Ovaj spoj se toliko koristi u svjetskim industrijama da čak i njegova upotreba određuje nivo razvijenosti ovog područja u zemljama. Razina proizvodnje sumporne kiseline izuzetno je visoka, jer ima mnoštvo kvaliteta zbog kojih je izvrsna za proizvodnju i proizvodnju određenih materijala koji su vrlo popularni u cijelom svijetu. To ima karakteristike zbog kojih ima nevjerovatnu korozivnu snagu, zbog čega je i dobilo svoje odgovarajuće ime.
U srednjem vijeku ovaj je spoj bio poznat kao vitriol ulje, čije ime su dali tadašnji alhemičari, otprilike u VIII i IX vijeku, to su ujedno bili i najvažniji vijekovi, pozivajući se na njegovo otkriće i proučavanje njegovih funkcija.
Postoje različiti postupci za dobivanje sumporne kiseline, postupak s olovnom komorom je najstariji od svih koji je i danas vrlo čest svjedok ovog postupka, jer ga velika industrija proizvodnje gnojiva koristi za olakšavanje dobivanja iste.
Procesi za dobivanje ove kiseline mogu biti vrlo opasni ako ne znate tačno sve korake koji moraju biti poznati da biste ih mogli provesti, jer ona proizvodi velike količine topline, a vaše je tijelo zauzvrat jako vruće, pa je bilo prskanje može prouzrokovati ozbiljne opekline.
Sastav sumporne kiseline
Ovo je najčešće korišteno jedinjenje u svijetu, a industrija s najvećom razinom sumporne kiseline proizvođači su gnojiva, najjača karakteristika ovoga je što je izuzetno korozivna komponenta, a njegova hemijska formula je S2HO4.
Sumporna kiselina je komponenta s najvećom svjetskom proizvodnjom, To je zbog činjenice da ima određene karakteristike koje omogućavaju razradu beskonačnosti proizvoda koji su iz njega izvedeni, kao i da se može koristiti za sintezu drugih supstanci poput kiselina i sulfata.
U davnim vremenima bilo je poznato kao ulje ili duh Vitriola, jer dolazi od ovog minerala, uglavnom se ovaj spoj može dobiti iz sumpor-dioksida postupkom koji se naziva oksidacija azotnim oksidima u vodenoj otopini, nakon što se dobije provode druge procese kako bi povećali njegovu koncentraciju.
Dva atoma vodonika koja posjeduje ova molekula povezani su s dva atoma kiseonika, koji nisu dvostruko povezani sa sumporom. Ovisno o otopini koja je prisutna, ovi vodikovi se mogu disocirati.
Molekula kiseline ima neobičan piramidalni oblik, karakteriziran time što ima atom sumpora u središtu, dok se atomi vodika mogu vidjeti u četiri kuta. U vodi se ponaša poput jake kiseline u svojoj prvoj disocijaciji, dobivajući kao rezultat anion vodonik-sulfata, iako se u drugoj disocijaciji čini kao slaba kiselina, što rezultira sulfat anionom.
Stvaranje sumporne kiseline
To se može naći u raznim trgovinskim oblastima u različitim prezentacijama, počevši od najčišćih, pa sve vrste smjesa koje iz njega mogu postojati, a mjere se stupnjevima čistoće.
Da bi se stvorila sumporna kiselina, potrebno je proći određene postupke da bi se ona dobila, među kojima su najpoznatiji, a najviše se koriste oni olovne komore i kontaktni postupak, prva spomenuta je najstarija metoda za dobivanjem ovog jedinjenja, a danas je i dalje od velike važnosti i upotrebe, posebno u industrijama zaduženim za proizvodnju gnojiva.
Ovo jedinjenje je moguće dobiti u laboratorijama, ovo postiže se propuštanjem struje sumpornog dioksida, u otopini vodonik-peroksida. Koncentracija sumporne kiseline kroz ovaj proizvodni proces postiže se isparavanjem vode.
Proces kontakta
U ovom procesu dobivanja sumporne kiseline može se primijetiti mješavina plinova koja sadrži približno između 7 i 10 posto SO2 ovisno o izvoru njegove proizvodnje, i približno između 11 i 13 posto se prethodno zagrije, a nakon što se pročisti do maksimuma, može se prenijeti u pretvarač jednog ili vjerovatno više katalitičkih slojeva, to je zbog platinasto pravilo, u kojem se može vizualizirati nastajanje SO3 obično se u ovom procesu koriste dva ili više pretvarača.
