اسید سولفوریک

اسید سولفوریک

اسید سولفوریک (هیدروژن سولفات) که در گذشته با نام جوهر گوگرد شناخته می شد، اسیدی بسیار قوی است که در هر درصدی از آب حل می شود و فرمول شیمیایی آن H2SO4 است.

اسید سولفوریک اولین بار توسط جابر بن حیان کشف شد. او این اسید را از تقطیر مواد معدنی سولفات آهن و سولفات مس به دست آورد.

تولید اسید سولفوریک

اسید سولفوریک یکی از مهم ترین مواد شیمیایی صنعتی است که با استفاده از فرآیند تماس تولید می شود. در مرحله اول گوگرد در مجاورت اکسیژن اکسید شده و دی اکسید گوگرد به دست می آید.

S (s) + O2 (g) → SO2 (g)

در مرحله بعد، دی اکسید گوگرد در مجاورت یک کاتالیزور به SO3 اکسید می شود.

۲ SO۲ + O۲ (g) → ۲ SO۳ (g)

واکنش فوق در دمای معمولی بسیار کند است. بنابراین در روش صنعتی از دماهای بالاتر (400 تا 700 درجه سانتیگراد) و کاتالیزور (مانند پنتوکسید وانادیم V2O5 یا اسفنج پلاتین) استفاده می شود. با دمیدن بخار تری اکسید گوگرد به اسید سولفوریک، اسید پیروسولفوریک H2S2O7 تشکیل می شود.

H2SO4 (l) + SO3 → H2S2O7 (l)

سپس با افزودن آب به اسید سولفوریک محلول اسید سولفوریک با غلظت مورد نظر تهیه می کنند.

H2S2O7 (l) + H2O(l) → 2 H2SO4 (l)

این روش که در آن اسید سولفوریک پیروسولفوریک تشکیل می‌شود، نسبت به واکنش مستقیم تری اکسید گوگرد با آب، راحت‌تر کنترل می‌شود.

SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (l)

اسید سولفوریک از اکسیداسیون دی اکسید گوگرد در اتاقک های سرب طبق روش خاصی تهیه می شود. این اسید یکی از پرمصرف ترین مواد شیمیایی است و به مقدار زیاد در ساخت کودهای شیمیایی، پالایش نفت، صنایع شیمیایی، صنایع آهن و فولاد، مواد منفجره و غیره استفاده می شود و همچنین در فرآیند آندایزینگ آلومینیوم، غلظت های مختلف این اسید به عنوان الکترولیت استفاده می شود.

خواص فیزیکی و شیمیایی اسید سولفوریک

فشار بخار: 0.001 میلی متر جیوه در 200 درجه سانتی گراد

نام: اسید سولفوریک

فرمول: 4SO 2H

ظاهر: مایع بی رنگ

وزن مولکولی: 98 مول بر گرم

نقطه ذوب: c 100

نقطه جوش: c 3350

وزن مخصوص: 1.8/cm/g

دلایل ثبت اسید سولفوریک در لیست مواد خطرناک

از آنجایی که اسید سولفوریک توسط OSHA ثبت شده است و در فهرست AGGIH و EPA به عنوان یک ماده خطرناک ذکر شده است. علاوه بر این، از آنجایی که این ماده شیمیایی خورنده و واکنش پذیر است، در فهرست موادی قرار می گیرد که خطرات خاصی برای سلامت جسمی دارند.

دلایل ثبت اسید سولفوریک در لیست مواد خطرناک

از آنجایی که اسید سولفوریک توسط OSHA ثبت شده است و در فهرست AGGIH و EPA به عنوان یک ماده خطرناک ذکر شده است. علاوه بر این، به دلیل اینکه این ماده شیمیایی خورنده و واکنش پذیر است، در فهرست موادی قرار می گیرد که خطرات خاصی برای سلامت جسمی دارند.

استاندارد بهداشت تماس مجاز

حداکثر غلظت آزاد سولفوریک اسید برای 8 ساعت کار توسط OSHA یک میلی گرم بر متر مکعب هوا تعیین شده است.

عوارض جانبی حاد

عوارض جانبی زیر (عوارض جانبی کوتاه مدت) ممکن است بلافاصله یا پس از یک دوره کوتاه تماس با اسید سولفوریک بر روی سلامت فرد ظاهر شود.

تماس با این ماده می تواند باعث سوزش و سوختگی شدید پوست و چشم شود که ممکن است منجر به آسیب چشم و حتی کوری شود.

استنشاق اسید سولفوریک می تواند غشای مخاطی بینی و گلو را تحریک کند.

استنشاق اسید سولفوریک می تواند با تحریک ریه ها باعث سرفه یا تنگی نفس شود.

