Deze verbinding wordt zo veel gebruikt in de industrieën van de wereld dat zelfs het gebruik ervan het ontwikkelingsniveau van dit gebied in de landen bepaalt. Het productieniveau van zwavelzuur is extreem hoog, omdat het vele eigenschappen heeft die het uitstekend maken voor de fabricage en productie van bepaalde materialen die over de hele wereld erg populair zijn. Het heeft eigenschappen die ervoor zorgen dat het een ongelooflijke corrosieve kracht heeft, daarom krijgt het zijn respectieve naam.
In de middeleeuwen stond deze verbinding bekend als de vitriool olie, wiens naam werd gegeven door de alchemisten van die tijd, ongeveer in de XNUMXe en XNUMXe eeuw, dit waren ook de belangrijkste eeuwen, verwijzend naar de ontdekking en studie van de functies ervan.
Er zijn verschillende processen om zwavelzuur te verkrijgen, waarvan het lodenkamerproces het oudste is, en zelfs vandaag de dag is het heel gebruikelijk om dit proces te zien, omdat grote kunstmestfabrikanten het gebruiken om het verkrijgen van hetzelfde te vergemakkelijken.
De processen om dit zuur te verkrijgen kunnen zeer gevaarlijk zijn als u niet precies alle stappen kent die bekend moeten zijn om ze te kunnen uitvoeren, omdat het grote hoeveelheden warmte produceert en uw lichaam op zijn beurt erg heet is, dus elk spatten kunnen ernstige brandwonden veroorzaken.
Samenstelling van zwavelzuur
Dit is de meest gebruikte verbinding ter wereld, aangezien het de industrie is met het hoogste gebruik van zwavelzuur door de fabrikanten van meststoffen, het sterkste kenmerk hiervan is dat het een extreem corrosieve component is, en de chemische formule is S2HO4.
Zwavelzuur is het component met de hoogste productie wereldwijd, Dit komt door het feit dat het bepaalde kenmerken heeft die het mogelijk maken om oneindig veel producten die ervan zijn afgeleid, uit te werken, en het kan ook worden gebruikt voor de synthese van andere stoffen zoals zuren en sulfaten.
In de oudheid was het bekend als de olie of spiritus van Vitriol, omdat het uit dit mineraal komt, in het algemeen kan deze verbinding worden verkregen uit zwaveldioxide door middel van een proces dat oxidatie wordt genoemd met stikstofoxiden in waterige oplossing. voer andere processen uit om de concentratie te verhogen.
De twee waterstofatomen die dit molecuul bezit, zijn gekoppeld aan de twee zuurstofatomen, die niet dubbel gebonden zijn aan zwavel. Afhankelijk van de aanwezige oplossing kunnen deze waterstofatomen dissociëren.
Het zuurmolecuul heeft een eigenaardige piramidale vorm, gekenmerkt door het zwavelatoom in het midden, terwijl de waterstofatomen te zien zijn in de vier hoeken. In water gedraagt het zich als een sterk zuur in zijn eerste dissociatie, waarbij het als resultaat het waterstofsulfaatanion verkrijgt, hoewel het in de tweede dissociatie verschijnt als een zwak zuur, wat resulteert in het sulfaatanion.
Vorming van zwavelzuur
Dit is terug te vinden in verschillende handelsgebieden in verschillende presentaties, van de puurste tot alle soorten mengsels die er mogelijk van zijn afgeleid, die worden gemeten in graden van zuiverheid.
Om de vorming van zwavelzuur te krijgen, is het noodzakelijk om bepaalde processen te doorlopen om het te verkrijgen, waaronder de bekendste en meest gebruikte die van de loden kamer en het contactproces, de eerstgenoemde is de oudste methode voor het verkrijgen van deze verbinding, en vandaag de dag blijft het van groot belang en gebruik, vooral door industrieën die verantwoordelijk zijn voor de productie van meststoffen.
Het is mogelijk om deze verbinding in laboratoria te verkrijgen, dit wordt bereikt door een stroom zwaveldioxidegas te leiden, in een waterstofperoxide-oplossing. De concentratie van zwavelzuur tijdens dit productieproces wordt bereikt door het water te verdampen.
Contactproces
Bij dit proces om zwavelzuur te verkrijgen, kan een mengsel van gassen worden waargenomen die ongeveer tussen 7 en 10 procent SO bevatten2 , afhankelijk van de bron van zijn productie, en ongeveer tussen 11 en 13 procent wordt voorverwarmd, en zodra het tot het maximum is gezuiverd, kan het naar een convertor van een of waarschijnlijk meer katalytische bedden worden geleid, dit is te wijten aan een platina regel, waarin de vorming van de SO kan worden gevisualiseerd3 meestal worden bij dit proces twee of meer converters gebruikt.
