すべての酸の王様として広く知られている硫酸は、多くの化学反応や工業プロセスで使用されており、世界で最も一般的に使用されている酸の 1 つとなっています。したがって、重要な実験室作業や、紙、繊維、レーヨンなどの工業生産での要求が高いため、硫酸の調製は最も重要です。さらに、硫酸は肥料産業のバックボーンです。硫酸の量で国の産業力が決まるほど、下ごしらえは欠かせません！この非常に重要な酸が何であるかを詳しく見てみましょう.
硫酸 (H2SO4) とは?
有益ではありますが、硫酸またはビトリオール油は非常に腐食性が高く危険な酸です。硫黄、水、酸素の 3 つの要素を 2:1:4 の比率で組み合わせて形成されます。硫酸の化学式はH2SO4です。
純粋な硫酸は、水蒸気との親和性が非常に高く、その中に溶けてしまうため、地球上では見つけることができません。硫酸 (H2SO4) 構造には、2 つの酸素原子と 2 つのヒドロキシル基 (OH) に囲まれた中央の硫黄原子が含まれています。
硫酸 (H2SO4) 分子
中央の硫黄原子は、各酸素原子と二重結合を形成し、ヒドロキシル基の 2 つの酸素と単結合を持っています。硫黄は 6 つの結合を形成し、形式電荷はゼロです。
2 つの単一酸素原子は二重結合しており、それぞれ 2 つの孤立電子対を持ち、形式電荷はゼロです。同様に、ヒドロキシル基の標準電荷はゼロであり、ヒドロキシル基の酸素はそれぞれ 2 つの非共有電子対を持っています。
硫酸（H2SO4）は無色無臭の酸です。脱水特性が知られており、脱水剤としてよく使用されます。しかし、それは本質的に粘性があり、水と混和します。
硫酸は常に水に加えられますが、その逆ではありません。逆の場合、大量の熱が放出され、混合物が沸騰して飛び散る原因となります。
硫酸 (H2SO4) の使用
硫酸は世界で最も生産されている酸です。肥料から繊維産業まで、あらゆる産業で使用されています。硫酸 (H2SO4) の使用は非常に広範に行われており、今日私たちが目にするほぼすべての製品に使用されています。以下をご覧ください:
- 硫酸は、土壌の pH レベルを変えるための肥料として、または混合物の脱水剤として使用されます。
- リン酸の製造に使用されます。
- リン酸二水素カルシウムとリン酸アンモニウムで肥料を作るためにも使用されます。
- 硫酸は、塩酸、硝酸、硫酸塩などの多くの化学物質の製造にも使用されます。
- 合成洗剤も硫酸を使用して製造されています。
- 染料、爆薬、医薬品の製造にも重要な役割を果たしています。
- 石油精製でも硫酸 (H2SO4) が使用されます。ガソリンやその他の副産物に溶解している可能性のある不純物を洗い流すために使用されます。
- 繊維産業では、レーヨンは硫酸なしでは製造できません。
- 私たちがほぼ常に使用しているバッテリーには、バッテリー内での発電反応を促進する硫酸が含まれています。
硫酸 (H2SO4) はどのように作られるのですか?
現在、高濃度の硫酸を製造する最良の方法は接触法です。連絡プロセスは 4 段階のプロセスです。
このプロセスは、二酸化硫黄の形成によって開始され、発煙硫酸を水に溶解することによる硫酸 (H2SO4) の形成で終了します。
二酸化硫黄の形成
二酸化硫黄は、業界レベルで 2 つの方法で形成されます。酸素の存在下で純粋な硫黄を加熱するか、金属硫化物を焙煎して二酸化硫黄を得ることです。
二酸化硫黄からの三酸化硫黄の生成
第二段階では、二酸化硫黄を過剰の酸素と反応させて三酸化硫黄を生成します。しかし、三酸化硫黄の形成は、温度と圧力に非常に敏感なプロセスです。反応は次のように与えられます:
2SO2 + O2 2SO3
発煙硫酸の形成
三酸化硫黄が形成されたので、硫酸に溶解して発煙硫酸を形成します。三酸化硫黄を水に直接添加すると、硫酸 (H2SO4) が生成されますが、結果は非常に発熱します。したがって、三酸化硫黄を水に直接添加すると、液体硫酸ではなく酸性蒸気が生成されます。
一方、オレウムは水に溶けやすく、高濃度の硫酸を形成します。この反応は、三酸化硫黄を水に直接溶解する場合と比較して発熱がなく、形成される酸の濃度をより細かく制御できます。
反応は次のように与えられます:
SO3 + H2SO4 → H2S2O7
発煙硫酸を水に溶かす
次に発煙硫酸を水に溶かして硫酸 (H2SO4) を生成します。反応は次のように与えられます:
H2S2O7 + H2O → 2H2SO4
結論
硫酸は無色透明で脂っこい液体です。熱を放出して水に溶けます。酸は金属と組織の両方を腐食する可能性があります。接触すると、木材やその他のほとんどの有機材料を焦がしますが、火を起こす可能性はほとんどありません。密度 15 ポンド/ガロンの H2SO4 を吸入すると、低用量に長期間さらされたり、大量に短期間さらされたりすると、健康に悪影響を与える可能性があります。石油精製、鉄鋼製造、およびその他のさまざまな用途で肥料やその他の化学物質を製造するために使用されます。
