15 वीं शताब्दी में सल्फ्यूरिक एसिड का औद्योगिक उत्पादन शुरू हुआ - तब इस पदार्थ को "विट्रियल" कहा जाता था। आज यह एक मांग वाला पदार्थ है जिसका व्यापक रूप से उद्योग में उपयोग किया जाता है। यदि सल्फ्यूरिक एसिड की खोज के भोर में, इस पदार्थ के लिए मानव जाति की संपूर्ण आवश्यकता कई दसियों लीटर थी, तो आज बिल प्रति वर्ष लाखों टन हो जाता है।

शुद्ध सल्फ्यूरिक एसिड (सूत्र H2SO4) 100% सांद्रता पर एक गाढ़ा, रंगहीन तरल होता है। इसकी मुख्य संपत्ति उच्च हीड्रोस्कोपिसिटी है, उच्च गर्मी रिलीज के साथ। केंद्रित समाधानों में 40% से समाधान शामिल हैं - वे पैलेडियम या चांदी को भंग कर सकते हैं। कम सांद्रता पर, पदार्थ कम सक्रिय होता है और प्रतिक्रिया करता है, उदाहरण के लिए, तांबे या पीतल के साथ।

H2SO4 प्रकृति में अपने शुद्ध रूप में होता है। उदाहरण के लिए, सिसिली में मृत झील में, सल्फ्यूरिक एसिड नीचे से निकलता है: इस मामले में, पाइराइट से पृथ्वी की पपड़ी. इसके अलावा, सल्फ्यूरिक एसिड की छोटी बूंदें अक्सर समाप्त हो जाती हैं पृथ्वी का वातावरणबड़े ज्वालामुखी विस्फोटों के बाद, जिस स्थिति में H2SO4 इसका कारण हो सकता है महत्वपूर्ण परिवर्तनजलवायु।

सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त करना।

प्रकृति में सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति के बावजूद, इसका अधिकांश उत्पादन औद्योगिक रूप से किया जाता है।

उत्पादन की संपर्क विधि आज सबसे आम है: यह आपको नुकसान को कम करने की अनुमति देती है वातावरणऔर ऐसा उत्पाद प्राप्त करें जो सभी उपभोक्ताओं के लिए सबसे उपयुक्त हो। उत्पादन की नाइट्रस विधि कम लोकप्रिय है, जिसमें नाइट्रिक ऑक्साइड के साथ ऑक्सीकरण शामिल है।

निम्नलिखित पदार्थ संपर्क उत्पादन में कच्चे माल के रूप में कार्य करते हैं:

• सल्फर;
• पाइराइट (सल्फर पाइराइट्स);
• वैनेडियम ऑक्साइड (उत्प्रेरक के रूप में प्रयुक्त);
• विभिन्न धातुओं के सल्फाइड;
• हाइड्रोजन सल्फाइड।

उत्पादन प्रक्रिया शुरू होने से पहले, कच्चे माल की तैयारी होती है, जिसके दौरान सबसे पहले, विशेष पेराई मशीनों में पाइराइट को कुचल दिया जाता है। यह आपको सक्रिय पदार्थों के संपर्क के क्षेत्र में वृद्धि के कारण प्रतिक्रिया को तेज करने की अनुमति देता है। फिर पाइराइट को साफ किया जाता है: इसके लिए इसे पानी के बड़े कंटेनरों में डुबोया जाता है, जबकि अशुद्धियाँ और अपशिष्ट चट्टान सतह पर तैरते हैं, जिसके बाद उन्हें हटा दिया जाता है।

उत्पादन को कई चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

1. पीसने के बाद शुद्ध पाइराइट को भट्ठी में लोड किया जाता है, जहां इसे 800 डिग्री तक के तापमान पर निकाल दिया जाता है। नीचे से, काउंटरफ्लो सिद्धांत के अनुसार कक्ष में हवा की आपूर्ति की जाती है, जिसके कारण पेरिट निलंबित अवस्था में है। पहले इस तरह की फायरिंग कुछ ही घंटों में होती थी, लेकिन अब इस प्रक्रिया में कुछ सेकेंड का समय लगता है। रोस्टिंग प्रक्रिया के दौरान बनने वाले आयरन ऑक्साइड के रूप में अपशिष्ट को हटा दिया जाता है और धातुकर्म उद्यमों को भेज दिया जाता है। फायरिंग के दौरान, SO2 और O2 गैसें निकलती हैं, साथ ही जल वाष्प भी। सबसे छोटे कणों और जलवाष्प से सफाई के बाद ऑक्सीजन और शुद्ध सल्फर ऑक्साइड प्राप्त होता है।
2. दूसरे चरण में, दबाव में एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया होती है, जिसमें एक वैनेडियम उत्प्रेरक शामिल होता है। प्रतिक्रिया 420 डिग्री के तापमान पर शुरू होती है, लेकिन अधिक दक्षता के लिए इसे 550 डिग्री तक बढ़ाया जा सकता है। प्रतिक्रिया के दौरान, उत्प्रेरक ऑक्सीकरण होता है और SO2 SO . में परिवर्तित हो जाता है
3. तीसरा उत्पादन चरण एक अवशोषण टॉवर में SO3 का अवशोषण है, जिसके परिणामस्वरूप H2SO4 ओलियम का निर्माण होता है, जिसे टैंकों में भरकर उपभोक्ताओं को भेजा जाता है। उत्पादन के दौरान अतिरिक्त गर्मी का उपयोग हीटिंग के लिए किया जाता है।

रूस में सालाना लगभग 10 मिलियन टन H2SO4 का उत्पादन होता है। वहीं, मुख्य उत्पादक कंपनियां हैं जो इसके मुख्य उपभोक्ता भी हैं। मूल रूप से, ये खनिज उर्वरकों का उत्पादन करने वाले उद्यम हैं, उदाहरण के लिए, अम्मोफोस, बालाकोवो खनिज उर्वरक। चूंकि पाइराइट, जो मुख्य कच्चा माल है, संवर्धन उद्यमों का एक अपशिष्ट उत्पाद है, इसके आपूर्तिकर्ता तलनाख और नोरिल्स्क संवर्धन संयंत्र हैं।

दुनिया में, H2SO4 के उत्पादन में अग्रणी चीन और संयुक्त राज्य अमेरिका हैं, जो सालाना क्रमशः 60 और 30 मिलियन टन पदार्थ का उत्पादन करते हैं।

सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग।

कई प्रकार के उत्पादों के उत्पादन के लिए वैश्विक उद्योग सालाना लगभग 200 मिलियन टन सल्फ्यूरिक एसिड की खपत करता है। औद्योगिक उपयोग की दृष्टि से यह सभी अम्लों में प्रथम स्थान पर है।

