اسید سولفوریک چیست؟
یکی از مهم ترین و پرکاربردترین مواد شیمیایی موجود در جهان، اسید سولفوریک می باشد که نخستین بار از تقطیر زاج سبز و مس (II) سولفات توسط جابرابن حیان کشف شد. اسید سولفوریک یک اسید معدنی و بسیار قوی است که با نام های مختلف جوهر گوگرد، اسید باتری، سولفات هیدروژن، اسید سولفین، روغن ویتریول و سولفوریک اسید شناخته شده است و دارای فرمول مولکولی (H2SO4) می باشد.
این ماده به صورت طبیعی در گازهای خارج شده از آتشفشان وجود دارد. ساختار سولفوریک اسید شامل یک اتم گوگرد، چهار اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن می باشد.
تاریخچه کشف اسید سولفوریک
اسید های معدنی از دوران باستان شناخته شده هستند، اسید سولفوریک از حدود قرن سیزدهم مورد استفاده کیمیاگران قرار گرفته است. این اسید ماده ای شیمیایی بود که از مدت ها قبل از اینکه کاملاً کشف شود، شناخته شده و مورد استفاده قرار می گرفت. با این وجود در قرن هفدهم، با سوزاندن مخلوطی از گوگرد و نمک پتاسیم یا نیترات پتاسیم، اسید سولفوریک در مقیاس صنعتی تولید می شد که نتیجه آن فرمول آشنای H۲SO است. این اسید یکی از اسیدهای معدنی قوی در کنار اسید کلردریک و نیتریک است.
اسید سولفوریک اکنون از دی اکسید گوگرد در یک فرآیند کاتالیزوری که برای اولین بار در دهه ۱۸۳۰ ابداع شد، ساخته می شود اما نتیجه همان است،یک اسید قوی که بسیار خورنده است و در صورت مخلوط شدن با آب مقدار قابل توجهی گرما تولید می کند. به همین دلیل است که همیشه این اسید باید به آب اضافه شود زیرا برعکس این عمل باعث پاشیده شدن اسید می شود که اسیب زیادی در پی دارد.
مشخصات شیمیایی اسید سولفوریک
اسید سولفوریک 98 درصد خورنده است و بخش عمده ای از باران اسیدی را تشکیل می دهد. قطرات آب به هنگام بارش با آلاینده های معلق در هوا، واکنش می دهند و تولید اسید می کنند. در واقع قطرات آب با فلزات واکنش می دهد و هر چه دما بالاتر رود میزان این واکنش بیشتر خواهد شد اما تاثیری روی جیوه و سرب ندارد. سولفوریک در لیست مواد خطرناک قرار گرفته است.
سولفوریک اسید مایعی با نقطه جوش بالا، در حدود 10 درجه سانتی گراد می باشد، همچنین ویسکوز است و گرانروی زیای دارد. جرم مولی آن 98.07 گرم بر مول و چگالی آن 1.83 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد. این ماده دارای مولکول هایی با گشتاور قطبی است که می توانند با یکدیگر پیوند هیدروژنی برقرار کنند، همین شرایط مولکولی سبب می شوند که سولفوریک اسید به خوبی در آب حل شود، بنابراین می تواند محلول های اسیدی بسیار مختلفی تولید کند. سولفوریک اسید یک مایع بسیار قطبی است و دارای یک قطر دی الکتریک در حدود 100 می باشد.
این ماده از هدایت الکتریکی بالایی برخوردار است، به گونه ای که در اثر تفکیک از طریق پروتون سازی توسط خود طی فرآیندی به نام اتوپروتولیز ایجاد می شود. اسید سولفوریک رایج ترین ماده شیمیایی برای کاهش pH در تصفیه آب است، اگرچه در بعضی مواقع از دی اکسید کربن نیز به خصوص در رابطه با آهک برای افزایش قلیاییت استفاده می شود.
اسید سولفوریک با اجسامی که در آن ها فلز وجود دارد و به صورت کلی با فلزات سریعا واکنش می دهد و مثل تمامی عناصر شیمیایی هرچه دما بیشتر باشد میزان و سرعت واکنش نیز افزایش پیدا می کند. واکنش شیمیایی اسید سولفوریک با اجسام فلزی دارای یک استثناء می باشد، چون که این اسید بسیار قوی بر روی فلزات جیوه و سرب هیچ اثری ندارد.
کاربردهای اسید سولفوریک چیست؟
این ماده با داشتن ویژگی های شیمیایی و فیزیکی فراوان در صنایع گوناگون قابل استفاده است. از عمده ترین مصارف آن که حدود ۶۰ درصدآن را تشکیل می دهد، تولید کودهای شیمیایی است. در ادامه شما را با کاربردهای این ماده پر مصف در صنایع گوناگون آشنا می کنیم.
