Zwavelzuur: kenmerken en functies van deze stof

We hebben allemaal gehoord van zwavelzuur, zelfs in het voorbijgaan. Deze extreem corrosieve en gevaarlijke stof is de meest geproduceerde chemische verbinding ter wereld. Het is vooral belangrijk in de aardolie-industrie, de behandeling van staal, de vervaardiging van explosieven, detergenten en kunststoffen, en bij de synthese van meststoffen.

Zonder zwavelzuur zou het ook niet mogelijk zijn om de hout- en papierindustrie, veel processen in de textielfabrieken of de productie van batterijen van stroom te voorzien. Ook mag zijn rol in de chemische industrie niet worden vergeten, aangezien het noodzakelijk is voor de synthese van andere zuren en sulfaten die essentieel zijn voor bepaalde processen.

Met andere woorden, de samenleving zou niet zijn zoals we die kennen zonder zwavelzuur, omdat het speelt essentiële taken in de chemische industrie, in de olie-industrie en in de landbouw, onder vele anderen dingen. Niet alle zwavelverbindingen zijn echter even bekend. Hier besteden we aandacht aan een veel minder bekende bij de algemene bevolking: zwavelzuur..

• Gerelateerd artikel: "De 11 soorten chemische reacties"

Wat is zwavelzuur?

Zwavelzuur, ook bekend als pyrosulfuric acid of oleum, is een oxazuur van zwavel. De term "oxazuur" verwijst naar elk zuur dat zuurstof in zijn samenstelling bevat, vooral die die hebben in hun chemische structuur ten minste één waterstofatoom (H), één zuurstofatoom (O) en één variabel element, zij het deze X.

Zwavelzuur is het hoofdbestanddeel van rokend zwavelzuur of oleum, waarvan we de eigenschappen en het gebruik in toekomstige paragrafen zullen uitleggen. Voor nu blijven we achter met dat de chemische structuur H2SO7 is. Dit betekent dat het bestaat uit twee waterstofatomen (H2), 7 zuurstof (O7) en twee zwavel (S2). Het te gebruiken zwavelzuur heeft twee waterstofatomen, één zwavel en vier zuurstof (H2SO4).

Het is ook interessant om te benadrukken dat dit zuur een molmassa heeft van 178,13 g · mol − 1 en dat het smeltpunt 36 graden is, een temperatuur die de overgang van een vaste naar een vloeibare toestand markeert. Er zijn andere zuren met dezelfde formule "H2O · (SO3) x", hoewel deze tegenwoordig niet onder experimentele omstandigheden kunnen worden geïsoleerd.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "De 15 fysische en chemische eigenschappen van water"

Oleum-kenmerken

Zoals we al zeiden, zwavelzuur is het hoofdbestanddeel van rokend zwavelzuur, ook wel oleum genoemd. De formule van deze oplossing is ySO3 · H2O, waarbij "y" de totale molaire massa van het zwaveltrioxide (SO3) deel is. Het kan echter ook worden aangeduid met de nomenclatuur "H2SO4 · xSO3", waarbij "x" verwijst naar het gehalte aan vrij molair zwaveltrioxide. Wanneer x = 1 en y = 2, wordt de formule H2S2O7 verkregen, of wat hetzelfde is, die van zwavelzuur.

Het klinkt misschien ingewikkeld, maar houd het volgende idee vast: een oleumoplossing kan verschillende eigenschappen hebben, afhankelijk van het concentratiepercentage van zwavelzuur en de bovengenoemde conformatie geeft aanleiding tot zwavelzuur, dat in vaste vorm voorkomt tot 36 graden temperatuur milieu. Hoe interessant dit hele conglomeraat op chemisch niveau ook klinkt, het is in ieder geval noodzakelijk om te benadrukken dat zwavelzuur wordt zelden gebruikt in laboratoriumomgevingen of industriële processen.

