حمض الكبريتيك

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
حمض الكبريتيك
المعرفات
رقم CAS 7664-93-9
الخصائص
صيغة جزيئية H2SO4
الكتلة المولية 98.08 غ/مول
المظهر سائل عديم اللون
الكثافة 1.84 غ/سم3
نقطة الانصهار

10.38 °س

نقطة الغليان

279.6 °س

الذوبانية في الماء يمتزج مع الماء بكافة النسب
حموضة (pKa) −3
المخاطر
ترميز المخاطر
مادة أكّآلة C
توصيف المخاطر
تحذيرات وقائية
في حال عدم ورود غير ذلك فإن البيانات الواردة أعلاه معطاة بالحالة القياسية (عند 25 °س و 100 كيلوباسكال)

حمض الكبريتيك أو حمض الكبريت أو الحمض الكبريتي H2SO4 هو حمض معدنى قوي. يذوب في الماء بجميع التراكيز. وهو من أوائل الأحماض التي تم التعرف عليها، حيث عرفه العرب منذ القرن الثامن الميلادي، وعرفته أوروبا في القرنين الرابع والخامس عشر. أطلق عليه أيضاً بزيت الزاج من قبل كيميائي القرن الثامن جابر بن حيان.[بحاجة لمصدر]

الخواص الفيزيائية[عدل]

أشكال حمض الكبريتيك[عدل]

التركيب مع توضيح أزواج الإلكترونات الحرة.

بالرغم من إمكانية تحضير حمض الكبريتيك بتركيز 100% إلا أنه يفقد SO3 عند درجة الغليان ويعطي حمض تركيزه 98.3% ينحل في الماء ناشرا كمية كبيرة من الحرارة نتيجة للتميه لذلك ينصح بالحذر عند تمديد الحمض وذلك بصب الحمض فوق الماء وليس العكس لأنه شره جدا للماء لذلك يستعمل في تجفيف الغازات الرطبة كما يخرب المواد العضوية والخلايا الحية لسحبه الماء منها. أطلق جابر بن حيان على هذا الحمض قديماً زيت الزاج (Oil of Vitroil) بسبب تحضيره من تسخين وتقطير الزاج الأخضر (كبريتات الحديدوز المائية)، والكبريتات الأخرى المشابهة له. حمض الكبريتيك سائل عديم اللون.بالنسبة لحمض الكبريت المركز فهو موصل للتيار الكهربائي

الخواص الكيميائية[عدل]

تختلف الخواص الكيميائية لحمض الكبريت حسب التركيز. فحمض الكبريت الممدد يتفاعل مباشرة مع المعادن الواقعة قبل الهيدروجين في السلسلة الكهروكيميائية معطيا كبريتات المعدن ومحررا الهيدروجين أما المعادن التي تقع بعد الهيدروجين مثل النحاس والفضة فلا يتفاعل معها إلا بوجود مؤكسد قوي مثل حمض الآزوت ولا يتفاعل أبدا مع الذهب والبلاتين. أما حمض الكبريت المركز فيتفاعل مع جميع المعادن الواقعة قبل وبعد الهيدروجين في الجدول الدوري معطيا كبريتات المعدن وثنائي أكسيد الكبريت والماء. كما يتفاعل أيضا مع اللامعادن معطيا ثنائي أكسيد الكبريت وأكسيد اللامعدن والماء. يعود السبب في ذلك أن حمض الكبريت المركز والساخن له خواص مؤكسدة حيث يتلقى الإلكترونات من العنصر المختزل (المرجع) في تفاعل أكسدة-إرجاع على الشكل:[1]

2H2SO4 + 2e → SO42− + 2 H2 O + SO2

التفاعلات[عدل]

التأين

H2SO4 → 2H+ + SO42-

التفاعل مع القواعد والقلويات
H2SO4 +2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O
التفاعل مع الأملاح
H2SO4 +2NaCl → Na2SO4 + 2HCl
H2SO4 +2NaNO3 → Na2SO4 + 2HNO3
H2SO4 + CaF2 → 2 HF + CaSO4
H2SO4 + 2 NaI → 2 HI + Na2SO4
كعامل مؤكسد

Cu + 2 H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2 H2O

ويؤكسد الحمض أيضاً كثيراً من اللافلزات كالكربون والكبريت.

C + 2H2SO4 → CO2 + 2SO2 + 2H2O
S + 2H2SO4 → 3SO2 + 2H2O
التفاعل مع المركبات العضوية العطرية

يتفاعل حمض الكبريتيك المركز مع الكثير من المركبات العضوية العطرية حيث تستبدل ذرة من ذرات الهيدروجين بها بمجموعة حمض السلفونيك، ولهذا التفاعل أهمية كبيرة في تحضير الكثير من المركبات كالفينول والسكارين، فيتفاعل مثلاً مع البنزين مكوناً حمض البنزين سلفونيك.