1. उर्वरक उत्पादन। सल्फ्यूरिक एसिड (लगभग 40%) का मुख्य उपभोक्ता उर्वरकों का उत्पादन है। इसीलिए H2SO4 पैदा करने वाले पौधे उर्वरक पैदा करने वाले पौधों के पास बनाए जाते हैं। कभी-कभी वे समान उत्पादन चक्र वाले एक ही उद्यम के भाग होते हैं। इस उत्पादन में 100% सान्द्रता वाले शुद्ध अम्ल का प्रयोग किया जाता है। एक टन सुपरफॉस्फेट, या अमोफोस का उत्पादन, जो अक्सर कृषि में उपयोग किया जाता है, लगभग 600 लीटर सल्फ्यूरिक एसिड लेता है।
2. हाइड्रोकार्बन का शुद्धिकरण। गैसोलीन, मिट्टी के तेल, खनिज तेलों का उत्पादन भी सल्फ्यूरिक एसिड के बिना नहीं हो सकता। यह उद्योग दुनिया में उत्पादित सभी H2SO4 का लगभग 30% खपत करता है, जो इस मामले में तेल शोधन प्रक्रिया में शुद्धिकरण के लिए उपयोग किया जाता है। यह तेल उत्पादन के दौरान कुओं का उपचार भी करता है और ईंधन की ओकटाइन संख्या बढ़ाता है।
3. धातुकर्म। गंधक का तेजाबधातु विज्ञान में इसका उपयोग शीट धातु, तार और जंग, पैमाने से विभिन्न रिक्त स्थान को साफ करने के साथ-साथ अलौह धातुओं के उत्पादन में एल्यूमीनियम को बहाल करने के लिए किया जाता है। निकल, क्रोमियम या तांबे के साथ कोटिंग करने से पहले धातु की सतहों को नक़्क़ाशी के लिए प्रयुक्त होता है।
4. रसायन उद्योग। H2SO4 की मदद से, कई कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिकों का उत्पादन किया जाता है: फॉस्फोरिक, हाइड्रोफ्लोरिक और अन्य एसिड, एल्यूमीनियम सल्फेट, जिसका उपयोग लुगदी और कागज उद्योग में किया जाता है। इसके बिना उत्पादन असंभव है। एथिल अल्कोहोल, दवाएं, डिटर्जेंट, कीटनाशक और अन्य पदार्थ।

H2SO4 का दायरा वास्तव में बहुत बड़ा है और इसके औद्योगिक उपयोग के सभी तरीकों को सूचीबद्ध करना असंभव है। इसका उपयोग जल उपचार, डाई उत्पादन में एक पायसीकारक के रूप में भी किया जाता है खाद्य उद्योग, विस्फोटकों के संश्लेषण में और कई अन्य उद्देश्यों के लिए।

"शायद ही कोई अन्य, कृत्रिम रूप से उत्पादित पदार्थ है, जिसे अक्सर सल्फ्यूरिक एसिड के रूप में प्रौद्योगिकी में उपयोग किया जाता है।

जहाँ इसके निष्कर्षण के लिए कारखाने नहीं हैं, वहाँ महान तकनीकी महत्व के कई अन्य पदार्थों का लाभदायक उत्पादन अकल्पनीय है ”

डि मेंडलीव

विभिन्न उद्योगों में सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग किया जाता है रसायन उद्योग:

• खनिज उर्वरक, प्लास्टिक, रंग, कृत्रिम फाइबर, खनिज एसिड, डिटर्जेंट;
• तेल और पेट्रो रसायन उद्योग में:

तेल शोधन के लिए, पैराफिन प्राप्त करना;

• अलौह धातु विज्ञान में:

अलौह धातुओं के उत्पादन के लिए - जस्ता, तांबा, निकल, आदि।

• लौह धातु विज्ञान में:

धातुओं का अचार बनाने के लिए;

• लुगदी और कागज में, खाद्य और प्रकाश उद्योग (स्टार्च, गुड़, कपड़े विरंजन के उत्पादन के लिए), आदि।

सल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन

उद्योग में सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन दो तरह से होता है: संपर्क और नाइट्रस।

सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए संपर्क विधि

सल्फ्यूरिक एसिड पौधों में बड़ी मात्रा में संपर्क विधि द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन किया जाता है।

वर्तमान में, सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन की मुख्य विधि संपर्क है, क्योंकि। इस विधि के दूसरों पर फायदे हैं:

उत्पाद को शुद्ध के रूप में प्राप्त करना केंद्रित अम्लसभी उपभोक्ताओं के लिए स्वीकार्य;

- उत्सर्जन में कमी हानिकारक पदार्थनिकास गैसों के साथ वातावरण में

I. सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए प्रयुक्त कच्चा माल।

मुख्य कच्चा माल

सल्फर - एस

सल्फर पाइराइट (पाइराइट) - FeS 2

अलौह धातु सल्फाइड - Cu2S, ZnS, PbS

हाइड्रोजन सल्फाइड - एच 2 एस

सहायक सामग्री

उत्प्रेरक - वैनेडियम ऑक्साइड -वी 2 ओ 5

द्वितीय. कच्चे माल की तैयारी।

आइए पाइराइट FeS 2 से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन का विश्लेषण करें।

1) पाइराइट को पीसना। उपयोग करने से पहले, पाइराइट के बड़े टुकड़ों को क्रशर में कुचल दिया जाता है। आप जानते हैं कि जब किसी पदार्थ को कुचला जाता है, तो प्रतिक्रिया दर बढ़ जाती है, क्योंकि। अभिकारकों के संपर्क का पृष्ठीय क्षेत्रफल बढ़ जाता है।

2) पाइराइट की शुद्धि। पाइराइट को कुचलने के बाद, इसे प्लवनशीलता द्वारा अशुद्धियों (अपशिष्ट चट्टान और पृथ्वी) से शुद्ध किया जाता है। ऐसा करने के लिए, कुचल पाइराइट को पानी के विशाल वत्स में उतारा जाता है, मिश्रित किया जाता है, अपशिष्ट चट्टान ऊपर तैरती है, फिर बेकार चट्टान को हटा दिया जाता है।

तृतीय. बुनियादी रासायनिक प्रक्रियाएं:

4 FeS 2 + 11 O 2 टी = 800°सी→ 2 फे 2 ओ 3 + 8 एसओ 2 + क्यू या जलती हुई गंधकएस+ओ2 टी ° सी→ SO2

2SO2 + O2 400-500° से,V2O5 , पी↔ 2SO 3 + क्यू

एसओ 3 + एच 2 ओ → एच 2 एसओ 4 + क्यू

चतुर्थ . तकनीकी सिद्धांत:

निरंतरता का सिद्धांत;

कच्चे माल के एकीकृत उपयोग का सिद्धांत,अन्य उत्पादन से अपशिष्ट का उपयोग;

गैर-अपशिष्ट उत्पादन का सिद्धांत;

गर्मी हस्तांतरण का सिद्धांत;

काउंटरफ्लो सिद्धांत ("द्रवयुक्त बिस्तर");

उत्पादन प्रक्रियाओं के स्वचालन और मशीनीकरण का सिद्धांत।

वी . तकनीकी प्रक्रियाएं:

निरंतरता सिद्धांत: पाइराइट को भट्ठे में भूनना → सल्फर ऑक्साइड की आपूर्ति (चतुर्थ ) और ऑक्सीजन शुद्धिकरण प्रणाली में → संपर्क तंत्र में → सल्फर ऑक्साइड की आपूर्ति (छठी ) अवशोषण टॉवर में।

