Концентрација и густина сумпорне киселине. Зависност густине концентрације сумпорне киселине у акумулатора

Разблажи и концентрисана сумпорне киселине - то је толико важне хемикалије које производе више у свету него било које друге супстанце. Економско богатство земље може се оценити у смислу произведене у њој сумпорне киселине.

дисоцијација процес

Сумпорна киселина се употребљава у облику водених раствора различитих концентрација. Она подлеже дисоцијације реакцију у две фазе, производећи Х ⁺ јони у раствору.

Х ₂ СО ₄ = Х ^{+ +} ХСО ₄ ^-;

ХСО ₄ ^- = Х ^{+ +} СО ₄ ^-2.

Сумпорна киселина је јак, а прва фаза дисоцијације настаје тако брзо да су практично сви оригиналног молекула разбити на Х ⁺ -јонима и хсо ₄ ^-1 -јонима (водоник сулфат) у раствору. Рецент делимично распасти даље ослобађајући Х ⁺ јоне другом и остављајући сулфат јон (СО ₄ ^{-2) у} раствору. Међутим, хидрогенсулфат, будући слабе киселине, још увијек преовладава у раствору Х ⁺ и СО ₄ ^-2. Цомплете дисоцијација се јавља само када густина раствора сумпорне киселине недалеко густине воде, р. Ф под високим разблаживања.

Својства сумпорне киселине

То је посебан у смислу да може да делује као конвенционалне киселине или јаке оксиданса - у зависности од температуре и концентрације. Хладна разблажен раствор сумпорне киселине реагује са активним металним дајући соли (сулфат) и еволуцију водоника. На пример, реакција између хладном разблаженом Х ₂ СО ₄ (под претпоставком његова пуна корака дисоцијације) и металног цинка како следи:

Зн + Х ₂ СО ₄ = ЗнСО ₄ + Х _2.

Вруће концентрована сумпорна киселина, чија је густина око 1,8 г / цм ^3, може да делује као оксиданс, реаговањем са материјалима који су генерално инертне на киселине, као што је на пример бакра. Током реакције, бакра се оксидује и киселина маса се смањује, раствор се формира бакра сулфата (ИИ) у води и гасовите сумпордиоксида (СО _{2) уместо} водоника, што би се очекивао реакцијом киселине са металом.

Цу + 2Х ₂ СО ₄ = ЦуСО ₄ + СО ₂ + 2Х ₂ О.

Како је опште изражава концентрацијом раствора

Заправо, концентрација било ког решења може бити изражен на различите начине, али најчешће коришћена концентрација тежински. Она показује број грама растворка у одређеном тежином или запремином раствора или растварача (обично 1000 г, 1000 цм ^3, 100 цм ³ и 1 дм ^3). Уместо масе у грамима супстанце могу узети количину, изражено у младежа, - потом добијени моларне концентрације 1000 г или 1 дм ³ раствора.

Ако моларна концентрација одређене у односу не износ раствора, али само до растварача, то се зове Молалност решења. Одликује независности температуре.

Често концентрација тежину наведено у грамима на 100 грама растварача. Помножи ову цифру од 100%, се припрема на виду тежинског процента (по концентрацији). То јест, ова метода се најчешће користи као применити на раствором сумпорне киселине.

Свака вредност концентрације раствора, одређен на датој температури, то одговара врло специфичном густином (нпр густину раствора сумпорне киселине). Због тога, понекад се карактерише решење. На пример, Х ₂ СО ₄ раствора назначен проценат концентрације 95.72%, а густине 1,835 г / цм ³ при т = 20 ° Ц. Како одредити концентрација таквог решења, уколико се даје само сумпорне киселине густину? Табела давање таквог кореспонденцију је учвршћење било уџбеника на општој или аналитичкој хемији.

ПРИМЕР концентрација Прерачунавање

Пусти из једног начина изражавања другом концентрације раствора. Претпоставимо да имамо Х ₂ СО ₄ решење у води са 60% концентрацији. Прво смо дефинисати густину одговарајућег сумпорне киселине. Табела садржи проценте (прва колона) и одговарајући густину воденом раствору Х ₂ СО ₄ (четврта колона), је приказан испод.

Он одређује жељену вредност која је једнака 1.4987 г / цм ^3. Ми сада израчунати моларитет раствора. За ово је неопходно да се одреди масу Х ₂ СО ₄ у 1 литру раствора и одговарајуће број молова киселине.

