חומצה דו-גופרתית: מאפיינים ותפקודים של חומר זה

כולנו שמענו על חומצה גופרתית, אפילו תוך כדי מעבר. חומר מאכל ומסוכן במיוחד הוא התרכובת הכימית הנפוצה ביותר בעולם. זה חשוב במיוחד בתעשיית הנפט, בטיפול בפלדה, בייצור חומרי נפץ, חומרי ניקוי ופלסטיק ובסינתזה של דשנים.

ללא חומצה גופרתית, לא ניתן יהיה להניע את תעשיית העץ והנייר, תהליכים רבים במפעלי הטקסטיל או ייצור סוללות. אנחנו גם לא יכולים לשכוח את תפקידה בתעשייה הכימית, מכיוון שהוא הכרחי לסינתזה של חומצות וסולפטות אחרות החיוניות לתהליכים מסוימים.

במילים אחרות, החברה לא תהיה כפי שאנו מכירים אותה ללא חומצה גופרתית, מכיוון שהיא משחקת משימות חיוניות בתעשייה הכימית, בתעשיית הנפט ובתחום החקלאי, בין רבים אחרים דברים. עם זאת, לא כל תרכובות הגופרית ידועות באותה מידה. כאן אנו שמים לב לאוכלוסייה הכללית מוכרת הרבה פחות: חומצה דו-גופרתית..

• מאמר קשור: "11 סוגי התגובות הכימיות"

מהי חומצה דו-גופרתית?

חומצה דו-גופרתית, הידועה גם בשם חומצה פירו-גופרתית או אולאום, היא חומצה גופרית. המונח "חומצה חמוצה" מתייחס לכל חומצה המכילה חמצן בהרכב שלה, במיוחד לאלה ש יש להם במבנה הכימי שלהם לפחות אטום מימן אחד (H), אטום חמצן אחד (O) ואלמנט משתנה, יהיה זה ה- X הזה.

חומצה דו-גופרתית היא המרכיב העיקרי של חומצה גופרתית או אולאום מציפה, שאת תכונותיה ושימושיה נסביר בסעיפים הבאים. לעת עתה נותר לנו כי המבנה הכימי שלו הוא H2SO7. פירוש הדבר שהוא מורכב משני אטומי מימן (H2), 7 חמצן (O7) ושני גופרית (S2). חומצה גופרתית לשימוש, מצידה, כוללת שני אטומי מימן, גופרית אחת וארבעה חמצן (H2SO4).

מעניין גם להדגיש כי לחומצה זו יש מסה טוחנת של 178.13 גרם · מול - 1 וכי נקודת ההתכה שלה היא 36 מעלות, טמפרטורה המסמנת את השינוי ממצב מוצק למצב נוזלי. ישנן חומצות אחרות עם אותה נוסחה "H2O · (SO3) x", אם כי לא ניתן לבודד את אלה בתנאי ניסוי כיום.

• אתה עשוי להתעניין ב: "15 התכונות הפיזיקליות והכימיות של מים"

מאפייני אולאום

כפי שאמרנו, חומצה דו-גופרתית הוא המרכיב העיקרי של חומצה גופרתית מקמחת, הידועה גם בשם אולאום. הנוסחה של פתרון זה היא ySO3 · H2O, כאשר "y" הוא המסה הטוחנת הכוללת של החלק הגופרית הטריו-חמצני (SO3). עם זאת, ניתן לייעד אותו גם על ידי המינוח "H2SO4 · xSO3", כאשר "x" מתייחס לתוכן של תחמוצת גופרית חופשית טוחנת. כאשר x = 1 ו- y = 2, מתקבלת הנוסחה H2S2O7, או מה זהה, זו של חומצה דו-גופרתית.

זה אולי נשמע מורכב, אך שמור על הרעיון הבא: לתמיסת אולאום יכולות להיות מאפיינים שונים בהתאם לאחוז הריכוז של חומצה גופרתית והקונפורמציה הנ"ל מולידה חומצה דו-גופרתית, המופיעה בצורה מוצקה עד 36 מעלות טמפרטורה סְבִיבָתִי. עד כמה שכל הקונגלומרט הזה נשמע כימית, עם זאת, יש צורך להדגיש זאת חומצה דו-גופרתית משמשת לעיתים נדירות במסגרות מעבדה או בתהליכים תעשייתיים.