छठी . पर्यावरण संरक्षण:

1) पाइपलाइनों और उपकरणों की जकड़न

2) गैस सफाई फिल्टर

सातवीं. उत्पादन का रसायन :

प्रथम चरण - एक "द्रवयुक्त बिस्तर" में भूनने के लिए एक भट्टी में भुना हुआ पाइराइट।

सल्फ्यूरिक एसिड मुख्य रूप से प्रयोग किया जाता है प्लवनशीलता पाइराइट्स- तांबे और लोहे के सल्फर यौगिकों के मिश्रण वाले तांबे के अयस्कों के संवर्धन के दौरान उत्पादन अपशिष्ट। इन अयस्कों के संवर्धन की प्रक्रिया नोरिल्स्क और तलनाख संवर्धन संयंत्रों में होती है, जो कच्चे माल के मुख्य आपूर्तिकर्ता हैं। यह कच्चा माल अधिक लाभदायक है, क्योंकि। सल्फर पाइराइट मुख्य रूप से यूराल में खनन किया जाता है, और स्वाभाविक रूप से, इसकी डिलीवरी बहुत महंगी हो सकती है। संभावित उपयोग गंधक, जो खदानों में खनन किए गए अलौह धातु अयस्कों के संवर्धन के दौरान भी बनता है।प्रशांत बेड़े और एनओएफ द्वारा भी सल्फर की आपूर्ति की जाती है। (संकेंद्रित कारखानों)।

प्रथम चरण प्रतिक्रिया समीकरण

4FeS2 + 11O2 टी = 800 डिग्री सेल्सियस → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

कुचल, साफ, गीला (प्लवन के बाद) पाइराइट को ऊपर से "द्रवयुक्त बिस्तर" में फायरिंग के लिए भट्ठी में डाला जाता है। नीचे से (काउंटरफ्लो सिद्धांत) ऑक्सीजन से समृद्ध हवा को पाइराइट की अधिक पूर्ण फायरिंग के लिए पारित किया जाता है। भट्ठी में तापमान 800 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। पाइराइट को लाल रंग में गर्म किया जाता है और नीचे से उड़ने वाली हवा के कारण "निलंबित अवस्था" में होता है। यह सब उबलते हुए लाल गर्म तरल जैसा दिखता है। यहां तक ​​​​कि पाइराइट के सबसे छोटे कण भी "द्रवयुक्त बिस्तर" में केक नहीं बनाते हैं। इसलिए, फायरिंग प्रक्रिया बहुत तेज है। अगर पहले पाइराइट को जलाने में 5-6 घंटे लगते थे तो अब चंद सेकेंड ही लगते हैं। इसके अलावा, "द्रवयुक्त बिस्तर" में 800 डिग्री सेल्सियस का तापमान बनाए रखना संभव है।

प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप निकलने वाली गर्मी के कारण भट्टी में तापमान बना रहता है। अतिरिक्त गर्मी हटा दी जाती है: पानी के साथ पाइप भट्ठी की परिधि के साथ चलते हैं, जिसे गर्म किया जाता है। गर्म पानीआगे आसन्न परिसर के केंद्रीय हीटिंग के लिए उपयोग किया जाता है।

परिणामी आयरन ऑक्साइड Fe 2 O 3 (सिंडर) का उपयोग सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में नहीं किया जाता है। लेकिन इसे एकत्र किया जाता है और धातुकर्म संयंत्र में भेजा जाता है, जहां लौह धातु और कार्बन के साथ इसके मिश्र धातु लौह ऑक्साइड - स्टील (मिश्र धातु में 2% कार्बन सी) और कच्चा लोहा (मिश्र धातु में 4% कार्बन सी) से प्राप्त होते हैं।

इस प्रकार, रासायनिक उत्पादन का सिद्धांत- गैर-अपशिष्ट उत्पादन।

ओवन से बाहर आ रहा है फर्नेस गैस , जिसकी संरचना: SO 2, O 2, जल वाष्प (पाइराइट गीला था!) ​​और सिंडर के सबसे छोटे कण (लौह ऑक्साइड)।ऐसी भट्ठी गैस को सिंडर और जल वाष्प के ठोस कणों की अशुद्धियों से साफ किया जाना चाहिए।

सिंडर के ठोस कणों से फर्नेस गैस का शुद्धिकरण दो चरणों में किया जाता है - एक चक्रवात में (केन्द्रापसारक बल का उपयोग किया जाता है, सिंडर के ठोस कण चक्रवात की दीवारों से टकराते हैं और नीचे गिर जाते हैं)। छोटे कणों को हटाने के लिए, मिश्रण को इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स में भेजा जाता है, जहां शुद्धिकरण करंट के प्रभाव में होता है उच्च वोल्टेज~ 60000 V (इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण का उपयोग किया जाता है, सिंडर कण इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर की विद्युतीकृत प्लेटों से चिपक जाते हैं, अपने स्वयं के वजन के तहत पर्याप्त संचय के साथ वे नीचे गिर जाते हैं), फर्नेस गैस (भट्ठी गैस को सुखाने) में जल वाष्प को हटाने के लिए, केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग किया जाता है, जो एक बहुत अच्छा desiccant है, क्योंकि यह पानी को अवशोषित करता है।

फर्नेस गैस को सुखाने वाले टॉवर में सुखाया जाता है - फर्नेस गैस नीचे से ऊपर की ओर उठती है, और सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड ऊपर से नीचे की ओर बहता है। गैस और तरल की संपर्क सतह को बढ़ाने के लिए, टॉवर को सिरेमिक रिंगों से भर दिया जाता है।

सुखाने वाले टावर के आउटलेट पर, भट्ठी गैस में अब कोई सिंडर कण या जल वाष्प नहीं होता है। फर्नेस गैस अब सल्फर ऑक्साइड SO2 और ऑक्सीजन O2 का मिश्रण है।

दूसरे चरण - ऑक्सीजन के साथ SO 2 से SO 3 का उत्प्रेरक ऑक्सीकरण एक संपर्क उपकरण में।

इस चरण के लिए प्रतिक्रिया समीकरण है:

2SO2 + O2 400-500°С, वी 2 हे 5 ,पी ↔ 2 एसओ 3 + क्यू

दूसरे चरण की जटिलता इस तथ्य में निहित है कि एक ऑक्साइड के दूसरे ऑक्साइड में ऑक्सीकरण की प्रक्रिया प्रतिवर्ती है। इसलिए, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया के प्रवाह के लिए इष्टतम स्थितियों को चुनना आवश्यक है (SO3 प्राप्त करना)।

