اسید سولفوریک

معرفی

اسید سولفوریک ماده ی شیمیایی است که در زمینه های مختلف در صنایع شیمیایی و صنعت کاربرد دارد. این ماده بسیار ارزان است و می توان به راحتی تهیه کرد. برای استخراج فلزات، صنایع رنگرزی جهت ثبات رنگ پارچه ها، جهت تصفیه کردن آب و... استفاده می شود. کشاورزان از کودهای شیمیایی اسید سولفوریک جهت حاصل خیزی خاک و داشتن محصولات با کیفیت از آن استفاده می کنند.

استفاده اصلی از اسید سولفوریک مربوط به تولید کودهای شیمیایی، به عنوان مثال، superphosphate و سولفات آمونیوم است. این اسید به طور گسترده در تولید مواد شیمیایی استفاده می‌شود مثلا در ساخت اسید هیدروکلریک، نیتریک اسید، نمک‌های سولفات، مواد شوینده ترکیبی، رنگ‌ها و مواد شوینده، مواد منفجره و مواد مخدر.

در پالایش نفت برای شستشوی ناخالصی‌ها از بنزین و دیگر محصولات پالایشگاه استفاده می‌شود. همچنین، این ماده در پردازش فلزات به کار می‌رود، به عنوان مثال در ترشی (تمیز کردن)آهن و فولاد قبل از plating کردن آن‌ها با قلع و یا روی. Rayon با اسید سولفوریک ساخته شده‌است. اسید سولفوریک به عنوان الکترولیت در باتری سرب - اسید به کار می‌رود که عموما در وسایل نقلیه موتوری (اسید برای این استفاده)که حاوی ۳۳ % H ۲ SO و با جاذبه ویژه‌ای در مورد 1.25 است، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اسید سولفوریک از گوگرد بیرون می‌آید. اکسید گوگرد ابتدا با سوزاندن گوگرد در حضور هوا به دست می‌آید. اکسید گوگرد پس از آن به گوگرد تری اکسید در حضور کاتالیزگر پنتا اکسید وانادیوم تبدیل می‌شود. بنابراین گوگرد trioxide اکسید شده در بازیافت اسید سولفوریک تغلیظ شده در یک برج جذب جذب می‌شود. کارخانه‌های تولید اسید سولفوریک جدید در حال حاضر - چند روز از فرآیند جذب دوگانه دوگانه (DCDA)استفاده می‌کنند. فرآیند DCDA می‌تواند بیش از 99 درصد کارایی تبدیل را درک کند.

رعایت کردن نکات ایمنی در حین کار با این ماده بسیار ضروری و مهم است. استفاده از این ماده در آزمایشگاهها نیز کاربرد دارد و اصول استفاده از آن باید رعایت گردد.

اسید سولفوریک، فراتر از زمین

اسید سولفوریک در جو بالایی ونوس از طریق عمل فتوشیمیایی Sun's بر روی کربن دی‌اکسید، گوگرد دی‌اکسید و بخار آب تولید شده‌است. فوتون فرابنفش از طول‌موج‌هایی کم‌تر از 169 نانومتر می‌تواند دی‌اکسید کربن را به کربن مونوکسید و اکسیژن اتمی تبدیل کند. اکسیژن اتمی بسیار واکنش پذیر است. وقتی که واکنش با دی‌اکسید کربن واکنش می‌دهد، یک مولفه ردیابی جو Venusian، نتیجه گوگرد تری اکسید است که می‌تواند با بخار آب و جز دیگری از جو Venus's ترکیب شود تا اسید سولفوریک حاصل شود. در قسمت‌های بالایی، خنک‌تر فضای Venus's، اسید سولفوریک به عنوان یک مایع وجود دارد، و ابره‌ای اسید سولفوریک به طور کامل سطح سیاره را هنگامی که از بالا دیده می‌شوند، تیره می‌کنند. لایه اصلی ابر از 45 تا 70 کیلومتر بالاتر از سطح سیاره امتداد دارد، با امتداد hazes که تا حدود30کیلومتر طول دارد و در ارتفاع بالای 90 کیلومتری سطح قرار دارد. ابره‌ای ونوس دائمی، باران اسیدی متمرکز را تولید می‌کنند، به طوری که ابرها در جو زمین، باران آب تولید می‌کنند.

