Konsantrasyon ve sülfürik asidin yoğunluğu. araç aküsünün sülfürik asit konsantrasyonu yoğunluğunun bağımlılığı

Seyreltin ve konsantre sülfürik asit - bu diğer herhangi bir maddeden daha dünyada fazla üretmek çok önemli kimyasallar. ülkenin ekonomik zenginliği üretilen içinde sülfürik asit açısından değerlendirilebilir.

ayrışma süreci

Sülfürik asit, çeşitli konsantrasyonlarda sulu çözeltiler biçiminde kullanılır. O ^iyonları çözelti içindedir üreten iki aşamada ayrılma reaksiyonuna maruz kalır.

_H2 SO _R4 = H ⁺ HSO ₄ ^-;

HSO ₄ ^- = H ⁺ _SO4 ^-2.

Sülfürik asit güçlü ve çözülmenin birinci aşamasında H ⁺ -ions ve çözelti içinde Hso ₄ ^-1 -ions (hidrojen sülfat) parçalananlar hemen hemen tüm orijinal molekülün çok hızlı bir şekilde oluşur. Son kısmen diğer H ⁺ iyonlarını serbest ve çözelti içinde bir sülfat iyonu (yani _^4-2) ayrılan, daha parçalanır. Bununla birlikte, hidrojensülfat, zayıf bir asit olarak, yine de, bir H ⁺ çözeltisi ve _SO4 ^{-2 hakimdir.} sülfürik asit çözeltisinin yoğunluğu yakınken tam ayrışma yalnızca meydana suyun yoğunluğuna, yüksek seyreltme altında r. F.

sülfürik asit özellikleri

sıcaklık ve konsantrasyona bağlı olarak - alışılmış bir asit veya güçlü bir oksitleyici olarak hareket edebilir anlamda özeldir. sülfürik asit, soğuk seyreltilmiş çözelti tuzu (sülfat) ve hidrojen gazı evrimi vermek üzere etkili bir metal ile reaksiyona girer. Örneğin, soğuk seyreltilmiş _{H2 SO4} (varsayılarak tam adımlı ayrışma) ve metalik çinko arasındaki reaksiyon şu şekilde:

Zn + _H2 SO ₄ = _ZnSO4 + _H2.

Yoğunluğu sıcak konsantre sülfürik asit, yaklaşık 1.8 g / ^cm3, örneğin metalik bakır gibi asitlerle, genel olarak eylemsiz malzemeler ile reaksiyona sokulması, bir oksidan olarak hareket edebilir olduğu. Reaksiyon sırasında, bakır, bir eriyik oluşturuluncaya, oksitlenir ve asit kütlesi azalmakta bakır sülfat , su ve bir metal ile reaksiyona sokulması yoluyla beklenecektir yerine hidrojenden oluşan gaz halindeki kükürt dioksit _(SO2), (II).

Cu + 2H _{2 SO4} = CuSO ₄ + _SO2 + 2H ₂ O

Olarak genel olarak çözelti konsantrasyonu olarak ifade

Aslında, herhangi bir çözeltinin konsantrasyonu, farklı şekillerde eksprese edilir, ancak ağırlıkça en fazla yaygın olarak kullanılan bir konsantrasyon olabilir. Bu çözelti ya da belirli bir ağırlık ya da hacim olarak çözünen gram göstermektedir çözücü (tipik olarak 1.000 g 1000 ^cm3, 100 ^cm3 1 ^dm3). Bunun yerine miktarı alabilir bir maddenin gram cinsinden kütle, mol olarak ifade edilen - sonra 1000 g veya 1 ^dm3 çözeltisi molar konsantrasyon elde edilmiştir.

molar konsantrasyon olup çözeltisinin miktarına bağlı olarak, ama sadece çözücüye bağlı olarak belirlenir, bu çözeltinin molalite olarak adlandırılır. Bu sıcaklık bağımsızlığı ile karakterize edilir.

Genellikle ağırlık konsantrasyonu, çözücünün her 100 gramı için gram olarak belirtilmiştir. % 100 bu rakam çarpılması, bu (konsantrasyon başına) bir ağırlık yüzde hazırlanır. bir sülfürik asit çözeltisi uygulanan diğer bir deyişle, bu yöntem, en fazla kullanılır.