यह समीकरण से निम्नानुसार है कि प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है, जिसका अर्थ है कि इस स्तर पर ऐसी स्थिति बनाए रखना आवश्यक है कि संतुलन बाहर निकलने की ओर स्थानांतरित हो जाएएसओ 3 नहीं तो पूरी प्रक्रिया बाधित हो जाएगी। इसलिये प्रतिक्रिया मात्रा में कमी के साथ आगे बढ़ती है (3वी↔2वी ), एक बढ़े हुए दबाव की आवश्यकता है। दबाव बढ़ाकर 7-12 वायुमंडल करें। प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक है, इसलिए, ले चेटेलियर सिद्धांत को ध्यान में रखते हुए, इस प्रक्रिया को उच्च तापमान पर नहीं किया जा सकता है, क्योंकि। शेष राशि बाईं ओर शिफ्ट हो जाएगी। प्रतिक्रिया तापमान = 420 डिग्री पर शुरू होती है, लेकिन बहु-परत उत्प्रेरक (5 परतों) के कारण, हम इसे 550 डिग्री तक बढ़ा सकते हैं, जो प्रक्रिया को बहुत तेज करता है। उपयोग किया जाने वाला उत्प्रेरक वैनेडियम (वी 2 ओ 5) है। यह सस्ता है और लंबे समय (5-6 साल) तक रहता है। विषाक्त अशुद्धियों की कार्रवाई के लिए सबसे प्रतिरोधी। इसके अलावा, यह संतुलन को दाईं ओर स्थानांतरित करने में योगदान देता है।

मिश्रण (SO 2 और O 2) को हीट एक्सचेंजर में गर्म किया जाता है और पाइपों के माध्यम से चलता है, जिसके बीच एक ठंडा मिश्रण विपरीत दिशा में गुजरता है, जिसे गर्म किया जाना चाहिए। नतीजतन, वहाँ गर्मी विनिमय: प्रारंभिक सामग्री को गर्म किया जाता है, और प्रतिक्रिया उत्पादों को वांछित तापमान पर ठंडा किया जाता है।

तीसरा चरण - सल्फ्यूरिक एसिड द्वारा SO3 का अवशोषण अवशोषण टॉवर में।

क्यों सल्फर ऑक्साइड SO 3 पानी को अवशोषित नहीं करते? आखिरकार, सल्फर ऑक्साइड को पानी में घोलना संभव होगा: SO 3 + एच 2 ओ → एच 2 एसओ 4 . लेकिन तथ्य यह है कि अगर पानी का उपयोग सल्फर ऑक्साइड को अवशोषित करने के लिए किया जाता है, तो सल्फ्यूरिक एसिड एक धुंध के रूप में बनता है जिसमें सल्फ्यूरिक एसिड की छोटी बूंदें होती हैं (सल्फर ऑक्साइड बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ पानी में घुल जाता है, सल्फ्यूरिक एसिड होता है) इतना गर्म कि यह उबल जाए और भाप में बदल जाए)। सल्फ्यूरिक एसिड धुंध के गठन से बचने के लिए, 98% केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग करें। दो प्रतिशत पानी इतना छोटा है कि तरल को गर्म करना कमजोर और हानिरहित होगा। ऐसे एसिड में सल्फर ऑक्साइड बहुत अच्छी तरह से घुल जाता है, जिससे ओलियम बनता है: H 2 एसओ 4 एनएसओ 3।

इस प्रक्रिया के लिए प्रतिक्रिया समीकरण है:

एनएसओ 3 + एच 2 एसओ 4 → एच 2 एसओ 4 एनएसओ 3

परिणामस्वरूप ओलियम को धातु के टैंकों में डाला जाता है और गोदाम में भेज दिया जाता है। फिर टैंकों को ओलियम से भर दिया जाता है, ट्रेनें बनाई जाती हैं और उपभोक्ता को भेजी जाती हैं।

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 जम जाता 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 हवा में "धूम्रपान करता है" इससे निकलने के कारण। शुद्ध सल्फ्यूरिक एसिड रंगहीन होता है, जबकि वाणिज्यिक एसिड अशुद्धियों के साथ गहरे रंग का होता है।

भौतिक गुणसल्फ्यूरिक एसिड, जैसे घनत्व, क्रिस्टलीकरण तापमान, क्वथनांक, इसकी संरचना पर निर्भर करता है। अंजीर पर। 1 सिस्टम का 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। एक

निर्जल 100% सल्फ्यूरिक एसिड में अपेक्षाकृत उच्च क्रिस्टलीकरण तापमान 10.7 डिग्री सेल्सियस होता है। परिवहन और भंडारण के दौरान एक वाणिज्यिक उत्पाद के जमने की संभावना को कम करने के लिए, तकनीकी सल्फ्यूरिक एसिड की एकाग्रता को इस तरह चुना जाता है कि इसमें पर्याप्त रूप से कम क्रिस्टलीकरण तापमान 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 अन्य सभी एसिड को लवण से विस्थापित करता है। विशेष रूप से लालच से सल्फ्यूरिक एसिड हाइड्रेट देने की क्षमता के कारण पानी के साथ जुड़ जाता है। यह अन्य अम्लों से, क्रिस्टलीय लवणों और यहाँ तक कि हाइड्रोकार्बन के ऑक्सीजन व्युत्पन्नों से भी पानी लेता है, जिसमें स्वयं पानी नहीं होता है, बल्कि H: O = 2 के संयोजन में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं। लकड़ी और अन्य पौधे और पशु ऊतक जिनमें सेल्यूलोज, स्टार्च और चीनी होते हैं, वे हैं केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में नष्ट; पानी अम्ल से बंध जाता है और ऊतक से केवल सूक्ष्म रूप से परिक्षिप्त कार्बन ही बचता 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, इसके आवेदन के विशाल पैमाने और चरम विविधता को पूर्व निर्धारित करती है (चित्र 2)। ऐसा उद्योग खोजना मुश्किल है जिसने विभिन्न मात्रा में सल्फ्यूरिक एसिड या उससे बने उत्पादों का सेवन 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 उत्पन्न होते हैं। सल्फ्यूरिक एसिड का व्यापक रूप से अलौह के उत्पादन में उपयोग किया जाता है और दुर्लभ धातु. धातु उद्योग में, सल्फ्यूरिक एसिड या उसके 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 रंगों (कपड़ों के लिए), वार्निश और पेंट (भवन 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 किया जाता है। कृषिऔर मातम। सल्फ्यूरिक एसिड और उसके लवण के तनु विलयन का उपयोग रेयान के उत्पादन में, कपड़ा उद्योग में फाइबर या कपड़े 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 लेड सल्फ्यूरिक एसिड बैटरी का उपयोग करता है। सल्फ्यूरिक अम्ल का उपयोग गैसों को सुखाने और अम्लों को सांद्रित करने के लिए किया जाता है। अंत में, सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग नाइट्रेशन प्रक्रियाओं और अधिकांश विस्फोटकों के निर्माण में किया जाता है।

(गंधक का तेजाब,आईयूपीएसी- डाइहाइड्रोजन सल्फेट,पुराना नाम - विट्रियल का तेल)- सूत्र H 2 SO 4 के साथ सल्फर यौगिक। रंगहीन तैलीय, बहुत चिपचिपा और हीड्रोस्कोपिक तरल। सल्फ्यूरिक एसिड सबसे मजबूत अकार्बनिक एसिड में से एक है और बहुत कास्टिक और खतरनाक है। यह एसिड लवण की दो श्रृंखला बनाता है: सल्फेट्स और हाइड्रोजन सल्फेट, जिसमें सल्फ्यूरिक एसिड की तुलना में, एक या दो हाइड्रोजन परमाणुओं को धातु के पिंजरों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड दुनिया में सबसे महत्वपूर्ण तकनीकी पदार्थों में से एक है और उत्पादन के मामले में अग्रणी है। यह मुख्य रूप से उर्वरकों के उत्पादन के साथ-साथ अन्य अकार्बनिक एसिड के जलीय घोल के रूप में उपयोग किया जाता है।

