axitsunfuric

Sử dụng chủ yếu của axít sulfuric (60% sản lượng toàn thế giới) là trong "phương pháp ướt" của việc sản xuất axít phốtphoric, là chất được sử dụng để sản xuất các loại phân hóa[r]

(1)

Axít sunfuric Bách khoa tồn thư mở Wikipedia Bước tới: menu, tìm kiếm

Axít sunfuric

Cấu trúc phân tử axít sulfuric

Tổng quan

Danh pháp IUPAC Axít sulfuric

Tên khác Dầu sulfat, Hiđro sulfat Công thức phân tử H2SO4

Phân tử gam 98,078 g/mol

Biểu Dầu suốt, không màu, không mùi

Số CAS [7664-93-9]

Thuộc tính

Tỷ trọng pha 1,84 g/cm3, lỏng Độ hịa tan nước Có thể trộn lẫn

(tỏa nhiệt!) Điểm nóng chảy 10 °C, 283 K

Điểm sôi 338 °C (dung dịch axit 98%)

pKa -3,0

1,99 pKb

Độ nhớt 26,7 cP 20 °C

Nguy hiểm

MSDS MSDS

(2)

NFPA 704

Điểm bắt lửa Không cháy Rủi ro/An toàn R: 35 S: 26, 30, 45

Số RTECS WS5600000

Trang liệu bổ sung

Cấu trúc & thuộc tính n εr, v.v Dữ liệu nhiệt động lực Các trạng thái

rắn, lỏng, khí Dữ liệu quang phổ UV, IR, NMR, MS

Các hợp chất liên quan

Các hợp chất tương tự axít sulfurơ Axít selenic Axít teluric axít polonic axít clohiđric axít nitric axít phốtphoric Các hợp chất liên quan Hiđrơ sulfua

axít perơximơnơsulfuric

Ngoại trừ có thơng báo khác, liệu lấy 25°C, 100 kPa

Thông tin phủ nhận tham chiếu

Axít sulfuric hay axít sulphuric, H2S O 4, axít vơ mạnh Nó hịa tan nước theo tỷ lệ Tên gọi cổ dầu sulfat, đặt tên nhà giả kim kỉ thứ 8, Jabir ibn Hayyan sau ơng phát chất Axít sulfuric có nhiều ứng dụng, sản xuất với sản lượng lớn chất hóa học nào, ngoại trừ nước Sản lượng giới năm 2001 165 triệu tấn, với giá trị xấp xỉ tỷ USD Ứng dụng chủ yếu bao gồm sản xuất phân bón, chế biến quặng, tổng hợp hóa học, xử lý nước thải tinh chế dầu mỏ

Nhiều prơtêin tạo thành từ axít amin có chứa sulfua Các axít tạo axít sulfuric (hay ion sulfat, SO42-) chúng trao đổi thể.

Mục lục

[ẩn]

(3)

o 1.1 Axít sulfuric ngồi Trái Đất  Sản xuất

 Các thuộc tính vật lý

o 3.1 Các dạng axít sulfuric o 3.2 Tính phân cực tính dẫn điện  Thuộc tính hóa học

o 4.1 Phản ứng với nước o 4.2 Các phản ứng khác  Sử dụng

 Lịch sử  Nguy hiểm  Cảnh báo  Liên kết  10 Tham chiếu

[sửa] Trạng thái

Axít sulfuric tinh khiết hồn tồn khơng tìm thấy Trái Đất, lực lớn axít sulfuric nước Ngồi ra, axít sulfuric thành phần mưa axít, tạo thành từ điơxít lưu huỳnh nước bị ơxi hố, axít sulfuric bị ơxi hố Điơxít lưu huỳnh sản xuất nhiên liệu chứa lưu huỳnh (than đá dầu) bị đốt cháy Axít sulfuric tạo thành tự nhiên q trình ơxi hố quặng pyrit, ví dụ quặng pirit sắt Phân tử ơxy ơxi hố quặng pirit sắt (FeS2) thành ion sắt (II) hay Fe2+:

2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+ Fe2+ bị ơxi hố lên Fe3+:

4Fe3+ + O2 + 4H+ → Fe3++ 2H2O

và Fe3+ tạo kết tủa dạng hiđrơxit Phương trình tạo thành hiđrơxit là Fe3+ + 3H2O → Fe(OH)3 + 3H+

Ion sắt (III) ơxi hóa pirit Khi sắt (III) xuất hiện, q trình trở nên nhanh chóng

[sửa] Axít sulfuric ngồi Trái Đất

(4)

quyển Kim tạo triơxít lưu huỳnh, chất hợp thành với nước, thành phần khí Kim, tạo thành axít sulfuric:

CO2 → CO + O SO2 + O → SO3 SO3 + H2O → H2SO4

Ở cao, phần có nhiệt độ cao khí Kim, axít sulfuric tồn dạng lỏng, đám mây axít sulfuric dầy hoàn toàn che khuất bề mặt hành tinh nhìn từ xuống Lớp mây dàn khoảng 45 đến 70 km bề mặt hành tinh, với lớp bụi mỏng từ 30 đến 90 km bề mặt

[sửa] Sản xuất

Axít sulfuric sản xuất từ lưu huỳnh, ôxy nước theo công nghệ tiếp xúc Trong giai đoạn đầu lưu huỳnh bị đốt để tạo điơxít lưu huỳnh

(1) S(rắn) + O2(khí) → SO2(khí)

Sau bị ơxi hóa thành triơxít lưu huỳnh ơxy với có mặt chất xúc tác ơxít vanadi (V)

(2) 2SO2 + O2(khí) → 2SO3(khí) (với có mặt V2O5

Cuối triơxít lưu huỳnh xử lý nước (trong dạng 97-98% H2SO4 chứa 2-3% nước) để sản xuất axít sulfuric 98-99%

(3) SO3(khí) + H2O(lỏng) → H2SO4(lỏng)

Bên cạnh đó, SO3 bị hấp thụ H2SO4 để tạo ôleum (H2S2O7), chất sau bị làm lỗng để tạo thành axít sulfuric

(4) H2SO4(lỏng) + SO3 → H2S2O7(lỏng)

Ôleum sau phản ứng với nước để tạo H2SO4 đậm đặc (5) H2S2O7(lỏng) + H2O(lỏng) → H2SO4(lỏng)

[sửa] Các thuộc tính vật lý

[sửa] Các dạng axít sulfuric

(5)

sulfuric đậm đặc Các nồng độ khác axít sulfuric sử dụng cho mục đích khác Một số nồng độ phổ biến là:

 10%, axít sulfuric lỗng dùng phịng thí nghiệm  33,5%, axít cho ắc quy (sử dụng ắc quy axít-chì)  62,18%, axít bể (chì) hay để sản xuất phân bón  77,67%, axít tháp sản xuất hay axít Glover  98%, đậm đặc

Cũng có nhiều loại cấp độ tinh khiết khác Loại H2SO4 kỹ thuật không tinh khiết thường có màu, thích hợp cho việc sản xuất phân bón Loại tinh khiết loại US Pharmacopoeia (USP) sử dụng để sản xuất loại dược phẩm thuốc nhuộm

Khi có SO3(khí) nồng độ cao bổ sung vào axít sulfuric, H2S2O7 tạo Nó gọi axít sulfuric bốc khói hay ơleum, thơng dụng axít Nordhausen Nồng độ ôleum biểu diễn theo % SO3 (gọi % ôleum) "% H2SO4 (lượng tạo thành bổ sung thêm nước H2O); nồng độ chủ yếu 40% ôleum (109% H2SO4) 65% ôleum (114,6% H2SO4) H2S2O7 tinh khiết thực tế chất rắn có nhiệt độ nóng chảy 36 °C

[sửa] Tính phân cực tính dẫn điện

H2SO4 khan chất lỏng phân cực, với số điện môi khoảng 100 Điều phân ly cách tự proton hóa nó, q trình biết đến

tự proton hóa

2 H2SO4 → H3SO4+ + HSO4− Hằng số cân trình K(25 °C) = [H3SO4+][HSO4-] = 2.7 × 10-4.

So với số cân trình phân li nước, số cân q trình gấp 10 tỉ lần Dù axít có độ nhớt, phân li tạo H2SO3+ HSO4- cao Vì axít sulfuric chất dẫn điện tốt Nó dung mơi tốt cho nhiều phản ứng Trên thực tế, cân hóa học phức tạp so với điều nêu 100% H2SO4 chứa loại ion sau trạng thái cân (số nêu tính theo milimol kg dung môi): HSO4− (15,0), H3SO4+ (11,3), H3O+ (8,0), HS2O7− (4,4), H

2S2O7 (3,6), H2O (0,1)

[sửa] Thuộc tính hóa học

(6)

Phản ứng ngậm nước (hyđrat hóa) axít sulfuric phản ứng tỏa nhiệt cao Nếu nước thêm vào axít sulfuric đậm đặc bị sơi bắn nguy hiểm Do vậy, pha lỗng axít phải thêm axít vào nước khơng phải thêm nước vào axít Hiện tượng xảy tỷ trọng tương đối hai chất lỏng, nước có tỷ trọng thấp axít sulfuric nên có xu hướng lên Phản ứng nói xác phản ứng tạo ion hiđrôni, sau:

H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4- Sau đó:

HSO4- + H2O → H3O+ + SO4

2-Do hyđrat hóa axít sulfuric phản ứng thuận xét theo nhiệt động lực học (ΔH = 880 kJ/mol), axít sulfuric chất hấp thụ nước tốt, sử dụng sản xuất nhiều loại hoa khơ Ái lực axít sulfuric nước đủ mạnh để chiếm lấy nguyên tử hiđrơ ơxy từ hợp chất chứa chúng; ví dụ, đường glucoza

(C6H12O6) bị axít sulfuric đậm đặc hút nước tạo cacbon nguyên tố dung dịch axít lỗng chút: C6H12O6 → 6C + 6H2O

[sửa] Các phản ứng khác

Mang tính chất axít, axít sulfuric phản ứng với phần lớn bazơ để tạo muối sulfat tương ứng Ví dụ, sulfat đồng(II), muối màu xanh lam quen thuộc đồng sử dụng mạ điện làm thuốc diệt nấm, điều chế phản ứng ơxít đồng (II) với axít sulfuric:

CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

Axít sulfuric sử dụng để đẩy axít yếu khỏi muối chúng, ví dụ natri axetat tạo axít axetic:

H2SO4 + CH3COONa → NaHSO4 + CH3COOH

Tương tự, phản ứng axít sulfuric với kali nitrat sử dụng để sản xuất axít nitric, với tạo thành bisulfat kali Với thân axít nitric axít sulfuric có phản ứng axít chất khử nước, tạo ion nitronium NO2+, quan trọng phản ứng nitrat hóa có diễn thay vòng thơm lực điện tử Loại phản ứng có proton hóa diễn nguyên tử ôxy, quan trọng nhiều phản ứng hóa hữu cơ, chẳng hạn este hóa Fischer khử nước rượu

(7)

phổ biến cho nhiều kim loại, phản ứng với thiếc khơng bình thường điơxít lưu huỳnh (sulfur điơxít) tạo hiđrô

Fe(rắn) + H2SO4(dung dịch) → H2(khí) + FeSO4(dung dịch) Sn(rắn) + H2SO4(l) → SnSO4 + H2O + SO2

[sửa] Sử dụng

Axít sulfuric hóa chất thương mại quan trọng, sản lượng axít sulfuric quốc gia số tốt sức mạnh cơng nghiệp quốc gia Sử dụng chủ yếu axít sulfuric (60% sản lượng tồn giới) "phương pháp ướt" việc sản xuất axít phốtphoric, chất sử dụng để sản xuất loại phân hóa học phốtphat natri triphốtphat để làm bột giặt Trong phương pháp đá phốtphat sử dụng, 100 triệu sản xuất hàng năm Nguyên liệu thô floro-apatit, thành phần xác dao động nhiều Nó xử lý axít sulfuric 93% để tạo sulfat canxi, hiđrô florua (HF) axít phốtphoric HF loại dạng axít florosilicic Quy trình tổng quan biểu diễn sau:

Ca5F(PO4)3 + H2SO4 + 10 H2O → CaSO4·2 H2O + HF + H3PO4

Các loại phân bón sulfat amoni sulfat sản xuất từ axít sulfuric, với sản lượng so với phốtphat

Một ứng dụng quan trọng khác axít sulfuric để sản xuất nhơm sulfat, cịn biết phèn làm giấy Nó phản ứng với lượng nhỏ xà phòng sợi bột giấy nhão để tạo cacboxylat nhôm dạng giêlatin, giúp làm đơng lại sợi bột giấy thành bề mặt cứng giấy Nó sử dụng để sản xuất nhơm hiđrơxít, chất sử dụng nhà máy xử lý nước để lọc tạp chất, để cải thiện mùi vị nước Sulfat nhôm tạo từ phản ứng bơ xít với axít sulfuric:

Al2O3 + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2O

Axít sulfuric sử dụng cho mục đích khác cơng nghiệp hóa chất Ví dụ, chất xúc tác axít thơng thường để chuyển hóa cyclohexanoneoxim thành caprolactam, sử dụng để sản xuất nylon (nilơng) Nó sử dụng để sản xuất axít clohiđric từ muối ăn công nghệ Mannheim Phần nhiều H2SO4 sử dụng cơng nghiệp hóa dầu để tinh luyện dầu mỏ, ví dụ làm chất xúc tác cho phản ứng isobutan với isobutylen để tạo isooctan, hợp chất làm tăng số octan xăng Axít sulfuric quan trọng cho sản xuất loại thuốc nhuộm

(8)

Hằng năm sản xuất 160 triệu H2SO4 Ãit sunfuric hóa chất hàng đầu nhiều ngành sản xuất

