Asidi ya salfa iliyochanganyika na iliyokolea ni kemikali muhimu sana ambazo ulimwengu huzizalisha zaidi kuliko dutu nyingine yoyote. Utajiri wa kiuchumi wa nchi unaweza kupimwa kwa kiasi cha asidi ya salfa inayozalisha.
Mchakato wa kutenganisha
Asidi ya sulfuriki hutumika kwa namna ya miyeyusho yenye maji ya viwango mbalimbali. Hupitia majibu ya kutengana katika hatua mbili, na kutoa H+ ioni katika suluhu.
H2SO4 =H+ +HSO4 -;
HSO4- =H + + SO4 -2.
Asidi ya sulfuriki ni kali, na hatua ya kwanza ya mtengano wake ni kali sana hivi kwamba takriban molekuli zote za awali hutengana na kuwa H+-ions na HSO 4-1 -ioni (hydrosulfate) kwenye myeyusho. Ya mwisho huoza zaidi, ikitoa H+-ioni nyingine na kuacha ioni ya sulfate (SO4-2) katika suluhisho. Hata hivyo, sulfate hidrojeni, kuwa asidi dhaifu, bado inashinda.katika suluhisho zaidi ya H+ na SO4-2. Kutengana kwake kabisa hutokea tu wakati msongamano wa mmumunyo wa asidi ya sulfuriki unakaribia msongamano wa maji, yaani, kwa dilution kali.
Sifa za asidi ya sulfuriki
Ni maalum kwa kuwa inaweza kufanya kazi kama asidi ya kawaida au wakala mkali wa vioksidishaji, kulingana na halijoto na ukolezi wake. Suluhisho baridi la dilute la asidi ya sulfuriki humenyuka pamoja na metali hai ili kuunda chumvi (sulfate) na kutoa gesi ya hidrojeni. Kwa mfano, mwitikio kati ya dilute baridi ya H2SO4 (ikizingatiwa mtengano wake kamili wa hatua mbili) na zinki ya metali inaonekana kama hii:
Zn + H2SO4 = ZnSO4+ H2.
Asidi ya sulfuriki iliyokolea moto, yenye msongamano wa takriban 1.8 g/cm3, inaweza kufanya kama wakala wa kuongeza vioksidishaji, ikijibu kwa nyenzo ambazo kwa kawaida hazifanyiki na asidi, kama vile kama shaba ya metali. Wakati wa mmenyuko, shaba hutiwa oksidi, na wingi wa asidi hupungua, suluhisho la sulfate ya shaba (II) katika maji na dioksidi ya sulfuri ya gesi (SO2) badala ya hidrojeni huundwa; ambayo ingetarajiwa wakati asidi inapoguswa na chuma.
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + SO 2 + 2H2 O.
Jinsi mkusanyiko wa suluhu unaonyeshwa kwa ujumla
Kwa kweli, mkusanyiko wa suluhisho lolote linaweza kuonyeshwa kwa njia tofautinjia, lakini mkusanyiko wa uzito unaotumiwa sana. Inaonyesha idadi ya gramu za kimumunyisho katika wingi fulani au ujazo wa myeyusho au kiyeyusho (kawaida 1000 g, 1000 cm3, 100 cm3 na dm 1 3). Badala ya wingi wa dutu katika gramu, unaweza kuchukua kiasi chake kilichoonyeshwa katika moles - kisha unapata mkusanyiko wa molar kwa 1000 g au 1 dm3 suluhisho.
Ikiwa ukolezi wa molar umefafanuliwa kuhusiana na si kwa kiasi cha ufumbuzi, lakini tu kwa kutengenezea, basi inaitwa molality ya ufumbuzi. Ina sifa ya kujitegemea kutoka kwa halijoto.
Mara nyingi, ukolezi wa uzito huonyeshwa kwa gramu kwa kila g 100 ya kiyeyusho. Kuzidisha takwimu hii kwa 100%, unaipata kwa asilimia ya uzito (mkusanyiko wa asilimia). Ni njia hii ambayo hutumiwa mara nyingi katika uwekaji wa miyeyusho ya asidi ya sulfuriki.
Kila thamani ya mkusanyiko wa myeyusho ulioamuliwa kwa halijoto fulani inalingana na msongamano wake mahususi (kwa mfano, msongamano wa mmumunyo wa asidi ya sulfuriki). Kwa hiyo, wakati mwingine suluhisho linajulikana kwa usahihi na hilo. Kwa mfano, suluhisho la H2SO4, linaloangaziwa kwa asilimia 95.72%, lina msongamano wa 1.835 g/cm 3 kwa t=20 °С. Jinsi ya kuamua mkusanyiko wa suluhisho kama hilo, ikiwa tu wiani wa asidi ya sulfuri hutolewa? Jedwali linalotoa mawasiliano kama haya ni sehemu muhimu ya kitabu chochote kuhusu kemia ya jumla au uchanganuzi.