कहानी

(या पुराना नाम - विट्रियल ऑयल) प्राचीन काल से जाना जाता है। उसका पहला उल्लेख 8 वीं शताब्दी के कीमियागर जाबिर इब्न हैयान के ग्रंथों में पाया जा सकता है। संभावित उत्पादन विधियों का वर्णन अल्बर्ट द ग्रेट (1200-1280) और बेसिल वेलेंटाइन (1600) के लेखन में किया गया है। यह विधि कैल्केनिंथ और फिटकरी के साथ अम्ल के निर्माण पर आधारित है। अप्रचलित नाम उन खनिजों के अप्रचलित नाम से आया है जिनसे इसे प्राप्त किया गया था - विट्रियल। प्रथम वैज्ञानिक अनुसंधानसल्फ्यूरिक एसिड की मदद से जोहान रुडोल्फ ग्लौबर द्वारा किया गया था। उन्होंने सल्फ्यूरिक एसिड और नमक के बीच एक प्रतिक्रिया की और हाइड्रोक्लोरिक एसिड और नमक प्राप्त किया, जिसका नाम उनके नाम पर रखा गया - ग्लौबर का नमक। सल्फेट्स का उपयोग करने के तरीके बहुत जटिल और महंगे थे। इस पदार्थ की बड़ी मात्रा में प्राप्त करने के लिए, 18 वीं शताब्दी में एक प्रक्रिया विकसित की गई जिसमें कांच के कंटेनरों में सल्फर और साल्टपीटर को जलाने का इस्तेमाल किया गया। चूंकि कांच के बर्तन बहुत नाजुक थे, इसलिए पहली प्रतिक्रिया 1746 में जॉन रोबक द्वारा सीसे के कंटेनरों में की गई थी। जॉन रोबक की विधि द्वारा निर्मित सल्फ्यूरिक एसिड में केवल 35-40% की सांद्रता थी। बाद में, फ्रांसीसी रसायनज्ञ जोसेफ लुई गे-लुसाक और अंग्रेजी जॉन ग्लोवर द्वारा विधि में सुधार ने 78% एकाग्रता के पदार्थ की उपज दी। हालांकि, कुछ रंगों और अन्य के लिए रासायनिक पदार्थअधिक केंद्रित उत्पाद की आवश्यकता है। 18वीं शताब्दी के दौरान, सल्फ्यूरिक एसिड खनिजों के शुष्क आसवन द्वारा प्राप्त किया गया था, जो मूल रासायनिक प्रक्रियाओं के समान एक प्रक्रिया है। पाइराइट (लौह डाइसल्फ़ाइड, FeS 2) को लोहे (II) सल्फेट, FeSO 4 का उत्पादन करने के लिए हवा में गर्म किया गया था, जो लोहे (III) सल्फेट Fe 2 (SO 4) 3 को और गर्म करने पर ऑक्सीकरण करता है, जिसे 480 ° C तक गर्म किया जाता है। आयरन (III) ऑक्साइड और सल्फर ट्राइऑक्साइड में विघटित हो जाता है, जिसका उपयोग किसी भी सांद्रता में सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। 1831 में, ब्रिटिश व्यापारी पेरेग्रीन फिलिप्स ने संपर्क प्रक्रिया का पेटेंट कराया, जो बहुत अधिक किफायती थी। आज, दुनिया के लगभग सभी सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन इसी विधि से किया जाता है।

प्रकृति में होना

धरती

मुक्त सल्फ्यूरिक एसिड प्रकृति में बहुत दुर्लभ है। वायुमंडल में यह सल्फर डाइऑक्साइड से बनता है, जो सल्फर युक्त पदार्थों के दहन या ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान बनता है। सल्फर डाइऑक्साइड को हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स और ऑक्सीजन द्वारा सल्फर ट्राइऑक्साइड बनाने के लिए ऑक्सीकृत किया जाता है, जो एक एसिड बनाने के लिए वायुमंडलीय नमी के साथ प्रतिक्रिया करता है। अम्लीय वर्षा में यह तनु रूप में दिखाई देता है। कुछ ज्वालामुखीय झरनों में सल्फाटेरस नामक मुक्त सल्फ्यूरिक एसिड की थोड़ी मात्रा भी पाई जा सकती है। दुनिया में सल्फ्यूरिक एसिड की सबसे बड़ी मात्रा इंडोनेशिया में इजेन ज्वालामुखी के गड्ढे में एक झील है। मुक्त अम्ल के विपरीत, इसके लवण, विशेष रूप से सल्फेट, प्रकृति में बहुत अधिक सामान्य हैं। कई अलग-अलग सल्फेट खनिज हैं। उनमें से सबसे प्रसिद्ध और महत्वपूर्ण हैं जिप्सम (CaSO 4 2 H 2 O), बैराइट (BaSO 4), चल्कन्थाइट (CuSO 4 5 H 2 O) और ग्लौबर का नमक (Na 2 SO 4 10 H 2 O)।

जमीन से दूर होना

शुक्र के ऊपरी वायुमंडल में पृथ्वी के बाहर सल्फ्यूरिक अम्ल पाया जाता है। यह सल्फर डाइऑक्साइड और पानी की फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप बनता है, जो 80-85% एसिड की बूंदों का निर्माण करते हैं। गहरी परतों में, उच्च तापमान के कारण एसिड फिर से सल्फर डाइऑक्साइड में विघटित हो जाता है, और पानी, जो ऊपर उठकर फिर से सल्फ्यूरिक एसिड बना सकता है। गैलीलियो उपकरण द्वारा लिए गए अवरक्त स्पेक्ट्रा दिखाते हैं विभिन्न डिग्रीबृहस्पति के उपग्रह पर अवशोषण, जिसे एक या अधिक प्रकार के सल्फ्यूरिक एसिड हाइड्रेट्स के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था।

उत्पादन

सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए कच्चा माल मौलिक सल्फर है, जो हाइड्रोजन सल्फाइड से तेल और गैस रिफाइनरियों में भारी मात्रा में प्राप्त होता है, जिसे क्लॉस प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है। सल्फर को तब सल्फर डाइऑक्साइड में ऑक्सीकृत किया जाता है:

ऑक्सीजन के साथ सल्फर की प्रतिक्रिया

सल्फर डाइऑक्साइड का एक अन्य स्रोत सल्फर युक्त अयस्कों का गलाना है। उदाहरण तांबा, जस्ता और सीसा सल्फाइड हैं। वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ भूनने के दौरान सल्फर डाइऑक्साइड का निर्माण होता है।