Belirli bir sıcaklıkta belirlenen çözelti konsantrasyonu her bir değeri, çok spesifik yoğunluğu (sülfürik asit çözeltisi, örneğin, yoğunluk) karşılık gelir. Bu nedenle, bazen çözelti karakterize edilir. Örneğin, _H2 SO ₄ çözeltisi, özelliği yüzdesi konsantrasyonu 95.72%, 1.835 g / ^cm3, t = 20 ° C arasında bir yoğunluğa ancak sülfürik asit yoğunluğunun verilen nasıl, böyle bir çözeltinin konsantrasyonunu belirlemek için? Böyle benzerliği sağlayan Tablo genel veya analitik kimya üzerinde herhangi ders kitabı fikstür.

Örnek konsantrasyonu yeniden hesaplama

Başka bir çözüm konsantrasyonuna ifade modelinden diğerine geçelim. biz çok ₄ çözelti _H2 sahip olduğunu varsayalım ilgi% 60 konsantrasyonunda su içinde. Bu, ilk olarak ilgili sülfürik asit yoğunluğunu belirler. yüzdeleri (ilk sütun) ve _H2 SO ₄ (Dördüncü sütun) sulu çözeltisinin mukabil yoğunluğunu içeren Tablo, aşağıda gösterilmiştir.

Bu g / ^cm3 1.4987 eşittir istenen değeri ^belirler. Şimdi çözeltinin molaritesini hesaplayın. Bunun için, SO _{4 H2} kütlesinin belirlenmesi gereklidir 1 çözeltisinin litresi ve asit mollerinin karşılık gelen sayıda olmasıdır.

stok çözeltisi 100 g kalan hacim,:

/ 1,4987 100 = 66.7 mi.

% 60 çözeltisinin 66.7 ml beri içerecektir 1 litre asit 60 g içeriyordu:

(60 / 66.7) = 899 1000, 55 g x.

98. eşit sülfürik asit molar ağırlığı Bu da, gram 899,55 g içerdiği mol sayısı olacaktır:

899,55 / 98 = 9.18 mol.

sülfürik asit konsantrasyonu yoğunluğunun bağımlılığı Şekil l'de gösterilmiştir. Aşağıda.

sülfürik asit kullanımı

Çeşitli endüstrilerde kullanılır. demir ve çelik üretiminde sentetik boyalar hem de, örneğin hidroklorik ve nitrik asit gibi asitlerin diğer tip yaratılması katılan bir başka madde ile kaplıdır öncesi metal yüzeyin temizlenmesi için kullanılır. Ayrıca, farmasötik ürünler, gübre ve patlayıcı üretiminde kullanılır ve yine rafine endüstrisinde ham petrolden safsızlıkları uzaklaştırmak önemli bir reaktiftir.

Bu kimyasal günlük yaşamda son derece faydalı olup, kurşun- asit akümülatörleri (otomobillerde olan örneğin, o o) 'de kullanılan bir sülfürik asit çözeltisi olarak kolayca kullanılabilir. Böyle bir asit, genel olarak, ağırlıkça% 35 _H2 SO ₄ ila yaklaşık% 30 arasında bir konsantrasyona sahiptir, denge - su.

Birçok tüketici uygulamaları için% 30 _H2 SO ₄ ihtiyaçlarını karşılamak için yeterli daha fazla olacaktır. Bununla birlikte, sanayide bu sülfürik asit çok daha yüksek bir konsantrasyon gerektirmektedir. Tipik olarak, üretim sırasında birinci yeterince seyreltilmiş ve organik içerikleri ile kirlenmiş elde edilir. ikinci bir adımda - - daha sonra, önce 70% 'e ayarlandı ve ekonomik olarak üretimi için sınırlayıcı bir parametredir% 96-98, yükseltilir: Konsantre asit iki aşamada elde edilmiştir.

sülfürik asit ve çeşitleri yoğunluğu

yaklaşık% 99 sülfürik asit geri akışta kısaca olabilir, ancak _SO3 kaynama noktasında sonraki kaybı% 98.3 'e konsantrasyonunu azaltır, ancak. Genel olarak, depolamada daha kararlı endeksi 98 ile% türleri.

