Sulandırılmış və konsentratlaşdırılmış kükürd turşusu o qədər vacib kimyəvi maddələrdir ki, dünyada digər maddələrdən daha çox istehsal olunur. Ölkənin iqtisadi sərvəti onun istehsal etdiyi sulfat turşusunun miqdarı ilə ölçülə bilər.
Ayrılma prosesi
Sulfat turşusu müxtəlif konsentrasiyalı sulu məhlullar şəklində istifadə olunur. O, məhlulda H+ ionları hasil edərək iki mərhələdə dissosiasiya reaksiyasından keçir.
H2SO4 =H+ + HSO4 -;
HSO4- =H + + SO4 -2.
Sülfat turşusu güclüdür və onun dissosiasiyasının ilk mərhələsi o qədər intensivdir ki, demək olar ki, bütün orijinal molekullar H+-ionlarına və HSO parçalanır. 4-1 -ionları (hidrosulfat) məhlulda. Sonuncu qismən daha da parçalanır, başqa bir H+-ionu buraxır və sulfat ionu (SO4-2) məhlulda. Bununla belə, zəif bir turşu olan hidrogen sulfat hələ də üstünlük təşkil edir. H+ və SO4-2 üzərində həllində. Onun tam dissosiasiyası yalnız sulfat turşusu məhlulunun sıxlığı suyun sıxlığına, yəni güclü seyreltmə ilə yaxınlaşdıqda baş verir.
Sülfat turşusunun xassələri
O, temperaturundan və konsentrasiyasından asılı olaraq normal turşu və ya güclü oksidləşdirici agent kimi çıxış edə bilməsi ilə xüsusidir. Kükürd turşusunun soyuq seyreltilmiş məhlulu aktiv metallarla reaksiyaya girərək duz (sulfat) əmələ gətirir və hidrogen qazını buraxır. Məsələn, soyuq seyreltilmiş H2SO4 (tam iki mərhələli dissosiasiyasını nəzərə alaraq) və metal sink arasındakı reaksiya belə görünür:
Zn + H2SO4 = ZnSO4+ H2.
Təxminən 1,8 q/sm3 sıxlığı olan isti konsentratlı sulfat turşusu oksidləşdirici maddə kimi çıxış edərək, adətən turşulara qarşı inert olan materiallarla reaksiya verə bilər, məsələn metal mis kimi. Reaksiya zamanı mis oksidləşir və turşunun kütləsi azalır, hidrogen əvəzinə mis (II) sulfatın suda məhlulu və qaz halında olan kükürd qazı (SO2) əmələ gəlir, turşu metal ilə reaksiya verdikdə gözlənilən olacaq.
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + SO 2 + 2H2 O.
Məhsulların konsentrasiyası ümumiyyətlə necə ifadə edilir
Əslində hər hansı məhlulun konsentrasiyası müxtəlif ifadələrlə ifadə oluna biləryollar, lakin ən çox istifadə edilən çəki konsentrasiyası. O, məhlulun və ya həlledicinin müəyyən kütləsində və ya həcmində həll olunan maddənin qramlarının sayını göstərir (adətən 1000 q, 1000 sm3, 100 sm3 və 1 dm 3). Maddənin qramla kütləsi əvəzinə, onun mol ilə ifadə olunan miqdarını götürə bilərsiniz - onda siz 1000 q və ya 1 dm3 məhlul üçün molar konsentrasiyanı əldə edirsiniz.
Əgər molyar konsentrasiya məhlulun miqdarına deyil, yalnız həllediciyə nisbətdə müəyyən edilirsə, buna məhlulun molyarlığı deyilir. Temperaturdan müstəqilliyi ilə xarakterizə olunur.
Çox vaxt çəki konsentrasiyası 100 q həlledici üçün qramla göstərilir. Bu rəqəmi 100% çarparaq, onu çəki faizində (faiz konsentrasiyası) əldə edirsiniz. Məhz bu üsul sulfat turşusu məhlullarına tətbiqdə ən çox istifadə olunur.
Verilmiş temperaturda müəyyən edilmiş məhlulun konsentrasiyasının hər bir dəyəri onun çox xüsusi sıxlığına (məsələn, sulfat turşusu məhlulunun sıxlığına) uyğun gəlir. Buna görə də, bəzən həll dəqiqliklə xarakterizə olunur. Məsələn, 95,72% faiz konsentrasiyası ilə xarakterizə edilən H2SO4 məhlulu 1,835 q/sm sıxlığa malikdir. 3 t=20 °С-də. Yalnız sulfat turşusunun sıxlığı verildiyi təqdirdə belə bir məhlulun konsentrasiyasını necə təyin etmək olar? Belə uyğunluğu göstərən cədvəl ümumi və ya analitik kimya üzrə istənilən dərsliyin ayrılmaz hissəsidir.