Mfano wa ubadilishaji umakini
Hebu tujaribu kuondoka kutoka kwa njia moja ya kueleza umakinisuluhisho kwa mwingine. Tuseme tuna suluhisho la H2SO4 katika maji na ukolezi wa asilimia 60%. Kwanza, tunaamua wiani unaofanana wa asidi ya sulfuriki. Jedwali lililo na viwango vya asilimia (safu wima ya kwanza) na msongamano wake unaolingana wa mmumunyo wa maji wa H2SO4 (safu wima ya nne) imeonyeshwa hapa chini.
Kutoka kwayo tunaamua thamani inayotakiwa, ambayo ni sawa na 1, 4987 g/cm3. Hebu sasa tuhesabu molarity ya suluhisho hili. Ili kufanya hivyo, ni muhimu kuamua wingi wa H2SO4 katika lita 1 ya suluhisho na idadi inayolingana ya moles ya asidi.
Kiasi kinamilikiwa na 100 g ya suluhisho la hisa:
100 / 1, 4987=ml 66.7.
Kwa kuwa mililita 66.7 ya myeyusho wa 60% ina 60 g ya asidi, lita 1 yake itakuwa na:
(60 / 66, 7) x 1000=899.55
Uzito wa molari ya asidi ya sulfuriki ni 98. Kwa hivyo, idadi ya fuko zilizomo katika 899.55 g ya gramu zake itakuwa:
899, 55 / 98=9, 18 mol.
Utegemezi wa msongamano wa asidi ya sulfuriki kwenye ukolezi unaonyeshwa kwenye tini. hapa chini.
Kutumia asidi ya sulfuriki
Inatumika katika tasnia mbalimbali. Katika utengenezaji wa chuma na chuma, hutumiwa kusafisha uso wa chuma kabla ya kufunikwa na dutu nyingine, inahusika katika uundaji wa dyes za syntetisk, pamoja na aina zingine za asidi, kama vile hidrokloric na nitriki. Yeye piahutumika katika utengenezaji wa dawa, mbolea na vilipuzi, na pia ni kitendanishi muhimu katika uondoaji wa uchafu wa mafuta katika sekta ya kusafisha mafuta.
Kemikali hii ni muhimu sana nyumbani, na inapatikana kwa urahisi kama suluji ya asidi ya salfa inayotumika katika betri za asidi ya risasi (kama zile zinazopatikana kwenye magari). Asidi kama hiyo kwa kawaida huwa na mkusanyiko wa takriban 30% hadi 35% H2SO 4 kwa uzani, na iliyobaki ni maji.
Kwa maombi mengi ya nyumbani, 30% H2SO4 itatosha kukidhi mahitaji yako. Walakini, tasnia pia inahitaji mkusanyiko wa juu zaidi wa asidi ya sulfuri. Kawaida, wakati wa mchakato wa uzalishaji, kwanza hugeuka kuwa diluted kabisa na kuchafuliwa na uchafu wa kikaboni. Asidi iliyojilimbikizia hupatikana katika hatua mbili: kwanza inaletwa hadi 70%, na kisha - katika hatua ya pili - inafufuliwa hadi 96-98%, ambayo ni kikomo cha uzalishaji wa kiuchumi.
Msongamano wa asidi ya sulfuriki na madaraja yake
Ingawa karibu asilimia 99 ya asidi ya sulfuriki inaweza kupatikana kwa muda mfupi kwa kuchemsha, upotevu unaofuata wa SO3 katika hatua ya kuchemka hupunguza ukolezi hadi 98.3%. Kwa ujumla, aina ya 98% ni thabiti zaidi kwenye hifadhi.
Daraja za kibiashara za asidi hutofautiana katika mkusanyiko wake wa asilimia, na kwao maadili hayo huchaguliwa ambapo halijoto ya kuangazia fuwele ni ndogo. Hii inafanywa ili kupunguza mvua ya fuwele za asidi ya sulfuriki.mchanga wakati wa usafirishaji na uhifadhi. Aina kuu ni:
- mnara (nitrous) - 75%. Uzito wa asidi ya sulfuriki ya daraja hili ni 1670 kg/m3. Pata kinachojulikana. njia ya nitrojeni, ambayo gesi ya kuchoma iliyopatikana wakati wa kuchoma malighafi ya msingi, iliyo na dioksidi ya sulfuri SO2, katika minara iliyopangwa (kwa hivyo jina la aina) inatibiwa na nitrojeni (hii pia ni H2 SO4, lakini pamoja na oksidi za nitrojeni zilizoyeyushwa ndani yake). Kwa sababu hiyo, asidi na oksidi za nitrojeni hutolewa, ambazo hazitumiwi katika mchakato, lakini hurudishwa kwenye mzunguko wa uzalishaji.
