तनु सल्फ्यूरिक अम्ल का क्या अर्थ है? सल्फ्यूरिक एसिड और उसके उपयोग

सल्फ्यूरिक एसिड अणु का आकार क्रूसिफ़ॉर्म होता है:

भौतिक गुणसल्फ्यूरिक एसिड:

• गाढ़ा तैलीय तरल, रंगहीन और गंधहीन;
• घनत्व 1.83 ग्राम/सेमी 3;
• गलनांक 10.3°C;
• क्वथनांक 296.2°C;
• अत्यधिक हीड्रोस्कोपिक, किसी भी अनुपात में पानी के साथ मिश्रणीय;
• जब सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड को पानी में घोला जाता है, तो बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है ( महत्वपूर्ण! पानी में एसिड डालो! एसिड में पानी न मिलाएं!)

सल्फ्यूरिक एसिड दो प्रकार का होता है:

• पतलाएच 2 एसओ 4 (रेज़ब) - एसिड का एक जलीय घोल जिसमें एच 2 एसओ 4 का प्रतिशत 70% से अधिक नहीं होता है;
• केंद्रितएच 2 एसओ 4 (सांद्र) - एक जलीय अम्ल घोल जिसमें एच 2 एसओ 4 का प्रतिशत 70% से अधिक है;

एच 2 एसओ 4 के रासायनिक गुण

सल्फ्यूरिक एसिड दो चरणों में जलीय घोल में पूरी तरह से अलग हो जाता है:

एच 2 एसओ 4 ↔ एच + + एचएसओ 4 - एचएसओ 4 - ↔ एच + + एसओ 4 -

पतला सल्फ्यूरिक एसिड मजबूत एसिड के सभी विशिष्ट गुणों को प्रदर्शित करता है, जो प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है:

• मूल ऑक्साइड के साथ: एमजीओ + एच 2 एसओ 4 \u003d एमजीएसओ 4 + एच 2 ओ
• आधारों के साथ: H 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O
• लवण के साथ: H 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2HCl सल्फेट आयन के लिए गुणात्मक प्रतिक्रिया: SO 4 2- + Ba 2+ = BaSO 4 ↓

सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त करना और उसका उपयोग करना

सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन औद्योगिक रूप से दो तरह से किया जाता है: संपर्कऔर नाइट्रोजनवाला.

संपर्क विधि H2SO4 प्राप्त करना:

• पहले चरण में, सल्फर पाइराइट्स को भूनने से सल्फर डाइऑक्साइड प्राप्त होता है: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
• दूसरे चरण में, सल्फर डाइऑक्साइड को वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड में ऑक्सीकृत किया जाता है, प्रतिक्रिया वैनेडियम ऑक्साइड की उपस्थिति में आगे बढ़ती है, जो उत्प्रेरक की भूमिका निभाती है: 2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3
• तीसरे, अंतिम चरण में, ओलियम प्राप्त होता है, इसके लिए सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड को सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड में घोला जाता है: H 2 SO 4 + nSO 3 ↔ H 2 SO 4 nSO 3
• बाद में, ओलियम को लोहे की टंकियों में ले जाया जाता है, और पानी के साथ पतला करके ओलियम से सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त किया जाता है: H 2 SO 4 nSO 3 + H 2 O → H 2 SO 4

नाइट्रस विधि H2SO4 प्राप्त करना:

• पहले चरण में, धूल रहित सल्फर डाइऑक्साइड को सल्फ्यूरिक एसिड से उपचारित किया जाता है, जिसमें नाइट्रोज़ (नाइट्रिक ऑक्साइड) घुल जाता है: SO 2 + H 2 O + N 2 O 3 \u003d H 2 SO 4 + 2NO
• जारी नाइट्रिक ऑक्साइड को ऑक्सीजन द्वारा ऑक्सीकरण किया जाता है और सल्फ्यूरिक एसिड द्वारा पुन: अवशोषित किया जाता है: 2NO + O 2 \u003d 2NO 2 NO 2 + NO \u003d N 2 O 3

सल्फ्यूरिक एसिड का अनुप्रयोग:

• गैसों को सुखाने के लिए;
• अन्य अम्ल, लवण, क्षार आदि के उत्पादन में;
• उर्वरक, रंग, डिटर्जेंट प्राप्त करने के लिए;
• कार्बनिक संश्लेषण में;
• कार्बनिक पदार्थों के उत्पादन में.

सल्फ्यूरिक एसिड के लवण

चूँकि सल्फ्यूरिक एसिड एक डिबासिक एसिड है, यह दो प्रकार के लवण देता है: मध्यम लवण (सल्फेट्स) और अम्लीय लवण (हाइड्रोसल्फेट्स)।

सल्फेट्स पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं, CaSO 4, PbSO 4, BaSO 4 के अपवाद के साथ - पहले दो खराब घुलनशील होते हैं, और बेरियम सल्फेट व्यावहारिक रूप से अघुलनशील होता है। सल्फेट्स, जिसमें पानी शामिल है, विट्रियल (कॉपर सल्फेट - CuSO4 5H 2 O) कहलाते हैं।

सल्फ्यूरिक एसिड लवण की एक विशिष्ट विशेषता हीटिंग के प्रति उनका रवैया है, उदाहरण के लिए, सोडियम, पोटेशियम, बेरियम सल्फेट्स गर्मी के प्रतिरोधी हैं, 1000 डिग्री सेल्सियस पर भी विघटित नहीं होते हैं, साथ ही, तांबा, एल्यूमीनियम, लौह सल्फेट्स मामूली से भी विघटित होते हैं ऑक्साइड धातु और सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड बनाने के लिए गर्म करना: CuSO4 = CuO+SO 3।

कड़वे (MgSO 4 7H 2 O) और ग्लौबर (Na 2 SO 4 10H 2 O) लवणों का उपयोग रेचक के रूप में किया जाता है। कैल्शियम सल्फेट (CaSO 4 2H 2 O) - प्लास्टर कास्ट के निर्माण में।

सल्फ्यूरिक एसिड के भौतिक गुण:
भारी तैलीय तरल ("विट्रियल");
घनत्व 1.84 ग्राम/सेमी3; गैर-वाष्पशील, पानी में अत्यधिक घुलनशील - मजबूत हीटिंग के साथ; टी°पीएल. = 10.3°C, बीपी \u003d 296 डिग्री सेल्सियस, बहुत हीड्रोस्कोपिक, इसमें पानी हटाने के गुण होते हैं (कागज, लकड़ी, चीनी का जलना)।

जलयोजन की गर्मी इतनी अधिक होती है कि मिश्रण उबल सकता है, छिटक सकता है और जल सकता है। इसलिए, पानी में एसिड मिलाना आवश्यक है, न कि इसके विपरीत, क्योंकि जब एसिड में पानी मिलाया जाता है, तो हल्का पानी एसिड की सतह पर होगा, जहां निकलने वाली सारी गर्मी केंद्रित होगी।

सल्फ्यूरिक एसिड का औद्योगिक उत्पादन (संपर्क विधि):

1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2) 2एसओ 2 + ओ 2 वी 2 ओ 5 → 2एसओ 3

3) एनएसओ 3 + एच 2 एसओ 4 → एच 2 एसओ 4 एनएसओ 3 (ओलियम)

कुचले हुए शुद्ध गीले पाइराइट (सल्फर पाइराइट) को भट्ठे में ऊपर से जलाने के लिए डाला जाता है। द्रविकृत बिस्तर". नीचे से (काउंटरफ्लो सिद्धांत) ऑक्सीजन से समृद्ध हवा प्रवाहित होती है।
भट्ठी से भट्ठी गैस निकलती है, जिसकी संरचना है: एसओ 2, ओ 2, जल वाष्प (पाइराइट गीला था) और सिंडर (आयरन ऑक्साइड) के सबसे छोटे कण। गैस को ठोस कणों (एक चक्रवात और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर में) और जल वाष्प (एक सुखाने वाले टॉवर में) की अशुद्धियों से शुद्ध किया जाता है।
संपर्क उपकरण में, प्रतिक्रिया दर बढ़ाने के लिए सल्फर डाइऑक्साइड को वी 2 ओ 5 उत्प्रेरक (वैनेडियम पेंटोक्साइड) का उपयोग करके ऑक्सीकरण किया जाता है। एक ऑक्साइड से दूसरे ऑक्साइड में ऑक्सीकरण की प्रक्रिया प्रतिवर्ती होती है। इसलिए, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम के लिए इष्टतम स्थितियों का चयन किया जाता है - बढ़ा हुआ दबाव (क्योंकि सीधी प्रतिक्रिया कुल मात्रा में कमी के साथ आगे बढ़ती है) और तापमान 500 C से अधिक नहीं होता है (क्योंकि प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है)।