Konsentrasiyaya çevrilmə nümunəsi
Gəlin konsentrasiyanı ifadə etməyin bir yolundan keçməyə çalışaqbaşqasına həll. Tutaq ki, 60% faiz konsentrasiyası olan suda H2SO4 məhlulu var. Əvvəlcə sulfat turşusunun müvafiq sıxlığını təyin edirik. H2SO4 (dördüncü sütun) sulu məhlulunun faiz konsentrasiyalarını (birinci sütun) və onların müvafiq sıxlıqlarını ehtiva edən cədvəl aşağıda göstərilmişdir.
Bundan 1, 4987 q/sm3-ə bərabər olan istənilən dəyəri müəyyən edirik. İndi bu məhlulun molyarlığını hesablayaq. Bunun üçün 1 litr suda H2SO4 kütləsini müəyyən etmək lazımdır. məhlul və turşunun müvafiq mol sayı.
100 q ehtiyat məhlulunun tutduğu həcm:
100 / 1, 4987=66,7 ml.
66,7 millilitr 60%-li məhlulda 60 q turşu olduğundan, onun 1 litrində:
(60 / 66, 7) x 1000=899,55
Sülfat turşusunun molyar çəkisi 98-dir. Beləliklə, onun 899,55 q qramında olan molların sayı belə olacaq:
899, 55 / 98=9, 18 mol.
Sülfat turşusunun sıxlığının konsentrasiyadan asılılığı şək. aşağıda.
Sülfat turşusundan istifadə
Müxtəlif sənaye sahələrində tətbiq olunur. Dəmir və polad istehsalında başqa bir maddə ilə örtülməzdən əvvəl metalın səthini təmizləmək üçün istifadə olunur, sintetik boyaların, həmçinin hidroklor və azot kimi digər növ turşuların yaradılmasında iştirak edir. O daəczaçılıq məhsulları, gübrələr və partlayıcı maddələrin istehsalında istifadə olunur, həmçinin neft emalı sənayesində neftdən çirklərin təmizlənməsində mühüm reagentdir.
Bu kimyəvi maddə evdə inanılmaz dərəcədə faydalıdır və qurğuşun-turşu akkumulyatorlarında (avtomobillərdə olanlar kimi) istifadə olunan sulfat turşusu məhlulu kimi asanlıqla əldə edilə bilər. Belə bir turşu adətən çəkiyə görə təxminən 30% - 35% H2SO 4 konsentrasiyaya malikdir, qalanı isə sudur.
Bir çox ev proqramları üçün 30% H2SO4 ehtiyaclarınızı ödəmək üçün kifayət qədər çox olacaq. Bununla belə, sənaye də sulfat turşusunun daha yüksək konsentrasiyası tələb edir. Adətən, istehsal prosesində əvvəlcə olduqca seyreltilmiş və üzvi çirklərlə çirklənmiş olduğu ortaya çıxır. Konsentratlaşdırılmış turşu iki mərhələdə alınır: əvvəlcə 70%-ə çatdırılır, sonra isə - ikinci mərhələdə - 96-98%-ə çatdırılır ki, bu da iqtisadi cəhətdən səmərəli istehsalın həddidir.
Sülfat turşusunun sıxlığı və onun dərəcələri
Qaynamaqla az qala 99% sulfat turşusu qısa müddətə əldə olunsa da, sonradan qaynama nöqtəsində SO3 itkisi konsentrasiyanı 98,3%-ə qədər azaldır. Ümumiyyətlə, 98% çeşid saxlamada daha dayanıqlıdır.
Turşunun kommersiya dərəcələri faiz konsentrasiyası ilə fərqlənir və onlar üçün kristallaşma temperaturlarının minimal olduğu qiymətlər seçilir. Bu, sulfat turşusu kristallarının çökməsini az altmaq üçün edilir.daşınması və saxlanması zamanı çöküntü. Əsas çeşidlər bunlardır:
- Qüllə (azotlu) - 75%. Bu dərəcəli sulfat turşusunun sıxlığı 1670 kq/m3 təşkil edir. Bu sözdə alın. azotlu üsul, tərkibində kükürd dioksidi SO2 olan ilkin xammalın astarlı qüllələrdə (sortun adı da buna görə) qovrulması zamanı əldə edilən qovurma qazı azotla işlənir (bu həm də H2 SO4, lakin azot oksidləri onda həll olunur). Nəticədə, turşu və azot oksidləri ayrılır, onlar prosesdə istehlak edilmir, lakin istehsal dövrünə qaytarılır.