אולאום מסונתז באמצעות "תהליך מגע", שבו קבוצות חמצן מתווספות לגופרית (S + O3, SO3) ואז הוא מומס בתרכיז חומצה גופרתית (H2SO4). אולי כימאי היה מושך את שערו כדי לראות פשטנות כה גדולה, אך לצורכי הסברה אנו לוקחים את הרישיון להראות לך את איחוד שני המושגים:

לפיכך, חומצת האוליום או הדיספורת האופיינית בנויה עם גופרית אליה נוספו חמצן וחומצה גופרתית מרוכזת. בעולם הכימיה, בסופו של דבר הכל גם עניין של ידע מתמטי.

פונקציות ותכשירים של חומר זה

לאחר שניתחנו את האופי הכימי של פתרון מורכב זה, נוכל לחקור את השימושים בו, אם כי בקצרה.

1. ייצור חומצה גופרתית

למרות שזה נשמע לא אינטואיטיבי, תמיסה הדורשת חומצה גופרתית לסינתזה שלה יכולה להיות שימושית לייצור חומצה גופרתית עצמה.

בגלל האנטלפיה הגבוהה של לחות (שינוי באנטלפיה כאשר שומה אחת של יונים מתמוססת מספיק מים כדי לתת פתרון מדולל), ניתן לדלל את האוליום במים כדי לייצר חומצה גופרתית מרוכזת נוֹסָף.

להפך, אם SO3 יתווסף ישירות למים, הוא היה יוצר סרט גזי של חומצה גופרתית שקשה מאוד לטפל בה.

@image (28510)

2. מתווך תחבורה

כאשר האוליום מוצג במצב מוצק עד 36 מעלות טמפרטורה, יכול להיות שימושי להובלת חומצה גופרתית במשאיות טנקים, בין בתי זיקוק לנפט ובין תעשיות שונות. ברגע שהוא מגיע ליעדו, האוליום יכול לחזור למצבו הנוזלי. בכל מקרה, יש לבצע תהליך זה בזהירות רבה, שכן התחממות יתר של החומר (התחממות יתר) חורגת ממגבלות הבטיחות.

בנוסף, אולאום או חומצה דו-גופרתית פחות מאכלים מאשר חומצה גופרתית הנמצאים בשימוש כאשר הם באים במגע עם מתכות, מכיוון שאין מולקולות מים חופשיות שיכולות לתקוף משטחים אלה. מסיבה זו, לעיתים נבחרת גם חומצה דו-גופרתית נוזלית לסינתזה להובלה בין צינורות מורכבים. בשל יכולתו "לחזור" לחומצה גופרתית מרוכזת וקלותה לעבור ממוצק למצב נוזלי, אולאום הוא בעל שימושים רבים בתחום התחבורה.

3. חומצה דו-גופרתית בתעשיית הנפצים

גם האולאום משמש לסינתזה של חומרי נפץ, למעט ניטרוצלולוזה. זאת בשל העובדה שפתרונות של חומצה חנקתית (NO3) וחומצה גופרתית (H2SO4, אשר ניתן להשיג או לא עשויים באמצעות חומצה דו-גופרתית) מכילים כמויות משמעותיות של מים, מה שהופך אותם לשימוש מועט בתהליכי ייצור רבים של חומרי נפץ.

4. השתמשו בחקר הכימיה האורגנית

אולאום הוא חומר תגובתי אגרסיבי ומאוד מאכל, שימושי כמתווך בתגובות כימיות מסוימות.

קורות חיים

לסיכום, ניתן לראות חומצה דו-גופרתית כחומר ביניים של חומצה גופרתית, למרות היותה נגזרת מתגובות הדורשות זאת בשלב הראשון. מכיוון שהוא קורה באופן טבעי במצב מוצק, הוא מתאים להובלה בטוחה במגזרים רבים בתעשייה המטפלים באופן טבעי ב- H2SO4. השימוש בתרכובת זו בצורתו הנוזלית הוא גם מעניין מאוד, מכיוון שהוא פחות מאכל מחומצה גופרתית, הוא גורם פחות נזק לצינורות ולציפויים מתכתיים אחרים.

שוב אנו חוזרים לרעיון כי חומצה גופרתית חיונית בענף החקלאות, העץ, הטקסטיל, הנפט וענפים רבים אחרים. לפיכך, למרות שחומצה דו-גופרתית אינה שימושית במיוחד כתרכובת ישירה ישירות בשטח מעבדה, הוא אכן מספק פלסטיות מסוימת בעת הובלה, זיקוק וטיפול בחומצה עצמה גוֹפרָתִי.