अवशोषण टॉवर में, सल्फर ऑक्साइड (VI) को सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड द्वारा अवशोषित किया जाता है।
जल अवशोषण का उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि बड़ी मात्रा में गर्मी निकलने पर सल्फर ऑक्साइड पानी में घुल जाता है, जिससे परिणामस्वरूप सल्फ्यूरिक एसिड उबल जाता है और भाप में बदल जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड धुंध के गठन से बचने के लिए, 98% केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग करें। सल्फर ऑक्साइड ऐसे एसिड में बहुत अच्छी तरह से घुल जाता है, जिससे ओलियम बनता है: H 2 SO 4 nSO 3

सल्फ्यूरिक एसिड के रासायनिक गुण:

एच 2 एसओ 4 एक मजबूत डिबासिक एसिड है, जो सबसे मजबूत खनिज एसिड में से एक है, उच्च ध्रुवता के कारण, एच - ओ बंधन आसानी से टूट जाता है।

1) सल्फ्यूरिक अम्ल जलीय घोल में वियोजित हो जाता है , एक हाइड्रोजन आयन और एक एसिड अवशेष बनाना:
एच 2 एसओ 4 = एच + + एचएसओ 4 -;
एचएसओ 4 - = एच + + एसओ 4 2-।
सारांश समीकरण:
एच 2 एसओ 4 = 2एच + + एसओ 4 2-।

2) धातुओं के साथ सल्फ्यूरिक एसिड की परस्पर क्रिया:
तनु सल्फ्यूरिक एसिड केवल हाइड्रोजन के बाईं ओर वोल्टेज श्रृंखला में धातुओं को घोलता है:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) सल्फ्यूरिक एसिड इंटरेक्शनबुनियादी ऑक्साइड के साथ:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) सल्फ्यूरिक एसिड की परस्पर क्रियाहाइड्रॉक्साइड्स:
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
एच 2 एसओ 4 + सीयू (ओएच) 2 → क्यूएसओ 4 + 2 एच 2 ओ

5) लवणों के साथ विनिमय अभिक्रियाएँ:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
BaSO 4 (एसिड में अघुलनशील) के सफेद अवक्षेप के निर्माण का उपयोग सल्फ्यूरिक एसिड और घुलनशील सल्फेट्स (सल्फेट आयन के लिए गुणात्मक प्रतिक्रिया) का पता लगाने के लिए किया जाता है।

सांद्र H2SO4 के विशेष गुण:

1) केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड है मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट ; धातुओं के साथ बातचीत करते समय (एयू, पीटी को छोड़कर) धातु की गतिविधि के आधार पर एस +4 ओ 2, एस 0 या एच 2 एस -2 तक पुनर्प्राप्त होता है। गर्म किए बिना, यह Fe, Al, Cr - passivation के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। परिवर्तनशील संयोजकता वाली धातुओं के साथ परस्पर क्रिया करते समय, बाद वाली धातुओं का ऑक्सीकरण हो जाता है उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं के लिए तनु अम्ल विलयन की तुलना में: Fe0→ Fe 3+, Cr 0→ सीआर 3+, एमएन 0→एमएन4+,एसएन 0→ एसएन 4+

सक्रिय धातु

8 अल + 15 एच 2 एसओ 4 (संक्षिप्त) → 4 अल 2 (एसओ 4) 3 + 12 एच 2 ओ + 3 एच 2 एस
4│2Al 0 – 6 इ- → 2Al 3+ - ऑक्सीकरण
3│ एस 6+ + 8ई → एस 2- बहाली

4एमजी+ 5एच 2 एसओ 4 → 4एमजीएसओ 4 + एच 2 एस + 4एच 2 ओ

मध्यम गतिविधि धातु

2Cr + 4 H 2 SO 4 (संक्षिप्त) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + एस
1│ 2Cr 0 - 6e → 2Cr 3+ - ऑक्सीकरण
1│ एस 6+ + 6ई → एस 0 - पुनर्प्राप्ति

धातु निष्क्रिय

2Bi + 6H 2 SO 4 (संक्षिप्त) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO2
1│ 2Bi 0 - 6e → 2Bi 3+ - ऑक्सीकरण
3│ एस 6+ + 2ई →एस 4+ - रिकवरी

2एजी + 2एच 2 एसओ 4 → एजी 2 एसओ 4 + एसओ 2 + 2एच 2 ओ

2) सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड कुछ गैर-धातुओं को ऑक्सीकरण करता है, एक नियम के रूप में, अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था तक, यह स्वयं कम हो जाता हैएस+4O2:

सी + 2एच 2 एसओ 4 (सांद्र) → सीओ 2 + 2एसओ 2 + 2एच 2 ओ

S+ 2H 2 SO 4 (सांद्र) → 3SO 2 + 2H 2 O

2P+ 5H 2 SO 4 (सांद्र) → 5SO 2 + 2H 3 PO 4 + 2H 2 O

3) जटिल पदार्थों का ऑक्सीकरण:
सल्फ्यूरिक एसिड HI और HBr को ऑक्सीकृत करके हैलोजन मुक्त करता है:
2 केबीआर + 2एच 2 एसओ 4 = के 2 एसओ 4 + एसओ 2 + बीआर 2 + 2एच 2 ओ
2 KI + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड क्लोराइड आयनों को मुक्त क्लोरीन में ऑक्सीकरण नहीं कर सकता है, जिससे विनिमय प्रतिक्रिया द्वारा एचसीएल प्राप्त करना संभव हो जाता है:
NaCl + H 2 SO 4 (सांद्र) = NaHSO 4 + HCl

सल्फ्यूरिक एसिड हाइड्रॉक्सिल समूहों वाले कार्बनिक यौगिकों से रासायनिक रूप से बंधे पानी को हटा देता है। सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति में एथिल अल्कोहल के निर्जलीकरण से एथिलीन का उत्पादन होता है:
सी 2 एच 5 ओएच = सी 2 एच 4 + एच 2 ओ।

सल्फ्यूरिक एसिड के संपर्क में आने पर चीनी, सेलूलोज़, स्टार्च और अन्य कार्बोहाइड्रेट का जलना भी उनके निर्जलीकरण द्वारा समझाया गया है:
सी 6 एच 12 ओ 6 + 12एच 2 एसओ 4 = 18एच 2 ओ + 12एसओ 2 + 6सीओ 2।

सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड में, ऑक्सीकरण एजेंट हाइड्रोजन धनायन नहीं है, बल्कि एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट - सल्फेट आयन है, जो तनु सल्फ्यूरिक एसिड में मजबूत जलयोजन के कारण ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में प्रकट नहीं होता है, और, परिणामस्वरूप, कम गतिशीलता।

एच 2 एसओ 4 (सांद्र) चांदी सहित मानक इलेक्ट्रोड क्षमता की सीमा में सभी धातुओं को ऑक्सीकरण करता है।

एस 6+ (एसओ 4 2-) + ने  एस 2- (एच 2 एस), एस ओ (एस), एस 4+ (एसओ 2)

सल्फ्यूरिक एसिड कटौती की ये प्रक्रियाएँ निम्नलिखित आयन-इलेक्ट्रॉनिक संतुलन अर्ध-प्रतिक्रियाओं के अनुरूप हैं:

SO 4 2- + 4H + + 2e ↔ SO 2 + 2H 2 O E o = + 0.17B

एसओ 4 2- + 10एच + + 8ई ↔ एच 2 एस + 4एच 2 ओ ई ओ = + 0.31बी

एसओ 4 2- + 8एच + + 6ई ↔ एस + 4एच 2 ओ ई ओ = + 0.36बी

CVOT के इन मानों का उपयोग करना ग़लत है, क्योंकि सल्फ्यूरिक एसिड की सांद्रता 1 mol/l से काफी अधिक है

योजनाबद्ध रूप से, सांद्र में धातुओं की ऑक्सीकरण अभिक्रियाएँ। H 2 SO 4 को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

मी + एच 2 एसओ 4 (संक्षिप्त) = मी एक्स (एसओ 4) वाई + एच 2 ओ + (एच 2 एस, एस, एसओ 2)

एच 2 एसऔरएसजिंक सहित सक्रिय धातुओं के मामले में अलग दिखें (ई हे मुझे  इ हे Zn ).