اتمسفر یک چرخه اسید سولفوریک دارد. همانطور که قطرات باران اسیدی از لایه‌های گرم‌تر گرادیان حرارتی atmosphere's پایین می‌افتند، بالا گرم می‌شوند و بخار آب را آزاد می‌کنند و بیشتر و بیشتر متمرکز می‌شوند. وقتی آن‌ها به دمای بالای 300 درجه سانتیگراد می‌رسند، اسید سولفوریک به گوگرد تری اکسید و آب تجزیه می‌شود که هر دو در فاز گاز هستند. گوگرد trioxide به شدت واکنش پذیر است و به دی‌اکسید کربن و اکسیژن اتمی واکنش نشان می‌دهد، که oxidizes از مونوکسید کربن را تولید می‌کند تا کربن دی‌اکسید را تشکیل دهد. گوگرد دی‌اکسید و بخار آب بر جریان‌های همرفت از لایه‌های اتمسفر در سطح میانی تا ارتفاعات بالاتر افزایش می‌یابد، که در آن دوباره به اسید سولفوریک تبدیل خواهند شد و چرخه تکرار می‌شود.

ویژگی های بارز اسید سولفوریک

اسید سولفوریک که نام های دیگر آن جوهر گوگرد، سولفات هیدروژن نیز می باشد. فرمول شیمیایی که این ماده با آن شناخته شده است H2SO4 می باشد. شکل ظاهری آن شفاف و کریستالی است، سفید رنگ است و بویی هم ندارد.

کشف این ماده خیلی سالها پیش توسط جابر بن حیان انجام شده است. امروزه در جهان توسط شرکت ها و کارخانه های مختلف تولید می شود. شرکت پترو آکام راد یکی از شرکت های معتبر تولید مواد شیمیایی است. در این شرکت اسید سولفوریک 98 درصد تولید می شود. بیشتر افرادی حساس به کیفیت و هزینه ی محصول هستند می توانند آن را از این شرکت خریداری کنند.

ویژگی خوب این ماده این است که به راحتی در آب می تواند حل بشود. هرچند که اسید سولفوریک صد در صد در کارخانه ها تولید می شود اما اغلب با از دست دادن SO در نقطه ی جوش به غلظت 98 درصد می رسد. درجه ی 98 درصد از نظر ذخیره سازی پایدار تر است به همین دلیل به عنوان اسید سولفوریک غلیظ توصیف می شود. ناگفته نماند که اسید هایی که گازهای آتشفشان تولید می کنند همین ماده است.

اگر با فلز واکنش داده شود، هر چه دما بالا برود واکنش نیز افزایش پیدا می کند. ولی بر روی سرب و جیوه تاثیر چندانی ندارد. به دلیل اینکه واکنش هیدراتاسیون اسید سولفوریک بسیار گرما زا است، برای رقیق کردن باید اسید را به آب اضافه کرد.

هیدراتاسیون واکنشی است که در آن یک هیدروکسیل ( مولکولی است که از دو اتم اکسیژن و یک اتم هیدروژن از طریق پیوند کووالانسی بهم وصل شده اند تشکیل شده است ) و یک یون مثبت، به دو تا از اتم کربن اضافه می شوند.

مصارف اسید سولفوریک

اسید سولفوریک یک ماده شیمیایی بسیار مهم است و در واقع تولید سولفوریک اسید سولفوریک شاخص خوبی از قدرت صنعتی آن است. تولید جهانی اسید سولفوریک در سال 2004 برابر با 180میلیون تن بود، با توجه به توزیع جغرافیایی زیر: آسیا 35 %، آفریقای شمالی (از جمله مکزیک)24 %، اروپای شرقی و روسیه 10 %، استرالیا و اقیانوسیه 7 %، آمریکای جنوبی 7 %. بیشتر این مقدار (60 %)برای کودهای شیمیایی، به ویژه superphosphates، آمونیوم آمونیوم و آمونیوم sulfates مصرف می‌شود. حدود 20 % در صنعت شیمی اسید سولفوریک برای تولید مواد شوینده، رزین ترکیبی، داروسازی، کاتالیزور نفتی، حشره‌کش‌ها و ضد یخ‌ها و همچنین در فرآیندهای مختلف مانند روغن چاه نفت، کاهش آلومینیوم، اندازه‌گیری سطح کاغذ و تصفیه آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. اسید سولفوریک در حدود 6 درصد کاربردها با مواد رنگی مرتبط هستند و شامل رنگ‌ها، چاپ، پارچه‌های پوشیده شده و کاغذ، و بقیه در بسیاری از کاربردها از جمله تولید مواد منفجره، زرورق، استات و فلزات غیر آهنی، و باتری‌ها پراکنده شده‌اند.

