سولفوریک اسید
سولفوریک اسید در گذشته جوهر گوگرد یا هیدروژن سولفات خوانده می‌شد و همچنین به عنوان روغن ویتریول هم شناخته می شود، یک اسید معدنی است که از عناصر گوگرد، اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده و دارای فرمول مولکولی H۲SO۴ است. یک مایع بی رنگ، بی بو و چسبناک است که در آب محلول است و در واکنش هایی که بسیار گرمازا است، ساخته می شود.
خواص شیمیایی
سولفوریک اسید بدون آب، یک مایع بسیار قطبی است و برای بسیاری از واکنش ها یک حلال عالی به شمار می آید. این ماده به دلیل تفکیک یونی که از طریق فرایند اتوپروتولیز ایجاد می شود، از هدایت الکتریکی بالایی برخوردار است. اسید سولفوریک خالص به دلیل تمایل زیاد به آب، به صورت طبیعی در کره زمین به شکل بی آب دیده نمی شود. سولفوریک اسید رقیق یکی از ترکیبات باران اسیدی است که با اکسیداسیون گوگرد دی اکسید موجود در هوا و در حضور آب تشکیل می شود. هنگامی که سوخت های حاوی گوگرد مانند زغال سنگ یا روغن سوزانده می شوند، گوگرد دی اکسید تولید می شود.
تولید
اسید سولفوریک از طریق فرآیند تماس (DCDA) یا فرآیند سولفوریک اسید مرطوب (WSA) تولید می شود. حل مستقیم گوگرد تری اکسید در آب به دلیل ماهیت بسیار گرماده واکنش بین SO۳ و آب عملی نیست. واکنش یک آئروسل خورنده را تشکیل می دهد که جدا کردن آن بسیار دشوار است.
SO۳ (g) + H۲O (l) → H۲SO۴ (l)
فرآیند تماس
در مرحله اول گوگرد برای تولید گوگرد دی اکسید سوزانده می شود.
S (s) + O۲ (g) → SO۲ (g)
سپس با استفاده از اکسیژن در حضور کاتالیزور وانادیوم (V) اکسید به گوگرد تری اکسید تبدیل می شود.
SO۲ (g) + O۲ (g) ⇌ ۲ SO۳ (g)
گوگرد تری اکسید جذب H۲SO۴ می شود تا اولئوم (H۲S2O۷ ) تشکیل شود.
(H۲SO۴ (l) + SO۳ (g) → H۲S2O۷ (l
سپس اولئوم با آب رقیق می شود تا در نهایت، سولفوریک اسید غلیظ تولید شود.
(H۲S۲O۷ (l) + H۲O (l) → ۲ H۲SO۴ (l
فرآیند سولفوریک اسید مرطوب
در مرحله اول، گوگرد برای تولید گوگرد دی اکسید سوزانده می شود:
S (s) + O۲ (g) → SO۲ (g)
و یا، گاز هیدروژن سولفید (H۲S) برای تولید گاز SO۲ سوزانده می شود:
H۲S + 3O۲ → ۲ H۲O + 2 SO۲ (g)
سپس با استفاده از اکسیژن و وانادیوم (V) اکسید به عنوان کاتالیزور به گوگرد تری اکسید اکسایش می یابد.
۲ SO۲ + O۲ ⇌ ۲ SO3 (g)
در نهایت، گوگرد تری اکسید به سولفوریک اسید هیدراته می شود
SO۳ + H۲O → H۲SO۴ (g)
مرحله آخر؛ تغلیظ سولفوریک اسید به مایع ۹۷–۹۸% است:
H۲SO۴ (g) → H۲SO۴ (l)
کاربرد
سولفوریک اسید یکی از مواد اصلی در صنایع شیمیایی است و در واقع تولید اسید سولفوریک یک کشور شاخص مهمی برای قدرت صنعتی آن است. این ماده بیشتر برای تولید کود مورد استفاده قرار می گیرد، اما در فرآوری مواد معدنی، پالایش روغن، فرآوری فاضلاب و در صنایع شیمیایی برای تولید مواد شوینده ( کاربرد اسید سولفوریک در شوینده ) ، رزین های مصنوعی، مواد رنگ کننده، داروسازی، کاتالیزورهای نفتی، حشره کش ها و ضد یخ ها نیز بسیار مهم است.
ایمنی و خطرات اسید سولفوریک
- تماس با آن می تواند باعث سوختگی شدید شیمیایی و حتی سوختگی درجه دو شود.
- این اسید حتی در غلظت های پایین بسیار خطرناک است.
- خورندگی آن را می توان به ماهیت اسیدی قوی آن نسبت داد و اگر در غلظت های بالا باشد، از خاصیت دهیدراته کننده و اکسید کننده آن است.
- به راحتی در تماس با بافت های زنده مانند پوست و گوشت، پروتئین ها و لیپیدها را از طریق هیدرولیز آمید و استر، تجزیه می کند.
- به علاوه، این ماده خاصیت دهیدراته کننده قوی روی کربوهیدرات ها دارد، گرمای اضافی را آزاد می کند و باعث سوختگی درجه دو می شود.
- آسیب های ناشی از سولفوریک اسید به طور بالقوه شدیدتر از سایر اسیدهای قوی مانند هیدروکلریک اسید و نیتریک اسید است.
- در صورت پاشیده شدن روی چشم، می تواند باعث کوری دائمی شود.
- در صورت مصرف، به صورت غیرقابل برگشت به اندام های داخلی آسیب می رساند و حتی می تواند کشنده باشد. از این رو باید هنگام مصرف همیشه از تجهیزات حفاظتی استفاده شود.