کود سولفوریک اسید
از این ماده برای تولید کود آمونیوم سولفات استفاده می شود که موجب جبران گوگرد در خاک می شود. در زمان استفاده، این نوع کود با آهک های در خاک واکنش می دهد و موجب تولید سولفات کلسیم آبدار می شود، که به آن گچ کشاورزی می گویند
کاربرد اسید سولفوریک در شوینده
sulfuric acid دارای توانایی بالای هیدرولیز قوی است و قادر است که چربی ها و لیپیدها را به راحتی حل کند. از این رو از آن به عنوان حلال چربی ها و لیپیدها در شوینده ها استفاده می کنند.
پالایش نفت با سولفوریک اسید
در زمان پالایش نفت دو نوع تصفیه شیمیایی و تصفیه با هیدروژن صورت می گیرد که پالایش با این ماده از نوع تصفیه شیمیایی می باشد .
تصفیه آب با اسید سولفوریک
این ماده مانند سیلیس در تصفیه آب نیز موثر است. آب های ورودی به دستگاه شیرین کن RO دارای PH خنثی و یا به میزانی اسیدی است؛ به دلیل این که موجب افزایش حلالیت یون های فلزی در سطح ممبرین ها و در نهایت کاهش میزان می شود
اسید سولفوریک یک ماده شیمیایی اولیه بسیار مهم است و در واقع، تولید اسید سولفوریک یک کشور، شاخص خوبی برای قدرت صنعتی آن است تولید جهانی در سال ۲۰۰۴ حدود ۱۸۰ میلیون تن بود، با توزیع جغرافیایی زیر: آسیا ۳۵٪، آمریکای شمالی (از جمله مکزیک) ۲۴٪، آفریقا ۱۱٪، اروپای غربی ۱۰٪، اروپای شرقی و روسیه ۱۰٪، استرالیا و اقیانوسیه ۷٪، آمریکای جنوبی 7٪ بیشتر این مقدار (یعنی حدود ۶۰٪) برای تولید کود ها، به ویژه سوپرفسفات‌ها، فسفات آمونیوم و سولفات‌های آمونیوم مصرف می‌شود. حدود ۲۰٪ از اسیدسولفوریک تولید شده در جهان درصنایع شیمیایی برای تولید مواد شوینده، رزین‌های مصنوعی، مواد رنگی، دارویی، کاتالیزورهای نفتی، حشره کش‌ها و ضدیخ و همچنین در فرایندهای مختلفی مانند اسیدی سازی چاه‌های نفت، کاهش آلومینیوم، ساخت کاغذ روغنی، و تصفیه آب استفاده می‌شود. حدود ۶٪ از موارد استفاده مربوط به رنگدانه ها است و شامل رنگ، مینا، جوهر چاپ، پارچه و کاغذ روکش شده‌است و بقیه در بسیاری از کاربردها مانند تولید مواد منفجره، سلفون، منسوجات استات و ویسکوز، روان‌کننده‌ها، فلزات غیر-آهنی، و باتری‌ها. اندازه بازار جهانی اسید سولفوریک در سال ۲۰۱۶ برابر ۱۰٫۱۰ میلیارد دلار ارزیابی شده‌است
روش های تولید اسید سولفوریک
فرآیند تولید اسید سولفوریک دارای چهار مرحله است:
الف) استخراج گوگرد
ب) تبدیل گوگرد به دی اکسید گوگرد
ج) تبدیل دی اکسید گوگرد به تری اکسید گوگرد
د) تبدیل تری اکسید گوگرد به اسید سولفوریک
خطرات این اسید کدامند ؟
تماس با چشم: درد، سوختن و آسیب شدید که موجب کورشدن دائمی می گردد.
تماس با پوست: باعث سوختگی و تورم شدید می شود، می تواند سوختگی درجه سوم در پوست بوجود آورد.
استنشاق: التهاب سیستم تنفسی، در غلظت های بالا باعث آسیب های جدی و حتی مرگ می شود.
بلعیدن: موجب التهاب و سوختگی شدید در دهان گلو و سیستم گوراشی می گردد.
در شکل زیر اقدامات لازم در هنگام تماس ناگهانی را می توانید مشاهده نمایید :
اقدامات اولیه
پوست و چشم: محل را را با آب روان حداقل به مدت 20 دقیقه باید شستشو داد، تا تمام نشدن این دوره نباید مصدوم را تکان داد. چشم آلوده را باید با آب روان حداقل به مدت 20 دقیقه شستشو داد، در این مدت چشم فرد باید باز نگه داشته شود، سریعا باید مراقبت های پزشکی را خبر کنید، تا تمام نشدن این دوره نباید مصدوم را تکان داد.
استنشاق و بلع: مصدوم را به هوای تازه ببرید، فقط در صورت توقف تنفس به مصدوم تنفس مصنوعی بدهید، از تنفس دهان به دهان خودداری و از ماسک اکسیژن استفاده شود، سریعا باید مراقبت های پزشکی را خبر کنید. در صورت بلع، مصدوم را به هیج وجه مجبور به استفراغ نکنید، در صورت امکان نیم لیتر آب به مصدوم بدهید، در صورت استفراغ خود به خودی سر مصدوم را به جلو برده و پس از تمام شدن، دهان و سایر نقاط آلوده را با آب بشویید، سریعا به مراکز درمانی خبر دهید.