Moja ya asidi ya madini ya kwanza kabisa ambayo ilijulikana kwa mwanadamu ni sulfuriki, au salfati. Sio yeye tu, bali pia chumvi zake nyingi zilitumika katika ujenzi, dawa, tasnia ya chakula, na kwa madhumuni ya kiufundi. Hadi sasa, hakuna kilichobadilika katika suala hili. Idadi ya sifa ambazo asidi ya salfati inazo huifanya iwe muhimu sana katika usanisi wa kemikali. Aidha, chumvi zake hutumiwa katika karibu sekta zote za maisha ya kila siku na sekta. Kwa hivyo, tutazingatia kwa undani ni nini na ni sifa gani za sifa zilizoonyeshwa.
Aina ya majina
Hebu tuanze na ukweli kwamba dutu hii ina majina mengi. Miongoni mwao kuna zile ambazo zinaundwa kulingana na nomenclature ya busara, na zile ambazo zimeendelea kihistoria. Kwa hivyo, muunganisho huu umeteuliwa kama:
- asidi ya sulphate;
- vitriol;
- asidi ya sulfuriki;
- oleum.
Ingawa neno "oleum" halifai kabisa kwa dutu hii, kwa vile ni mchanganyiko wa asidi ya sulfuriki na oksidi ya sulfuri zaidi -SO3.
Sulfate acid: fomula na muundo wa molekuli
Kwa mtazamo wa ufupisho wa kemikali, fomula ya asidi hii inaweza kuandikwa kama ifuatavyo: H2SO4. Kwa wazi, molekuli ina kasheni mbili za hidrojeni na anion ya mabaki ya tindikali - ioni ya sulfate, ambayo ina chaji ya 2+.
Katika hali hii, vifungo vifuatavyo hutenda ndani ya molekuli:
- polar covalent kati ya salfa na oksijeni;
- covalent sana polar kati ya hidrojeni na mabaki ya asidi SO4.
Sulfuri, yenye elektroni 6 ambazo hazijaoanishwa, huunda vifungo viwili vyenye atomi mbili za oksijeni. Na michache zaidi - moja, na wale, kwa upande wake, moja na hidrojeni. Matokeo yake, muundo wa molekuli inaruhusu kuwa na nguvu ya kutosha. Wakati huo huo, cation ya hidrojeni ni ya simu sana na inaondoka kwa urahisi, kwa sababu sulfuri na oksijeni ni zaidi ya umeme. Kwa kuvuta wiani wa elektroni kwao wenyewe, hutoa hidrojeni na chaji chanya, ambayo hujaa wakati imejitenga. Hivi ndivyo miyeyusho ya tindikali hutengenezwa, ambamo kuna H+.
Ikiwa tunazungumzia hali ya oxidation ya vipengele katika kiwanja, basi asidi ya sulfate, fomula yake ni H2SO4, hukuruhusu kuzihesabu kwa urahisi: hidrojeni +1, oksijeni -2, salfa +6.
Kama katika molekuli yoyote, jumla ya chaji ni sifuri.
Historia ya uvumbuzi
Asidi ya sulfate imekuwa ikijulikana kwa watu tangu zamani. Hata alchemists walijua jinsi ya kuipata kwa calcining vitriol mbalimbali. NaMapema karne ya 9, watu walipokea na kutumia dutu hii. Baadaye huko Uropa, Albert Magnus alijifunza jinsi ya kutoa asidi kutokana na kuoza kwa salfati ya chuma.
Hata hivyo, hakuna mbinu iliyoleta faida. Kisha kinachojulikana kama toleo la chumba cha awali kilijulikana. Kwa hili, sulfuri na nitrati zilichomwa moto, na mvuke iliyotolewa iliingizwa na maji. Kwa sababu hiyo, asidi ya salfati iliundwa.
Hata baadaye, Waingereza walifanikiwa kupata mbinu nafuu zaidi ya kupata dutu hii. Pyrite ilitumika kwa hili - FeS2, pyrites za chuma. Kuchoma kwake na mwingiliano unaofuata wa oksijeni bado ni moja ya njia muhimu zaidi za utengenezaji wa asidi ya sulfuriki. Malighafi kama hizo ni za bei nafuu zaidi, nafuu na za ubora wa juu kwa viwango vikubwa vya uzalishaji.
Tabia za kimwili
Kuna vigezo kadhaa, vikiwemo vya nje, vinavyotofautisha asidi ya salfati na vingine. Sifa zake za kimaumbile zinaweza kuelezewa katika vipengele kadhaa:
- Kioevu chini ya hali ya kawaida.
- Katika hali yake ya mkusanyiko, ni nzito, yenye mafuta, ambayo ilipokea jina "vitriol".
- Msongamano wa maada - 1.84 g/cm3.
- Hakuna rangi wala harufu.