जिंक सल्फाइड बरस रही प्रतिक्रिया

1999 में, सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए यूरोप में लगभग 3 मिलियन टन पाइराइट को जला दिया गया था। एशिया में, यह आंकड़ा अधिक है, क्योंकि इसके भंडार बड़े हैं। संसाधन-गरीब देशों के लिए जिनके पास न तो सल्फर है और न ही सल्फाइड अयस्क, मुलर-कुहने प्रक्रिया है। इस प्रक्रिया में, जिप्सम और कोयले को भट्ठे में जलाने पर सल्फर डाइऑक्साइड का उत्पादन होता है। सीमेंट को उप-उत्पाद के रूप में बनाने के लिए भट्ठे में रेत और मिट्टी डालकर इस प्रक्रिया को लाभदायक बनाया जा सकता है। आगे के उत्पादन के लिए सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड की आवश्यकता होती है। कम तापमान पर, प्रतिक्रिया धीरे-धीरे आगे बढ़ती है, क्योंकि इसे गैस चरण में अपेक्षाकृत दुर्लभ ट्रिपल टकराव की आवश्यकता होती है, और उच्च तापमान पर, संतुलन को सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड के अपघटन की ओर स्थानांतरित कर दिया जाता है। इसलिए, इस प्रतिक्रिया को अंजाम देने के लिए उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है। शुरुआती दिनों में उन्होंने प्लैटिनम का इस्तेमाल किया, बाद में वे वैनेडियम एनहाइड्राइड वी 2 ओ 5 या वैनेडेट्स में बदल गए क्षारीय धातुकेवीओ 3.

सल्फर डाइऑक्साइड का ट्राइऑक्साइड में ऑक्सीकरण

सल्फर ट्राइऑक्साइड पानी में तुरंत पतला हो जाता है: पानी के संपर्क में बहुत हिंसक प्रारंभिक प्रतिक्रिया के कारण, सल्फ्यूरिक एसिड धुंध की एक फिल्म बनती है, जिससे आगे की प्रतिक्रिया को रोका जा सके। सबसे पहले, इसे केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में पेश किया जाता है, इस समाधान को ओलियम कहा जाता है। फिर ओलियम को पानी में घोलकर सल्फ्यूरिक एसिड बनाया जाता है।

सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइट को सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड में घोलकर डिसल्फेट एसिड बनाना पानी में डिसल्फेट एसिड का घोल

पर पिछले साल कासल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन मुख्य रूप से चीन में बढ़ा, जबकि in यूरोपीय देशउत्पादन में गिरावट आई है।

घर पर, लेड एनोड के साथ कॉपर सल्फेट के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा तनु सल्फ्यूरिक एसिड की थोड़ी मात्रा प्राप्त की जा सकती है (वोल्टेज 2 वी से ऊपर होना चाहिए क्योंकि सीसा डाइऑक्साइड पर ऑक्सीजन के विकास के बड़े ओवरवॉल्टेज की सतह पर बनता है। एनोड, लेकिन 5 वी से अधिक नहीं, ताकि ज़्यादा गरम न हो)।

भौतिक गुण

98.3% एसिड बनाने के लिए लगभग 99% सल्फ्यूरिक एसिड उबालने पर SO 3 खो देता है। 98% एसिड भंडारण स्थिर है, और इसे आमतौर पर केंद्रित भी कहा जाता है। अन्य सांद्रता का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है। विभिन्न सांद्रता पर डेटा:

रासायनिक रूप से शुद्ध सल्फ्यूरिक एसिड एक भारी रंगहीन तैलीय तरल है। वे, एक नियम के रूप में, 1.84 ग्राम / सेमी 3 या तथाकथित "ओलियम" के घनत्व के साथ 96.5% जलीय घोल बेचते हैं, अर्थात एच 2 एसओ 4 में एसओ 3 का घोल। एच 2 एसओ 4 बहुत घुल जाता है। पानी में अच्छी तरह से (असीमित मात्रा में पानी के साथ मिश्रित)। इस मामले में, गर्मी जारी की जाती है, और समाधान बहुत दृढ़ता से गर्म होता है (उबलते पानी तक)। इसलिए, जब सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड में पानी मिलाया जाता है, तो पानी के तेजी से भाप में रूपांतरण के कारण बाद वाले का छिड़काव किया जाता है। इसलिए, जब केंद्रित एच 2 एसओ 4 को पतला करते हैं, तो एसिड को पानी में डालना चाहिए (और इसके विपरीत नहीं!) एक पतली धारा के साथ एक कांच की छड़ के साथ घोल को अच्छी तरह मिलाते हुए। केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड और शुद्ध जलकम पृथक्करण, विद्युत चालकता 1.044 10 -2 एस / सेमी . के कारण खराब प्रवाहित होता है

रासायनिक गुण

एक जलीय घोल में वियोजन कई चरणों में होता है:

पृथक्करण का पहला चरण; के 2 \u003d 2.4 x 6 अक्टूबर (मजबूत एसिड)

यह अम्लता मान सुपरएसिड के निर्धारण में मुख्य के रूप में लिया जाता है।

पृथक्करण का दूसरा चरण; के 1 \u003d 1.0 x 10 -2

सल्फ्यूरिक एसिड भी कई नष्ट कर देता है कार्बनिक पदार्थ, विशेष रूप से कार्बोहाइड्रेट - लकड़ी, कागज, सूती कपड़े, चीनी और इसी तरह। इन पदार्थों के विनाश को इस तथ्य से समझाया गया है कि केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड पानी के रूप में उनसे हाइड्रोजन और ऑक्सीजन लेता है, जबकि कार्बन झरझरा कोयले के रूप में रहता है। धातुओं की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में हाइड्रोजन के बाईं ओर स्थित धातुओं पर तनु सल्फ्यूरिक एसिड की क्रिया के तहत, हाइड्रोजन निकलता है। केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड का एक मजबूत ऑक्सीकरण प्रभाव होता है और गर्म होने पर, तांबे, पारा और चांदी जैसी महान धातुओं के साथ भी प्रतिक्रिया करने में सक्षम होता है, हालांकि यह लोहे के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। इसलिए, केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के परिवहन के लिए लोहे की टंकियों का उपयोग किया जाता है।

तांबे की सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया

आवेदन पत्र

सल्फ्यूरिक एसिड रासायनिक उद्योग का एक बहुत ही महत्वपूर्ण वस्तु है और इसकी औद्योगिक शक्ति का सूचक है। 2004 में विश्व उत्पादन लगभग 180 मिलियन टन था, निम्नलिखित भौगोलिक वितरण के साथ: एशिया 35%, उत्तरी अमेरिका 24%, अफ्रीका 11%, पश्चिमी यूरोप 10%, पूर्वी यूरोपऔर रूस 10%, ऑस्ट्रेलिया और ओशिनिया 7%, दक्षिण अमेरिका 7%। अधिकांश उत्पादित एसिड (~ 60%) उर्वरकों, अमोनियम फॉस्फेट सुपरफॉस्फेट, सल्फेट्स, अमोनियम सल्फेट के उत्पादन पर खर्च किया जाता है। रासायनिक उद्योग में लगभग 20% का उपयोग डिटर्जेंट, सिंथेटिक रेजिन, रंजक, फार्मास्यूटिकल्स, कीटनाशक, एंटीफ्ीज़ के साथ-साथ विभिन्न तकनीकी प्रक्रियाओं के उत्पादन के लिए किया जाता है। लगभग 6% का उपयोग पिगमेंट, पेंट, एनामेल्स, प्रिंटिंग स्याही के उत्पादन के लिए किया जाता है। गैस ड्रायर के रूप में भी उपयोग किया जाता है।

