کاربرد اسید سولفوریک چیست؟

اسید سولفوریک که به آن روغن ویتریول نیز می گویند ، یک اسید معدنی با فرمول مولکولی H_۲SO_۴ است که از عناصر گوگرد ، اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده است . این اسید مایعی بی رنگ و چسبناک است که با آب در تمام غلظت ها قابل ترکیب است. کاربرد اسید سولفوریک یک اسید دیپروتیک قوی ، خورنده ، چسبناک ، رطوبت ساز ، محلول در آب است. خاصیت دی هیدرات / اکسیداسیون در غلظت های بالا ؛ گریدهای مختلف معرف ؛ در ساخت مواد شیمیایی ، فرآوری مواد معدنی ، تصفیه روغن ، تولید دارو و… کاربرد دارد .

اسید به شکل خالص نسبت به مواد دیگر بسیار خورنده است ، زیرا یک ماده اکسید کننده و دارای خاصیت اسیدی قوی است. علاوه بر این ، اسید خالص بسیار کم آب است ، به این معنی که آب را از هر ماده ای که در تماس باشد دور می کند. این ماده همچنین رطوبت ساز است و بخار آب را به راحتی از هوا جذب می کند. با افزودن سولفوریک اسید به آب (این نباید برعکس شود)، گرمای زیادی آزاد می شود.

بر اثر تماس ، اسید خالص می تواند باعث سوختگی شدید شیمیایی و حتی سوختگی ثانویه حرارتی به دلیل کم آبی شود. حتی مقدار کمی اسید خالص خطرناک است. محلول H_۲SO_۴ در آب بسیار خطرناک است. خواص اکسیداتیو و دهیدراتاسیون فقط در اسید خالص وجود دارد ، اگرچه محلول اسید در آب بسیار اسیدی خواهد بود ، بنابراین باید هنوز با احتیاط کنترل شود.

اهمیت سولفوریک اسید در اقتصاد

H_۲SO_۴ یک ماده شیمیایی اقتصادی مهم است و در واقع ، تولید سولفوریک اسید یک کشور شاخص خوبی برای مقایسه 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 ۷٪.

بیشتر این مقدار حدود (۶۰٪) برای تولید کودها ، به ویژه سوپرفسفاتها ، فسفات آمونیوم و آمونیوم پرسولفات مصرف می شود. حدود ۲۰٪ در صنایع شیمیایی برای تولید مواد شوینده ، رزین های مصنوعی ، مواد رنگی ، دارویی ، کاتالیزورهای نفتی ، حشره کش ها و ضد یخ و همچنین در فرآیندهای مختلف مانند اسیدی شدن چاه های روغن ، کاهش آلومینیوم ، اندازه کاغذ و تصفیه آب استفاده می شود. حدود ۶٪ موارد استفاده مربوط به رنگدانه ها است و شامل رنگ ، لعاب ، جوهر چاپ ، پارچه های پوشیده شده و کاغذ است ، در حالی که بقیه در بسیاری از کاربردها مانند تولید مواد منفجره ، سلفون ، منسوجات استات و ویسکوز ، روان کننده ها ، غیر فلزات آهنی و باتری ها مورد استفاده قرار میگیرد .

بیشتر بخوانید: اسیدهای خوراکی

کاربرد اسید سولفوریک

سولفوریک اسید یکی از مهمترین مواد شیمیایی صنعتی است. هر سال بیشتر از هر ماده شیمیایی تولید شده دیگر ساخته می شود. بیش از ۴۰ میلیون تن از آن در سال ۱۹۹۰ در ایالات متحده تولید شده است. این ماده دارای کاربردهای متنوعی است .

موارد استفاده از این اسید بی شمار است و این ماده معمولاً در مواد شیمیایی تولید شده از آرایش گرفته تا مواد منفجره یافت می شود. هنگامی که در تولید کودها استفاده می شود ، سوپرفسفات آهک با سولفات آمونیوم مخلوط می شود. اسید کلریدریک ، اسید نیتریک ، مواد شوینده ، رنگدانه ها و نمک های سولفات همگی با استفاده از H_۲SO_۴ ساخته می شوند و داروهای ریون و بدون نسخه نیز می توانند حاوی اسید سولفوریک باشند.

بیشترین کاربرد اسید سولفوریک در کشاورزی و در تولید کودهایی مانند سوپرفسفات آهک و سولفات آمونیوم است. این ماده به طور گسترده ای در ساخت مواد شیمیایی، به عنوان مثال، در ساخت اسید کلریدریک ، اسید نیتریک ، نمک های سولفات ، مواد شوینده مصنوعی ، رنگ ها و رنگدانه ها ، مواد منفجره و داروها استفاده می شود. از این ماده در تصفیه نفت برای شستشوی ناخالصی های بنزین و سایر محصولات پالایشگاهی استفاده می شود. H_۲SO_۴ در فرآوری فلزات ، به عنوان مثال ، در تمیز کردن آهن و فولاد قبل از آبکاری آنها با قلع یا روی ، استفاده می شود. ریون با این اسید ساخته می شود. این به عنوان الکترولیت در باتری ذخیره اسید سرب است که معمولاً در وسایل نقلیه موتوری استفاده می شود (اسید برای این استفاده ، حاوی حدود ۳۳٪ H_۲SO_۴ و با وزن مخصوص حدود ۱.۲۵ ، که اغلب اسید باتری نامیده می شود).