Proizvodnja ovog jedinjenja sagorijevanjem elementarnog sumpora nastoji predstaviti bolju energetsku ravnotežu, koja se ne mora nužno prilagoditi nekim rigoroznim sistemima pročišćavanja, što je u drugim slučajevima prisilno.
Velika je razlika između SO proizvodnja2 spaljivanjem sumporae, a drugom metodom poznatom kao prženje pirita, posebno ako su arsenski, to je zato što druga u konačnom rezultatu ostavlja mnogo nečistoća koje se nikada ne mogu potpuno eliminirati.
U postrojenju u normalnom pogonu izvedba konverzije SO2 do SO3 kreće se od 96% i 97%, jer se njihova učinkovitost s vremenom smanjuje, ovaj se efekt može češće primijetiti kod biljaka u kojima se koriste polazni piriti s visokim sadržajem arsena, koji ne mogu u potpunosti eliminirati spoj, pa stoga prate plinove koji prolaze kroz katalizu proces koji uzrokuje trovanje katalizatora, što je glavni uzrok naglog pada performansi.
U drugom pretvaraču plinovi zadržavaju vrijeme od približno 2 do 4 sekunde, a temperatura mora biti prilagođena između 500 i 600 ° Celzijevih stupnjeva da bi se postigla optimalna konstanta ravnoteže kako bi se postigla maksimalna konverzija uz minimalni mogući trošak.
Nakon prethodnog postupka, plinovi koji dolaze iz katalize hlade se na temperaturu blizu 100 ° C, da bi zatim prošli kroz oleumov toranj, zahvaljujući tome, postiže se ne potpuna, već djelomična apsorpcija SO.3, preostali plinovi iz ovoga prolaze kroz drugi toranj gdje se spoj čisti i pere sumpornom kiselinom.Nakon što su svi ti koraci završeni, preostali plinovi se uklanjaju kroz dimnjak u stratosferu.
Proces vodeće komore
Ovaj određeni postupak je najstariji poznati s kojim se proizvodi i dobija sumporna kiselina, u kojem je SO3 plinoviti ulazi u reaktor poznat pod imenom glover tower gde ulazi u proces pranja nitroznim vitriolom, a to je sumporna kiselina u kojoj su otopljeni azotni oksid i čestice ugljen-dioksida, koji se zauzvrat pomeša sa dve vrste azotnog oksida (NO) i (IV). Većina ovde korištenog sumpornog oksida IV oksidira se u sumporni oksid VI i rastvara se u kiseloj kupki da bi se stvorila kiselina u tornju, karakteristična za kulu Glover.
Nakon što plinske smjese prođu kroz kulu Glover, odvode se u komoru obloženu olovom (otuda i naziv) gdje se obrađuju s puno vode koja ima različite oblike, prema kriterijima proizvođača, među kojima su najčešći kvadratni ili oni koji imaju oblik sličan obliku konusa.
Sumporna kiselina se kondenzira na zidovima, formira se nizom reakcija i nakuplja se na dnu komore presvučene olovom, obično se može uočiti postojanje između 3 do 6 komora uzastopno, konačni proizvod dobiven iz navedenih komora. često se naziva komornom kiselinom ili češće gnojivnom kiselinom.
U posljednjoj fazi ovog postupka, plinovi prolaze kroz drugi reaktor nazvan Gay-Lussac-ov toranj, gdje započinje kontinuirano pranje koncentriranim i hladnim kiselinama, koje dolaze iz Glover-tornja, da bi se završili plinovi koji se nisu mogli preraditi. pušten u atmosferu.
Istorija sumporne kiseline
Njegovi počeci datiraju iz srednjovjekovnih vremena, u kojima su umjesto znanstvenika alkemičari eksperimentirali sa supstancama dobivenim iz zemlje, uglavnom prirodnim, iako su neki uspjeli proizvesti spojeve poput Jabirú Ibn Hayyana, koji je bio otkrivač sumporne kiseline za prvi put u osmom stoljeću, a zatim i u narednim stoljećima da bi se detaljno proučavali, jer su shvatili njegove velike kvalitete i moguće primjene koje su sadržavale mogućnost proizvodnje novih artefakata i proizvoda, utvrđeni postupak uspio je postati popularan u ona vremena rasprave i knjige i Arapa i Perzijanaca, zbog studije koju su u trinaestom vijeku napravili evropski alhemičari.
