكثر شيوعًا في الصناعة لأن الأحماض الكبريتية التي يتم الحصول عليها من هذه العملية تكون ذات تركيز عالٍ وأقل تكلفة أيضًا من الطرق الأخرى. تستخدم عملية التلامس أيضًا لتدخين حمض الكبريتيك من ثاني أكسيد الكبريت. تحدث هذه العملية عن طريق تحميص خامات الكبريتيد أو حرق الكبريت بالأكسجين في وجود محفز أكسيد الفاناديوم (V) وتصنيفها كتفاعل طارد للحرارة. تتكون هذه الطريقة من أربع خطوات:

`1` إنتاج ثاني أكسيد الكبريت عن طريق حرق الكبريت S (s) + O2 (g) = SO2 (g)

ثانيا. تفاعل أكسدة ثاني أكسيد الكبريت لإنتاج ثالث أكسيد الكبريت 2SO2 (g) + O2 (g) = 2SO3 (g) (محفز V2O5

ثالثا. امتصاص ثالث أكسيد الكبريت إلى H2SO4 (97-98٪) لإنتاج الزيت (H2S2O7 (لتر)) H2SO4 (لتر) + SO3 (g) = H2S2O7 (لتر

رابعا. تخفيف الأوليوم بالماء لإنتاج حمض الكبريتيك بتركيز معين H2S2O7 (l) + H2O (l) = 2H2SO4 (l) حمض الكبريتيك الرطب (WSA) تستخدم عملية WSA إلى حد كبير في الصناعة لاستعادة

هناك 4 تفاعلات رئيسية في عملية WSA، وهي الاحتراق والأكسدة والترطيب والتكثيف. يتم تصنيف عملية WSA كتفاعل طارد للحرارة ويتم استخدام الحرارة المنبعثة من التفاعل لإنتاج البخار. فيما يلي عملية صنع حمض الكبريتيك باستخدام عملية WSA في وجود محفز أكسيد الفاناديوم (V):

`1` الاحتراق: H2S+ ½ O2 = H2O+SO2

ثانيا. الأكسدة: 2SO2 (جم) + O2 (جم) = 2SO3 (جم) (محفز V2O5)

ثالثا. الترطيب: SO3 + H2O = H2SO4

رابعا. التكثيف: H2SO4 (جم) = H2SO4

عملية ميتابيسلفيت

تستخدم هذه الطريقة ميتابيسلفيت الصوديوم أو ميتابيسلفيت البوتاسيوم كمادة رئيسية لإنتاج حمض الكبريتيك. يُضاف ميتابيسولفيد مع حمض الهيدروكلوريك بتركيز 12.6 ضرسًا وينتج ثاني أكسيد الكبريت. يتم ضخ الغاز من خلال حمض النيتريك، والذي سيطلق أبخرة بنية/حمراء من ثاني أكسيد النيتروجين مع استمرار التفاعل. يشار إلى اكتمال التفاعل من خلال وقف الأبخرة

SO2 + H2O2 = H2SO4

صناعة الطلاء

يحتوي حمض الكبريتيك على مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك تصنيع الأسمدة والأصباغ والأصباغ والأدوية والمتفجرات والمنظفات والأملاح والأحماض غير العضوية. الاستخدام الرئيسي هو في تصنيع الأسمدة لتحسين نمو النبات. كما أنه يستخدم كمركب كيميائي مهم لإنتاج الأحماض الشعبية مثل حمض النيتريك والهيدروكلوريك ويستخدم كمحفز لتكرير الزيت.

صناعة الزراعة

كل عام، يتم استخدام حوالي 30٪ من إنتاج حمض الكبريتيك في صناعة الأسمدة. يتم استخدامه في الأسمدة مثل كبريتات الأمونيوم وسوبر فوسفات الجير كعامل تجفيف حتى لا تكون الأرض رطبة ومشبعة جدًا. يتم إنتاج حمض الفوسفوريك الذي يحتوي على سماد سوبر فوسفات من تفاعل حمض الكبريتيك مع صخور الفوسفات. تتفاعل الأمونيا، على شكل غاز، مع حمض الكبريتيك لإنتاج سماد كبريتات الأمونيوم وتمتصه جذور النباتات بسهولة. كما أنها تستخدم في الأسمدة كقيم غذائية وتحسن كفاءة الأسمدة.

صناعة المنظفات

غالبًا ما يستخدم حمض الكبريتيك كعامل تجفيف عند تصنيع الأصباغ والمنظفات والأجهزة المتفجرة. إنه يستخلص التكثيف والرطوبة بشكل فعال من مجموعة متنوعة من المواد. على سبيل المثال، عندما يُسكب حمض الكبريتيك على بلورات السكر، يزيل المركب 11 جزيئًا من الماء لكل جزيء من السكروز، تاركًا كتلة إسفنجية هشة من الكربون. خصائص التجفيف لحمض الكبريتيك تجعله قابلاً للتآكل ويسبب حروقًا على الجلد.

صناعة الإلكترونيات والسيارات

يستخدم حمض الكبريتيك في بطاريات الرصاص الحمضية للسيارات والمركبات الأخرى. عادة ما يتم خلط حمض الكبريتيك بالماء لإنشاء تفاعل كيميائي ينتج إلكترونًا لإنتاج الشحنة اللازمة لبدء تشغيل السيارة. يدور الإلكترون أيضًا عبر الكاثود للسماح بطريقة آمنة لإزالة الإلكترون المستخدم، لأن شحنة الإلكترون لا يمكن استخدامها مرة أخرى بواسطة البطارية.

صناعة معالجة المياه

لمعالجة مياه الصرف الصحي، يستخدم حمض الكبريتيك لإزالة الشوائب من المواد المختلفة. يستخدم حمض الكبريتيك لتحييد المياه الملوثة من المواد الأساسية ويستخدم أيضًا لكسر المستحلبات. كما أنها تستخدم في معالجة مياه الشرب لخلق طعم محسن وإزالة الشوائب. كما أنها تستخدم كمادة خام في إنتاج مركب آخر لمعالجة مياه الصرف الصحي مثل كبريتات الألومنيوم.

تطبيقات أخرى

في مصفاة النفط، يستخدم حمض الكبريتيك كعامل مساعد في إنتاج الأيزوكتان. في صناعة الصلب، يستخدم حمض الكبريتيك لإزالة الصدأ والأكسدة. نظرًا لخصائصه الحمضية القوية، يتم استخدام حمض الكبريتيك كمعادلة لدرجة الحموضة لمحلول أساسي قوي معين مثل هيدروكسيد الصوديوم أو كربونات الكالسيوم أو معلق الجير. يمكن أن يؤدي تفاعل التحييد إلى رفع درجة الحرارة. في صناعة اللب، يستخدم حمض الكبريتيك كمنظم لدرجة الحموضة عند استعادة المواد الكيميائية لللب وإنتاج ثاني أكسيد الكلور للتبييض