تولید صنعتی مواد شیمیایی

از مهم ترین کاربردهای این ترکیب در صنعت و به منظور تولید مواد شیمیایی دیگر است. در واقع از این ماده به عنوان ماده اولیه و کاتالیزور در صنعت استفاده می شود. در ادامه به مهم ترین آن ها می پردازیم:

تولید اسید فسفریک

بیشترین کاربرد اسید سولفوریک در “روش مرطوب” برای تولید اسید فسفریک است که برای تولید کودهای فسفاته استفاده می شود. در این روش از سنگ فسفات استفاده می شود و سالانه بیش از ۱۰۰ میلیون تن فرآوری می شود. این ماده اولیه در زیر به عنوان فلوراپاتیت نشان داده شده است ، اگرچه ترکیب دقیق آن ممکن است متفاوت باشد. این کار با ۹۳٪ H_۲SO_۴ برای تولید سولفات کلسیم ، هیدروژن فلوراید (HF) و اسید فسفریک درمان می شود. HF به عنوان اسید هیدروفلوئوریک حذف می شود. روند کلی را می توان به صورت زیر نشان داد:

Ca_۵F(PO_۴)_۳+5H_۲SO_۴→5CaSO_۴.2H_۲O+HF+3H_۳PO_۴

تولید سولفات آمونیوم

یکی دیگر از کاربردهای مهم H2SO4 ، تولید سولفات آلومینیوم است که به آن آلوم سازنده کاغذ نیز گفته می شود. سولفات آمونیوم ، یک کود مهم ازته ، معمولاً به عنوان محصول جانبی از گیاهان کک سازی تأمین کننده کارخانه های تولید آهن و فولاد تولید می شود. واکنش آمونیاک تولید شده در تجزیه حرارتی ذغال سنگ با اسید سولفوریک زاید باعث می شود که آمونیاک به صورت نمک متبلور شود (که اغلب به دلیل آلودگی آهن قهوه ای است) و به صنایع شیمیایی شیمی فروخته شود.

این می تواند با مقادیر کمی صابون روی الیاف کاغذ واکنش دهد و کربوکسیلات های آلومینیوم ژلاتینی بدست آورد ، که به انعقاد الیاف خمیر در سطح سخت کاغذ کمک می کند. این ماده همچنین برای ساخت هیدروکسید آلومینیوم استفاده می شود که در تصفیه خانه های آب برای تصفیه ناخالصی ها و همچنین بهبود طعم آب استفاده می شود. سولفات آلومینیوم با واکنش بوکسیت با H_۲SO_۴ ساخته می شود:

 2AlO(OH) + 3H_۲SO_۴→AlO_۲(SO_۴)_۳+4H_۲O

عامل تمیزکاری صنعتی

H_۲SO_۴ در مقادیر زیادی توسط صنعت آهن و فولاد برای از بین بردن اکسیداسیون ، زنگ زدگی و پوسته پوسته شدن از ورق و شمش های نورد شده قبل از فروش به صنعت خودرو و دیگر صنایع استفاده می شود.

کاتالیزور

از H_۲SO_۴ برای اهداف دیگر در صنایع شیمیایی استفاده می شود. به عنوان مثال ، این کاتالیزور اسیدی معمول برای تبدیل سیکلوهگزانون اکسیم به کپرولاکتام است که برای ساخت نایلون استفاده می شود. برای ساخت اسید کلریدریک از نمک از طریق فرآیند مانهایم استفاده می شود.

این اسید در تصفیه نفت استفاده می شود ، به عنوان مثال به عنوان یک کاتالیزور برای واکنش ایزوبوتان با ایزوبوتیلن برای تولید ایزوکتان ، ترکیبی که باعث افزایش درجه اکتان بنزین (بنزین) می شود. H_۲SO_۴ نیز اغلب به عنوان ماده کم کننده یا اکسید کننده در واکنشهای صنعتی مانند کمبود آب قندهای مختلف برای تشکیل کربن جامد استفاده می شود.

کاربرد اسید سولفوریک در پلاستیک

از جمله مواد اولیه مورد استفاده در تولید پلاستیک ها، گوگرد یا همان سولفور است که نقش عمده ای در تولید دارد. بنابراین در صنعت تولید پلاستیک از ترکیبات حاوی سولفور به وفور استفاده می شود که یکی از مهم ترین آن ها سولفوریک اسید است که به دلیل داشتن گروه های سولفور در ساختار خود بسیار مورد اهمیت می باشد و یکی از محصولات حاصل از این ترکیب ریون است.

الکترولیت

شما می توانید از H_۲SO_۴ در مواقعی که نیاز به ایجاد واکنش شیمیایی خاصی دارید استفاده کنید. به همین دلیل ، این اسید یک جز اصلی در انواع مختلف باتری است.

