Rikkihappo

Rikkihappo

Olet varmasti törmännyt moniin rikkihappokokeisiin. Etkö olekin? Onko sitä siis koskaan laitettu veteen? EI! Ei koskaan ikinä! Mutta miksi? Otetaan selvää. Seuraavassa jaksossa luemme kaiken rikkihaposta ja sen ominaisuuksista. Sen jälkeen tarkastelemme sen käyttötarkoituksia. Aloitetaan siis ensin siitä, mitä se on.

Suggested Videos

Mitä on rikkihappo?

Rikkihappo, joka kirjoitetaan myös nimellä rikkihappo tai H2SO4, on hajuton, väritön, öljyinen neste. Lisäksi se on hyvin syövyttävää. Toinen nimi sille on Oil of Vitriol. Laajojen käyttökohteidensa vuoksi sitä on kutsuttu ”kemikaalien kuninkaaksi”. Lisäksi sitä esiintyy sekä yhdistettynä että vapaana.

Selaa lisää aiheita kohdasta P-lohkon alkuaineet

• Esittely p-lohkon alkuaineisiin
• Joitakin tärkeitä hiilen ja piin yhdisteitä
• Trendi and Anomalous Properties of Carbon
• Trends and Properties of Boron and Aluminium
• Ammonia
• Chlorine
• Dinitrogen
• Dioxygen
• Boron Family: Hiiliperhe: Ryhmän 13 alkuaineet
• Hiiliperhe: Ryhmän 13 alkuaineet
• Hiili: Ryhmä 14 Alkuaineet
• Ryhmä 15 Alkuaineet
• Ryhmä 16 Alkuaineet
• Ryhmä 17 Alkuaineet
• Ryhmä 18 Alkuaineet
• Vetykloridi
• Halogeenien väliset yhdisteet
• Typpihappo ja typen oksidit
• Halogeenien hapettavat yhdisteet
• Hapettavat yhdisteet
• Hapettavat yhdisteet Fosfori
• Rikin hapot
• Ozonit
• Fosfiini
• Fosforin allotrooppiset muodot
• Fosforihalogenidit
• Fosforin halogenidit
• Yksinkertaiset oksidit
• Rikki – allotrooppiset muodot
• Rikkidioksidi

Rikkihapon valmistusprosessi

Yleisesti, rikkihapon teolliseen valmistukseen on kaksi tekniikkaa. Ne ovat:

• Johtokammioprosessi
• Kosketusprosessi

Katsotaan nyt näitä prosesseja yksityiskohtaisesti.

1) Kosketusprosessi

Kosketusprosessissa on kolme päävaihetta.

• Vaihe – I: Rikkidioksidin tuotanto

Rikkidioksidia tuotetaan kuumentamalla rikki- tai sulfidimalmeja. Esimerkiksi rautapyriittejä ylimäärin ilmaa.

S (Rikki) + O2(Happi) + Δ(Kuumennus) → SO2(Rikkidioksidi)

4FeS(Rautapyriitti) + 7O2(Happi) + Δ(Kuumennus) → 2Fe2O3(Rautaoksidi) + 4SO2(Rikkidioksidi)

• Vaihe -II: Rikkitrioksidin muodostuminen

Tämän jälkeen rikkidioksidi hapetetaan ilmakehän hapella rikkitrioksidiksi käyttämällä V2O5:tä katalysaattorina.

2SO2(rikkidioksidi) + O2(happi) + V2O5(katalyytti) → SO3(rikkitrioksidi)

• Vaihe -III: Rikkitrioksidin muuntaminen rikkihapoksi

Sen jälkeen rikkitrioksidi hajotetaan 98-prosenttisessa rikkihapossa, jolloin syntyy oleumia. Oleumin toinen nimi on pyrosulfonihappo. Sitten Oleum laimennetaan vedellä, jotta saadaan halutun pitoisuuden rikkihappoa.

