황산과 물의 연결은 무엇입니까?
황산을 제조하는 한 가지 방법은 삼산화황 (SO 3 ) 분자를 물 분자 (H 2 O)로 수화시키는 것이다. 반응은 SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 이다. 분명히 황산은 물과 밀접한 관련이 있습니다. 또한 물에 완전히 용해됩니다. 농축 황산과 물을 혼합하는 것은 반응이 심할 수 있으므로 잠재적으로 위험합니다. 이는 두 물질이 하나 또는 두 개의 메커니즘을 통해서가 아니라 각각의 총 에너지 방출에 점차적으로 추가되는 수많은 메커니즘을 통해 상호 작용하기 때문입니다.
순수한 황산은 단순한 극성이 아닙니다. 그것은 실제로 "자동-프로토 분해 (auto-protolysis)"로 알려진 프로세스 인 양성자 이동을 통해 스스로 이온화 될 수 있습니다. 이 이온화 반응은 2 H 2 SO 4 → [H 3 SO 4 ] + [HSO 4 ] -로 표기됩니다. 이 현상은 황산과 물이 수소 결합을 형성하기 쉽게 만듭니다. 그렇게함으로써 열 형태의 에너지가 주변 시스템으로 들어갑니다.
그렇게 할 수있는 수소, 질소, 산소 및 불소 원자가있는 경우, "수소 결합"이라 불리는 약한 결합이 형성 될 수있다. 황산의 경우, 하나 또는 두 개의 수소 이온이 산을 떠나 인근의 물 분자와 연관 될 수 있습니다. 이러한 양으로 하전 된 "하이드로 늄"이온 (H 3 O + )은 물 분자의 산소 원자가 수소 이온이 인출되는 전자가 풍부한 환경을 제공하기 때문에 쉽게 형성된다. 하이드로 늄 이온의 구조는 물 분자보다 대칭입니다. 이는 황산과 물이 결합 될 때 균일 한 전하 분배를 가능하게하여 시스템으로 에너지를 방출하는 데 도움이됩니다.
대칭에 의해 도움이되는 또 다른 에너지 방출은 이중 하전 설페이트 음이온 (SO 4 -2 )의 형성이다. 2 개의 자유 전자는 4 개의 산소 원자 중 어느 하나에 잔류 할 수있다. 전하가 서로 반발하므로 이온의 외부 영역으로 탈출 할 수있는 경우 시스템에 에너지를 방출합니다. 반대로 반대로 전하를 모아서 에너지를 빼앗기 때문에이 행동은 에너지를 방출한다는 것은 분명하다. 황산 및 물의 높은 유전 상수는 이들이 결합 될 때 높은 전하 차폐를 가능하게한다. 최 내측 수소 결합 층을 둘러싸는 추가적인 물층에 의해 가능해진 이러한 추가 안정화에 추가한다.
위의 이유로 농축 황산과 물을 결합 할 때는주의를 기울여야합니다. 산은 반대 방향이 아닌 교반되는 물에 서서히 첨가해야합니다. 이것은 과도한 열 방출을 방지하여 피부 나 눈에 산을 격렬하게 배출하여 갑자기 끓는 결과를 낳습니다. 황산과 물의 조합은 비료 제조, 철강 생산, 크래프트 펄프 표백 및 자동차 배터리에 적용됩니다.