Ticari kalite asitler ilgi konsantrasyonu bakımından farklılık gösterir ve bunun için bu değerleri düşük kristalizasyon sıcaklığı seçilir. Bu, taşıma ve depolama sırasında çökelme sülfürik asit kristallerinin kaybını azaltmak için yapılır. Başlıca çeşitleri şunlardır:

• Kule (nitro) -% 75. sınıfının sülfürik asit yoğunluğu 1670 kg / ^{m3'ün eşittir.} onun sözde alın. kaplı kulelerine kalsine ham kükürt dioksit içeren gaz _SO2, (bu nedenle adı çeşitleri) ateşleme primer sonuçlanan nitrozo tedavi ettiği azot yöntemi (bu, fakat, çözülmüş, azot _oksitler, aynı zamanda H ₂ SO _4'tür). Bunun bir sonucu olarak işlemde tüketilen olmayan asit ve azot oksitler ayrılan ve üretim döngüsünde geri döndü.
• İletişim - 92,5-98,0%. sınıfının% 98 sülfürik asit yoğunluğu 1836,5 kg / ^{m3 eşittir.} Aynı zamanda, işlem anhidrit dioksit oksidasyonunu içerir _SO2 içeren kavurma _gazlardan elde etmek _SO3 katı vanadyum katalizör çoklu katmanlar ile temas (bu nedenle adı sınıf) ile yıkanmıştır.
• Oleum - 104,5%. Bu yoğunluk 1896,8 kg / ^{m3'ün eşittir.} _SO3 birinci bileşen% 20 içerir ve asit olup, burada SO _{4 H2,} içinde bu çözelti, - 104.5% 'dir.
• Yüksek dereceli oleum - 114.6%. Onun yoğunluğu - 2002 kg / ^m3.
• Pil - 92-94%.

araba aküsü yapar nasıl

En popüler elektrikli cihazların bu bir işlem, sulu sülfürik asit varlığında, meydana gelen elektro-kimyasal işlemler tamamen dayanır.

Otomobil pil birkaç levha şeklinde, sülfürik asit elektrolit ve pozitif ve negatif elektrotları seyreltik içerir. Pozitif plaklar kırmızımsı-kahverengi bir malzemeden yapılır - kurşun dioksit (PbO _{2) ve} negatif - grimsi "sünger" kurşun (Pb) ve.

Elektrotlar kurşun ya da koruyucu malzemeden yapılmış olduğu için, bu tip pillerde genellikle kurşun- asit akümülatörü olarak adlandırılır. Bu çalışabilirlik, t., E. çıkış gerilimi doğrudan bu anda sülfürik asit yoğunluğu ne göre belirlenir (kg / m3 ya da g / ^cm3), elektrolit olarak pil doldurulur.

Ne elektrolit pil deşarj ile olur,

Elektrolit kurşun-asit batarya tam şarj% 30 ilgilenilen bir konsantrasyona sahip kimyasal olarak saf damıtılmış su içinde bir sülfürik asit şarj edilebilir bir çözümdür. Net asit 1.835 g / ^cm3, elektrolit bir yoğunluğa sahiptir - yaklaşık 1.300 g / ^{cm3 aralığındadır.} Batarya deşarj edildiğinde, elektrokimyasal reaksiyonlar elektrolit geri sülfürik asit içinde elde edilen meydana gelir. solüsyonun konsantrasyonu yoğunluğu ile orantılıdır bağlıdır, bu yüzden bağlı elektrolit konsantrasyonundaki azalma düşmelidir.

Sürece pil asit yaygın olarak elektrotlar yakınında kullanılır ve elektrolit daha seyreltik hale vasıtasıyla boşaltma akımı akar. elektrolit ve elektrot plakalarının toplam hacminden asit difüzyon, sonuç olarak, çıkış gerilimi kimyasal reaksiyonlar yaklaşık olarak sabit yoğunluğunu destekler.

levhada asit elektrolit difüzyon boşaltma işleminin başlangıcında meydana gelir hızlı bir şekilde elektrotlar arasında aktif madde henüz attı gözeneklere sahip elde edilen sülfat için. sülfat oluşturmak ve elektrotların gözeneklerini doldurmak için başladığında, difüzyon süreci daha uzun sürer.