इलेक्ट्रोलाइट

सल्फ्यूरिक एसिड लेड-एसिड बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में कार्य करता है:

एनोड पर:

पीबी + 3 SO2-4 ⇌ पीबीएसओ 4 + 2 ई -

कैथोड पर:

पीबीओ 2 + 4 एच + + एसओ2-4 + 2 ई - ⇌ पीबीएसओ 4 + 2 एच 2 ओ

पीबी + पीबीओ 2 + 4 एच + + 2 एसओ2-4 ⇌ 2 पीबीएसओ 4 + 2 एच 2 ओ

उत्प्रेरक

सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग रासायनिक उद्योग में अन्य उद्देश्यों के लिए भी किया जाता है। उदाहरण के लिए, यह साइक्लोहेक्सानोन ऑक्सी को कैप्रोलैक्टम में बदलने के लिए एक एसिड उत्प्रेरक है, जिसका उपयोग कैप्रोन बनाने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग बनाने के लिए किया जाता है हाइड्रोक्लोरिक एसिड केनमक से। सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग तेल शोधन उद्योग में किया जाता है, आइसोब्यूटेन और आइसोब्यूटिलीन की प्रतिक्रिया के लिए उत्प्रेरक के रूप में, आइसोक्टेन बनाने के लिए, एक यौगिक जिसमें एक संदर्भ ऑक्टेन संख्या होती है, और धातु युक्त एडिटिव्स के बिना उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन बनाने के लिए उपयुक्त है।

सुरक्षा

सल्फ्यूरिक एसिड कास्टिक है, हालांकि इसकी काफी चिपचिपाहट के कारण, त्वचा के संपर्क में आने वाले एसिड को धोने के लिए पर्याप्त समय में जलन हो सकती है। इस अर्थ में, ओलियम और क्लोरोसल्फोनिक एसिड अधिक खतरनाक होते हैं, जो जल्दी से गंभीर जलन पैदा कर सकते हैं। संक्षारक गुणों के संदर्भ में, यह हाइड्रोक्लोरिक या नाइट्रिक एसिड से कम खतरनाक है, क्योंकि यह कम अस्थिर है और सामान्य तापमान पर बहुत सक्रिय ऑक्सीकरण एजेंट नहीं है। खुले श्लेष्मा झिल्ली के साथ सबसे खतरनाक संपर्क। आँख से संपर्क तब हो सकता है जब इसमें पानी मिलाकर (सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड को संभालने के नियमों का सीधा उल्लंघन) करके सांद्र एसिड को पतला करने की कोशिश की जा रही हो, जबकि पानी एसिड के साथ उबलता और फूटता है। प्रभावित क्षेत्रों को धोया जाता है बड़ी मात्रापानी और 5% बेकिंग सोडा घोल।

संबंधित चित्र

परिभाषा

निर्जल गंधक का तेजाबएक भारी, चिपचिपा तरल है जो किसी भी अनुपात में पानी के साथ आसानी से गलत है: बातचीत को असाधारण रूप से बड़े एक्ज़ोथिर्मिक प्रभाव (~ 880 kJ / mol अनंत कमजोर पड़ने पर) की विशेषता है और अगर पानी है तो विस्फोटक उबलने और मिश्रण के छिड़काव का कारण बन सकता है एसिड में जोड़ा गया; इसलिए यह बहुत महत्वपूर्ण है कि घोल तैयार करते समय हमेशा उल्टे क्रम का उपयोग करें और पानी में अम्ल डालें, धीरे-धीरे और हिलाते हुए।

सल्फ्यूरिक एसिड के कुछ भौतिक गुण तालिका में दिए गए हैं।

निर्जल एच 2 एसओ 4 असामान्य रूप से उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक और बहुत उच्च विद्युत चालकता के साथ एक उल्लेखनीय यौगिक है, जो यौगिक के आयनिक ऑटो-पृथक्करण (ऑटोप्रोटोलिसिस) के साथ-साथ प्रोटॉन ट्रांसफर रिले चालन तंत्र के कारण होता है जो प्रवाह सुनिश्चित करता है विद्युत प्रवाहएक चिपचिपा तरल के माध्यम से एक बड़ी संख्या मेंहाइड्रोजन बांड।

तालिका 1. सल्फ्यूरिक एसिड के भौतिक गुण।

सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त करना

सल्फ्यूरिक एसिड सबसे महत्वपूर्ण औद्योगिक रसायन है और दुनिया में कहीं भी उत्पादित सबसे सस्ता बल्क एसिड है।

सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड ("विट्रियल ऑयल") सबसे पहले "ग्रीन विट्रियल" FeSO 4 × nH 2 O को गर्म करके प्राप्त किया गया था और Na 2 SO 4 और NaCl प्राप्त करने के लिए बड़ी मात्रा में खर्च किया गया था।

सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन की आधुनिक प्रक्रिया वैनेडियम (वी) ऑक्साइड से युक्त उत्प्रेरक का उपयोग करती है जिसमें सिलिकॉन डाइऑक्साइड या डायटोमेसियस पृथ्वी के वाहक पर पोटेशियम सल्फेट मिलाया जाता है। सल्फर डाइऑक्साइड SO 2 शुद्ध सल्फर को जलाने या सल्फाइड अयस्क (मुख्य रूप से पाइराइट या Cu, Ni और Zn के अयस्कों) को इन धातुओं को निकालने की प्रक्रिया में भूनकर प्राप्त किया जाता है। फिर SO 2 को ट्राइऑक्साइड में ऑक्सीकृत किया जाता है, और फिर सल्फ्यूरिक एसिड द्वारा प्राप्त किया जाता है पानी में घुलना:

एस + ओ 2 → एसओ 2 (ΔH 0 - 297 kJ / mol);

SO 2 + ½ O 2 → SO 3 (ΔH 0 - 9.8 kJ / mol);

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 (ΔH 0 - 130 kJ / mol)।

सल्फ्यूरिक एसिड के रासायनिक गुण

सल्फ्यूरिक एसिड एक मजबूत डिबासिक एसिड है। पहले चरण में, कम सांद्रता के घोल में, यह लगभग पूरी तरह से अलग हो जाता है:

एच 2 एसओ 4 ↔एच + + एचएसओ 4 -।

दूसरे चरण पर पृथक्करण

एचएसओ 4 - ↔एच + + एसओ 4 2-

कुछ हद तक आगे बढ़ता है। दूसरे चरण में सल्फ्यूरिक एसिड का पृथक्करण स्थिरांक, आयन गतिविधि के रूप में व्यक्त किया जाता है, K 2 = 10 -2।

एक डिबासिक एसिड के रूप में, सल्फ्यूरिक एसिड लवण की दो श्रृंखला बनाता है: मध्यम और अम्लीय। सल्फ्यूरिक एसिड के मध्यम लवण को सल्फेट कहा जाता है, और एसिड लवण को हाइड्रोसल्फेट कहा जाता है।

