Hva er sammenhengen mellom svovelsyre og vann?
En metode for å fremstille svovelsyre er ved å fuktige et molekyl med svoveltrioksid (SO 3 ) med et molekyl vann (H 2 O). Reaksjonen er slik 3 + h 2 o → h 2 so 4 . Det er klart at svovelsyre bærer en nær tilknytning til vann; I tillegg er den helt løselig i vann. Å kombinere konsentrert svovelsyre med vann er potensielt farlig ettersom reaksjonen kan være voldelig. Dette er fordi de to stoffene samhandler - ikke bare gjennom en eller to mekanismer - men gjennom en rekke mekanismer, som hver tilfører trinnvis til den totale energifrigjøringen.
Ren svovelsyre er ikke bare polar; Det kan faktisk ionisere seg gjennom protonoverføring, en prosess kjent som "auto-protolyse." Denne ioniseringsreaksjonen er skrevet 2 H 2 SO
Uansett hvor det er hydrogen, nitrogen, oksygen og fluoratomer tilgjengelig for å gjøre det, kan svake bindinger kalt "hydrogenbindinger" dannes. Når det gjelder svovelsyre, kan en eller to hydrogenioner forlate syren for å bli assosiert med nærliggende molekyler av vann. Slike positivt ladede "hydronium" -ioner (h 3 o +) danner lett fordi oksygenatomene i vannmolekyler tilbyr elektronrike miljøer som hydrogenioner er trukket til. Geometrien til et hydroniumion er mer symmetrisk enn et vannmolekyl. Dette muliggjør enhetlig ladningsfordeling, og tilfører frigjøring av energi i systemet når svovelsyre og vann kombineres.
Nok en energiutgivelse hjulpet av symmetri er dannelsen av den dobbelt ladede sulfatanionen (så 4 -2 ). De to gratis elektronenekan ta bolig på noen av de fire oksygenatomene. Som ladninger frastøter hverandre, og dermed frigjør energi til systemet hvis de kan rømme til de ytre regionene i ionet; Det er tydelig at denne handlingen frigjør energi som motsatt - å bringe som ladninger sammen - tar energi. De høye dielektriske konstantene av svovelsyre og vann muliggjør en høy grad av ladningsskjerming når de kombineres. Legg til denne ytterligere stabiliseringen aktivert av ytterligere lag med vann som omgir det innerste hydrogenbundne laget.
Av de ovennevnte grunnene må det utvises forsiktighet når du kombinerer konsentrert svovelsyre og vann. Syren skal tilsettes gradvis til vann som blir omrørt, i stedet for omvendt. Dette forhindrer overdreven varmefrigjøring, noe som fører til plutselig koking med voldelig utkast av syre enten på huden eller i øynene. Kombinasjonen av svovelsyre og vann påføres i produksjon av gjødsel, produksjon av stål, BleaChing av Kraft masse og i bilbatterier.