- Əlaqə - 92, 5-98, 0%. Bu dərəcəli 98% sulfat turşusunun sıxlığı 1836,5 kq/m3 təşkil edir. O, həmçinin tərkibində SO2 olan qazın qızardılmasından əldə edilir və prosesə dioksidin SO3 təmasda olduqda oksidləşməsi daxildir (buna görə də sortun adı) bir neçə qat qatı vanadium katalizatoru ilə.
- Oleum - 104,5%. Onun sıxlığı 1896,8 kq/m3 təşkil edir. Bu, H2SO4-da SO3 həllidir, birinci komponentdə 20 var % və turşular - dəqiq 104,5%.
- Yüksək faizli oleum - 114,6%. Onun sıxlığı 2002 kq/m3.
- Batareya - 92-94%.
Avtomobil akkumulyatoru necə işləyir
Bu ən kütləvi elektrik cihazlarından birinin işləməsi tamamilə sulfat turşusunun sulu məhlulunun iştirakı ilə baş verən elektrokimyəvi proseslərə əsaslanır.
Avtomobil akkumulyatorunda seyreltilmiş sulfat turşusu elektrolit vəbir neçə plitə şəklində müsbət və mənfi elektrodlar. Müsbət lövhələr qırmızı-qəhvəyi materialdan - qurğuşun dioksiddən (PbO2), mənfi lövhələr isə bozumtul "süngər kimi" qurğuşundan (Pb) hazırlanır.
Elektrodlar qurğuşun və ya qurğuşun tərkibli materialdan hazırlandığından, bu tip akkumulyator çox vaxt qurğuşun-turşu akkumulyatoru adlanır. Onun performansı, yəni çıxış gərginliyinin böyüklüyü birbaşa elektrolit kimi akkumulyatora doldurulmuş sulfat turşusunun (kq/m3 və ya q/sm3) cari sıxlığı ilə müəyyən edilir.
Batareya boşaldıqda elektrolitlə nə baş verir
Qurğuşun-turşu akkumulyator elektroliti tam doldurulduqda 30% konsentrasiyada kimyəvi cəhətdən təmiz distillə edilmiş suda akkumulyator sulfat turşusunun məhluludur. Saf turşunun sıxlığı 1,835 q/sm3, elektrolit isə təxminən 1,300 q/sm3 təşkil edir. Batareyanın boşaldılması zamanı onun içərisində elektrokimyəvi reaksiyalar baş verir, bunun nəticəsində elektrolitdən sulfat turşusu alınır. Məhlulun konsentrasiyasının sıxlığı demək olar ki, mütənasibdir, ona görə də elektrolit konsentrasiyasının azalması səbəbindən azalmalıdır.
Boş altma cərəyanı akkumulyatordan axdıqca, onun elektrodlarının yanında olan turşu aktiv şəkildə istifadə olunur və elektrolit getdikcə daha çox durulaşır. Turşunun bütün elektrolitin həcmindən və elektrod plitələrinə yayılması kimyəvi reaksiyaların təxminən sabit intensivliyini saxlayır və nəticədə çıxışgərginlik.
Boş altma prosesinin əvvəlində turşunun elektrolitdən plitələrə yayılması tez baş verir, çünki yaranan sulfat elektrodların aktiv materialındakı məsamələri hələ də tıxamayıb. Sülfat əmələ gəlməyə və elektrodların məsamələrini doldurmağa başlayanda diffuziya daha yavaş baş verir.
Nəzəri olaraq, bütün turşu tükənənə və elektrolit təmiz su olana qədər boşalmağa davam edə bilərsiniz. Lakin təcrübə göstərir ki, elektrolitin sıxlığı 1,150 q/sm-ə endikdən sonra boşalmalar davam etməməlidir3.
Sıxlıq 1,300-dən 1,150-yə endikdə, bu o deməkdir ki, reaksiyalar zamanı bu qədər sulfat əmələ gəlib və o, boşqablardakı aktiv maddələrin bütün məsamələrini, yəni demək olar ki, bütün sulfat turşusunu doldurur. Sıxlıq konsentrasiyadan mütənasib olaraq asılıdır və eyni şəkildə batareyanın doldurulması da sıxlıqdan asılıdır. Əncirdə. Batareyanın doldurulmasının elektrolit sıxlığından asılılığı aşağıda göstərilmişdir.