Teorik olarak tüm asit kullanılmayacaktır sürece da boşaltmayı sürdürme olanağı mümkündür ve elektrolit saf suyun oluşacaktır. Bununla birlikte, deneyim elektrolit yoğunluğu 1.150 g / ^cm3 düşmesinden sonra düzeyde devam gerektiğini ^{göstermektedir.}

yoğunluğu çok sülfat, reaksiyon sırasında oluşmuş, yani 1.300 1.150 düşmektedir ve bu plakalar üzerinde aktif madde, solüsyondan yani. E. tüm gözenekleri doldurur önce hemen hemen bütün sülfürik asit seçilir. yoğunluğu konsantrasyona orantılı olarak bağlıdır, ve benzer şekilde, bataryanın şarj yoğunluğu bağlıdır. Şek. Aşağıdaki akü elektrolit yoğunluğu olan bağımlılığı gösterilmektedir.

elektrolit yoğunluğu değiştirilmesi, akü şarj durumunu belirlemek için en iyi yol, bu şekilde kullanıldığında şartıyla.

elektrolit yoğunluğuna bağlı olarak akü deşarj Dereceleri

Onun yoğunluğu iki haftada ölçülmelidir ve her zaman ileride kullanmak üzere kayıt okuma tutulmalıdır.

daha yoğun bir elektrolit, daha asit içerdiği ve daha fazla pil şarj edilir. Yoğunluk 1,300-1,280 g / ^cm3 tam şarj gösterir. Tipik olarak, pil deşarj derecesi aşağıdaki elektrolit yoğunluğuna bağlı olarak değişir:

• 1,300-1,280 - Tam şarj:
• 1,280-1,200 - yarı boş fazla;
• 1,200-1,150 - yarısından daha az ücret;
• 1150 - neredeyse boş.

Her bir hücrenin, otomotiv besleme gerilimi bağlamadan önce tamamen şarj edilmiş bir pilde 2.5 kısa zamanda yük bağlı olarak V 2.7 için voltaj hızlı bir şekilde üç veya dört dakika boyunca yaklaşık 2.1 V damla olup. Bu negatif elektrot plakalarının yüzeyi üzerinde ve kurşun ve metal peroksit pozitif plakalar arasında kurşun sülfatın ince bir tabaka oluşumuna bağlıdır. Yaklaşık 2,15-2,18 volt bağlayan bir yol ağına sonra hücre voltajının nihai değer.

Mevcut işlemin ilk saati için batarya içinden akmaya başladığında, bağlı levhaların gözenekler ve elektrolit asit seçim doldurur sülfat büyük miktarlarda oluşumu nedeniyle artan iç hücre direncine 2 V bir voltaj düşmesinin olduğu. Kısa bir süre akış başlamadan önce akım yoğunluğu , elektrolit maksimal ve g / ^cm3 1.300 ^eşittir. Başlangıçta hızlı gerçekleşir alçak basınç ancak daha sonra elektrolit kütlesinden yeni parçalar asit giren asit desteklenen plakaya yakın olarak asit ve esas itibarıyla elektrolit hacmi Elektrotlar yoğunluğu arasında dengeli bir durum olarak ayarlayın. elektrolit ortalama yoğunluğu Şekil l'de gösterilen ilişki sürekli azalmaya devam etmektedir. Yukarıdaki. Bir başlangıç damla gerilimi daha yavaş azalır sonra redüksiyon hızı da batarya ile bağlıdır. Zaman çizelgesi boşaltma işlemi Şekil l'de gösterilmiştir. Aşağıda.

bataryada elektrolit durumunun kontrolü

kullanılan yoğunluk Hidrometreyi belirlemek. Üst ucunda cıva veya atış ile doldurulmuş alt ucunda bir uzantısı, ve kademeli ölçek ile sızdırmaz kılınmış bir cam tüp oluşur. Şekil l'de gösterildiği gibi, ölçek, 1100 çeşitli ara değerleri ile 1300'e etiketli. Aşağıda. hidrometresi bir elektrolit içinde yerleştirilirse, belirli bir derinliğe kadar batacaktır. Bu nedenle, elektrolitin belli bir hacmi ettirilir, ve denge konumuna ulaşıldığında, yerinden hacim ağırlığı ağırlık hidrometrenin sadece eşit olacaktır. elektrolit yoğunluğu hacmine olan ağırlığı oranına eşittir, ve hidrometrenin ağırlığı bilindiği için, daha sonra çözelti içine daldırma her seviyesi, belirli bir yoğunluğuna karşılık gelir. Bazı hidrometreleri yoğunluk ölçek değerleri ile var, ama, "Ücretli" "yarım bir rakam", "Tam deşarj" ya da benzeri ile işaretlenmiştir.