Волуме, које заузимају 100 г матичног раствора:

100 / 1.4987 = 66.7 мл.

Пошто у 66.7 мл 60% раствора садржала 60 г киселине у 1 литар ће садржати:

(60 / 66.7) к 1000 = 899, 55 г.

сумпорна киселина веигхт молски једнако 98. Дакле, број младежа садржаних у 899.55 г својих грама, биће:

899,55 / 98 = 9,18 мол.

Зависност густине концентрације сумпорне киселине је приказан на слици. испод.

Коришћење сумпорне киселине

Користи се у различитим индустријама. У производњи гвожђа и челика се користи за чишћење металну површину пре него што је прекривена друге супстанце укључене у стварању синтетичких боја, као и других врста киселина као што су хлороводонична и азотна. Такође се користи у производњи фармацеутских производа, ђубрива и експлозива, и још увек је важан реагенс у уклањању нечистоћа из сирове нафте на прераде индустрији.

Овај хемијски је изузетно користан у свакодневном животу, и лако доступан као раствор сумпорне киселине користи у оловних акумулатора (нпр оне које су у аутомобилима). Таква киселина генерално има концентрацију од око 30% до 35% Х ₂ СО ₄ тежинских, равнотежа - вода.

За многе потрошачке апликације 30% Х ₂ СО ₄ ће бити више него довољно да задовољи њихове потребе. Међутим, у индустрији и захтева много већу концентрацију сумпорне киселине. Типично, током производње се прво добија довољно разблаженом и контаминирани органским инклузија. Концентрисана киселине добија у две фазе: прво, је прилагођен 70%, а затим - у другом кораку - се повећава на 96-98%, што је ограничавајући параметар за економски одрживу производњу.

Густина сумпорне киселине и њених сорти

Иако скоро 99% сумпорне киселине може накратко бити на рефлуксу, али накнадна губитак СО ₃ на тачки кључања смањује концентрацију 98,3%. Уопштено говорећи, врсте са индекса 98% стабилније у складишту.

Комерцијални разред киселине варирају у својој концентрацији, а за које је изабрано тих вредности при којој нискотемпературне кристализација. Ово се ради да би се смањио губитак кристала сумпорне киселине исталожи током транспорта и складиштења. Главне врсте су:

• Кула (Нитроус) - 75%. густина сумпорне киселине класе је једнака 1670 кг ^{/ м3.} Гет његова тзв. нитроус поступак у коме добијена нитрозо третира (ово је такође Х ₂ СО _{4, али} са раствореним оксида азота) у примарном печењем цалцинед сировог гаса који садржи сумпор диоксид _{СО2, у} постројени торњеве (отуда варијететима име). Као резултат додељује оксиде киселине и азота који нису конзумира у процесу, и вратила се у производни циклус.
• Контакт - 92,5-98,0%. густина сумпорне киселине од 98% од класе је једнака 1836.5 кг ^{/ м3.} Такође добијени од Роастер гасова _{садрже СО2,} при чему поступак обухвата анхидрид оксидацију диоксида на СО ₃ са контактом (отуда назив разреда) са више слојева чврстог ванадијума катализатора.
• Олеум - 104,5%. Његова густина је једнак 1896,8 кг ^{/ м3.} Овај раствор СО ₃ у Х ₂ СО _{4, где} прва компонента садржи 20%, а киселине - је 104,5%.
• Врхунски ОЛЕУМ - 114,6%. Његова густина - 2002 кг / м ^3.
• Батерија - 92-94%.

Како акумулатора

Рад овог једног од најпопуларнијих електричних уређаја заснива се у потпуности на електрохемијске процесе који се дешавају у присуству воденог раствора сумпорне киселине.

Батерија аутомобиле садржи разблажена сумпорна киселина електролита и позитивне и негативне електроде у облику неколико плоча. Позитивне плоче су израђене од црвенкасто браон материјала - од олово диоксид (ПБО _{2), и негативна} - од сивкастог "сунђера" олово (Пб).

Пошто су електроде су направљене од олова или оловног материјала, ова врста батерије се често назива батерија леад-ацид. Његов оперативност, т. Е. Излазни напон је директно одређује оно што је у овом тренутку густина сумпорне киселине (кг / м3 или г / цм ^{3), попуњени} батерији као електролитом.