U Europi tih vremena, tačno u srednjovjekovno doba, sumporna kiselina bila je poznata kao vitriol, ili spoj vitriola, poput vitriol likvora ili vitriolnog ulja, jer je prisutna u ovom mineralu. Riječ vitriol potječe od latinskog vitreus, koji se odnosi na sulfatne soli, a njegov prijevod na španski bio bi kristal.
Ova komponenta od samog početka pokazala se kao vrlo zanimljiva među alkemičarima, toliko da se pokušala koristiti kao filozofski kamen, iako je među najčešćim primjenama bila reakcija supstanci.
Johann Glauber je bio njemački kemičar holandskog porijekla i uspio dobiti sumpornu kiselinu ili vitriol, kroz proces izgaranje sumpora kalijum nitratom u prisustvu vodene pare. To je bilo zbog činjenice da je, dok se kalijev nitrat raspadao, bilo moguće primijetiti kako sumpor oksidira u SO3 da je kasnije pri kombiniranju s vodom bilo moguće dobiti spoj. Ovo je postala izvrsna metoda marketinga sumporne kiseline, jer ju je bilo lakše masovno proizvoditi.
U vrijeme bliže približno 1746. godini, počela se koristiti metoda komore presvučena olovom, koja je bila mnogo održivija i jednostavnija od Glauberove, a to je konačno stabiliziralo industriju za proizvodnju ovog spoja, što je izazvalo veliku trgovinu širom svijeta.
Razine koncentracije bile su vrlo niske od približno 40%, ali to je poboljšano proučavanjem karakteristika spoja, postizanjem proizvodnje novih proizvoda koji zahtijevaju veće koncentracije, jer su se neki od naučnika oslanjali u drevnim praksama dobivanje alkemičara, upravo u sagorijevanju pirita.
Tada je 1831. prodavač octa uspio stvoriti mnogo održiviji postupak od prethodnih, zbog niskih troškova koji je zaslužio da ih može izvesti, što se naziva kontaktnim postupkom, budući da je ovaj poznat po tome što je imao većinu opskrba sumpornom kiselinom.
Primene i prevencije sumporne kiseline
Jednom kad su poznati svi aspekti i povijest kako je ovaj spoj prvi put dobiven, izuzetno je važno znati koje su njegove najčešće primjene i mjere predostrožnosti koje se moraju poduzeti, jer se u većini tih procesa zagrijava supstancu do te mjere da bi mogla ikoga ozbiljno opeći.
Najčešće aplikacije
- Neke industrijski procesi zbog kojih proizvodi od drveta i papira zahtevaju sumpornu kiselinu kako u sebi, tako i u tekstilnim proizvodima.
- U industriji gnojiva zabilježena je veća potrošnja i potražnja ovog spoja, jer su njegove komponente vrlo učinkovite za razradu ovih tvari, jer to djeluje kao prirodno gnojivo.
- U većini slučajeva ovaj spoj se koristi kao sirovina, iako se rijetko odražava u konačnom proizvodu.
- Među najvažnijim su prerada nafte, obrada čelika, proizvodnja pigmenata, eksplozivi, plastika, vlakna, deterdženti i ekstrakcija obojenih metala.
- Služi kao metoda za obradu različitih metala poput čelika, bakra, vanadijuma, između ostalog.
- U nekim zemljama njegovu upotrebu strogo nadgledaju subjekti koji pripadaju zakonima o zdravstvenoj zaštiti.
- Njegova najdirektnija upotreba je, da tako kažem, proizvodnja sumpora, koji se ugrađuje organskom sumporizacijom, čiji je proces specifičan za industriju deterdženata.
Mere predostrožnosti
Procesi proizvodnje sumporne kiseline mogu biti zaista opasni jer se u velikoj većini, ako ne i svim, spoj zagrijava na ekstremne temperature, pa se uvijek mora uzeti u obzir da se mora sipati u vodu, a nikako obrnuto , jer može izazvati agresivne prskanja koji mogu prouzročiti ozbiljne opekotine kože.