کاربرد اسید سولفوریک در کشاورزی

همانطور که گفته شد اسید سولفوریک مهم ترین مواد شیمیایی در جهان است. تحقیقات نشان داده است که در اگر بخواهند روند اقتصادی کشوری را بسنجند تولید این ماده را معیار قرار می دهند. بیشترین جایی که آن را به کار می گیرند کارخانه های کود سازی است. این ماده جهت کمک به کشاورزان در کود های شیمیایی استفاده می شود.

اسید سولفوریک جهت تولید کود آمونیوم سولفات که برای جبران گوگرد در خاک مناسب است استفاده می شود. اسید سولفوریک وقتی که به خاک اضافه می شود قطعا با آهک های نهفته در خاک واکنش می دهد به همین دلیل موجب خنثی شدن آن می شود. دلیل اصلی که از این ماده برای تولید کود استفاده می کنند این است که با کربنات های موجود در خاک واکنش می دهد و همین مسئله باعث تولید سولفات کلسیم آبدار می شود که به آن گچ کشاورزی نیز می گویند. همچنین تولید سولفات منیزیم را نیز در پی دارد.

اسید سولفوریک 98 درصد فوایدی که برای باغ های کشاورزی و باغچه ها و مزارع دارد این است که کمک می کند تا میزان قلیایی بودن خاک ها و آب کاهش پیدا کند.

این ماده اگر منظم برای خاک ها استفاده شود باعث می شود تا تهویه ی خاک به درستی انجام بشود و میزان نفوذ پذیری خاک افزایش یابد. همچنین شوری خاک ها با استفاده از این ماده از بین می رود.

خاک های رسی بزرگترین مشکلی که دارند میزان نفوذ پذیری آب و هوا است که متاسفانه خیلی کند انجام می شود. بارها دیده شده که چند روز پشت سر هم آبیاری شده است اما باز هم آب نتوانسته به خاک نفوذ کند. همین موضوع باعث می شود تا تهویه ی خاک به خوبی انجام نشود و حتی ریشه ی گیاه به دلیل کمبود اکسیژن صدمه ببیند.

ریشه ی درختان پسته به تهویه ی خاک بسیار حساس هستند به همین دلیل کشاورزان بسیاری به علت مناسب نبودن خاک ضرر های زیادی دیده اند.

اسید سولفوریک در واقع به عنوان یک ماده و کود شیمیایی قوی عمل می کند و باعث می شود تا مشکلات این نوع خاک ها تا حدودی حل بشود. با استفاده از کود های شیمیایی کشاورزان می توانند محصولات با کیفیت و درستی را در اختیار داشته باشند.

درست است که این ماده برای خاک مفید است اما برخی از کشاورزان که اطلاعات کافی در این زمینه ندارند با کود دادن زیاد به زمین های زراعی موجب می شوند تا خاک حاصیل خیزی خود را از دست بدهد. مثلا کشاورزان باید در نظر بگیرند که زمانی که سیب زمینی غده بسته به هیچ عنوان نباید به آن اسید داد.

رعایت نکات ایمنی برای کار با اسید سولفوریک

اسید سولفوریک یک مواد شیمیایی قوی است که کار کردن با آن نیاز به رعایت موارد ایمنی دارد. این ماده ی شیمیایی اگر با بدن تماس پیدا کند احتمال سوختگی وجود دارد. لباس های مخصوصی وجود دارند که برای محافظت از آسیب های مواد شیمیایی طراحی شده اند.

چکمه ها و عینک هایی در بازار وجود دارند که به طور کامل صورت را می پوشانند. اکثر دانشجو و اساتیدی که در آزمایشگاهها با این مواد سر و کار دارند باید هم از دستکش و هم از عینک استفاده کنند.

بلعیدن این ماده خطرناک است چون دستگاه گوارش را درگیر می کند و حتی باعث سوراخی معده نیز می شود. در دسترس قرار دادن مواد شیمیایی می تواند آسیب های جدی برای کسانی که با این مواد آشنایی ندارند وارد کند. پس مکان های مناسبی برای نگهداری اسید سولفوریک باید در نظر گرفته شود.

شاید دوست داشته باشید درباره اسید سولفوریک بیشتر بخوانید:

شرایط ایمنی و نگه داری اسید سولفوریک

روش تهیه و تولید اسید سولفوریک

کاربرد اسید سولفوریک در کشاورزی

کاربرد اسید سولفوریک در تولید الیاف مصنوعی

منبع