BenzeneSulfonation.png

التحضير[عدل]

تعتمد عملية تحضير حمض الكبريت على الكبريت وعلى الكبريتات التي توضع كمواد أولية. كما تحتاج أيضا إلى النقاوة العالية نتيجة النشاط الكميائي الشديد للحامض. يمكن أن يحضر حمض الكبريت إما مخبرياً أو على النطاق الصناعي.

تشمل الطرق التجارية طريقتين وهي طريقة غرف الرصاص وطريقة التماس.

طريقة غرف الرصاص[عدل]

وهي طريقة سهلة قليلة التكلفة تعتمد على تفاعل ثاني اكسيد الكبريت مع الماء في وجود أحادي أكسيد النتروجين ثم أكسدة هذا الأخير ليعطي ثاني اكسيد النتروجين ويعاد أيضا لبرج التفاعل مرة أخرى ليتفاعل مع الماء وثاني أكسيد الكبريت للحصول على حمض الكبريت.

SO2 + H2O + NO2 → H2SO4 + NO
2NO + O2 → 2NO2

طريقة التلامس[عدل]

اكتشفت هذه الطريقة عام 1831 وهي الأكثر انتشارا حاليا وبتكلفة قليلة.و هي الأحسن مقارنة مع الأولى لان حمض الكبريت المتحصل عليه يكون نقيا. تشمل هذه الطريقة عدة مراحل هي كالتالي : 1) يصهر الكبريت ويرشح وذلك من أجل فصل الأجزاء غير المنصهرة ثم يضخ إلى وحدة خاصة بحرق الكبريت للحصول على SO2(ثاني أكسيد الكبريت)ليمرر على سخان ثم إلى مرشح الغاز لتنقيته من الشوائب ثم ينقل إلى برج التحويل لاكسدته مع معدن مثل البلاتين للحصول على ثالث أكسيد الكبريت ثم يمتص هذا الغاز بواسطة الماء وفق المعادلة التالية :

SO3 + H2O ⇌ H2SO4

2) يؤخذ هذا المحلول إلى وسط برج الأوليوم ويؤخذ الجزء من الناتج من أسفل البرج إلى مبرد الأوليوم ليصعد جزء منه مرة أخرى إلى أعلى البرج وبالتالي نتحصل على حمض الكبريت الذي يتجه مباشرة إلى الخزانات. بالنسبة إلى الحامض الناتج فيختلف تركيزها وذلك حسب درجة تبخرها.

استخدامات حمض الكبريتيك[عدل]

حمض الكبريتيك شديد الأهمية، لدرجة أنه يقاس تقدم الأمم بحجم إنتاجها لحمض الكبريتيك ويعطي مؤشراً جيداً.[2] الاستخدام الرئيسي(60% من العالم كله) لحمض الكبريتيك يكون في "الطريقة المبتلة" لإنتاج حمض الفوسفوريك، الذي يستخدم في صناعة الأسمدة الفوسفاتية، وكذالك فوسفات ثلاثي الصوديوم المستخدم في صناعة المنظفات. لحمض الكبريتيك استخدامات عديدة فهو يدخل بشكل ما في معظم المواد المصنوعة تقريباً ويعتبر مستوى إنتاجه دليلاً على القدرة الصناعية لأي بلد وتعود وفرة استخدامه إلى رخصه وتنوع تأثيره الكيميائي.

يمكن تلخيص استخدامات حمض الكبريت كما يلي:

  • كمادة مؤكسدة ونازعة للماء
  • إنتاج الاسمدة الكيمائية
  • صناعة الصابون والمطاط
  • إنتاج الأصباغ والكحولات والبلاستيك
  • صناعة الحديد والنحاس والمنظفات
  • صناعة بطاريات السيارة

الجوانب البيئية[عدل]

يعتبر حمض الكبريتيك من مكونات الأمطار الحمضية، حيث يتكون من من أكسدة الأكسجين الجوي لثاني أكسيد الكبريت في وجود الماء. (أكسدة حمض الكبريتوز). ثاني أكسيد الكبريت هو الناتج الأساسي لعمليات حرق الكبريت أو أحد أنواع الوقود الذي يحتوي على الكبريت مثل الفحم والزيت.

الأمطار الحمضية التي تنجم من حمض الكبريت تؤدي إلى تلف المحاصيل الزراعية امابالنسبة للإنسان فان الجرعة القاتلة من حمض الكبريت تبلغ من 4-5 سنتمتر مكعب تؤدي إلى الوفاة بعد 12-48ساعة من التعاطي بسبب الصدمة العصبية والدموية الناجمة عن الالم المحرق أو الجفاف نتيجة القيء المتكرر وقد يؤدي إلى التشوه في جسم الإنسان

انظر أيضاً[عدل]

مراجع[عدل]

  1. ^ http://www.chm.bris.ac.uk/motm/h2so4/h2so4c.htm
  2. ^ Chenier, Philip J. Survey of Industrial Chemistry, pp 45-57. John Wiley & Sons, New York, 1987. ISBN 0-471-01077-4.