Шта се дешава са електролита када се батерија празни,

Електролит Батерија леад-ацид представља пуњива раствор сумпорне киселине у хемијски чистом дестилованој води са концентрацијом од интереса 30% на потпуног пуњења. Нето киселина има густину од 1.835 г / ^{цм3, електролита} - око 1.300 г / цм ^3. Када се батерија испразни, ИТ електрохемијских реакција дешавају доводи сумпорне киселине повучене из електролита. концентрација раствора зависи скоро сразмерно густини, тако да би требало смањити због пада концентрације електролита.

Докле год је пражњење струја тече кроз киселина батерије се широко користи у близини своје електроде и електролита постаје разблаженом. ацид дифузија од укупне запремине електролита и електрода плоче подржава приближно константан интензитет хемијских реакција и, сходно томе, излазни напон.

На почетку процеса пражњења дифузије киселине електролита у плочи настаје брзо јер насталог сулфата са још постигнут пора у активног материјала од електрода. Када сулфат почиње да се формира и попуни поре електрода, дифузија одвија спорије.

Теоретски је могуће наставити да испуни док сви киселина неће користити, а електролит биће састављена од чисте воде. Међутим, искуство показује да је ниво не треба да се настави након што је густина електролита пао на 1.150 г / ^цм3.

Када се густина смањује од 1.300 до 1,150, што значи толико сулфат је формиран током реакције, и испуњава све поре у активног материјала на плочама, тј. Е. из раствора већ одабрана скоро све сумпорне киселине. Густина зависи од концентрације пропорционално, и слично, густина оптужбе батерије зависи. Фиг. показује зависност густине батерије електролита.

Промена густине електролита, најбољи начин за одређивање пражњења батерије државе, под условом да се правилно користи.

Степени пражњење акумулатора у зависности од густине електролита

Његова густина треба да се мери сваке две недеље и морају увек бити читање рекорд за будућу употребу.

Више густа електролита, више киселине садржи и више је батерија напуњена. Густина 1,300-1,280 г / цм ³ скроз напуњен. Типично, након степена пражњења батерије варира у зависности од густине електролита:

• 1,300-1,280 - потпуно напуњена:
• 1,280-1,200 - више од половине празна;
• 1,200-1,150 - наплаћује мање од половине;
• 1.150 - скоро празан.

У потпуно напуњеном батеријом пре повезивања у аутомобилској напон сваке ћелије је 2,5 до 2,7 В. Чим оптерећења је спојен, напон убрзо падне на око 2,1 В три до четири минута. То је због формирања танког слоја оловног сулфата на површини негативних електрода плоче и између олова слоја и металне пероксида позитивне плочама. Коначна вредност напона ћелија након путне мреже која повезује око 2,15-2,18 волти.

Када струја почиње да тече кроз батерије током првог сата рада, постоји пад напона до 2 В, због повећаног отпора унутрашња ћелија због формирања већих количина сулфата који испуњава поре плочама и избор електролита киселине. Непосредно пре почетка протока текуће густине електролита максимална и једнака 1.300 г / цм ^3. У почетку је подпритисак догоди брзо, али онда поставите равнотежног стања између густине киселине код плоча и значајно електролита Селецтион Волуме електрода подржан киселину унос комада киселине из масе електролита. Просечна густина електролита и даље стално смањење у односу приказан на слици. горе. Након што је почетни пад напона смањује спорије, њена стопа смањења зависи од оптерећења батерије. Процес распоред пражњење Време је приказано на сл. испод.

Контрола стања електролита у акумулатору

Да бисте утврдили хидрометра густине користи. Састоји се од запечаћеној стакленој цеви са додатком на доњем крају, испуњен живом или ударцем, и градације скали на горњем крају. Ова скала обележена од 1.100 до 1.300 са различитим међурезултатима, као на слици. испод. Ако хидрометра се налази у електролит, она ће потонути до одређене дубине. Тако да ће одређене запремине електролита, а када се достигне позицију равнотежа, тежина расељених обима ће бити само једнак хидрометру тежине. Пошто густина електролита једнак однос тежине на запремине, а позната тежина хидрометру, тада сваки ниво урањања у раствору одговара одређеном њене густине. Неки хидрометре имају са вредностима скали густине, али су обележена "Оптужен", "пола цифром", "потпуног пражњења" или слично.