De productie van deze verbinding door de verbranding van elementaire zwavel heeft de neiging om een betere energiebalans te bieden, die niet noodzakelijkerwijs aangepast hoeft te worden aan sommige rigoureuze zuiveringssystemen, die in andere gevallen dit proces geforceerd hebben.
Er is een groot verschil tussen SO productie2 door zwavel te verbrandene, en door de andere methode die bekend staat als het roosteren van pyriet, vooral als deze arseen zijn, komt dit omdat de tweede veel onzuiverheden in het eindresultaat achterlaat die nooit volledig kunnen worden geëlimineerd.
In een installatie die normaal in bedrijf is, de conversieprestaties van SO2 tot SO3 varieert van 96% en 97%, omdat hun effectiviteit in de loop van de tijd afneemt, kan dit effect vaker worden opgemerkt in planten waar beginnende pyrieten met een hoog arseengehalte worden gebruikt, die de verbinding niet volledig kunnen elimineren en daarom de gassen begeleiden die de katalyse ondergaan proces, waardoor de katalysator vergiftigd is, wat de hoofdoorzaak is van de plotselinge prestatieverlies.
In de tweede convertor hebben de gassen een verblijftijd van circa 2 tot 4 seconden, en hierbij moet de temperatuur gewend worden tussen 500 en 600 graden Celsius om een optimale evenwichtsconstante te bereiken om een maximale conversie te bereiken met zo min mogelijk kosten.
Na het vorige proces worden de gassen die uit de katalyse komen afgekoeld tot een temperatuur van bijna 100 graden Celsius, om vervolgens door een oleumtoren te gaan, hierdoor wordt een niet volledige, maar eerder gedeeltelijke opname van de SO bereikt.3De resterende gassen hieruit gaan door een tweede toren waar de compound wordt gereinigd en gewassen met zwavelzuur. Nadat al deze stappen zijn doorlopen, worden de resterende gassen via een schoorsteen in de stratosfeer afgevoerd.
Leidkamerproces
Dit specifieke proces is het oudst bekende waarmee zwavelzuur wordt vervaardigd en verkregen, waarbij SO3 gasvormig komt een reactor binnen die bekend staat onder de naam glover toren waar het een wasproces ingaat met lachgas, wat zwavelzuur is met daarin opgeloste stikstofoxide en koolstofdioxide deeltjes, die op zijn beurt wordt gemengd met twee soorten stikstofoxide, (NO) en de (IV). Veel van het hier gebruikte zwaveloxide IV wordt geoxideerd tot zwaveloxide VI en opgelost in een zuurbad om het torenzuur te vormen, kenmerkend voor de Glover-toren.
Nadat de gasmengsels door de Glover-toren zijn gegaan, worden ze naar een met lood beklede kamer (vandaar de naam) gebracht waar ze worden behandeld met veel water, dat verschillende vormen heeft, volgens de criteria van de fabrikant, waarvan de meest voorkomende zijn vierkant of die een vorm hebben die lijkt op die van een kegel.
Zwavelzuur condenseert op de wanden, wordt gevormd door een reeks reacties en hoopt zich op op de vloer van de met lood beklede kamer, normaal gesproken kan het bestaan van 3 tot 6 achtereenvolgende kamers worden waargenomen, het eindproduct dat uit die kamers wordt verkregen. wordt vaak kamerzuur of vaker kunstmestzuur genoemd.
In de laatste fase van dit proces worden de gassen door een andere reactor geleid, de Gay-Lussac-toren, waar een continue wassing begint met geconcentreerde en koude zuren, die afkomstig zijn van de Glover-toren, om de gassen te beëindigen die niet konden worden verwerkt. vrijgelaten in de atmosfeer.
Geschiedenis van zwavelzuur
Het begin ervan dateert uit de middeleeuwen, waarin in plaats van wetenschappers alchemisten experimenteerden met stoffen die uit de aarde werden gewonnen, omdat ze meestal natuurlijk waren, hoewel sommigen erin slaagden verbindingen te maken zoals Jabirú Ibn Hayyan, die de ontdekker was van zwavelzuur voor de eerste keer in de achtste eeuw en vervolgens in de daaropvolgende eeuwen om diepgaand te worden bestudeerd, omdat ze de grote kwaliteiten ervan hadden gerealiseerd, en mogelijke toepassingen die de mogelijkheid bevatten om nieuwe artefacten en producten te vervaardigen, slaagde het vastberaden proces erin populair te worden in die tijd van verhandelingen en boeken van zowel Arabieren als Perzen, dankzij de studie van Europese alchemisten in de XNUMXe eeuw.