इसलिए 2 जिंक (ई) के नीचे एसईपी तालिका में सूचीबद्ध धातुओं की परस्पर क्रिया के दौरान जारी किया जाता है हे मुझे  इ हे Zn ).

यह याद रखना चाहिए कि जब एक ही धातु के लिए प्रतिक्रिया की स्थिति बदलती है, तो विभिन्न उत्पाद प्राप्त किए जा सकते हैं, इसलिए प्रस्तावित योजना कुछ हद तक सशर्त है। उदाहरण के लिए, लंबे समय तक गर्म करने के दौरान, एल्यूमीनियम की सान्द्रता के साथ परस्पर क्रिया। सल्फ्यूरिक एसिड न केवल सल्फर, बल्कि हाइड्रोजन सल्फाइड भी बना सकता है:

अल + एच 2 एसओ 4 (संक्षिप्त) = अल 2 (एसओ 4) 3 + एच 2 ओ + एस

अल + एच 2 एसओ 4 (संक्षिप्त) = अल 2 (एसओ 4) 3 + एच 2 ओ + एच 2 एस

क्षार धातुओं के साथ, सल्फ्यूरिक एसिड सान्द्र. और रज़ब. प्रतिक्रिया के अनुसार उसी तरह से बातचीत करता है: Na + H 2 SO 4 (razb., conc.) \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O + H 2 S

सल्फ्यूरिक एसिड के साथ सीसे की परस्पर क्रिया की विशेषताएं हैं - एक अम्लीय घुलनशील नमक बनता है - लेड हाइड्रोसल्फेट:

पीबी + 3एच 2 एसओ 4 (संक्षिप्त) = पीबी (एचएसओ 4) 2 + 2एच 2 ओ + एसओ 2

प्रत्येक प्रतिक्रिया के लिए, आयन-इलेक्ट्रॉन संतुलन के समीकरण बनाना और गुणांकों को व्यवस्थित करना आवश्यक है। सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, और चांदी सहित एसईपीओटी तालिका में सूचीबद्ध धातुओं को ऑक्सीकरण करता है।

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं को प्रदर्शित करने वाली धातुएँ, एसिड के मामले में जिसमें ऑक्सीकरण एजेंट एक हाइड्रोजन धनायन है, कम ऑक्सीकरण अवस्थाओं में और सांद्र में ऑक्सीकृत होती हैं। एच 2 एसओ 4 - उच्चतर तक। उदाहरण के लिए, लोहा:

Fe + H 2 SO 4 (अंतर) = FeSO 4 + H 2

2Fe + 6H 2 SO 4 (सांद्र) = Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3SO 2 (गर्म होने पर)

गर्म करने पर ही दूसरी प्रतिक्रिया होती है। ठंडे सांद्रण में. एच 2 एसओ 4 लोहा, साथ ही एल्यूमीनियम, क्रोमियम, मैंगनीज - निष्क्रिय हैं। निष्क्रियता प्रतिक्रिया को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

2Fe + 3H 2 SO 4 (सांद्र) = Fe 2 O 3 + 3H 2 O + 3SO 2 (ठंड में)

गैर-धातु-घटाने वाले एजेंटों के साथ सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड की परस्पर क्रिया।

"गैर-धातु-अपचायक एजेंट" शब्द का अर्थ न केवल गैर-धातुओं के परमाणु हैं, बल्कि उनके आयन भी हैं, उदाहरण के लिए, हैलाइड आयन, जो अलग-अलग डिग्री तक कम करने वाले गुणों को प्रदर्शित करते हैं। कम करने वाले एजेंट की ताकत (सिस्टम के एसआरटीएफ का मूल्य) के आधार पर, सल्फ्यूरिक एसिड को सल्फर डाइऑक्साइड या हाइड्रोजन सल्फाइड में कम किया जा सकता है (आयोडीन आयन जैसे मजबूत कम करने वाले एजेंट के मामले में)।

उदाहरण के लिए:

3एस + 2एच 2 एसओ 4 = 3एसओ 2 + 2एच 2 ओ

सी + 2एच 2 एसओ 4 = 2एसओ 2 + सीओ 2 + 2एच 2 ओ

HCl + H 2 SO 4  प्रतिक्रिया नहीं होती, क्योंकि क्लोराइड आयन एक कमजोर अपचायक है

एचबीआर + एच 2 एसओ 4 = बीआर 2 + एसओ 2 + एच 2 ओ

HI + H 2 SO 4 = I 2 + H 2 S + H 2 O

सल्फ्यूरिक एसिड रासायनिक उद्योग का सबसे महत्वपूर्ण उत्पाद है। सल्फ्यूरिक अम्ल का सूत्र H2SO4 है। रंगहीन तैलीय तरल, पानी से भारी। पानी के साथ मिश्रित होने पर, हाइड्रेट्स बनते हैं, तीव्र ताप होता है, इसलिए सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड में पानी डालना सख्त मना है। सल्फ्यूरिक एसिड को लगातार हिलाते हुए एक पतली धारा में पानी में डालना चाहिए।

सल्फ्यूरिक एसिड कार्बनिक पदार्थों से पानी निकालता है, उन्हें कार्बोनाइज करता है। उद्योग में, पानी को बांधने की सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड की क्षमता का उपयोग गैसों को सुखाने के लिए किया जाता है।

सल्फ्यूरिक एसिड एक मजबूत इलेक्ट्रोलाइट है; यह जलीय घोल में पूरी तरह से अलग हो जाता है। रंग लिटमस और मिथाइल ऑरेंज संकेतक लाल।

कड़ाई से बोलते हुए, एक हाइड्रोजन आयन विभाजित हो जाता है (दूसरे चरण में पृथक्करण बहुत छोटा होता है):

एच 2 एसओ 4 = एच + + एचएसओ 4 -

हाइड्रोजन के बाईं ओर वोल्टेज की श्रृंखला में स्थित धातुएँ सल्फ्यूरिक एसिड समाधान से हाइड्रोजन को विस्थापित करती हैं:

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 (एक नमक बनता है - जिंक सल्फेट)

इस प्रतिक्रिया में ऑक्सीकरण एजेंट एसिड का हाइड्रोजन है:

Zn 0 + H 2 +1 SO 4 = Zn +2 SO 4 + H 2 0

गर्म करने पर, सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड सोने और प्लैटिनम को छोड़कर, हाइड्रोजन के दाईं ओर की धातुओं के साथ भी प्रतिक्रिया करता है। सल्फर ऑक्सीकरण एजेंट होगा. तांबे के साथ प्रतिक्रिया में, यह सल्फर ऑक्साइड (IV) में अपचयित हो जाता है:

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (रंगहीन गैस निकलती है)

ऑक्सीकरण अवस्थाओं के संकेत के साथ:

Cu 0 + 2H 2 S +6 O 4 = Cu +2 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O

100% के करीब की सांद्रता पर सल्फ्यूरिक एसिड लोहे को निष्क्रिय कर देता है, प्रतिक्रिया आगे नहीं बढ़ती है।

धातु ऑक्साइड के साथ, प्रतिक्रिया नमक और पानी के निर्माण के साथ आगे बढ़ती है:

एमजीओ + एच 2 एसओ 4 = एमजीएसओ 4 + एच 2 ओ

आयनिक रूप में (ऑक्साइड को आयनों में विघटित न करें!):

एमजीओ + 2एच + + एसओ 4 2− = एमजी 2+ + एसओ 4 2− + एच 2 ओ

एमजीओ + 2एच + = एमजी 2+ + एच 2 ओ

सल्फ्यूरिक एसिड क्षार के साथ प्रतिक्रिया करके नमक और पानी बनाता है:

2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O

आयनिक रूप में:

2Na + + 2OH - + 2H + + SO 4 2 - = 2Na + + SO 4 2 - + 2H 2 O

ओह - + एच + \u003d एच 2 ओ

सल्फेट आयन के लिए एक गुणात्मक प्रतिक्रिया बेरियम लवण के साथ बातचीत है - बेरियम सल्फेट अवक्षेप का एक सफेद क्रिस्टलीय अवक्षेप, नाइट्रिक एसिड में अघुलनशील:

H 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2HCl

2H + + SO 4 2− + Ba 2+ + 2Cl – = BaSO 4 ↓ + 2H + + 2Cl –

SO 4 2− + Ba 2+ = BaSO 4 ↓

सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग कई एसिड बनाने के लिए किया जाता है, क्योंकि यह उन्हें लवण से विस्थापित करता है। प्रयोगशाला में, इस प्रकार हाइड्रोक्लोरिक एसिड प्राप्त किया जा सकता है (गर्म करने पर, उसके बाद जारी हाइड्रोजन क्लोराइड को पानी में घोलने पर), आदि:

2NaCl + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2HCl

कम आयनिक समीकरण:

सीएल - + एच + = एचसीएल

सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग उद्योग में पेट्रोलियम उत्पादों, कोटिंग से पहले धातु की सतहों की सफाई, तांबे की सफाई (शोधन), उर्वरकों, ग्लूकोज आदि के उत्पादन में किया जाता है।

2. कार्बन डाइऑक्साइड प्राप्त करना और एकत्र करना। बर्तन में इस गैस की मौजूदगी के सबूत

कार्बन डाइऑक्साइड को प्रयोगशाला में डालने से उत्पन्न किया जाता है

1. चाक में हाइड्रोक्लोरिक अम्ल:
   CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2
2. सोडा में हाइड्रोक्लोरिक या सल्फ्यूरिक एसिड:
   Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2

हम टेस्ट ट्यूब को गैस आउटलेट ट्यूब वाले स्टॉपर से बंद कर देते हैं जहां प्रतिक्रिया होती है। हम ट्यूब को फ्लास्क में कम करते हैं (कार्बन डाइऑक्साइड हवा से भारी है), गर्दन को रूई के टुकड़े से ढंकना वांछनीय है।

हम फ्लास्क में चूने के पानी का एक पारदर्शी घोल डालकर, उसे हिलाकर कार्बन डाइऑक्साइड की उपस्थिति साबित करते हैं। अघुलनशील कैल्शियम कार्बोनेट के बनने के कारण चूने का पानी गंदला हो जाता है:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O

सल्फ्यूरिक एसिडआणविक सूत्र H2SO4 के साथ एक अत्यधिक संक्षारक मजबूत खनिज एसिड है। यह एक रंगहीन चिपचिपा तरल है जिसका रंग थोड़ा पीला हो सकता है और यह सभी सांद्रता में पानी में घुलनशील है। लोगों को इसके खतरों से आगाह करने के लिए औद्योगिक उत्पादन प्रक्रिया के दौरान सल्फ्यूरिक एसिड को गहरे भूरे रंग में रंगा जा सकता है। सल्फ्यूरिक अम्ल का ऐतिहासिक नाम है विट्रियल का तेल.

सल्फ्यूरिक एसिड एक डिबासिक एसिड है और इसकी सांद्रता के आधार पर इसके अलग-अलग गुण होते हैं। अन्य सामग्रियों, जैसे धातु, जीवित ऊतक (जैसे त्वचा और मांस) या यहां तक ​​कि पत्थरों के लिए इसकी संक्षारकता को मुख्य रूप से इसकी मजबूत अम्लीय प्रकृति और, केंद्रित रूप में, मजबूत निर्जलीकरण और ऑक्सीकरण गुणों के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। उच्च सांद्रता में सल्फ्यूरिक एसिड संपर्क में आने पर बहुत गंभीर क्षति पहुंचा सकता है, क्योंकि यह न केवल हाइड्रोलिसिस के माध्यम से रासायनिक जलन का कारण बनता है, बल्कि निर्जलीकरण के माध्यम से माध्यमिक थर्मल जलन का भी कारण बनता है। सल्फ्यूरिक एसिड कॉर्निया को जला देता है और अगर आंखों में चला जाए तो स्थायी अंधापन हो सकता है। इसलिए, इसका उपयोग करते समय गंभीर सुरक्षा उपाय किए जाने चाहिए। इसके अलावा, यह हीड्रोस्कोपिक है, हवा से जलवाष्प को तुरंत अवशोषित कर लेता है।

विभिन्न प्रकार के रासायनिक गुणों के साथ, सल्फ्यूरिक एसिड के उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला है, जिसमें घरेलू अम्लीय सीवर क्लीनर, सीसा-एसिड बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट और विभिन्न सफाई एजेंट शामिल हैं। यह रासायनिक उद्योग में भी एक प्रमुख घटक है। प्रमुख अनुप्रयोगों में खनिज प्रसंस्करण, उर्वरक उत्पादन, तेल शोधन, अपशिष्ट जल उपचार और रासायनिक संश्लेषण शामिल हैं। सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन व्यापक रूप से विभिन्न तरीकों जैसे संपर्क प्रक्रिया, गीली कटैलिसीस प्रक्रिया और कुछ अन्य तरीकों से किया जाता है।

सल्फ्यूरिक एसिड का इतिहास

विट्रियल का अध्ययन प्राचीन काल में शुरू हुआ। सुमेरियों के पास विट्रियल प्रजातियों की एक सूची थी, जिसे उन्होंने पदार्थ के रंग के अनुसार वर्गीकृत किया था। विट्रियल की उत्पत्ति और गुणों की कुछ शुरुआती चर्चाएं ग्रीक चिकित्सक डायोस्कोराइड्स (पहली शताब्दी ईस्वी) और रोमन प्रकृतिवादी प्लिनी द एल्डर (23-79 ईस्वी) के लेखन में पाई जा सकती हैं। गैलेन ने इसके चिकित्सीय उपयोगों पर भी चर्चा की। धातु विज्ञान में विट्रियल के उपयोग का वर्णन प्राचीन यूनानी रसायन विज्ञान कार्यों में किया गया है। जोसिमासे पैनोपोलिस, थीसिस में "फिसिका और मिस्टिका» और पपीरस "एक्स" लीडेन।

इस्लामी कीमियागर जाबिर इब्न हय्यान(721-815 ई.), रज़ी (865-925 ई.) और जमाल डीन अल वटवत(1318, पुस्तक लिखी " मबाहिज अल-फ़िकार वा-मनाहिज अल-"इबार"), उनकी खनिज वर्गीकरण सूची में विट्रियल को शामिल किया गया। इब्न सिना ने विट्रियल के औषधीय उपयोग और किस्मों पर ध्यान केंद्रित किया।

मध्ययुगीन यूरोपीय रसायनज्ञों द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड को "विट्रियल ऑयल" कहा जाता था। ब्यूवैस के विंसेंट की कृतियों और निबंध "में इस नाम का उल्लेख मिलता है। कंपोजिटम डी कंपोजिट्स"जिम्मेदार ठहराया गया अल्बर्ट महान.स्यूडो-गेरबर के काम से एक अंश " सुम्मा पूर्णता"लंबे समय तक इसे सल्फ्यूरिक एसिड का पहला नुस्खा माना जाता था, लेकिन यह एक गलत व्याख्या थी।

17वीं शताब्दी में, जर्मन-डेनिश रसायनज्ञ जोहान ग्लौबर ने भाप की उपस्थिति में साल्टपीटर (पोटेशियम नाइट्रेट, KNO3) के साथ सल्फर को जलाकर सल्फ्यूरिक एसिड तैयार किया। जैसे ही यह सड़ता है, साल्टपीटर सल्फर को SO 3 में ऑक्सीकृत कर देता है, जो पानी के साथ मिलकर सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन करता है। 1736 में, लंदन के एक फार्मासिस्ट जोशुआ वार्ड ने सल्फ्यूरिक एसिड का बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू करने के लिए इस पद्धति का उपयोग किया।

1746 में बर्मिंघम में, जॉन रोएबक ने सीसा-युक्त कक्षों में सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन करने के लिए इस विधि को अपनाया, जो मजबूत, सस्ते थे और पहले इस्तेमाल किए गए ग्लास कंटेनरों से बड़े हो सकते थे। यह लीड चैम्बर प्रक्रियासल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन का प्रभावी औद्योगीकरण सुनिश्चित किया। कुछ सुधारों के बाद, यह विधि, जिसे "लीड चैंबर प्रक्रिया" या "चैंबर प्रक्रिया" कहा जाता है, लगभग दो शताब्दियों तक सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए मानक बनी रही।