در سطوح بالاتر قرار گرفتن در معرض این ماده می تواند باعث تورم ریه ها (ادم ریوی) شود که یک اورژانس پزشکی است و با تنگی نفس شدید همراه است.

خطر سرطان زایی

مواجهه شغلی با مواد اسید معدنی حاوی اسید سولفوریک برای انسان سرطان زا محسوب می شود.

بسیاری از دانشمندان بر این باورند که نمی توان مقدار خاصی را به عنوان حد مجاز و ایمن قرار گرفتن در معرض یک ماده سرطان زا تعریف کرد.

عوارض مربوط به دستگاه تناسلی

هیچ مدرکی مبنی بر اثر نامطلوب اسید سولفوریک بر سیستم تولید مثل وجود ندارد. این ادعا بر اساس نتایج آزمایشاتی است که در حال حاضر در دانشگاه نیوجرسی موجود است.

سایر عوارض طولانی مدت

اسید سولفوریک می تواند ریه ها را تحریک کند. تماس مکرر با این ماده ممکن است منجر به برونشیت شود که باعث سرفه، خلط یا تنگی نفس برای بیمار می شود.

تماس مداوم با اسید سولفوریک می تواند باعث آسیب دائمی و غیرقابل برگشت به ریه ها، آسیب به دندان ها و تحریک معده شود.

جنبه های پزشکی

آزمایش

این آزمایش‌ها برای افرادی توصیه می‌شود که قبل از شروع کار و در فواصل زمانی معین پس از کار، تماس مکرر با اسید سولفوریک (معادل نیمی از TLV یا بیشتر) دارند.

نحوه نگهداری از اسید سولفوریک

نگهداری از اسید سولفوریک به دلیل ویژگی های خاصی که دارد، کمی حساس و نیازمند توجه است. بهتر است برای نگهداری، تقسیم و حمل این ماده از تانکرهایی از جنس پلی اتیلن، استیل و یا پلی پروپیلن استفاده کنید.

اگر شما قصد نگهداری و حمل اسید سولفوریک 98 درصد غلظت را دارید، بهتر است از مخازن استیل استفاده نمایید.

اگر سولفوریک اسید دارای غلظت کمتر از 90 درصد در اختیار دارید، می توانید از مخازنی از جنس پلی پروپیلن استفاده نمایید.

اگر اسید شما دارای 60 درصد غلظت است، باید از مخزن پلی اتیلنی استفاده کنید.

نحوه تولید اسید سولفوریک

اسید سولفوریک به طور طبیعی در گازهای خارج شده از آتشفشان وجود دارد. برای تولید این ماده از روش های مختلفی نظیر مجاورت با گوگرد، محفظه سرب، اسید سولفوریک مرطوب و … استفاده می شود. در ادامه به طور مفصل فرآیند تولید اسید سولفوریک در مجاورت با گوگرد را توضیح می دهیم.

در ابتدا گوگرد در مجاورت با اکسیژن قرار می گیرد، اکسید می شود و گوگرد دی ‌اکسید به دست می‌آید. گوگرد دی ‌اکسید را مذاب می کنند و در کوره می پاشند. حدودا در هر بار انفجار هوای خشک 1300 کیلوگرم گوگرد سوزانده می شود. گوگرد دی ‌اکسید به دست آمده با اکسیژن اضافی واکنش می دهد و گوگرد تری اکسید به دست می آید. در انتها گوگرد تری ‌اکسید با آب واکنش می دهد و محلول سولفوریک اسید تولید می‌شود. از واکنش گوگرد دی ‌اکسید با هیدروژن پر اکسید یا همان آب اکسیژنه نیز اسید سولفوریک تولید می شود.

کاربردهای اسید سولفوریک

اسید سولفوریک کاربردهای وسیعی دارد و در زمینه های زیادی از آن استفاده می شود. این ماده به صورت عمده در تولید کودهای شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین در صنایع فلزی و معدنی بسیار زیاد کاربرد دارد.

تولید کودهای شیمیایی

استخراج فلزات نظیر روی، سرب، آهن، فولاد، طلا، نقره و مس

استخراج اورانیوم

تولید و تصفیه روغن موتور

تولید باتری خودرو و ضد یخ

تصفیه آب

صنعت چرمسازی

صنعت نساجی و ریسندگی

صنعت لاستیک سازی

تولید پودر و مایع شوینده

صنعت کاغذ سازی

تولید مواد منفجره

تولید حشره کش

حفاری چاه های نفت و پالایشگاه های نفت

ساخت چسب

فرآوری مواد معدنی

آبکاری

تولید رنگ نقاشی

تولید دستمال غذایی، مقوا، روزنامه

تولید ابریشم مصنوعی

تولید فیلم عکاسی

تولید دارو

تولید مواد مصنوعی