في مقالنا اليوم من موسوعة، سنتحدث إليك عن حمض الكبريتيك واستخداماته، وهو من السوائل العديمة اللون، وقد سُمِّيَ بزيت الزاج من قبل مكتشفه جابر بن حيان، ويُطلق عليه أيضًا اسم الحمض الكبريتي أو حمض الكبريت أو حمض السلفوريك، وهو يُصنّف ضمن الأحماض المعدنية التي تتمتع بقوة كبيرة، ويُمكن حل جميع تراكيزه في الماء.
انتشر هذا الحمض منذ القدم، حيث اكتشف لأول مرة في القرن الثامن عند العرب، وانتشر في أوروبا في القرنين الرابع عشر والخامس عشر، وصياغته الكيميائية هي H2SO4، ويسمى الحمض المركز منه ماء النار، ولكنه خطير ويمكن أن يتسبب في حروق للإنسان، لذلك يجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة عند التعامل معه، وله استخدامات عديدة، بما في ذلك صناعة المنظفات المنزلية.
في الأسطر التالية سنتحدث بتفصيل عن هذا الحمض، واستخداماته المختلفة، بالإضافة إلى طريقة تحضيره، والمخاطر المحتملة التي يمكن أن تواجه الشخص بسببه، فتابع معنا.
ما هو حمض الكبريتيك وفيما يستخدم
عندما يتفاعل حمض الكبريتيك مع الماء، يتم إطلاق حرارة بكميات كبيرة، وذلك عند تركيز 98.3%، حيث يبدأ في فقد SO3 عند الوصول إلى درجة الغليان، على الرغم من أنه يتم تحضيره بنسبة 100%.
عند تمديد الحمض، يجب صب حمض الكبريتيك على الماء بحذر لتفادي العكس، لأنه يمتص الماء بقوة، ويستخدم لإزالة المياه من المواد العضوية والخلايا الحية، كما يجفف الرطوبة من الغازات.
يعد حمض الكبريتيك المركز واحدًا من الموصلات الجيدة للتيار الكهربائي.
استخدامات حمض الكبريتيك
- يتميز باهتمامه الكبير وزيادة مكانة البلدان المنتجة له، وبنسبة 60% يتم الاستفادة منه في العملية الرطبة لإنتاج حمض الفوسفوريك الذي يساعد على صنع فوسفات ثلاثي الصوديوم المستخدم في تصنيع المنظفات واستخدامه في تصنيع الأسمدة الفوسفاتية.
- يُستخدم بشكل كبير في معظم الصناعات، وإنتاجه يعد مؤشرًا على قطاع الصناعة في الدولة، وله تأثيرات كيميائية متنوعة.
- إحدى المواد التي تزيل الماء وتعتبر مادة مؤكسدة.
- تستخدم هذه المادة في العديد من الصناعات المختلفة، بما في ذلك الأصباغ وبطاريات السيارات والمطاط والبلاستيك والصابون والمنظفات والمواد الكحولية، بالإضافة إلى دورها في إنتاج الأسمدة الكيميائية وتصنيع النحاس والحديد.
الخصائص الكيميائية لحمض الكبريتيك
- تعتبر إحدى التفاعلات الهامة التي يجب تضمين تفاعل التأيين فيها.
- لديه دور كبير في صناعة وتحضير عدة مركبات، بما في ذلك الفينول والسكارين، باستخدام طرق مختلفة.
- يمكن للمادة التفاعل مع الأملاح والقواعد والأحماض، بالإضافة إلى تفاعلها مع المركبات العضوية العطرية.
- المؤكسد هو عامل يساهم في تأكسد مجموعة من اللافلزات المختلفة، بما في ذلك الكربون والكبريت.
تحضير حمض الكبريتيك
يمكن تحضير حمض الكبريتيك عن طريق عملية تقطير وتسخين كبريتات الحديد المائية، المعروفة باسم الزاج الأخضر، بالإضافة إلى استخدام كبريتات أخرى.
في حال الحاجة إلى تحضيره بشكل تجاري، يُمكن الاستعانة بطريقة التلامس أو غرف الرصاص.
الطريقة الأولى التلامس: تم تطوير هذه الطريقة في عام 1831 م، وتتميز بتكلفتها المنخفضة وشهرتها وانتشارها الواسع، ومن خلالها يمكن الحصول على حمض الكبريتيك النقي من خلال الخطوات التالية:-
يتم صهر الكبريت وترشيحه أولاً، حيث يتم فصل أي جزء غير مُنصهر، ثم يُضخ بواسطة إحدى وحدات حرق الكبريت، وبذلك يتم إنتاج ثاني أكسيد الكبريت، ويتم تمرير هذا الغاز عبر سخان ومرشح لتنقيته من جميع الشوائب المختلفة.
في هذه العملية، يتم تحريك الغاز ليتم أكسده عبر برج التحويل، ويتم إضافة إحدى المعادن مثل البلاتين، وبعد ذلك يتم الحصول على ثالث أكسيد الكبريت، ويتم امتصاص الغاز عبر المياه، ويحتاج هذا التفاعل إلى عامل حفاز، ويتم استخدام خماسي أكسيد الفانديوم في هذه العملية.
ويُمكنك التعرف على هذا التفاعل عبر هذه المُعادلة: SO3 + H2O ⇌ H2SO4
للحصول على حمض الكبريت، يتم استخدام ناتج المعادلة الكيميائية ووضعه مع برج الأوليوم، حيث يتم أخذ جزء منه لتبريد الأوليوم وجزء آخر يتم وضعه في الجزء العلوي من البرج، مما يؤدي إلى توليد حمض التركيز.
الطريقة الثانية وهي غرف الرصاص: تتم عملية إنتاج حمض الكبريتيك عن طريق تفاعل أحادي أكسيد النيتروجين مع الأكسجين لإنتاج ثاني أكسيد النيتروجين ، ثم يتم إعادة تفاعل ثاني أكسيد النيتروجين مع الأكسجين مرة أخرى حتى يتفاعل مع ثاني أكسيد الكبريت والماء لإنتاج حمض الكبريتيك، وتتميز هذه الطريقة بسهولتها وتكلفتها المنخفضة.
وهذه هي المعادلات الخاصة بهذه العملية:-
SO2 + H2O + NO2 → H2SO4 + NO
2NO + O2 → 2NO2
مخاطر حمض الكبريتيك على الانسان
فيما يتعلق بالجانب البيئي، فإن حمض الكبريتيك هو واحد من الأحماض التي تسبب خطرًا وتلوثًا بيئيًا، حيث يتواجد في تكوين الأمطار الحمضية نتيجة تكوينه من أكسدة حمض الكبريتوز، والذي يحدث عندما يتفاعل غاز الأكسجين O2 مع ثاني أكسيد الكبريت عند وجود الماء، وهذا يؤدي إلى تدمير المحاصيل الزراعية بسبب الأمطار الحمضية.
يبدأ خطر حمض الكبريت على الإنسان عندما يتعرض للاستنشاق، حيث يؤدي ذلك إلى حدوث صدمة دموية وعصبية بسبب الجفاف والآلام الحارقة، وقد يصل الأمر إلى الغثيان والقيء المستمر، ولذلك يمكن للشخص أن يتعرض لتشوهات في جسده، ويمكن أن يؤدي ذلك إلى وفاته في فترة تصل إلى يومين على الأكثر، وذلك في حالة استنشاق جرعة تتراوح بين أربعة إلى خمسة سم مكعب.
حمض الكبريتيك والذهب
لا يحدث أي تفاعل بين الذهب والبلاتين وحمض الكبريتيك.
المراجع
