Schwefelsäure

Schwefelsäure

Du hast sicher schon viele Experimente mit Schwefelsäure gemacht. Oder nicht? Und hat man sie jemals ins Wasser gegeben? NEIN! Niemals! Aber warum? Lasst es uns herausfinden. Im folgenden Abschnitt werden wir alles über Schwefelsäure und ihre Eigenschaften lesen. Danach werden wir uns mit ihrer Verwendung befassen. Beginnen wir also damit, was sie ist.

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Was ist Schwefelsäure?

Schwefelsäure, auch als Schwefelsäure oder H2SO4 geschrieben, ist eine geruchlose, farblose, ölige Flüssigkeit. Außerdem ist sie sehr ätzend. Ein anderer Name für sie ist Vitriolöl. Aufgrund seiner vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten wird es auch als „König der Chemikalien“ bezeichnet. Außerdem ist es sowohl in gebundenem als auch in freiem Zustand zu finden.

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Herstellungsprozess von Schwefelsäure

Im Allgemeinen, gibt es zwei Verfahren zur industriellen Herstellung von Schwefelsäure. Sie sind:

• Bleikammerverfahren
• Kontaktverfahren

Nun wollen wir uns diese Verfahren im Detail ansehen.

1) Kontaktverfahren

Das Kontaktverfahren hat drei Hauptschritte.

• Schritt – I: Herstellung von Schwefeldioxid

Schwefeldioxid wird durch Erhitzen von Schwefel oder sulfidischen Erzen hergestellt. Zum Beispiel Eisenkies im Überschuss an Luft.

S (Schwefel) + O2(Sauerstoff) + Δ(Erhitzen) → SO2(Schwefeldioxid)

4FeS(Eisenkies) + 7O2(Sauerstoff) + Δ(Erhitzen) → 2Fe2O3(Eisenoxid) + 4SO2(Schwefeldioxid)

• Schritt -II: Bildung von Schwefeltrioxid

Dann wird Schwefeldioxid mit Luftsauerstoff zu Schwefeltrioxid oxidiert, wobei V2O5 als Katalysator verwendet wird.

2SO2(Schwefeldioxid) + O2(Sauerstoff) + V2O5(Katalysator) → SO3(Schwefeltrioxid)

• Schritt -III: Umwandlung von Schwefeltrioxid in Schwefelsäure

Danach wird das Schwefeltrioxid in 98%iger Schwefelsäure zu Oleum gespalten. Ein anderer Name für Oleum ist Pyrosulfuric Acid. Anschließend wird das Oleum mit Wasser verdünnt, um Schwefelsäure in der gewünschten Konzentration zu erhalten.

SO3(Schwefeltrioxid) + H2SO4(Schwefelsäure-98%) → H2S2O7(Pyroschwefelsäure/Oleum)

H2S2O7(Pyroschwefelsäure/Oleum) + H2O(Verdünnung) → 2H2SO4(Schwefelsäure)

2) Bleikammerverfahren

Das Bleikammerverfahren ist eines der gängigsten Herstellungsverfahren. Es ergibt etwa 50-60 Säuren der Qualität B. Bei diesem Verfahren wird feuchtes SO2 in Gegenwart von Stickstoffoxiden (dynamischer Impuls) verwendet. Dadurch wird es mit dem Sauerstoff der Luft oxidiert und bildet Schwefeltrioxid. Diese Reaktion wird ausgedrückt als

2SO2 + O2 → 2SO3

Dann wird das Schwefeltrioxid mit Wasser zu H2SO4 umgesetzt. Diese Reaktion wird ausgedrückt als

SO3 + H2O → H2SO4

Physikalische Eigenschaften von Schwefelsäure

• Schwefelsäure ist eine dicke, farblose und ölige Flüssigkeit.
• Sie hat ein spezifisches Gewicht von 1.84 bei 298 K.
• Der Siedepunkt der Säure liegt bei 611 K. Der höhere Siedepunkt und die Dicke dieser Chemikalie sind auf die Wasserstoffbrückenbindung zurückzuführen.
• Diese starke Chemikalie reagiert heftig mit Wasser und setzt dabei viel Wärme frei. Daher darf man H2SO4 niemals Wasser hinzufügen. Stattdessen sollte man die Säure langsam und unter kräftigem Rühren zu Wasser geben.

Chemische Eigenschaften von Schwefelsäure

• Schwefelsäure ist eine starke zweibasige Säure. Außerdem ist sie diprotisch und ionisiert in wässriger Lösung in zwei Stufen.
• Diese Chemikalie ist stark ätzend, reaktiv und wasserlöslich. Sie hat ein sehr hohes Oxidationsvermögen und wirkt daher als starkes Oxidationsmittel.
• Sie hat eine sehr geringe Flüchtigkeit. Aus diesem Grund spielt sie eine Rolle bei der Herstellung von flüchtigeren Säuren aus ihren Vergleichssalzen.
• Konzentrierte Schwefelsäure ist ein sehr starkes Entwässerungsmittel. Daher wird diese Chemikalie zur Trocknung vieler feuchter Gase verwendet, die nicht mit der Säure reagieren.
• Sie treibt außerdem Wasser aus natürlichen Gemischen wie Stärke aus.
• Da sie ein gutes Oxidationsmittel ist, kann sie sowohl Nichtmetalle als auch Metalle oxidieren. Außerdem reduziert sie selbst zu Schwefeldioxid.

Einige häufige Reaktionen von Schwefelsäure

• Heiße konzentrierte Schwefelsäure oxidiert Kupfer zu Kupfersulfat.

Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + H2O

• Konzentrierte Schwefelsäure bildet aus Natriumchlorid Chlorwasserstoff. Außerdem gibt sie Fluorwasserstoff aus Calciumfluorid ab.

CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HF

• Sie verbrennt Glucose, Zucker und Stärke zu Kohlenstoff.

C12H22O11 + (H2SO4) → 12C + 11H2O

Gelöstes Beispiel für Sie

Q: Schreiben Sie die wichtigsten Verwendungszwecke von Schwefelsäure auf.

Ans: Die Verwendungszwecke von Schwefelsäure sind:

• Sie ist eine gängige Chemikalie bei der Herstellung von Düngemitteln. Zum Beispiel Ammoniumsulfat und Superphosphat.
• Wir verwenden sie bei der Herstellung von Farbstoffen, Schattierungen und Farben.
• Sie ist eine gängige Chemikalie bei der Herstellung von Sprengstoffen. Zum Beispiel TNT.
• Weitere wichtige Chemikalien benötigen Schwefelsäure. Ohne Schwefelsäure können wir diese Chemikalien nicht herstellen. Zum Beispiel Salzsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure. Sie wird auch für Natriumkarbonat benötigt.
• Wir verwenden sie als Teil der Raffination von Erdöl.
• Sie wirkt als Beizmittel.
• Diese Chemikalie ist als Labormittel, Dehydratisierungsmittel und Oxidationsmittel gebräuchlich.