اسید سولفوریک چیست؟

یک مایع روغنی بی رنگ می باشد که با آزاد شدن گرما در آب حل می شود و برای فلزات و بافت ها خورنده است. این ترکیب در اثر تماس با چوب و بیشتر مواد آلی باعث خوردگی آنها می شود اما بعید است باعث آتش سوزی شود. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض غلظت کم یا غلظت زیاد این اسید می تواند منجر به اثرات سو بر سلامتی ناشی از استنشاق آن شود. این ترکیب نقش عمده ای در تولید کودها و شوینده ها دارد. همچنین به فراوانی در فرآیندهای صنعتی از حذف خوردگی از فلزات گرفته تا ساخت رنگ راه پیدا کرده است.

تاریخچه اسید سولفوریک:

در دوران باستان، با مطالعه زاج، اسید ها شناخته شدند. سومریان لیستی از انواع زاج ها داشتند که آن ها را بر اساس رنگ مواد طبقه بندی می کردند. کیمیاگران دوران قرون وسطی اسلامی نیز زاج ها را در لیست طبقه بندی مواد معدنی خود گنجانده بودند. زکریای رازی اولین فردی بود که توانست اسید سولفوریک را با استفاده از کانی های سولفات آهن و مس(II)  سولفات، تولید کند. اسید سولفوریک توسط کیمیاگران اروپایی قرون وسطی “روغن ویتریول” نامیده می شد، زیرا این ماده با تفت دادن زاج سبز، (سولفات آهن (II)) در یک واکنش متقابل آهن تهیه می شد.

در قرن هفدهم، شیمی دان آلمانی-هلندی، اسید سولفوریک را با سوزاندن گوگرد همراه با نمک نیترات پتاسیم تهیه کرد. در سال 1736، جوشوا وارد، داروساز لندنی، با استفاده از این روش اولین تولید کننده بزرگ اسید سولفوریک شناخته شد.

در سال 1831، یک بازرگان بریتانیایی، با استفاده از ثبت فرآیند تماس، تولید تری اکسید گوگرد و اسید سولفوریک غلیظ را ممکن کرد. امروزه تقریباً تمام اسید سولفوریک جهان با استفاده از این روش تولید می شود.

انواع اسید سولفوریک بر اساس خلوص

اسید سولفوریک در گریدهای زیر تولید می شود:

اسید سولفوریک صنعتی: اسید سولفوریک صنعتی به عنوان یکی از قوی ترین اسیدهای موجود در بازار، بیشترین مصرف را در صنایع مختلف و به منظور تولید محصولات گوناگون و کاربری های متفاوت از جمله مواد شوینده، پالایش نفت، تولید اسید باتری و غیره دارد.

اسید سولفوریک آزمایشگاهی: این گرید از سولفوریک اسید در بسیاری از آزمایش های شیمی همچون آماده سازی نمونه جهت تعیین درصد آب اکسیژنه در محصولات مختلف قابل استفاده است. اسید سولفوریک آزمایشگاهی همچنین به دلیل قدرت بالای آن، برای شست و شوی ظروف آزمایشگاهی که حاوی رسوب هستند استفاده می شود.

اسید سولفوریک خوراکی: در برخی از نقاط مانند اروپا (طبق استاندارد E513 اتحادیه اروپا) تولید کننده های مواد غذایی از محلول های بسیار رقیق اسید سولفوریک خوراکی برای استفاده در مواد غذایی به عنوان کنترل کننده pH و نگهدارنده به منظور جلوگیری از رشد باکتری و میکروب های مضر استفاده می کنند. اسید سولفوریک خوراکی مصارف بسیار خاصی داشته و در حال حاضر موجود نمی باشد.

حلالیت

اسید سولفوریک با آب و الکل قابل امتزاج است و در هنگام تماس گرمای زیادی تولید میشود، علاوه بر این باعث کاهش حجم محلول نیز می گردد. سرب و فولاد میانی در برابر غلظت بالای این ماده دچار خوردگی نمی شوند، اما اکثر فلزات در فرم رقیق شده این ماده دچار خوردگی می گردند.

کاربردهای سولفوریک اسید چیست؟

این ماده با داشتن ویژگی های شیمیایی و فیزیکی فراوان در صنایع گوناگون قابل استفاده است. از عمده ترین مصارف آن که حدود ۶۰ درصدآن را تشکیل می دهد، تولید کودهای شیمیایی است.

کود اسید سولفوریک

از این ماده برای تولید کود آمونیوم سولفات استفاده می شود که موجب جبران گوگرد در خاک می شود. در زمان استفاده، این نوع کود با آهک های در خاک واکنش می دهد و موجب تولید سولفات کلسیم آبدار می شود، که به آن گچ کشاورزی می گویند. از این واکنش همچنین سولفات منیزیم به وجود می آید.

استفاده از این ماده در کشاورزی، همچنین موجب نفوذپذیری آب و هوا در خاک رس می شود. خاک رس در زمان آبیاری آب کمی را جذب کرده و حتی ممکن است بعد از چند روز آبیاری هنوز آب به ریشه آن نرسیده باشد. استفاده از اسید سولفوریک در این خاک موجب جلوگیری از آسیب به ریشه گیاه می شود.

همچنین این ماده در ریشه درخت پسته تاثیر زیادی دارد و کشاورزان دیگر به دلیل نامرغوب بودن خاک دچار ضرر نمی شوند. البته لازم به ذکر است که کشورزان نباید بیش از حد از آن استفاده کنند.