- Ina ladha inayotamkwa ya "shaba".
- Huyeyuka vizuri sana kwenye maji, karibu bila kikomo.
- Hygroscopic, yenye uwezo wa kunasa maji yasiyolipishwa na kufungwa kutoka kwa tishu.
- Isiyo na tete.
- Kiwango cha mchemko - 296oC.
- Yeyuka saa 10, 3oC.
Moja ya sifa muhimu zaidi za kiwanja hiki ni uwezo wa kunyunyiza maji kwa kutolewa kwa kiwango kikubwa cha joto. Ndiyo maana, hata kutoka kwa benchi ya shule, watoto wanafundishwa kuwa haiwezekani kuongeza maji kwa asidi, lakini kwa njia nyingine tu. Baada ya yote, maji ni nyepesi katika wiani, hivyo itajilimbikiza juu ya uso. Ikiwa imeongezwa ghafla kwa asidi, basi kama matokeo ya mmenyuko wa kufuta, kiasi kikubwa cha nishati kitatolewa kwamba maji yata chemsha na kuanza kunyunyiza pamoja na chembe za dutu hatari. Hii inaweza kusababisha kuungua kwa kemikali kwenye ngozi ya mikono.
Kwa hivyo, asidi inapaswa kumwagika ndani ya maji kwenye mkondo mwembamba, kisha mchanganyiko utakuwa moto sana, lakini hautachemka, ambayo inamaanisha kuwa kioevu pia kitamwagika.
Sifa za kemikali
Kwa mtazamo wa kemia, asidi hii ni kali sana, haswa ikiwa ni suluhisho iliyokolea. Ni dibasic, kwa hivyo inajitenga kwa hatua, na uundaji wa anions ya hydrosulfate na sulfate.
Kwa ujumla, mwingiliano wake na misombo mbalimbali hulingana na miitikio yote kuu ya aina hii ya dutu. Tunaweza kutoa mifano ya milinganyo kadhaa ambayo asidi ya sulfate inashiriki. Sifa za kemikali hudhihirika katika mwingiliano wake na:
- chumvi;
- oksidi za chuma na hidroksidi;
- oksidi za amphoteric na hidroksidi;
- metali zinazosimama katika mfululizo wa voltages hadi hidrojeni.
Bkama matokeo ya mwingiliano kama huo, katika karibu hali zote, chumvi za kati za asidi fulani (sulfati) au chumvi za asidi (hydrosulfates) huundwa.
Sifa maalum pia ni ile yenye vyuma kulingana na mpango wa kawaida Me + H2SO4=MeSO4 + H2↑ tu mmumunyo wa dutu fulani humenyuka, yaani, asidi dilute. Ikiwa tutachukua (oleum) iliyokolea au iliyojaa sana, basi bidhaa za mwingiliano zitakuwa tofauti kabisa.
Sifa maalum za asidi ya sulfuriki
Hizi ni pamoja na mwingiliano wa miyeyusho iliyokolea na metali. Kwa hivyo, kuna mpango fulani unaoakisi kanuni nzima ya miitikio kama hii:
- Ikiwa chuma kinafanya kazi, matokeo yake ni kutengenezwa kwa sulfidi hidrojeni, chumvi na maji. Hiyo ni, salfa imepunguzwa hadi -2.
- Ikiwa chuma ni cha shughuli ya wastani, basi matokeo yake ni salfa, chumvi na maji. Hiyo ni, kupunguzwa kwa ioni ya salfa kuwa salfa isiyolipishwa.
- Vyuma vyenye utendakazi mdogo (baada ya hidrojeni) - dioksidi sulfuri, chumvi na maji. Sulfuri katika hali ya oksidi +4.
Pia, sifa maalum za asidi ya salfati ni uwezo wa kuoksidisha baadhi ya metali zisizo na metali hadi katika hali ya juu kabisa ya oksidi na kuathiriwa na misombo changamano na kuziweka oksidi kwa vitu rahisi.
Njia za kupata katika tasnia
Mchakato wa salfati wa kutengeneza asidi ya sulfuriki una aina mbili kuu:
- mawasiliano;
- mnara.
Zote mbili ndizo njia zinazojulikana sanaviwanda katika nchi zote za dunia. Chaguo la kwanza linatokana na utumiaji wa pyrite ya chuma au sulfur pyrite kama malighafi - FeS2. Kuna hatua tatu kwa jumla:
- Kuchoma malighafi kwa kutengeneza dioksidi sulfuri kama bidhaa inayowaka.
- Kupitisha gesi hii kupitia oksijeni juu ya kichocheo cha vanadium kuunda anhidridi ya salfa - SO3.
- Katika mnara wa kunyonya, anhidridi huyeyushwa katika myeyusho wa asidi ya salfati na kutengeneza mmumunyo wa ukolezi wa juu - oleum. Kioevu kinene chenye mafuta mazito sana.