باتری های پرقدرت مانند آنهایی که در تجهیزات تصویربرداری بیمارستان ، باتری های ماشین و باتری های تجهیزات کشاورزی وجود دارد ، همه حاوی H_۲SO_۴ هستند. باتری هایی از این دست به واکنش شیمیایی متکی هستند که H_۲SO_۴ هنگام رسیدن به سرب از آن برخوردار است. الکترون هایی که در این واکنش تولید می شوند همان چیزی است که باتری برای تولید ولتاژ نیاز دارد.

کاربرد اسید سولفوریک به عنوان الکترولیت در باتری های اسید سرب (باتری اسیدی) است که به صورت زیر عمل می کند:

به عنوان آند

Pb + SO_۴^۲− ⇌ PbSO_۴ + ۲ e⁻

به عنوان کاتد

PbO_۲ + ۴ H⁺ + SO_۴^۲− + ۲ e⁻ ⇌ PbSO_۴ + ۲ H_۲O

واکنش کلی

Pb + PbO_۲ + ۴ H⁺ + ۲ SO_۴^۲− ⇌ ۲ PbSO_۴ + ۲ H_۲O

کاربرد اسید سولفوریک در کشاورزی

H_۲SO_۴ به دلیل داشتن گوگرد در ساختار خود، می تواند به عنوان یک مکمل عالی و تامین کننده سولفور خاک عمل کند. همچنین این ماده می تواند به تنظیم pH خاک کمک کند و موجب تنظیم pH خاک های فلیایی شود. به همین دلیل از این ماده در تولید کودهای کشاورزی بسیار استفاده می شود. از طرفی وجود این ترکیب در کودهای شیمیایی به جلوگیری از فاسد شدن آن و افزایش طول عمر آن ها کمک می کند. این ترکیب به خصوص در خاک های کربناته و آهکی بسیار موثر بوده و به اصلاح خاصیت قلیایی آن ها کمک می کند.

مصارف خانگی

کاربرد اسید سولفوریک معمولاً در محصولات تمیز کننده خانگی یافت می شود ، اگرچه فقط به این استفاده محدود نمی شود. دلیل متداول استفاده در تولیدات محصولات خانگی به خاصیت خورندگی آن مربوط می شود. این امر باعث می شود تا انتخاب عالی برای محصولاتی مانند پاک کننده های کاسه توالت و پاک کننده ها / بازکننده های تخلیه چاه باشد

این اسید در غلظت های بالا اغلب ماده اصلی پاک کننده های اسیدی است که برای از بین بردن چربی ، مو ، دستمال کاغذی و غیره استفاده می شود مشابه نسخه های قلیایی آنها ، این محصولات می توانند چربی ها و پروتئین ها را از طریق هیدرولیز حل کنند. علاوه بر این ، از آنجا که اسید سولفوریک غلیظ دارای خاصیت کم آبی قوی است ، می تواند از طریق فرآیند دهیدراته شدن ، الیاف کاغذی را نیز از بین ببرد. از آنجا که ممکن است اسید با آب واکنش شدیدی نشان دهد ، باید چنین بازکننده های تخلیه اسیدی را به آرامی به لوله اضافه کرد تا تمیز شود.

همچنین ممکن است در مواد شوینده پودر لباس ، صابون دستی ، مایع ظرفشویی و محصولات حیوان خانگی استفاده شود. توجه به این نکته مهم است که همه این محصولات حاوی این اسید نیستند. اگر کنجکاو هستید که در چه محصولاتی اسید وجود دارد ، برچسب های محصول را بررسی کنید.

کاربرد اسید سولفوریک اسید در استخراج طلا

از جمله محلول هایی که می تواند طلا را از سنگ معدن جدا و به استخراج آن کمک کند ترکیب تیزاب سلطانی است. تیزاب سلطانی مخلوطی از دو اسید قوی اسید نیتریک و اسید سولفوریک است. از مخلوط شدن این دو اسید، یک محلول اسیدی بسیار قوی ایجاد می شود که می تواند فلز طلا را در خود حل کند و سپس با استفاده از ته نشینی و فیلتراسیون آن را استخراج کرد.

اهمیت سولفوریک اسید

بدون سولفوریک اسید، ما به تعداد زیادی محصول که اکثر مردم روزانه استفاده می کنند ، دسترسی نخواهیم داشت. به عنوان مثال ، باتری های اتومبیل به اندازه توانایی خود قدرتمند نخواهند بود. این باعث کاهش قدرت اسب بخار و کاهش بازده سوخت می شود.

H_۲SO_۴ به قدری در بسیاری از محصولات خانگی ریشه دارد که زندگی بدون آن به طور محسوسی متفاوت خواهد بود. حتی لایه بردارها و اسکراب های شیمیایی آرایشی از اسید سولفوریک بسیار رقیق استفاده می کنند. استفاده از اسید حتی در محصولات زیبایی اگر به چشم شما وارد شود یا بلعیده شود می تواند بسیار خطرناک باشد. برای اطمینان از اینکه از محصولات مراقبت از پوست خود بیشترین بهره را می برید ، تمام دستورالعمل ها را از نزدیک دنبال کنید.