जॉन रोबक प्रक्रिया में निर्मित सल्फ्यूरिक एसिड 65% सांद्रता तक पहुंच गया। बाद में एक फ्रांसीसी रसायनज्ञ द्वारा सीसा कक्ष प्रक्रिया में सुधार किया गया जोस लुईसगे-लुसाक और ब्रिटिश रसायनज्ञ जॉन ग्लोवर ने एकाग्रता में 78% तक सुधार किया। हालाँकि, कुछ रंगों और अन्य रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए अधिक संकेंद्रित उत्पाद की आवश्यकता होती है। 18वीं शताब्दी के दौरान यह केवल मूल रसायन प्रक्रियाओं के समान तकनीक में सूखे आसुत खनिजों के साथ किया जा सकता था। पाइराइट (आयरन डाइसल्फ़ाइड, FeS 2) को आयरन (II) सल्फेट, FeSO 4 देने के लिए हवा में गर्म किया गया था, जिसे आयरन (III) सल्फेट, Fe 2 (SO 4) 3 बनाने के लिए हवा में और अधिक गर्म करने पर ऑक्सीकरण किया गया था। 480 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने पर, यह आयरन ऑक्साइड (III) और सल्फर ट्राइऑक्साइड में विघटित हो जाता है, जिसे किसी भी सांद्रता में सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त करने के लिए पानी के माध्यम से पारित किया जा सकता है। हालाँकि, इस प्रक्रिया के खर्च ने सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के बड़े पैमाने पर उपयोग को रोक दिया।

1831 में, ब्रिटिश सिरका व्यापारी पेरेग्रीन फिलिप्स ने संपर्क प्रक्रिया का पेटेंट कराया, जो सल्फर ट्राइऑक्साइड और केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए बहुत अधिक किफायती प्रक्रिया थी। आज, विश्व का लगभग सारा सल्फ्यूरिक एसिड इसी विधि से उत्पादित किया जाता है।

सल्फ्यूरिक एसिड के भौतिक गुण

सी + 2 एच 2 एसओ 4 → सीओ 2 + 2 एसओ 2 + 2 एच 2 ओ

एस + 2 एच 2 एसओ 4 → 3 एसओ 2 + 2 एच 2 ओ

सोडियम क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया

यह सोडियम क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया करता है और हाइड्रोजन क्लोराइड गैस और सोडियम बाइसल्फेट उत्पन्न करता है:

NaCl + H 2 SO 4 → NaHSO 4 + HCl

सुगंधित श्रृंखला में इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन

बेंजीन संबंधित सल्फोनिक एसिड बनाने के लिए सुगंधित श्रृंखला में सल्फ्यूरिक एसिड के साथ इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन से गुजरता है।

प्रसार

शुद्ध सल्फ्यूरिक एसिड पानी के प्रति अत्यधिक आकर्षण के कारण पृथ्वी पर प्राकृतिक रूप से निर्जल रूप में नहीं पाया जाता है। तरलीकृत सल्फ्यूरिक एसिड अम्लीय वर्षा का एक घटक है, जो पानी की उपस्थिति में सल्फर डाइऑक्साइड के वायुमंडलीय ऑक्सीकरण से बनता है, अर्थात। सल्फ्यूरिक एसिड का ऑक्सीकरण. सल्फर डाइऑक्साइड कोयला या तेल जैसे सल्फर युक्त ईंधन के दहन से मुख्य उप-उत्पाद है।

सल्फ्यूरिक एसिड आयरन सल्फाइड जैसे सल्फाइड खनिजों के ऑक्सीकरण के माध्यम से स्वाभाविक रूप से बनता है। परिणामी पानी अत्यधिक अम्लीय हो सकता है और इसे एसिड माइन वॉटर ड्रेनेज (एएसडब्ल्यूएम) या एसिड रॉक ड्रेनेज (एएसडी) कहा जाता है। यह अम्लीय पानी सल्फाइड चट्टान में मौजूद धातुओं को घोलने में सक्षम है, जिसके परिणामस्वरूप चमकीले रंग की जहरीली धाराएँ निकलती हैं। आणविक ऑक्सीजन के साथ पाइराइट (आयरन सल्फाइड) के ऑक्सीकरण में, आयरन (II) या Fe 2+ बनता है:

2 FeS 2 (s.s.) + 7 O 2 + 2 H 2 O → 2 Fe 2+ (s.s.) + 4 SO 4 2− (s.s.) + 4 H +

4 Fe 2+ + O 2 + 4 H + → 4 Fe 3+ + 2 H 2 O

परिणामी Fe 3+ को हाइड्रॉक्साइड या जलीय ऑक्साइड के रूप में अवक्षेपित किया जा सकता है:

Fe 3+ (w.s.) + 3 H 2 O → Fe (OH) 3 (s.w.) + 3 H +

आयरन (III) आयन ("ट्राइवैलेंट आयरन") भी पाइराइट को ऑक्सीकरण कर सकता है:

FeS 2 (g.) + 14 Fe 3+ + 8 H 2 O → 15 Fe 2+ (s.s.) + 2 SO 4 2− (s.s.) + 16 H +

जब पाइराइट को आयरन (III) के साथ ऑक्सीकृत किया जाता है, तो प्रक्रिया तेज हो सकती है। इस प्रक्रिया द्वारा गठित डीसीटी में शून्य से नीचे पीएच मान मापा गया है।

डीसीटी धीमी गति से सल्फ्यूरिक एसिड भी बना सकता है, इसलिए जलभृत की एसिड न्यूट्रलाइजिंग क्षमता (एएनसी) उत्पादित एसिड को बेअसर कर सकती है। ऐसे मामलों में, खनिजों के साथ एसिड न्यूट्रलाइजेशन प्रतिक्रिया से खनिज घोल से पानी में कुल घुलित ठोस पदार्थों (टीटीएस) की सांद्रता को बढ़ाया जा सकता है।

सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग कुछ समुद्री प्रजातियों, जैसे केल्प, द्वारा बचाव के रूप में किया जाता है देसमारेस्टिया मुंडा(ऑर्डर डेस्मरेस्टियासी) सेल रिक्तिकाओं में सल्फ्यूरिक एसिड को केंद्रित करता है।

अलौकिक सल्फ्यूरिक एसिड

शुक्र

शुक्र के ऊपरी वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड, सल्फर डाइऑक्साइड और जल वाष्प के साथ फोटोकैमिकल प्रतिक्रिया से सल्फ्यूरिक एसिड बनता है। 169 एनएम से कम तरंग दैर्ध्य के पराबैंगनी प्रोटॉन कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बन मोनोऑक्साइड और परमाणु ऑक्सीजन में फोटोडिसोसिएट कर सकते हैं। परमाणु ऑक्सीजन अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है। जब यह सल्फर डाइऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है, जो शुक्र के वायुमंडल में एक सूक्ष्म घटक है, तो परिणाम सल्फर ट्राइऑक्साइड होता है, जो शुक्र के वायुमंडल के एक अन्य छोटे घटक जल वाष्प के साथ मिलकर सल्फ्यूरिक एसिड बना सकता है। शुक्र के ऊपरी, ठंडे वातावरण में, सल्फ्यूरिक एसिड एक तरल के रूप में मौजूद है, और ऊपर से देखने पर सल्फ्यूरिक एसिड के घने बादल ग्रह की सतह को पूरी तरह से अस्पष्ट कर देते हैं। बादलों की मुख्य परत ग्रह की सतह से 45-70 किमी ऊपर फैली हुई है, कम घना कोहरा इसकी सतह से 30 किमी नीचे और 90 किमी से ऊपर फैला हुआ है। लगातार शुक्र के बादल केंद्रित अम्लीय वर्षा का निर्माण करते हैं, जैसे पृथ्वी के वायुमंडल में बादल जल वर्षा का निर्माण करते हैं।

वायुमंडल सल्फ्यूरिक एसिड चक्र प्रदर्शित करता है। जैसे ही सल्फ्यूरिक एसिड वर्षा की बूंदें वायुमंडल की गर्म परतों के तापमान प्रवणता के माध्यम से नीचे गिरती हैं, वे गर्म हो जाती हैं और जल वाष्प छोड़ती हैं, और अधिक से अधिक केंद्रित हो जाती हैं। जब वे 300 डिग्री सेल्सियस से ऊपर तापमान तक पहुंचते हैं, तो गैस चरण में सल्फ्यूरिक एसिड सल्फर ट्राइऑक्साइड और पानी में विघटित होना शुरू हो जाता है। सल्फर ट्राइऑक्साइड अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है और सल्फर डाइऑक्साइड और परमाणु ऑक्सीजन में विघटित होता है, जो कार्बन डाइऑक्साइड बनाने के लिए कार्बन मोनोऑक्साइड के अंशों को ऑक्सीकरण करता है। सल्फर डाइऑक्साइड और जलवाष्प संवहन धाराओं के माध्यम से मध्य वायुमंडलीय परतों से उच्चतर परतों की ओर बढ़ते हैं, जहां वे वापस सल्फ्यूरिक एसिड में परिवर्तित हो जाते हैं - चक्र दोहराता है।

