Hvad er forbindelsen mellem svovlsyre og vand?
En metode til fremstilling af svovlsyre er ved at fugtes et molekyle af svovltrioxid (så 3 ) med et molekyle vand (H 2 O). Reaktionen er så 3 + h 2 o → h 2 så 4 . Det er klart, at svovlsyre har en tæt forbindelse til vand; Derudover er det helt opløseligt i vand. Det er potentielt farligt at kombinere koncentreret svovlsyre med vand, da reaktionen kan være voldelig. Dette skyldes, at de to stoffer interagerer - ikke gennem kun en eller to mekanismer - men gennem en række mekanismer, der hver tilføjer trinvist til den samlede energifrigivelse.
ren svovlsyre er ikke kun polær; Det kan faktisk ionisere sig selv gennem protonoverførsel, en proces kendt som "auto-protolyse." Denne ioniseringsreaktion er skrevet 2 timer 2 så 4 → [h 3 så 4 ] + [hso 4 ] -. Dette fænomen gør det lettere for svovlsyre og vand at danne brintobligationer. Dermed kommer energi i form af varme ind i det omgivende system.
Uanset hvor der er brint, kan nitrogen, ilt- og fluoratomer til rådighed for at gøre det, svage bindinger kaldet "hydrogenbindinger" kan dannes. I tilfælde af svovlsyre kan en eller to hydrogenioner overlade syren til at blive forbundet med nærliggende molekyler af vand. Sådanne positivt ladede "hydronium" -ioner (H 3 O +) dannes let, fordi iltatomerne af vandmolekyler tilbyder elektronrige miljøer, hvortil brintioner tegnes. Geometrien af en hydroniumion er mere symmetrisk end et vandmolekyle. Dette muliggør ensartet ladningsfordeling, hvilket tilføjer til frigivelse af energi i systemet, når svovlsyre og vand kombineres.
Endnu en energiudgivelse hjulpet af symmetri er dannelsen af den dobbelt ladede sulfatanion (så 4 -2 ). De to frie elektronerkan tage ophold på ethvert af de fire iltatomer. Ligesom ladninger afviser hinanden og frigiver således energi til systemet, hvis de kan flygte til de ydre regioner i ionen; Det er tydeligt, at denne handling frigiver energi som omvendt - at bringe som anklager sammen - tager energi. De høje dielektriske konstanter af svovlsyre og vand muliggør en høj grad af ladningsafskærmning, når de kombineres. Tilføj til denne yderligere stabilisering aktiveret af yderligere lag vand omkring det inderste hydrogenbundne lag.
Af ovennævnte grunde skal der udvises omhu, når man kombinerer koncentreret svovlsyre og vand. Syren skal tilsættes gradvist til vand, der omrøres, snarere end omvendt. Dette forhindrer overdreven varmefrigivelse, hvilket fører til pludselig kogning med den voldelige udkast af syre enten på huden eller i øjnene. Kombinationen af svovlsyre og vand påføres i fremstillingen af gødning, produktion af stål, bleaChing af kraftmasse og i bilbatterier.