 Phẩm nhuộm 2%  Luyện kim 2%  Chất dẻo 5%  Chất tẩy rửa 14%  Giấy, sợi 8%



o Sợi visco 

o Sợi axetat  Sơn 11 %

 Phân bón 30% 

o Phân lân 

o Amoni sunfat 

o Phân NPK

 Những ứng dụng khác 28% 

o Dầu mỏ 

o Thuốc nổ 

o Acquy 

(9)



o Thuốc trừ sâu

[sửa] Lịch sử

Sự phát axít sulfuric gắn với nhà hố học nhà giả kim thuật Hồi giáo, Jabir ibn Hayyan vào kỉ thứ Trong kỉ thứ 9, bác sĩ nhà giả kim thuật người Ba Tư Ibn Zakariya al-Razi người thu chất cách chưng cất khơ loại khống chất sulfat sắt (II) ngậm phân tử nước (FeSO4 • 7H2O đồng (II) sulfat ngậm phân tử nước (CuSO4 • 5H2O Khi bị nung nóng, hợp chất bị phân hủy tương ứng thành ơxít sắt (II) ơxít đồng (II), giải phóng nước triơxít lưu huỳnh, chúng kết hợp với tạo thành dung dịch lỗng axít sulfuric Phương pháp phổ biến tới châu Âu thông qua việc dịch luận thuyết sách Hồi giáo nhà giả kim thuật châu Âu, chẳng hạn người Đức Albertus Magnus (thế kỷ 13)

Axit sunfuric nhà giả kim thuật châu Âu thời trung cổ biết tới dầu sunfat,

linh hồn sunfat hay đơn giản sunfat Từ sunfat (vitriol) có nguồn gốc từ Latinh, nghĩa 'kính', gợi đến bề ngồi suốt muối sunfat, chất gọi tên Muối gọi sunfat bao gồm đồng (II) sunfat (sunfat xanh lam hay sunfat La Mã), kẽm sunfat (sunfat trắng), sắt (II) sunfat (sunfat lam), sắt (III) sunfat (sunfat Hoả) coban sunfat (sunfat đỏ)

Sunfat coi chất quan trọng giả kim thuật, dùng để tạo đá trường sinh Sunfat đậm đặc dùng chất trung gian phản ứng với chất khác, axit không phản ứng với vàng, sản phẩm cuối trình giả kim Tầm quan trọng sunfat giả kim thuật nhấn mạnh phương châm giả kim thuật Visita Interiora Terrae Rectificando Invenies Occultum Lapidem nghĩa "Đi sâu vào lòng đất, bạn tìm viên đá bí mật/ cất giấu", L'Azoth des

(10)

sản xuất số thuốc nhuộm hóa chất khác địi hỏi phải có sản phẩm đậm đặc hơn, suốt kỷ 18 điều thực cách chưng cất khơ khống chất với kỹ thuật tương tự công nghệ nguyên thủy giả kim thuật Pyrit (đisulfua sắt, FeS2) bị nung nóng khơng khí để tạo sắt (II) sunfat

(FeSO4), chất bị ơxi hóa cách nung nóng tiếp khơng khí để tạo sắt (III) sulfat (Fe2(SO4)3), chất bị nung tới 480 °C bị phân hủy để tạo sắt(III) oxit triơxít lưu huỳnh, chất cho qua nước để tạo thành axít sulfuric với nồng độ Chi phí cao công nghệ ngăn cản việc sản xuất/sử dụng đại trà axít sulfuric đậm đặc

Năm 1831, nhà buôn dấm người Anh Peregrine Phillips lấy sáng chế cho công nghệ kinh tế để sản xuất triơxít lưu huỳnh axít sulfuric đậm đặc, ngày biết đến công nghệ tiếp xúc Cuối tất nguồn cung cấp axít sulfuric giới ngày sản xuất theo phương pháp

[sửa] Nguy hiểm

Sự sơi axít sulfuric thêm nước vào thường sinh đám khói chứa axít sulfuric, cực nóng có tính axít cao Các đám cháy gần nơi có axít sulfuric thơng thường dập loại bình bọt hay chất đất khơ để tránh khả làm sơi axít Ở chỗ bắt buộc phải dùng nước mục tiêu phải đổ nước thật nhiều thật nhanh để làm nguội nhanh nhiệt phản ứng sinh

Những người chữa cháy phải mặc quần áo chống bắn tóe làm việc với axít sulfuric, để bảo vệ họ chống lại bắn tung tóe hay lan tràn

[sửa] Cảnh báo

Khi cần phải trộn axít với nước axít sulfuric cần phải thêm vào nước, không làm ngược lại Xem để có thêm thơng tin Là axít chất ơxi hóa mạnh, axít sulfuric cần bảo quản xa nơi chứa bazơ chất khử Nó chất ăn mịn mạnh chí bị pha lỗng, ăn mịn nhiều kim loại chẳng hạn sắt nhơm