جميع المعلومات عن حامض الكبريتيك

يستخدم هذا المركب على نطاق واسع في الصناعات العالمية حتى أن استخدامه يحدد مستوى تطور هذا المجال في البلدان. مستوى إنتاج حامض الكبريتيك مرتفع للغاية ، لأنه يحتوي على العديد من الصفات التي تجعله ممتازًا لتصنيع وإنتاج بعض المواد التي تحظى بشعبية كبيرة في جميع أنحاء العالم. لها خصائص تجعلها تتمتع بقوة تآكل لا تصدق ، وهذا هو سبب تسميتها باسمها الخاص.

في العصور الوسطى ، كان هذا المركب معروفًا باسم زيت الزاج، التي أطلق عليها الكيميائيون في ذلك الوقت ، تقريبًا في القرنين الثامن والتاسع ، كانت هذه أيضًا أهم القرون ، في إشارة إلى اكتشافها ودراسة وظائفها.

هناك عمليات مختلفة للحصول على حامض الكبريتيك ، كونها عملية غرفة الرصاص هي الأقدم من كل ذلك حتى اليوم من الشائع جدًا أن نشهد هذه العملية ، لأن صناعات تصنيع الأسمدة الكبيرة تستخدمها لتسهيل الحصول عليه.

يمكن أن تكون عمليات الحصول على هذا الحمض خطيرة للغاية إذا كنت لا تعرف بالضبط كل الخطوات التي يجب أن تعرف أنها قادرة على تنفيذها ، لأنها تنتج كميات كبيرة من الحرارة ، وبالتالي يكون جسمك حارًا جدًا ، لذلك أي قد يتسبب تناثر السوائل في حروق شديدة.

تركيب حامض الكبريتيك

هذا هو المركب الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم ، حيث أن الصناعة التي تتمتع بأعلى مستويات استخدام حمض الكبريتيك هي مصنعي الأسمدة ، وأقوى ما يميز هذا هو أنه مكون شديد التآكل ، وصيغته الكيميائية هي S2HO4.

حمض الكبريتيك هو مكون ذو أعلى إنتاج في جميع أنحاء العالم ، ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه يحتوي على خصائص معينة تسمح بوضع عدد لا نهائي من المنتجات المشتقة منه ، وكذلك يمكن استخدامه أيضًا في تصنيع مواد أخرى مثل الأحماض والكبريتات.

قديما كان يعرف بزيت أو روح فيتريول ، لأنه يأتي من هذا المعدن ، وعموما يمكن الحصول على هذا المركب من ثاني أكسيد الكبريت من خلال عملية تسمى الأكسدة مع أكاسيد النيتروجين في محلول مائي ، بعد الحصول عليها من الضروري القيام بعمليات أخرى من أجل زيادة تركيزه.

ترتبط ذرتا الهيدروجين اللذان يمتلكهما هذا الجزيء بذرتين من الأكسجين ، وهما غير مرتبطين بشكل مزدوج بالكبريت. اعتمادًا على المحلول الموجود ، يمكن أن تنفصل هذه الهيدروجين.

جزيء الحمض له شكل هرمي غريب ، يتميز بوجود ذرة الكبريت في المركز ، بينما يمكن رؤية ذرات الهيدروجين في الزوايا الأربع. في الماء يتصرف كحمض قوي في تفككه الأول ، ونتيجة لذلك يحصل على أنيون كبريتات الهيدروجين ، على الرغم من أنه في التفكك الثاني يظهر كحمض ضعيف ، مما ينتج عنه أنيون الكبريتات.

تكوين حامض الكبريتيك

يمكن العثور على هذا في مختلف مجالات التجارة في عروض تقديمية مختلفة ، بدءًا من الأنقى ، إلى جميع أنواع الخلطات التي قد توجد مشتقة منها ، والتي تُقاس بدرجات النقاء.

من أجل تكوين حمض الكبريتيك ، من الضروري المرور ببعض العمليات للحصول عليه ، من بينها أشهرها ، والأكثر استخدامًا تلك الخاصة بغرفة الرصاص وعملية التلامس ، وأول ما ذكر هو أقدم طريقة للحصول عليه هذا المركب ، واليوم لا يزال ذو أهمية واستخدام كبيرين ، خاصة من قبل الصناعات المسؤولة عن تصنيع الأسمدة.

من الممكن الحصول على هذا المركب في المختبرات ، هذا يتم تحقيقه عن طريق تمرير تيار من غاز ثاني أكسيد الكبريت، في محلول بيروكسيد الهيدروجين. يتم تحقيق تركيز حامض الكبريتيك من خلال عملية الإنتاج هذه عن طريق تبخير الماء.

عملية الاتصال

في عملية الحصول على حامض الكبريتيك ، يمكن ملاحظة مزيج من الغازات يحتوي على نسبة تقريبية تتراوح بين 7 و 10 بالمائة من أكسيد الكبريت.2 ، وفقًا لمصدر إنتاجه ، ويتم تسخين ما بين 11 و 13 بالمائة تقريبًا ، وبمجرد تنقيته إلى الحد الأقصى ، يمكن تمريره إلى محول واحد أو ربما أكثر من الأسرة الحفازة ، وهذا يرجع إلى القاعدة البلاتينية ، حيث يمكن تصور تشكيل SO3 عادة ما يتم استخدام محولين أو أكثر في هذه العملية.