यूरोप

नासा के गैलीलियो मिशन का एक इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम बृहस्पति के चंद्रमा यूरोपा पर एक अलग विलुप्ति को दर्शाता है, जिसके लिए एक या अधिक सल्फ्यूरिक एसिड हाइड्रेट्स को जिम्मेदार ठहराया गया है। पानी के साथ घोल में सल्फ्यूरिक एसिड पानी के पिघलने बिंदु के हिमांक में महत्वपूर्ण गिरावट का कारण बनता है, -63 डिग्री सेल्सियस तक, और इससे यूरोपा की बर्फ की परत के नीचे तरल समाधान के अस्तित्व की संभावना अधिक हो जाएगी। स्पेक्ट्रम की व्याख्या कुछ हद तक संदिग्ध है। कुछ ग्रह वैज्ञानिक सल्फेट आयन को वर्णक्रमीय गुण निर्दिष्ट करना पसंद करते हैं, शायद यूरोपा की सतह पर एक या अधिक खनिजों के हिस्से के रूप में।

सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन

सल्फ्यूरिक एसिड पारंपरिक संपर्क प्रक्रिया (डीकेडीए -) के माध्यम से सल्फर, ऑक्सीजन और पानी से बनता है। दोहरासंपर्क - दोहरा अवशोषण) या गीले सल्फ्यूरिक एसिड कटैलिसीस (MSCA) की प्रक्रिया।

संपर्क प्रक्रिया

एस (जी.) + ओ 2 (जी.) → एसओ 2 (जी.)

फिर इसे वैनेडियम (V) ऑक्साइड उत्प्रेरक की उपस्थिति में ऑक्सीजन का उपयोग करके सल्फर ट्राइऑक्साइड में ऑक्सीकृत किया जाता है। यह प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है और सल्फर ट्राइऑक्साइड का निर्माण एक ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया है।

2 एसओ 2 (जी.) + ओ 2 (जी.) ≡ 2 एसओ 3 (जी.) (वी 2 ओ 5 की उपस्थिति में)

सल्फर ट्राइऑक्साइड को 97-98% H2SO4 द्वारा अवशोषित करके ओलियम (H2S2O7) बनाया जाता है, जिसे इस नाम से भी जाना जाता है। धूआं सल्फ्यूरिक एसिड. फिर ओलियम को सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड बनाने के लिए पानी से पतला किया जाता है।

एच 2 एसओ 4 (एल) + एसओ 3 (जी) → एच 2 एस 2 ओ 7 (एल)

एच 2 एस 2 ओ 7 (एल) + एच 2 ओ (एल) → 2 एच 2 एसओ 4 (एल)

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सल्फर ट्राइऑक्साइड और पानी के बीच प्रतिक्रिया की मजबूत ऊष्माक्षेपी प्रकृति के कारण SO 3 को सीधे पानी में घोलना व्यावहारिक नहीं है। प्रतिक्रिया से तरल के बजाय संक्षारक एरोसोल उत्पन्न होता है, जिसे अलग करना बहुत मुश्किल होता है।

एसओ 3 (जी.) + एच 2 ओ (एल) → एच 2 एसओ 4 (एल)

सल्फ्यूरिक एसिड गीली कटैलिसीस प्रक्रिया

पहले चरण में, सल्फर को जलाकर सल्फर डाइऑक्साइड बनाया जाता है।

एस (एसटी) + ओ 2 (जी.) → एसओ 2 (जी.)

या वैकल्पिक रूप से, हाइड्रोजन सल्फाइड गैस (H 2 S) को SO 2 गैस में जलाया जाता है:

2 एच 2 एस + 3 ओ 2 → 2 एच 2 ओ + 2 एसओ 2 (−518 केजे/मोल)

फिर उत्प्रेरक के रूप में वैनेडियम (V) ऑक्साइड के साथ ऑक्सीजन का उपयोग करके इसे सल्फर ट्राइऑक्साइड में ऑक्सीकृत किया जाता है।

2 SO 2 + O 2 → 2 SO 3 (−99 kJ/mol) (प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है)

सल्फर ट्राइऑक्साइड सल्फ्यूरिक एसिड H2SO4 में हाइड्रेटेड होता है:

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 (g.) (−101 kJ/mol)

अंतिम चरण 97-98% एच 2 एसओ 4 के तरल में सल्फ्यूरिक एसिड का संघनन है:

एच 2 एसओ 4 (जी) → एच 2 एसओ 4 (एल) (−69 केजे / मोल)

अन्य विधियाँ

एक अन्य विधि कम समझी जाने वाली मेटाबाइसल्फाइट विधि है, जिसमें मेटाबाइसल्फाइट को एक बीकर के तल में रखा जाता है और इसमें 12.6 मोलर सांद्रता वाला हाइड्रोक्लोरिक एसिड मिलाया जाता है। परिणामी गैस नाइट्रिक एसिड के माध्यम से बुलबुले बनाती है, जिससे भूरा/लाल धुआं निकलता है। प्रतिक्रिया के पूरा होने को धुएं की समाप्ति द्वारा चिह्नित किया जाता है। यह विधि अविभाज्य कोहरा नहीं बनाती है, जो काफी सुविधाजनक है।

प्रयोगशाला में सल्फर को हवा में जलाकर और परिणामी गैस को हाइड्रोजन पेरोक्साइड घोल में घोलकर सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त किया जा सकता है।

एसओ 2 + एच 2 ओ 2 → एच 2 एसओ 4

1900 से पहले, अधिकांश सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन सीसा कक्ष प्रक्रिया में किया जाता था। 1940 की शुरुआत में, संयुक्त राज्य अमेरिका में उत्पादित सल्फ्यूरिक एसिड का 50% तक सीसा कक्ष प्रक्रिया के माध्यम से प्राप्त किया गया था।

19वीं सदी की शुरुआत से लेकर मध्य 19वीं सदी तक, अन्य स्थानों के अलावा, प्रेस्टनपैन्स, स्कॉटलैंड, श्रॉपशायर और काउंटी एंट्रीम, आयरलैंड में लेगेन वैली में "विट्रियल" प्रतिष्ठान थे, जहां कपड़ों को ब्लीच करने के लिए विट्रियल का उपयोग किया जाता था। पहले, लिनन को दूध से ब्लीच किया जाता था, लेकिन यह एक धीमी प्रक्रिया थी, और विट्रियल के उपयोग ने ब्लीचिंग प्रक्रिया को तेज कर दिया।

सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग

सल्फ्यूरिक एसिड एक बहुत ही महत्वपूर्ण रासायनिक उत्पाद है और वास्तव में सल्फ्यूरिक एसिड का राष्ट्रीय उत्पादन औद्योगिक ताकत का एक अच्छा संकेतक है। 2004 में विश्व उत्पादन लगभग 180 मिलियन टन था, निम्नलिखित भौगोलिक वितरण के साथ: एशिया 35%, उत्तरी अमेरिका (मेक्सिको सहित) 24%, अफ्रीका 11%, पश्चिमी यूरोप 10%, पूर्वी यूरोप और रूस 10%, ऑस्ट्रेलिया और ओशिनिया 7% , दक्षिण अमेरिका 7%। इस मात्रा का अधिकांश (~60%) उर्वरकों के लिए उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से सुपरफॉस्फेट, अमोनियम फॉस्फेट और अमोनियम सल्फेट्स में। लगभग 20% का उपयोग रासायनिक उद्योग में डिटर्जेंट, सिंथेटिक रेजिन, रंग, फार्मास्यूटिकल्स, पेट्रोलियम उत्प्रेरक, कीटनाशकों और एंटीफ्ऱीज़ के उत्पादन के साथ-साथ तेल अच्छी तरह से अम्लीकरण, एल्यूमीनियम वसूली, कागज आकार, जल उपचार जैसी विभिन्न प्रक्रियाओं में किया जाता है। लगभग 6% उपयोग रंगद्रव्य के लिए होता है, जिसमें पेंट, एनामेल्स, रंगीन स्याही, लेपित वस्त्र और कागज शामिल हैं; शेष को विभिन्न प्रकार के उपयोगों के लिए निर्देशित किया जाता है, जैसे विस्फोटक, सिलोफ़न, एसीटेट और विस्कोस कपड़े, स्नेहक, अलौह धातु और बैटरी का उत्पादन।