SO3(Rikkitrioksidi) + H2SO4(Rikkihappo-98%) → H2S2O7(Pyrolyyttirikkihappo/Oleum)

H2S2O7(Pyrolyyttirikkihappo/Oleum) + H2O(Laimennus) → 2H2SO4(Rikkihappo)

2) Lyijykammiomenetelmä

Lyijykammiomenetelmä on yksi yleisimpiä valmistustekniikoita. Sen tuloksena saadaan noin 50-60 B-luokan happoa. Tässä prosessissa käytetään märkää SO2:ta typen oksidien läsnä ollessa (dynaaminen sysäys). Tämän seurauksena se hapettuu ilman hapen kanssa ja muodostaa rikkitrioksidia. Tämä reaktio ilmaistaan seuraavasti

2SO2 + O2 → 2SO3

Sitten rikkitrioksidi saadaan reagoimaan veden kanssa, jolloin saadaan H2SO4. Tämä reaktio ilmaistaan kaavalla

SO3 + H2O → H2SO4

Rikkihapon fysikaaliset ominaisuudet

• Rikkihappo on sakeaa, väritöntä ja öljyistä nestettä.
• Sen ominaispaino on 1.84 298 K:ssa.
• Hapon kiehumispiste on 611 K. Tämän kemikaalin korkeampi kiehumispiste ja paksuus johtuu vetysidoksesta.
• Tämä voimakas kemikaali reagoi veden kanssa voimakkaasti vapauttaen melko paljon lämpöä. H2SO4:ään ei siis saa koskaan lisätä vettä. Sen sijaan happo on lisättävä veteen hitaasti ja kunnolla sekoittaen.

Rikkihapon kemialliset ominaisuudet

• Rikkihappo on vahva dibasinen happo. Lisäksi se on diproottinen ja ionisoituu vesiliuoksessa kahdessa vaiheessa.
• Tämä kemikaali on erittäin syövyttävä, reaktiivinen ja veteen liukeneva. Sillä on erittäin suuri hapetuskyky ja se toimii siten voimakkaana hapettimena.
• Sen haihtuvuus on hyvin alhainen. Tästä syystä sillä on osuutta haihtuvampien happojen valmistuksessa niiden vertailusuoloista.
• Konsentroitu rikkihappo on erittäin voimakas dehydratointiaine. Näin ollen tätä kemikaalia käytetään monien sellaisten märkien kaasujen kuivaamiseen, jotka eivät reagoi hapon kanssa.
• Se lisäksi karkottaa vettä luonnollisista seoksista, kuten tärkkelyksestä.
• Koska se on hyvä hapetin, se voi hapettaa sekä epämetalleja että metalleja. Lisäksi se itse pelkistyy rikkidioksidiksi.

Joitakin rikkihapon yleisiä reaktioita

• Kuumalla väkevöity rikkihappo hapettaa kuparin kuparisulfaatiksi.

Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + H2O

• Väkevöity rikkihappo luovuttaa kloorivetyhappoa kloorivetyhappoa. Lisäksi se antaa kalsiumfluoridista fluorivetyä.

CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HF

• Se polttaa glukoosia, sokeria ja tärkkelystä hiileksi.

C12H22O11 + (H2SO4) → 12C + 11H2O

Ratkaisuesimerkki sinulle

Kysymys: Kirjoita rikkihapon tärkeimmät käyttökohteet.

Vastaukset: Rikkihapon käyttökohteita ovat:

• Se on yleinen kemikaali lannoitteiden valmistuksessa. Esimerkiksi ammoniumsulfaatti ja superfosfaatti.
• Käytämme sitä väriaineiden, sävyjen ja maalien valmistuksessa.
• Se on yleinen kemikaali räjähteiden valmistuksessa. Esimerkiksi TNT.
• Muut välttämättömät kemikaalit tarvitsevat rikkihappoa. Ilman rikkihappoa emme voi saada näitä kemikaaleja. Esimerkiksi suolahappo, fosforihappo ja typpihappo. Sitä tarvitaan myös natriumkarbonaatin valmistukseen.
• Hyödynnämme sitä osana öljynjalostusta.
• Se toimii peittausaineena.
• Kemikaali on yleinen laboratorioaineena, kuivausaineena ja hapettimena.