- Anwani - 92, 5-98, 0%. Uzito wa 98% ya asidi ya sulfuriki ya daraja hili ni 1836.5 kg/m3. Pia hupatikana kutokana na kuchoma gesi iliyo na SO2, na mchakato huo unajumuisha uoksidishaji wa dioksidi hadi anhidridi SO3 inapogusana (kwa hivyo jina la aina) yenye tabaka kadhaa za kichocheo dhabiti cha vanadium.
- Oleum - 104.5%. Uzito wake ni 1896.8 kg/m3. Hili ni suluhisho la SO3 katika H2SO4, ambamo kijenzi cha kwanza kina 20. %, na asidi - haswa 104.5%.
- Asilimia ya juu ya oleum - 114.6%. Uzito wake ni 2002 kg/m3.
- Betri - 92-94%.
Jinsi betri ya gari inavyofanya kazi
Uendeshaji wa kifaa hiki kikubwa zaidi cha umeme unategemea kabisa michakato ya kielektroniki inayotokea ikiwa kuna mmumunyo wa maji wa asidi ya sulfuriki.
Betri ya gari ina elektroliti ya sulfuriki dilute naelectrodes chanya na hasi kwa namna ya sahani kadhaa. Sahani chanya zimetengenezwa kwa nyenzo nyekundu-kahawia - dioksidi risasi (PbO2), na bamba hasi zimetengenezwa kwa risasi ya kijivu "spongi" (Pb).
Kwa sababu elektroni zimeundwa kwa risasi au nyenzo iliyo na risasi, aina hii ya betri mara nyingi hujulikana kama betri ya asidi ya risasi. Utendaji wake, yaani, ukubwa wa voltage ya pato, hubainishwa moja kwa moja na msongamano wa sasa wa asidi ya sulfuriki (kg/m3 au g/cm3) iliyojazwa kwenye betri kama elektroliti.
Nini hutokea kwa elektroliti betri inapochajiwa
Betri ya asidi-asidi elektroliti ni myeyusho wa asidi ya sulfuriki ya betri katika maji yasiyosafishwa yenye kemikali na ukolezi wa 30% inapochajiwa kikamilifu. Asidi safi ina msongamano wa 1.835 g/cm3, elektroliti ni takriban 1.300 g/cm3. Wakati betri inapotolewa, athari za electrochemical hufanyika ndani yake, kama matokeo ambayo asidi ya sulfuriki inachukuliwa kutoka kwa electrolyte. Msongamano wa mkusanyiko wa suluhisho hutegemea karibu sawia, kwa hivyo unapaswa kupungua kwa sababu ya kupungua kwa ukolezi wa elektroliti.
Mradi mkondo wa kutoa maji unatiririka kupitia betri, asidi iliyo karibu na elektrodi zake hutumika kikamilifu, na elektroliti hupungua na zaidi. Usambazaji wa asidi kutoka kwa kiasi cha elektroliti nzima na kwa sahani za elektrodi hudumisha kiwango cha takriban mara kwa mara cha athari za kemikali na, kama matokeo, matokeo.voltage.
Mwanzoni mwa mchakato wa kutokwa, mgawanyiko wa asidi kutoka kwa elektroliti hadi kwenye sahani hutokea haraka kwa sababu sulfate inayotokana bado haijaziba pores katika nyenzo hai ya elektroni. Wakati salfati inapoanza kuunda na kujaza vinyweleo vya elektrodi, usambaaji hutokea polepole zaidi.
Kinadharia, unaweza kuendelea kumwaga hadi asidi yote itumike na elektroliti iwe maji safi. Walakini, uzoefu unaonyesha kuwa uondoaji haupaswi kuendelea baada ya msongamano wa elektroliti kupungua hadi 1.150 g/cm3.
Msongamano unaposhuka kutoka 1, 300 hadi 1, 150, hii ina maana kwamba sulfate nyingi iliundwa wakati wa athari, na inajaza pores zote katika nyenzo hai kwenye sahani, yaani, karibu asidi yote ya sulfuriki. Uzito unategemea mkusanyiko kwa uwiano, na kwa njia hiyo hiyo malipo ya betri inategemea wiani. Kwenye mtini. Utegemezi wa chaji ya betri kwenye msongamano wa elektroliti umeonyeshwa hapa chini.
