Was ist die Verbindung zwischen Schwefelsäure und Wasser?
Eine Methode zur Herstellung von Schwefelsäure erfolgt durch Feuchtigkeit eines Schwefeltrioxidmoleküls (also 3 ) mit einem Wassermolekül (H 2 o). Die Reaktion ist so 3 + h 2 o → h 2 so 4 . Schwefelsäure trägt eindeutig eine enge Verbindung zum Wasser; Darüber hinaus ist es in Wasser völlig löslich. Die Kombination konzentrierter Schwefelsäure mit Wasser ist potenziell gefährlich, da die Reaktion gewalttätig sein kann. Dies liegt daran, dass die beiden Substanzen - nicht nur durch ein oder zwei Mechanismen -, sondern durch eine Vielzahl von Mechanismen, die jeweils zur Gesamtsenergiefreisetzung hinzufügen. Es kann sich tatsächlich durch Protonenübertragung ionisieren, einen Prozess, der als "automatische Protolyse" bezeichnet wird. Diese Ionisationsreaktion wird 2 H 2 so 4 → [h 3 so 4 ] + [hso 4 ] - geschrieben. Dieses Phänomen erleichtert es für Schwefelsäure und Wasser, Wasserstoff zu bildenBindungen. Dabei tritt Energie in Form von Wärme in das umgebende System ein. Im Fall von Schwefelsäure können ein oder zwei Wasserstoffionen die Säure lassen, um mit nahe gelegenen Wassermolekülen assoziiert zu werden. Solche positiv geladenen "Hydronium" -Ionen (H 3 o +) bilden sich leicht, da die Sauerstoffatome von Wassermolekülen elektronenreiche Umgebungen bieten, zu denen Wasserstoffionen gezogen werden. Die Geometrie eines Hydroniumions ist symmetrischer als ein Wassermolekül. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Ladungsverteilung, wobei die Freisetzung von Energie in das System hinzugefügt wird, wenn Schwefelsäure und Wasser kombiniert werden.
Eine weitere durch Symmetrie unterstützte Energiefreisetzung ist die Bildung des doppelt geladenen Sulfatanion (also 4 -2 ). Die beiden freien Elektronenkann sich auf einem der vier Sauerstoffatome niederlassen. Wie die Gebühren gegenseitig abwehren und somit Energie für das System freigeben, wenn sie in die äußeren Regionen des Ions entkommen können; Es ist klar, dass diese Aktion Energie als Gegenteil freigibt - wie die Zusammenführung wie Ladungen - Energie nimmt. Die hohen dielektrischen Konstanten von Schwefelsäure und Wasser ermöglichen einen hohen Grad an Ladungsschutz, wenn sie kombiniert werden. Hinzu kommt zu dieser weiteren Stabilisierung, die durch zusätzliche Wasserschichten ermöglicht wird, die die innerste wasserstoffgebundene Schicht umgeben.
Aus den oben genannten Gründen muss bei der Kombination konzentrierter Schwefelsäure und Wasser vorsichtig sein. Die Säure sollte allmählich dem gerührten Wasser zugegeben werden, und nicht umgekehrt. Dies verhindert eine übermäßige Wärmeabgabe, was zu plötzlichem Kochen mit dem heftigen Ausstoß von Säure auf die Haut oder in die Augen führt. Die Kombination von Schwefelsäure und Wasser wird bei der Herstellung von Düngemitteln, der Herstellung von Stahl, der Blea aufgetragenChing von Kraft -Zellstoff und in Automobilbatterien.