يميل إنتاج هذا المركب من خلال احتراق عنصر الكبريت إلى تقديم توازن طاقة أفضل ، والذي لا يجب بالضرورة أن يتكيف مع بعض أنظمة التنقية الصارمة ، والتي في حالات أخرى تكون هذه العملية إجبارية.

هناك فرق كبير بين تصنيع SO2 بحرق الكبريتهـ ، والطريقة الأخرى المعروفة باسم تحميص البيريت ، خاصة إذا كانت زرنيخية ، وذلك لأن الطريقة الثانية تترك الكثير من الشوائب في النتيجة النهائية التي لا يمكن التخلص منها تمامًا.

أداء تحويل SO2 ل SO3 يتراوح من  96٪ و 97٪ ، نظرًا لانخفاض فعاليتها بمرور الوقت ، يمكن ملاحظة هذا التأثير بشكل متكرر أكثر في النباتات حيث يتم استخدام البيريتات البادئة التي تحتوي على نسبة عالية من الزرنيخ ، والتي لا يمكن القضاء عليها تمامًا ، وبالتالي تصاحب الغازات التي تخضع للحفز. تسبب في تسمم المحفز ، وهذا هو السبب الرئيسي للانخفاض المفاجئ في الأداء.

في المحول الثاني ، يكون للغازات مدة بقاء من 2 إلى 4 ثوانٍ تقريبًا ، وفي هذا يجب أن تكون درجة الحرارة معتادة على ما بين 500 و 600 درجة مئوية لتحقيق ثابت توازن مثالي لتحقيق أقصى تحويل بأقل تكلفة ممكنة.

بعد العملية السابقة ، يتم تبريد الغازات القادمة من المحفز إلى درجة حرارة قريبة من 100 درجة مئوية ، ثم تمر عبر برج أوليوم ، وبفضل هذا ، يتم تحقيق امتصاص غير كامل ، ولكن جزئيًا لـ SO.3الغازات المتبقية من هذا تمر عبر برج ثان حيث يتم تنظيف المركب وغسله بحمض الكبريتيك ، وبعد الانتهاء من كل هذه الخطوات ، يتم التخلص من الغازات المتبقية من خلال مدخنة في الستراتوسفير.

عملية غرفة الرصاص

هذه العملية الخاصة هي أقدم عملية معروفة يتم من خلالها تصنيع حمض الكبريتيك والحصول عليه ، وفيها SO3 غازي يدخل مفاعل معروف باسم برج القفاز حيث يدخل في عملية الغسيل بزاج النيتروز وهو حامض الكبريتيك مع أكسيد النيتروز وجزيئات ثاني أكسيد الكربون المذابة فيه والتي بدورها تختلط بنوعين من أكسيد النيتروجين (NO) و (IV). يتأكسد الكثير من أكسيد الكبريت الرابع المستخدم هنا إلى أكسيد الكبريت السادس ويذوب في حمام حامض لتشكيل حمض البرج ، وهو سمة برج جلوفر.

بعد مرور مخاليط الغاز عبر برج Glover ، يتم نقلها إلى غرفة مبطنة بالرصاص (ومن هنا جاءت تسميتها) حيث يتم معالجتها بالكثير من الماء ، والتي لها أشكال مختلفة ، وفقًا لمعايير الشركة المصنعة ، ومن بينها الأكثر شيوعًا هي مربع أو تلك التي لها شكل مشابه لمخروط.

يتكاثف حامض الكبريتيك على الجدران ، ويتكون من سلسلة من التفاعلات ويتراكم على أرضية الغرفة المطلية بالرصاص ، وعادة ما يمكن ملاحظة وجود ما بين 3 إلى 6 غرف متتالية ، المنتج النهائي الذي يتم الحصول عليه من الغرف المذكورة. غالبًا ما يشار إليه باسم حمض الغرفة ، أو أكثر شيوعًا باسم حمض الأسمدة.

في المرحلة الأخيرة من هذه العملية ، يتم تمرير الغازات عبر مفاعل آخر يسمى برج جاي لوساك ، حيث يبدأ الغسيل المستمر بأحماض مركزة وباردة ، والتي تأتي من برج جلوفر ، لإنهاء الغازات التي لا يمكن معالجتها. أطلق في الغلاف الجوي.

تاريخ حامض الكبريتيك

تعود بداياته إلى العصور الوسطى ، حيث كان الخيميائيون ، بدلاً من العلماء ، هم من جربوا المواد التي تم الحصول عليها من الأرض ، لكونها طبيعية في الغالب ، على الرغم من أن البعض تمكن من تصنيع مركبات مثل جابري بن حيان ، الذي كان مكتشف حامض الكبريتيك لأول مرة في القرن الثامن ثم في القرون اللاحقة ليتم دراستها بعمق ، لأنهم أدركوا صفاته العظيمة ، والاستخدامات الممكنة التي تضم إمكانية تصنيع القطع الأثرية والمنتجات الجديدة ، تمكنت العملية المحددة من أن تصبح شائعة في تلك الأوقات أطروحات وكتب العرب والفرس على حد سواء ، وذلك بسبب الدراسة التي أجراها الكيميائيون الأوروبيون في القرن الثالث عشر.