Düzgün istifadə olunarsa, elektrolitin sıxlığının dəyişdirilməsi akkumulyatorun boşalma vəziyyətini təyin etmək üçün ən yaxşı vasitədir.
Elektrolitin sıxlığından asılı olaraq avtomobil akkumulyatorunun boşalma dərəcələri
Onun sıxlığı hər iki həftədən bir ölçülməlidir və oxunuşlar gələcək istinad üçün davamlı olaraq qeyd edilməlidir.
Elektrolit nə qədər sıx olarsa, tərkibində bir o qədər çox turşu olur və batareya bir o qədər çox doldurulur. Sıxlıq 1,300-1,280 q/sm3tam doldurulmasını göstərir. Bir qayda olaraq, elektrolitin sıxlığından asılı olaraq akkumulyatorun boşalmasının aşağıdakı dərəcələri fərqləndirilir:
- 1, 300-1, 280 - tam doldurulub:
- 1, 280-1, 200 - yarısından çoxu boş;
- 1, 200-1, 150 - yarısından az dolu;
- 1, 150 - demək olar ki, boşdur.
Tam doldurulmuş batareya avtomobilin elektrik şəbəkəsinə qoşulmazdan əvvəl hər hüceyrə üçün 2,5-2,7 volt gərginliyə malikdir. Yük qoşulan kimi gərginlik üç və ya dörd dəqiqə ərzində sürətlə təxminən 2,1 volta düşür. Bu, mənfi elektrod plitələrinin səthində və qurğuşun peroksid təbəqəsi ilə müsbət plitələrin metalı arasında nazik bir qurğuşun sulfat təbəqəsinin meydana gəlməsi ilə əlaqədardır. Avtomobil şəbəkəsinə qoşulduqdan sonra hüceyrə gərginliyinin son dəyəri təxminən 2,15-2,18 volt təşkil edir.
İşləmənin ilk saatı ərzində akkumulyatordan cərəyan axmağa başlayanda, dolduran daha çox sulfat əmələ gəlməsi səbəbindən hüceyrələrin daxili müqavimətinin artması səbəbindən 2 V-a qədər gərginlik azalır. plitələrin məsamələri və elektrolitdən turşunun çıxarılması. Cari axının başlamasına az qalmış elektrolitin sıxlığı maksimumdur və 1,300 q/sm3-ə bərabərdir. Əvvəlcə onun seyrəkləşməsi tez baş verir, lakin sonra plitələrin yaxınlığında turşunun sıxlığı ilə elektrolitin əsas həcmində balanslaşdırılmış bir vəziyyət qurulur, turşunun elektrodlar tərəfindən çıxarılması yeni hissələrin tədarükü ilə dəstəklənir. elektrolitin əsas hissəsindən turşu. Bu halda elektrolitin orta sıxlığıŞəkildə göstərilən asılılığa uyğun olaraq davamlı olaraq azalmağa davam edir. daha yüksək. İlkin düşmədən sonra gərginlik daha yavaş azalır, batareyanın yükündən asılı olaraq azalma sürəti. Boş altma prosesinin vaxt qrafiki Şəkildə göstərilmişdir. aşağıda.
Batareyada elektrolitin vəziyyətinə nəzarət
Sıxlığı təyin etmək üçün hidrometrdən istifadə olunur. O, kiçik bir möhürlənmiş şüşə borudan ibarətdir, aşağı ucunda çubuq və ya civə ilə doldurulmuş genişlənmə və yuxarı ucunda pilləli şkala var. Bu miqyas Şəkil 1-də göstərildiyi kimi 1.100 ilə 1.300 arasında müxtəlif dəyərlərlə etiketlənir. aşağıda. Bu hidrometr elektrolitə yerləşdirilərsə, müəyyən bir dərinliyə batacaq. Bununla o, müəyyən həcmdə elektrolitin yerini dəyişəcək və tarazlıq vəziyyətinə çatdıqda, yerdəyişən həcmin çəkisi sadəcə olaraq hidrometrin çəkisinə bərabər olacaqdır. Elektrolitin sıxlığı onun çəkisinin həcmə nisbətinə bərabər olduğundan və hidrometrin çəkisi məlum olduğundan, onun məhlula batırılmasının hər səviyyəsi müəyyən sıxlığa uyğundur.
Bəzi hidrometrlərdə sıxlıq dəyərləri olan şkala yoxdur, lakin aşağıdakı yazılarla qeyd olunur: "Yardım", "Yarım boşalma", "Tam boşalma" və ya oxşar.