مشخصات بارز اسید سولفوریک:

اسامی مترادف با اسید سولفوریک :

سولفوریک اسید، سولفات هیدروژن، جوهر گوگرد

فرمول ملکولی H2SO4

جرم مولی 078/98 g/mol

شکل ظاهری: بی رنگ و بی بو، مایع شفاف

انواع خلوص: اسید سلفوریک 98% ، اسید سولفوریک 50% ، اسید سولفوریک 35%

دمای جوش: 290 ͦC

دمای ذوب : 10 ͦC

دمای انجماد 5/10 ͦC

دانسیته : 8/1 gr/cm3

در فرایند تولید مواد شیمیایی مختلفی از اسید سولفوریک استفاده می شود. این مواد عبارتند از:

تولید متیل متاکریلات از روش استو سیانو هیدرین

تولید کاپرولاکتام و تولید محصول جانبی سولفات آمونیوم

اسید فلوریک از سنگ معدن فلوراسپار

دی اکسید تیتانیوم از فرایند سولفات

اکریلونیتریل از پروپیلن

مواد منفجره مانند نیتروگلیسرین، نیتروسلولز و نیتروبنزن

تولید اسید کلریدریک از اسید سولفوریک و نمک طعام

اسید کرومیک و بی کرومات ها

اسید سیتریک از اسید سولفوریک و سیترات کلسیم

اسید بوریک از اسید سولفوریک و بورات سدیم

رزورسینول از بنزن

فورفورال از پنتوسن و اسید سولفوریک

ایزوپروپیل الکل و اتانول از اولفین ها

فنل از کومن و اسید سولفوریک

تولید اسید سولفوریک:

اسید سولفوریک به صورت طبیعی از گازهای خارج شده از آتش فشان بدست می آید اما روش های دیگری هم برای تولید اسید سولفوریک وجود دارد.

اسید سولفوریک از انحلال گاز SO3 در آب قابل استخراج است، همچنین روش های دیگری نیز برای تولید اسید سولفوریک وجود دارد که در آزمایشگاه ها قابل اجرا هستند، اما نکته ای که باید به آن توجه داشته باشید این است که اسید سولفوریک باید در آزمایشگاه های مجهز و استاندارد تولید شود که پترو آکام صنعت یکی از تولید کنندگان این اسید و مواد شیمیایی دیگر ازجمله کات کبود فسفات در محیط آزمایشگاهی است.

اسید سولفوریک کاربردهای گوناگونی دارد که در ادامه به معرفی و بررسی برخی از کاربردهای این ماده میپردازیم:

از اسید سولفوریک استفاده متعددی در تولید ترکیبات شیمیایی می شود، یکی از اصلی ترین و مهمترین کاربردهای این اسید در تولید کود های شیمیایی است، همچنین از این اسید استفاده هایی نیز در استخراج های مواد شیمیایی کاربردی، سنتز عنصرهای شیمیایی، تصویه پس آب های باقی مانده در دبی ها میباشد.

اسید سولفوریک در طیف گسترده ای از مراحل کار در پالایشگاه های نفتی نیز کاربرد دارد.

به کمک این اسید قوی میتوانیم یون نیترونیوم بدست آوریم که که از این ترکیب در نیترودار کردن ترکیبات استفاده های زیادی می شود.

از دیگر کاربردهای این اسید این است که از این ماده به عنوان محلول الکترولیت در باطری های سربی استفاده میشود، همچنین در صنایع تولید مواد منفجره همچون تری نیتروتولوئن نیز استفاده میشود.

این اسید خاصیت آبگیری بالایی دارد و در صنایع برای مصارف خانگی مانند تولید میوه های خشک به میزان کم برای خشک کردن میوه ها استفاده میشود

مصارف اسید سولفوریک

اسید سولفوریک یک ماده شیمیایی بسیار مهم است و در واقع تولید سولفوریک اسید سولفوریک شاخص خوبی از قدرت صنعتی آن است. تولید جهانی اسید سولفوریک در سال 2004 برابر با 180میلیون تن بود، با توجه به توزیع جغرافیایی زیر: آسیا 35 %، آفریقای شمالی (از جمله مکزیک)24 %، اروپای شرقی و روسیه 10 %، استرالیا و اقیانوسیه 7 %، آمریکای جنوبی 7 %. بیشتر این مقدار (60 %)برای کودهای شیمیایی، به ویژه superphosphates، آمونیوم آمونیوم و آمونیوم sulfates مصرف می‌شود. حدود 20 % در صنعت شیمی اسید سولفوریک برای تولید مواد شوینده، رزین ترکیبی، داروسازی، کاتالیزور نفتی، حشره‌کش‌ها و ضد یخ‌ها و همچنین در فرآیندهای مختلف مانند روغن چاه نفت، کاهش آلومینیوم، اندازه‌گیری سطح کاغذ و تصفیه آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. اسید سولفوریک در حدود 6 درصد کاربردها با مواد رنگی مرتبط هستند و شامل رنگ‌ها، چاپ، پارچه‌های پوشیده شده و کاغذ، و بقیه در بسیاری از کاربردها از جمله تولید مواد منفجره، زرورق، استات و فلزات غیر آهنی، و باتری‌ها پراکنده شده‌اند.