في أوروبا في تلك الأوقات ، بالضبط في العصور الوسطى ، كان حمض الكبريتيك يُعرف باسم فيتريول ، أو مركب فيتريول ، مثل السائل اللاذع أو زيت الزاج ، لأنه موجود في هذا المعدن. تأتي كلمة vitriol من الكلمة اللاتينية vitreus ، والتي تشير إلى أملاح الكبريتات ، وستكون ترجمتها إلى الإسبانية عبارة عن بلور.

أثبت هذا المكون منذ البداية أنه ذو أهمية كبيرة بين الخيميائيين ، لدرجة أنه حاول استخدامه كحجر فيلسوف ، على الرغم من أن من بين أكثر استخداماته شيوعًا هو جعل المواد تتفاعل.

كان يوهان جلوبر كيميائيًا ألمانيًا من أصل هولندي تمكن من الحصول على حمض الكبريتيك ، أو اللاذع ، من خلال عملية حرق الكبريت مع نترات البوتاسيوم في وجود بخار الماء. كان هذا بسبب حقيقة أنه أثناء تحلل نترات البوتاسيوم ، كان من الممكن ملاحظة كيفية تأكسد الكبريت إلى SO3 أنه في وقت لاحق عند دمجه مع الماء كان من الممكن الحصول على المركب. أصبحت هذه طريقة رائعة لتسويق حامض الكبريتيك ، لأنه كان من الأسهل إنتاجه بكميات كبيرة.   

في أوقات أقرب إلى عام 1746 تقريبًا ، بدأ استخدام طريقة الغرفة المطلية بالرصاص ، والتي كانت أكثر استدامة وبساطة من طريقة جلوبر ، وهذا أدى في النهاية إلى استقرار الصناعة لإنتاج هذا المركب ، مما تسبب في تجارة كبيرة فيه حول العالم.

كانت مستويات التركيز منخفضة جدًا بنحو 40٪ ، ولكن تم تحسين ذلك بدراسات خصائص المركب ، وتحقيق تصنيع منتجات جديدة تتطلب تراكيز أعلى ، وذلك لأن بعض العلماء اعتمد عليهم في الممارسات القديمة لـ الحصول على الكيميائيين ، على وجه التحديد في حرق البيريت.

ثم في عام 1831 ، تمكن بائع الخل من توليد عملية أكثر استدامة من العمليات السابقة ، نظرًا للتكاليف المنخفضة التي كان يستحق أن يكون قادرًا على تنفيذها ، وهو ما يسمى عملية الاتصال ، حيث يُعرف هذا بوجود معظم توريد حامض الكبريتيك.

تطبيقات منع حمض الكبريتيك

بمجرد معرفة جميع جوانب وتاريخ كيفية الحصول على هذا المركب لأول مرة ، من المهم للغاية معرفة التطبيقات الأكثر شيوعًا ، والاحتياطات التي يجب اتخاذها ، لأنه في معظم هذه العمليات يكون الأمر كذلك تسخين المادة لدرجة أنها يمكن أن تحرق أي شخص بشدة.

التطبيقات الأكثر شيوعًا

• بعض عمليات الصناعات التي تصنع منتجات الخشب والورق تتطلب حامض الكبريتيك فيها وكذلك في منتجات النسيج
• في صناعات تصنيع الأسمدة ، لوحظ زيادة الاستهلاك والطلب على هذا المركب ، حيث أن مكوناته فعالة للغاية في تطوير هذه المواد ، وذلك لأنه يعمل كسماد طبيعي.
• في معظم الحالات ، يتم استخدام هذا المركب كمادة خام ، على الرغم من أنه نادرًا ما ينعكس في المنتج النهائي.
• من بين أهمها تكرير البترول ومعالجة الصلب وإنتاج الأصباغ والمتفجرات والبلاستيك والألياف والمنظفات واستخراج المعادن غير الحديدية.
• إنها طريقة لمعالجة المعادن المختلفة مثل الفولاذ والنحاس والفاناديوم وغيرها.
• في بعض البلدان ، يخضع استخدامه لمراقبة صارمة من قبل الكيانات التابعة لقوانين حماية الصحة.
• الاستخدام المباشر له ، إذا جاز التعبير ، هو صناعة الكبريت ، والذي يتم دمجه من خلال الكبريت العضوي ، والتي تكون عمليتها خاصة بصناعات المنظفات.

احتياطات

يمكن أن تكون عمليات تصنيع حامض الكبريتيك خطيرة حقًا لأنه في الغالبية العظمى ، إن لم يكن كلها ، يتم تسخين المركب إلى درجات حرارة قصوى ، لذلك يجب دائمًا مراعاة أنه يجب سكبه في الماء ، وليس العكس. ، حيث يمكن أن يسبب البقع الشديدة التي يمكن أن تسبب حروقًا شديدة في الجلد.