In het Europa van die tijd, precies in de middeleeuwen, stond zwavelzuur bekend als vitriool, of vitrioolverbinding, zoals vitrioolvloeistof of vitriololie, omdat het in dit mineraal aanwezig is. Het woord vitriol komt van het Latijnse vitreus, dat verwijst naar sulfaatzouten, en de vertaling in het Spaans zou kristal zijn.
Dit onderdeel bleek vanaf het begin van groot belang te zijn onder alchemisten, zo erg zelfs dat het begon te worden gebruikt als steen van een filosofen, hoewel een van de meest voorkomende toepassingen was om stoffen te laten reageren.
Johann Glauber was een Duitse chemicus van Nederlandse afkomst en slaagde erin zwavelzuur of vitriool te verkrijgen door een proces van brandende zwavel met kaliumnitraat in aanwezigheid van waterdamp. Dit was te wijten aan het feit dat terwijl het kaliumnitraat aan het ontbinden was, het mogelijk was om te zien hoe de zwavel oxideerde tot SO3 dat later door het te combineren met water het mogelijk was om de verbinding te verkrijgen. Dit werd een geweldige methode om zwavelzuur op de markt te brengen, omdat het gemakkelijker was om in massa te produceren.
Op een tijdstip dichter bij ongeveer het jaar 1746, begon de met lood beklede kamermethode te worden gebruikt, die veel duurzamer en eenvoudiger was dan die van Glauber, en dit stabiliseerde uiteindelijk de industrie voor de productie van deze verbinding. het over de hele wereld.
De concentratieniveaus waren erg laag, ongeveer 40%, maar dit werd verbeterd met de studies van de eigenschappen van de verbinding, waardoor nieuwe producten werden vervaardigd die hogere concentraties vereisten, dit komt omdat sommige wetenschappers vertrouwden op in de oude praktijken van het verkrijgen van alchemisten, juist bij het verbranden van pyriet.
Toen slaagde een azijnverkoper er in 1831 in om een veel duurzamer proces te genereren dan de vorige, vanwege de lage kosten die het verdiende om ze uit te voeren, wat het contactproces wordt genoemd, omdat dit bekend staat om het hebben van de meeste van de levering van zwavelzuur.
Zwavelzuurtoepassingen en -preventie
Zodra alle aspecten en de geschiedenis van hoe deze verbinding voor het eerst werd verkregen bekend zijn, is het buitengewoon belangrijk om te weten wat de meest voorkomende toepassingen zijn en welke voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen, omdat het bij de meeste van deze processen is verhit de substantie zodanig dat iemand er ernstig aan kan branden.
Meest voorkomende toepassingen
- sommige industrieën processen die hout- en papierproducten maken, hebben er zwavelzuur in nodig, evenals in textielproducten.
- In de meststofverwerkende industrieën wordt het grotere verbruik en de vraag naar deze verbinding opgemerkt, aangezien de componenten ervan zeer effectief zijn voor de bereiding van deze stoffen, dit komt omdat het als een natuurlijke meststof werkt.
- In de meeste gevallen wordt deze verbinding als grondstof gebruikt, hoewel dit zelden tot uiting komt in het eindproduct.
- Tot de belangrijkste behoren aardolieraffinage, staalbehandeling, pigmentproductie, explosieven, kunststoffen, vezels, detergenten en extractie van non-ferrometalen.
- Het dient als een methode om verschillende metalen te behandelen, zoals onder meer staal, koper, vanadium.
- In sommige landen wordt het gebruik ervan strikt gecontroleerd door de entiteiten die onder de gezondheidswetten vallen.
- Het meest directe gebruik is om zo te zeggen dat van de productie van zwavel, dat wordt opgenomen door middel van organische sulfurisatie, waarvan het proces specifiek is voor de wasmiddelindustrieën.
voorzorgsmaatregelen
De fabricageprocessen van zwavelzuur kunnen echt gevaarlijk zijn omdat in de overgrote meerderheid, zo niet alle, de verbinding tot extreme temperaturen wordt verhit, dus er moet altijd rekening mee worden gehouden dat het in water moet worden gegoten, en nooit andersom , aangezien het agressieve spatten kan veroorzaken die ernstige brandwonden kunnen veroorzaken.