रसायनों का औद्योगिक उत्पादन

सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग मुख्य रूप से फॉस्फोरिक एसिड का उत्पादन करने के लिए गीली प्रक्रिया में किया जाता है, जिसका उपयोग फॉस्फेट उर्वरक बनाने के लिए किया जाता है। यह विधि फॉस्फेट रॉक का उपयोग करती है, जिसका 100 मिलियन टन से अधिक प्रतिवर्ष संसाधित किया जाता है। यह कच्चा माल नीचे फ्लोरोएपेटाइट के रूप में दिखाया गया है, हालांकि सटीक संरचना भिन्न हो सकती है। कैल्शियम सल्फेट, हाइड्रोजन फ्लोराइड (एचएफ), और फॉस्फोरिक एसिड का उत्पादन करने के लिए इसे 93% सल्फ्यूरिक एसिड के साथ उपचारित किया जाता है। एचएफ को हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड की तरह हटा दिया जाता है। पूरी प्रक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

Ca 5 F(PO 4) 3 + 5 H 2 SO 4 + 10 H 2 O → 5 CaSO 4 2 H 2 O + HF + 3 H 3 PO 4

अमोनियम सल्फेट, एक महत्वपूर्ण नाइट्रोजन उर्वरक, आमतौर पर लौह और इस्पात संयंत्रों की आपूर्ति करने वाले कोकिंग संयंत्रों से उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित किया जाता है। अपशिष्ट सल्फ्यूरिक एसिड के साथ कोयले के थर्मल अपघटन में गठित अमोनिया की प्रतिक्रिया से अमोनिया कृषि रसायन उद्योग को बिक्री के लिए नमक (अक्सर लोहे के संदूषण के कारण भूरे रंग का) के रूप में क्रिस्टलीकृत हो जाता है।

सल्फ्यूरिक एसिड का एक अन्य महत्वपूर्ण उपयोग एल्यूमीनियम सल्फेट के उत्पादन के लिए है, जिसे पेपरमेकर एलम के रूप में भी जाना जाता है। यह लुगदी के रेशों पर थोड़ी मात्रा में साबुन के साथ प्रतिक्रिया करके जिलेटिनस एल्युमीनियम कार्बोक्सिलेट दे सकता है जो सेल्युलोज रेशों को एक कठोर कागज की सतह में जमा देने में मदद करता है। इसका उपयोग एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड बनाने के लिए भी किया जाता है, जिसका उपयोग जल उपचार संयंत्रों में सीवेज को फ़िल्टर करने और पानी के स्वाद को बेहतर बनाने के लिए किया जाता है। बॉक्साइट को सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके एल्युमिनियम सल्फेट प्राप्त किया जाता है:

अल 2 ओ 3 + 3 एच 2 एसओ 4 → अल 2 (एसओ 4) 3 + 3 एच 2 ओ

डाई घोल के उत्पादन में सल्फ्यूरिक एसिड भी महत्वपूर्ण है।

सल्फर-आयोडीन चक्र

सल्फर-आयोडीन चक्र हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए उपयोग की जाने वाली थर्मोकेमिकल प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला है। इसमें तीन रासायनिक प्रतिक्रियाएं शामिल हैं, जिनमें से नेटवर्क अभिकारक पानी है और नेटवर्क उत्पाद हाइड्रोजन और ऑक्सीजन हैं।

सल्फर और आयोडीन यौगिकों को पुनः प्राप्त किया जाता है और पुन: उपयोग किया जाता है, इसलिए इस प्रक्रिया को एक चक्र माना जाता है। यह एंडोथर्मिक प्रक्रिया उच्च तापमान पर होनी चाहिए, इसलिए ऊर्जा को गर्मी के रूप में आपूर्ति की जानी चाहिए।

सल्फर-आयोडीन चक्र को हाइड्रोजन-आधारित अर्थव्यवस्था के लिए हाइड्रोजन की आपूर्ति के एक तरीके के रूप में प्रस्तावित किया गया है। इसमें आधुनिक भाप सुधार विधियों की तरह हाइड्रोकार्बन की आवश्यकता नहीं होती है। लेकिन यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस प्रकार गठित हाइड्रोजन में सभी उपलब्ध ऊर्जा इसे उत्पन्न करने के लिए उपयोग की जाने वाली गर्मी द्वारा प्रदान की जाती है।

सल्फर-आयोडीन चक्र पर वर्तमान में हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए एक संभावित विधि के रूप में शोध किया जा रहा है, लेकिन उच्च तापमान पर केंद्रित संक्षारक एसिड अभी भी एक दुर्गम सुरक्षा खतरा पैदा करता है यदि प्रक्रिया बड़े पैमाने पर बनाई जाती है।

औद्योगिक क्लीनर

ऑटोमोटिव और महत्वपूर्ण उपकरण अनुप्रयोगों को बेचे जाने से पहले रोल्ड शीट और बिलेट्स से ऑक्सीकरण, संक्षारण और स्केल को हटाने के लिए लौह और इस्पात उद्योग में सल्फ्यूरिक एसिड का बड़ी मात्रा में उपयोग किया जाता है। प्रयुक्त एसिड को अक्सर स्पेंट एसिड रिकवरी प्लांट (एसआरए) का उपयोग करके पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। ये इकाइयाँ खर्च किए गए एसिड को प्राकृतिक गैस, रिफाइनरी गैस, ईंधन तेल या अन्य ईंधन स्रोतों के साथ दहन करती हैं। यह दहन प्रक्रिया गैसीय सल्फर डाइऑक्साइड (एसओ 2) और सल्फर ट्राइऑक्साइड (एसओ 3) का उत्पादन करती है, जिसका उपयोग फिर "नए" सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। आरओसी संयंत्र धातु गलाने वाले संयंत्रों, रिफाइनरियों और अन्य उद्योगों में आम समावेशन हैं जहां सल्फ्यूरिक एसिड की बड़ी मात्रा में खपत होती है, क्योंकि आरओसी संयंत्र घटते एसिड के निपटान और नए एसिड खरीदने की बार-बार की लागत से काफी सस्ता है।

उत्प्रेरक

सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग रासायनिक उद्योग में विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, यह साइक्लोहेक्सानोन ऑक्सीम को कैप्रोलैक्टम में बदलने के लिए एक सामान्य एसिड उत्प्रेरक है, जिसका उपयोग नायलॉन बनाने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग मैनहेम प्रक्रिया के माध्यम से नमक से हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। एच 2 एसओ 4 का उपयोग बड़े पैमाने पर तेल शोधन में किया जाता है, उदाहरण के लिए आइसोब्यूटिलीन के साथ आइसोब्यूटेन की प्रतिक्रिया के लिए उत्प्रेरक के रूप में आइसोक्टेन बनता है, एक यौगिक जो गैसोलीन की ऑक्टेन संख्या को बढ़ाता है।

इलेक्ट्रोलाइट

सल्फ्यूरिक एसिड लेड-एसिड (कार) बैटरियों (लेड-एसिड बैटरी) में उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है:

एनोड पर:

पीबी + एसओ 4 2- ⇌ पीबीएसओ 4 + 2 ई -

कैथोड पर:

पीबीओ 2 + 4 एच + + एसओ 4 2- + 2 ई - ⇌ पीबीएसओ 4 + 2 एच 2 ओ

पीबी + पीबीओ 2 + 4 एच + + 2 एसओ 4 2- ⇌ 2 पीबीएसओ 4 + 2 एच 2 ओ

रोजमर्रा की जिंदगी में आवेदन

सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड अक्सर अम्लीय नाली क्लीनर में मुख्य घटक होता है, जिसका उपयोग ग्रीस, बाल, रैपिंग पेपर आदि को हटाने के लिए किया जाता है। क्षारीय विकल्पों के समान, ये पाइप क्लीनर हाइड्रोलिसिस के माध्यम से वसा और प्रोटीन को भंग कर सकते हैं। इसके अलावा, चूंकि सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड में मजबूत निर्जलीकरण गुण होता है, इसलिए यह निर्जलीकरण प्रक्रिया के माध्यम से रैपिंग पेपर को भी घोल सकता है। चूंकि एसिड पानी के साथ तीव्रता से प्रतिक्रिया कर सकता है, इसलिए ऐसे अम्लीय पाइप क्लीनर को सफाई पाइप में धीरे-धीरे जोड़ा जाना चाहिए।