Oleum wordt gesynthetiseerd via een "contactproces", waarbij zuurstofgroepen worden toegevoegd aan zwavel (S + O3, SO3) en vervolgens wordt opgelost in een zwavelzuurconcentraat (H2SO4). Misschien zou een chemicus aan zijn haren trekken om zo'n grote simplificatie te zien, maar voor informatieve doeleinden nemen we de licentie om u de combinatie van beide concepten te laten zien:

Zo is het typische oleum- of zwavelzuur opgebouwd uit zwavel waaraan zuurstof en geconcentreerd zwavelzuur zijn toegevoegd. In de wereld van de chemie is uiteindelijk alles ook een kwestie van wiskundige kennis.

Functies en toepassingen van deze stof

Zodra we de chemische aard van deze complexe oplossing hebben ontleed, kunnen we het gebruik ervan verkennen, zij het kort.

1. Zwavelzuurproductie

Hoewel het contra-intuïtief klinkt, een oplossing die zwavelzuur nodig heeft voor de synthese kan nuttig zijn voor de productie van zwavelzuur zelf.

Vanwege de hoge hydratatie-enthalpie (verandering in enthalpie wanneer één mol ionen in voldoende water om een ​​verdunde oplossing te geven), kan het oleum worden verdund in water om geconcentreerd zwavelzuur te produceren extra.

Integendeel, als SO3 rechtstreeks aan het water zou worden toegevoegd, zou het een gasvormige film van zwavelzuur vormen die zeer moeilijk te hanteren is.

@afbeelding (28510)

2. Transport tussenpersoon

Aangezien oleum in vaste toestand wordt gepresenteerd tot een temperatuur van 36 graden, kan nuttig zijn voor het transport van zwavelzuur in tankwagens, tussen olieraffinaderijen en verschillende industrieën. Zodra het zijn bestemming heeft bereikt, kan het oleum terugkeren naar zijn vloeibare toestand. In ieder geval moet dit proces zeer zorgvuldig worden uitgevoerd, omdat oververhitting van het materiaal (oververhitting) de veiligheidsgrenzen overschrijdt.

Bovendien is oleum- of zwavelzuur minder corrosief dan zwavelzuur in gebruik wanneer het in contact komt met metalen, omdat er geen vrije watermoleculen zijn die deze oppervlakken kunnen aantasten. Om deze reden wordt soms ook vloeibaar zwavelzuur gekozen om te worden gesynthetiseerd voor transport tussen complexe pijpleidingen. Vanwege het vermogen om "terug te keren" naar geconcentreerd zwavelzuur en het gemak van het veranderen van een vaste naar een vloeibare toestand, heeft oleum veel toepassingen in de transportarena.

3. Zwavelzuur in de explosievenindustrie

De oleum ook gebruikt bij de synthese van explosieven, met uitzondering van nitrocelluloseo. Dit komt doordat oplossingen van salpeterzuur (NO3) en zwavelzuur (H2SO4, al dan niet verkregen met de zwavelzuur) bevatten aanzienlijke hoeveelheden water, waardoor ze in veel fabricageprocessen van weinig nut zijn explosieven.

4. Gebruik in de studie van organische chemie

Oleum is een agressief en zeer corrosief reactief middel, nuttig als tussenproduct bij bepaalde chemische reacties.

Hervat

Samenvattend kan zwavelzuur worden gezien als een tussenproduct van zwavelzuur, ondanks dat het is afgeleid van reacties waarvoor het in eerste instantie nodig is. Omdat het van nature in vaste toestand voorkomt, is het geschikt voor veilig transport in veel sectoren van de industrie die op natuurlijke wijze met H2SO4 omgaan. Het gebruik van deze verbinding in vloeibare vorm is ook erg interessant, omdat het minder corrosief is dan zwavelzuur en minder schade aan leidingen en andere metalen coatings veroorzaakt.

Nogmaals, we keren terug naar het idee dat zwavelzuur essentieel is in de landbouw-, hout-, textiel-, olie-industrie en vele andere branches. Dus, hoewel zwavelzuur niet erg bruikbaar is als een direct toepasbare verbinding in het veld, laboratorium, het zorgt wel voor een zekere plasticiteit bij het transporteren, verfijnen en behandelen van het zuur zelf zwavelzuur.