Kubadilisha msongamano wa elektroliti ndiyo njia bora zaidi ya kubainisha hali ya kutokwa kwa betri, mradi itatumiwa ipasavyo.
Digrii za kuchaji kwa betri ya gari kulingana na msongamano wa elektroliti
Uzito wake unapaswa kupimwa kila baada ya wiki mbili na usomaji unapaswa kurekodiwa mfululizo kwa marejeleo ya siku zijazo.
Kadiri elektroliti inavyozidi kuwa mnene, ndivyo inavyozidi kuwa na asidi, na ndivyo betri inavyochajiwa zaidi. Msongamano katika 1.300-1.280g/cm3inaonyesha malipo kamili. Kama sheria, viwango vifuatavyo vya kutokwa kwa betri vinatofautishwa kulingana na msongamano wa elektroliti:
- 1, 300-1, 280 - imejaa chaji:
- 1, 280-1, 200 - zaidi ya nusu tupu;
- 1, 200-1, 150 - chini ya nusu kamili;
- 1, 150 - karibu tupu.
Betri iliyojaa kikamilifu ina voltage ya volti 2.5 hadi 2.7 kwa kila seli kabla ya kuunganishwa kwenye njia kuu ya gari lake. Mara tu mzigo unapounganishwa, voltage hushuka kwa kasi hadi takriban volti 2.1 ndani ya dakika tatu au nne. Hii ni kutokana na kuundwa kwa safu nyembamba ya sulfate ya risasi juu ya uso wa sahani hasi za electrode na kati ya safu ya peroxide inayoongoza na chuma cha sahani nzuri. Thamani ya mwisho ya voltage ya seli baada ya kuunganishwa kwenye mtandao wa gari ni takriban volti 2.15-2.18.
Saa ya sasa inapoanza kutiririka kwenye betri wakati wa saa ya kwanza ya operesheni, kuna kushuka kwa voltage hadi 2 V, kutokana na kuongezeka kwa upinzani wa ndani wa seli kutokana na kuundwa kwa sulfate zaidi, ambayo hujaa. pores ya sahani, na kuondolewa kwa asidi kutoka kwa electrolyte. Muda mfupi kabla ya kuanza kwa mtiririko wa sasa, msongamano wa elektroliti ni wa juu na ni sawa na 1.300 g/cm3. Mara ya kwanza, upungufu wake hutokea haraka, lakini basi hali ya usawa imeanzishwa kati ya wiani wa asidi karibu na sahani na kwa kiasi kikubwa cha elektroliti, kuondolewa kwa asidi na elektroni kunasaidiwa na usambazaji wa sehemu mpya za chombo. asidi kutoka sehemu kuu ya electrolyte. Katika kesi hii, wiani wa wastani wa electrolyteinaendelea kupungua kwa kasi kulingana na utegemezi ulioonyeshwa kwenye Mtini. juu. Baada ya kushuka kwa awali, voltage hupungua polepole zaidi, kiwango cha kupungua kulingana na mzigo kwenye betri. Grafu ya wakati wa mchakato wa kutokwa imeonyeshwa kwenye Mtini. hapa chini.
Kufuatilia hali ya elektroliti kwenye betri
Kipima maji hutumika kubainisha msongamano. Inajumuisha tube ndogo ya kioo iliyofungwa na upanuzi kwenye ncha ya chini iliyojaa risasi au zebaki na kiwango kilichohitimu kwenye mwisho wa juu. Kipimo hiki kimeandikwa kutoka 1.100 hadi 1.300 na maadili tofauti kati, kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini. chini. Ikiwa hydrometer hii imewekwa kwenye electrolyte, itazama kwa kina fulani. Kwa kufanya hivyo, itaondoa kiasi fulani cha electrolyte, na wakati nafasi ya usawa inafikiwa, uzito wa kiasi kilichohamishwa kitakuwa sawa na uzito wa hydrometer. Kwa kuwa wiani wa electrolyte ni sawa na uwiano wa uzito wake kwa kiasi, na uzito wa hydrometer inajulikana, kila ngazi ya kuzamishwa kwake katika suluhisho inalingana na wiani fulani.
Baadhi ya hidromita hazina mizani yenye thamani za msongamano, lakini zimealamishwa kwa maandishi: "Imechaji", "Nusu ya kutokwa", "kutokwa kamili" au sawa.