स्वास्थ्य

सल्फ्यूरिक एसिड और सल्फोनेटेड फेनोलिक रेजिन डिबैक्टेरोल के मुख्य तत्व हैं, एक तरल सामयिक एजेंट जिसका उपयोग बार-बार होने वाले एफ़्थस स्टामाटाइटिस (गैंग्रीनस अल्सर) के उपचार में या किसी भी मौखिक प्रक्रिया के लिए किया जाता है जिसके लिए नेक्रोटिक ऊतकों के नियंत्रित फोकस डीब्रिडमेंट की आवश्यकता होती है।

सल्फ्यूरिक एसिड सुरक्षा

प्रयोगशाला खतरा

सल्फ्यूरिक एसिड खतरनाक रूप से संक्षारक होता है और गंभीर जलन पैदा कर सकता है। अन्य संक्षारक मजबूत एसिड और मजबूत क्षार के साथ मिलकर, यह रासायनिक जलन का कारण बनता है क्योंकि यह एमाइड हाइड्रोलिसिस और एस्टर हाइड्रोलिसिस के माध्यम से जीवित ऊतकों में प्रोटीन और वसा को तेजी से विघटित करता है। इसके अलावा, यह एक निर्जलीकरण गुण भी प्रदर्शित करता है जो हाइड्रोकार्बन को निर्जलित करता है, अतिरिक्त गर्मी छोड़ता है और रासायनिक जलन के अलावा द्वितीयक थर्मल बर्न का कारण बनता है। इस वजह से, सल्फ्यूरिक एसिड से होने वाली क्षति संभावित रूप से प्रयोगशालाओं में पाए जाने वाले कई अन्य तुलनीय मजबूत एसिड, जैसे सल्फ्यूरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड से होने वाली क्षति से अधिक खतरनाक या गंभीर है। आंखों के संपर्क में आने पर यह तेजी से कॉर्निया पर हमला करता है, जिसके परिणामस्वरूप स्थायी अंधापन हो जाता है। इसके अलावा, यह आंतरिक अंगों को स्थायी नुकसान पहुंचा सकता है और निगलने पर घातक हो सकता है। सल्फ्यूरिक एसिड का परिवहन करते समय हमेशा सुरक्षात्मक उपकरण का उपयोग किया जाना चाहिए। इसके अलावा, यह मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट उच्च सांद्रता में कई धातुओं का संक्षारण करता है और इसे सावधानी से संग्रहित किया जाना चाहिए।

अधिक सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड की तैयारी के साथ खतरा अधिक है। 1.5 एम के बराबर या उससे अधिक के समाधान को "संक्षारक" लेबल किया जाता है, जबकि 0.5 एम से ऊपर लेकिन 1.5 एम से कम के समाधान को "उत्तेजक" लेबल किया जाता है। हालाँकि, यहां तक ​​कि एक सामान्य प्रयोगशाला "पतली" डिग्री (लगभग 1 एम, 10%) भी पर्याप्त समय के लिए संपर्क में रहने पर कागज को निर्जलीकरण के साथ जला देती है।

अन्य संक्षारक पदार्थों की तरह, त्वचा पर एसिड फैलने के लिए मानक प्राथमिक उपचार, प्रचुर मात्रा में पानी से धोना है। एसिड बर्न के आसपास के ऊतकों को ठंडा करने और द्वितीयक क्षति को रोकने के लिए कम से कम दस से पंद्रह मिनट तक फ्लशिंग जारी रखी जाती है। दूषित कपड़ों को तुरंत हटा दिया जाता है, नीचे की त्वचा को अच्छी तरह से धोया जाता है।

तनु अम्ल की तैयारी तनुकरण प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न गर्मी के कारण भी खतरनाक हो सकती है। पानी की अपेक्षाकृत उच्च ताप क्षमता का लाभ उठाने के लिए सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड को हमेशा पानी में मिलाया जाता है, दूसरे तरीके से नहीं। सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड में पानी मिलाने से सल्फ्यूरिक एसिड एरोसोल फैल जाता है, या इससे भी बदतर, विस्फोट हो जाता है। 6 एम (35%) से अधिक सांद्रता वाले घोल की तैयारी सबसे खतरनाक है, क्योंकि उत्पन्न गर्मी पतला एसिड को उबालने के लिए पर्याप्त हो सकती है: प्रभावी यांत्रिक आंदोलन और बाहरी शीतलन (उदाहरण के लिए, बर्फ स्नान) आवश्यक हैं।

प्रयोगशाला पैमाने पर, सल्फ्यूरिक एसिड को विआयनीकृत पानी से कुचली हुई बर्फ पर सांद्रित एसिड डालकर घोला जा सकता है। एंडोथर्मिक प्रक्रिया में बर्फ पिघलती है, साथ ही एसिड भी घुल जाता है। इस प्रक्रिया में बर्फ को पिघलाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा एसिड को घोलने से निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा से अधिक होती है, इसलिए घोल ठंडा रहता है। एक बार जब बर्फ पिघल जाए, तो पानी का उपयोग करके आगे द्रवीकरण किया जा सकता है।

शुद्ध सल्फ्यूरिक एसिड को कांच के बर्तनों या बोतलों में सुरक्षित रूप से संग्रहित किया जाना चाहिए।

औद्योगिक खतरा

हालांकि सल्फ्यूरिक एसिड ज्वलनशील नहीं है, लेकिन रिसाव की स्थिति में धातुओं के संपर्क में आने से हाइड्रोजन गैस निकल सकती है। एसिड एरोसोल और गैसीय सल्फर डाइऑक्साइड का फैलाव सल्फ्यूरिक एसिड से जुड़ा एक अतिरिक्त आग का खतरा है।

इस एसिड द्वारा प्रस्तुत मुख्य व्यावसायिक खतरा त्वचा के संपर्क में आने से जलन (ऊपर देखें) और एरोसोल का साँस लेना है। उच्च सांद्रता में एरोसोल के संपर्क में आने से आंखों, श्वसन पथ और श्लेष्म झिल्ली में तत्काल और गंभीर जलन होती है: यह जोखिम के बाद जल्दी ठीक हो जाती है, हालांकि यदि ऊतक क्षति अधिक गंभीर थी तो बाद में फुफ्फुसीय एडिमा का खतरा होता है। कम सांद्रता पर, सल्फ्यूरिक एसिड एरोसोल के दीर्घकालिक संपर्क का सबसे आम तौर पर बताया गया लक्षण दांतों की सड़न है, जो लगभग सभी अध्ययनों में पाया गया है: 1997 के आंकड़ों के आधार पर, संभावित दीर्घकालिक वायुमार्ग की चोट का प्रमाण अनिर्णायक है। अमेरिका में, अनुमेय एक्सपोज़र सीमा (पीईएल) ) सल्फ्यूरिक एसिड के लिए 1 mg/m 3 तय किया गया है: अन्य देशों में सीमाएँ समान हैं। ऐसी रिपोर्टें हैं कि सल्फ्यूरिक एसिड के सेवन से सबस्यूट संयुक्त अध:पतन के साथ विटामिन बी12 की कमी हो जाती है। ऐसे मामलों में, रीढ़ की हड्डी सबसे अधिक प्रभावित होती है, लेकिन ऑप्टिक तंत्रिकाओं में डिमाइलेशन, एक्सोन की हानि और ग्लियोसिस पाया जा सकता है।

कानूनी बंदिशें

सल्फ्यूरिक एसिड की अंतर्राष्ट्रीय बिक्री को 1988 के संयुक्त राष्ट्र कन्वेंशन द्वारा नारकोटिक ड्रग्स और साइकोट्रोपिक पदार्थों में अवैध तस्करी के खिलाफ नियंत्रित किया जाता है, जो कन्वेंशन की तालिका II सूची में सल्फर को एक रसायन के रूप में सूचीबद्ध करता है जिसका उपयोग अक्सर मादक दवाओं और साइकोट्रोपिक पदार्थों के अवैध निर्माण में किया जाता है।

अमेरिका में, सल्फ्यूरिक एसिड रासायनिक तोड़फोड़ और निषिद्ध वस्तुओं की तस्करी अधिनियम के तहत स्थापित आवश्यक या स्रोत रसायनों की सूची की अनुसूची II पर है। इसलिए, सल्फ्यूरिक एसिड में लेनदेन, जैसे बिक्री, स्थानांतरण, अमेरिका से निर्यात और अमेरिका में आयात, अमेरिकी औषधि प्रवर्तन प्रशासन द्वारा विनियमन और निगरानी के अधीन हैं।