Chaguo la pili ni sawa, lakini oksidi za nitrojeni hutumiwa kama kichocheo. Kwa mtazamo wa vigezo kama vile ubora wa bidhaa, gharama na matumizi ya nishati, usafi wa malighafi, tija, njia ya kwanza ni bora zaidi na inakubalika, kwa hivyo hutumiwa mara nyingi zaidi.
Muundo wa maabara
Ikiwa ni muhimu kupata asidi ya sulfuriki kwa kiasi kidogo kwa ajili ya utafiti wa maabara, basi njia ya mwingiliano wa sulfidi hidrojeni na salfati za metali zisizo na kazi kidogo inafaa zaidi.
Katika hali hizi, uundaji wa salfaidi za metali yenye feri hutokea, na asidi ya sulfuriki huundwa kama zao la ziada. Kwa masomo madogo, chaguo hili linafaa, hata hivyo, asidi kama hiyo haitatofautiana katika usafi.
Pia katika maabara unaweza kufanya majibu ya ubora kwa miyeyusho ya salfa. Kitendanishi kinachojulikana zaidi ni kloridi ya bariamu, tangu ioni ya Ba2+, pamoja naanion ya salfati huingia kwenye mvua nyeupe - maziwa ya barite: H2SO4 + BaCL2=2HCL + BaSO4↓
Chumvi zinazojulikana zaidi
Asidi ya sulfati na salfati inayounda ni misombo muhimu katika viwanda na kaya nyingi, ikiwa ni pamoja na chakula. Chumvi za kawaida za asidi ya sulfuriki ni:
- Gypsum (alabasta, selenite). Jina la kemikali ni hidrati ya fuwele ya salfati ya kalsiamu. Mfumo: CaSO4. Hutumika katika ujenzi, dawa, majimaji na karatasi, utengenezaji wa vito.
- Barite (heavy spar). sulfate ya bariamu. Katika suluhisho, ni mvua ya maziwa. Katika fomu imara - fuwele za uwazi. Inatumika katika ala za macho, mionzi ya X, mipako ya kuhami joto.
- Mirabilite (chumvi ya Glauber). Jina la kemikali ni sodium sulfate decahydrate. Mfumo: Na2SO410H2O. Hutumika katika dawa kama laxative.
Kuna mifano mingi ya chumvi ambayo ina umuhimu wa kiutendaji. Hata hivyo, zilizotajwa hapo juu ndizo zinazojulikana zaidi.
Sulfate lye
Dutu hii ni myeyusho unaotengenezwa kutokana na matibabu ya joto ya kuni, yaani, selulosi. Kusudi kuu la kiwanja hiki ni kupata sabuni ya sulfate kwa misingi yake kwa kutulia. Muundo wa kemikali ya pombe ya sulfate ni kama ifuatavyo:
- lignin;
- asidi haidroksi;
- monosaccharides;
- phenoli;
- resin;
- asidi tete na mafuta;
- sulfidi, kloridi, kabonati na salfati za sodiamu.
Kuna aina mbili kuu za dutu hii: pombe nyeupe na nyeusi ya sulfate. Nyeupe huenda kwenye tasnia ya majimaji na karatasi, huku nyeusi ikitumika kutengeneza sabuni ya salfate katika sekta hiyo.
Programu kuu
Uzalishaji wa kila mwaka wa asidi ya sulfuriki ni tani milioni 160 kwa mwaka. Hii ni takwimu muhimu sana, ambayo inaonyesha umuhimu na kuenea kwa kiwanja hiki. Kuna viwanda kadhaa na mahali ambapo matumizi ya asidi ya sulfate ni muhimu:
- Katika betri kama elektroliti, hasa katika zile za risasi.
- Katika viwanda ambapo mbolea ya salfati huzalishwa. Wingi wa asidi hii hutumiwa mahsusi kwa ajili ya utengenezaji wa mbolea za madini kwa mimea. Kwa hivyo, mimea ya kutengeneza asidi ya sulfuriki na utengenezaji wa mbolea mara nyingi hujengwa kando.
- Katika tasnia ya chakula kama emulsifier, inavyoonyeshwa kwa msimbo E513.
- Katika sanisi nyingi za kikaboni kama wakala wa kuondoa maji, kichocheo. Hivi ndivyo vilipuzi, resini, kusafisha na sabuni, nailoni, polipropen na ethilini, rangi, nyuzi za kemikali, esta na misombo mingine hupatikana.
- Hutumika katika vichujio kusafisha maji na kutengeneza maji yaliyochujwa.
- Hutumika katika uchimbaji na usindikaji wa vipengele adimu kutoka ore.
Pia chamois nyingiasidi huenda kwa utafiti wa kimaabara, ambapo hupatikana kwa mbinu za ndani.