सल्फ्यूरिक एसिड लालच से जल वाष्प को अवशोषित करता है और इसलिए अक्सर गैसों को सुखाने के लिए उपयोग किया जाता है। पानी को अवशोषित करने की क्षमता भी कई कार्बनिक पदार्थों, विशेष रूप से कार्बोहाइड्रेट (फाइबर, चीनी, आदि) के वर्ग से संबंधित, जब केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के संपर्क में आती है, की व्याख्या करती है। सल्फ्यूरिक एसिड पानी बनाने वाले कार्बोहाइड्रेट से हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को हटाता है और कोयले के रूप में कार्बन निकलता है।

केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड, विशेष रूप से गर्म, एक जोरदार ऑक्सीकरण एजेंट है। यह HI और HBr (लेकिन HCl नहीं) को हैलोजन, कोयले को CO 2, सल्फर को SO 2 में ऑक्सीकृत करता है। ये प्रतिक्रियाएं समीकरणों द्वारा व्यक्त की जाती हैं:

8HI + H 2 SO 4 \u003d 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O;

2HBr + H 2 SO 4 \u003d Br 2 + SO 2 + 2H 2 O;

सी + 2 एच 2 एसओ 4 \u003d सीओ 2 + 2 एसओ 2 + 2 एच 2 ओ;

एस + 2 एच 2 एसओ 4 \u003d 3 एसओ 2 + 2 एच 2 ओ।

धातुओं के साथ सल्फ्यूरिक एसिड की परस्पर क्रिया इसकी सांद्रता के आधार पर अलग-अलग होती है। तनु सल्फ्यूरिक अम्ल अपने हाइड्रोजन आयन के साथ ऑक्सीकृत हो जाता है। इसलिए, यह केवल उन धातुओं के साथ बातचीत करता है जो केवल हाइड्रोजन तक वोल्टेज की श्रृंखला में हैं, उदाहरण के लिए:

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

हालांकि, तनु अम्ल में सीसा नहीं घुलता है क्योंकि परिणामस्वरूप PbSO 4 नमक अघुलनशील होता है।

सल्फर (VI) के कारण सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड एक ऑक्सीकरण एजेंट है। यह चांदी सहित और वोल्टेज श्रृंखला में धातुओं का ऑक्सीकरण करता है। इसकी कमी के उत्पाद धातु की गतिविधि और स्थितियों (एसिड एकाग्रता, तापमान) के आधार पर भिन्न हो सकते हैं। तांबे जैसे कम सक्रिय धातुओं के साथ बातचीत करते समय, एसिड SO2 तक कम हो जाता है:

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

अधिक सक्रिय धातुओं के साथ बातचीत करते समय, कमी उत्पाद डाइऑक्साइड और मुक्त सल्फर और हाइड्रोजन सल्फाइड दोनों हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, जस्ता के साथ बातचीत करते समय, प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं:

Zn + 2H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O;

4Zn + 5H 2 SO 4 \u003d 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O।

सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग

सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग हर देश में और एक दशक से दूसरे दशक में भिन्न होता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में, एच 2 एसओ 4 खपत का मुख्य क्षेत्र उर्वरक उत्पादन (70%) है, इसके बाद रासायनिक उत्पादन, धातु विज्ञान, तेल शोधन (प्रत्येक क्षेत्र में ~ 5%) है। यूके में, उद्योग द्वारा खपत का वितरण अलग है: उत्पादित एच 2 एसओ 4 का केवल 30% उर्वरकों के उत्पादन में उपयोग किया जाता है, लेकिन 18% पेंट, पिगमेंट और डाई इंटरमीडिएट में जाता है, 16% रासायनिक उत्पादन में, 12% साबुन और डिटर्जेंट के लिए, प्राकृतिक और कृत्रिम फाइबर के उत्पादन के लिए 10% और धातु विज्ञान में 2.5% का उपयोग किया जाता है।

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

व्यायाम	सल्फ्यूरिक एसिड का द्रव्यमान निर्धारित करें जो एक टन पाइराइट से प्राप्त किया जा सकता है यदि भुना हुआ प्रतिक्रिया में सल्फर ऑक्साइड (IV) की उपज 90% है, और सल्फर (IV) के उत्प्रेरक ऑक्सीकरण में सल्फर ऑक्साइड (VI) 95% है। सैद्धांतिक की।
समाधान	आइए पाइराइट फायरिंग के लिए प्रतिक्रिया समीकरण लिखें: 4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2। पाइराइट पदार्थ की मात्रा की गणना करें: n(FeS 2) = m(FeS 2) / M(FeS 2); एम (FeS 2) \u003d Ar (Fe) + 2 × Ar (S) \u003d 56 + 2 × 32 \u003d 120 g / mol; n (FeS 2) \u003d 1000 किग्रा / 120 \u003d 8.33 किमी। चूंकि प्रतिक्रिया समीकरण में सल्फर डाइऑक्साइड का गुणांक FeS 2 के गुणांक से दोगुना है, सल्फर ऑक्साइड (IV) पदार्थ की सैद्धांतिक रूप से संभव मात्रा है: n (SO 2) सिद्धांत \u003d 2 × n (FeS 2) \u003d 2 × 8.33 \u003d 16.66 kmol। और व्यावहारिक रूप से प्राप्त सल्फर ऑक्साइड (IV) के मोल की मात्रा है: n (SO 2) अभ्यास \u003d × n (SO 2) सिद्धांत = 0.9 × 16.66 \u003d 15 kmol। आइए सल्फर ऑक्साइड (IV) के सल्फर ऑक्साइड (VI) के ऑक्सीकरण के लिए प्रतिक्रिया समीकरण लिखें: 2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3. सल्फर ऑक्साइड पदार्थ (VI) की सैद्धांतिक रूप से संभव मात्रा है: n(SO 3) सिद्धांत \u003d n (SO 2) अभ्यास \u003d 15 kmol। और व्यावहारिक रूप से प्राप्त सल्फर ऑक्साइड (VI) के मोल की मात्रा है: n(SO 3) अभ्यास \u003d η × n (SO 3) सिद्धांत \u003d 0.5 × 15 \u003d 14.25 kmol। हम सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए प्रतिक्रिया समीकरण लिखते हैं: एसओ 3 + एच 2 ओ \u003d एच 2 एसओ 4। सल्फ्यूरिक एसिड पदार्थ की मात्रा पाएं: n (H 2 SO 4) \u003d n (SO 3) अभ्यास \u003d 14.25 kmol। प्रतिक्रिया उपज 100% है। सल्फ्यूरिक एसिड का द्रव्यमान है: एम (एच 2 एसओ 4) \u003d एन (एच 2 एसओ 4) × एम (एच 2 एसओ 4); M(H 2 SO 4) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O) = 2×1 + 32 + 4×16 = 98 g/mol; मी (एच 2 एसओ 4) \u003d 14.25 × 98 \u003d 1397 किग्रा।
उत्तर	सल्फ्यूरिक एसिड का द्रव्यमान 1397 किग्रा . है