Co to jest wodny kwas siarkowy?

Wodny kwas siarkowy jest dowolną mieszaniną kwasu siarkowego i wody i jest najczęstszym sposobem sprzedaży kwasu. Łacińskie słowo oznaczające wodę to aqua, stąd pochodzi termin „woda”. Kwas siarkowy lub H2SO4 jest szeroko stosowany w procesach chemicznych, do akumulatorów oraz jako środek odwadniający do usuwania wody z innych materiałów.

Po zmieszaniu kwasu siarkowego z wodą atomy wodoru stają się jonami, co oznacza, że ​​oddzielają się one od cząsteczki kwasu, wytwarzają niewielki ładunek elektryczny i mogą reagować z innymi cząsteczkami. Ponieważ w każdej cząsteczce znajdują się dwa atomy wodoru, kwas siarkowy nazywa się kwasem dwuzasadowym. Proces jonizacji wymaga obecności wody, dlatego większość procesów chemicznych wykorzystuje wodny kwas siarkowy.

Istnieje takie powinowactwo lub silne przyciąganie kwasu siarkowego do wody, że silny kwas można wykorzystać do suszenia innych chemikaliów. Jest to znane jako odwodnienie, które pochodzi od wody, greckiego słowa oznaczającego wodę. Gdy kwas pochłania wodę, staje się słabszym wodnym roztworem kwasu siarkowego i ostatecznie musi zostać zastąpiony świeżym kwasem lub zregenerowany do mocnego kwasu. Dodanie kwasu siarkowego do wody powoduje powstanie dużej ilości ciepła, które należy kontrolować, aby zapobiec zagotowaniu mieszaniny.

Istnieją dwa podstawowe komercyjne sposoby wytwarzania kwasu siarkowego, komory ołowiowej i procesów kontaktowych. Wynaleziony w XVII wieku proces w komorze ołowiowej wykorzystuje reakcję siarki i azotanu potasu lub saletry z parą wodną w reaktorze wyłożonym ołowiem z wytworzeniem trójtlenku siarki. Tritlenek siarki można rozpuścić w wodzie z wytworzeniem wodnego kwasu siarkowego, zwykle o stężeniu około 70% kwasu.

W latach trzydziestych XIX wieku wynaleziono proces kontaktowy, aby uzyskać bardziej skoncentrowany kwas. W tym procesie stosuje się katalizator metalowy, którego wytwarzanie jest kosztowne, ale może wytwarzać stężenia kwasu do 98%. Nazywa się to skoncentrowanym kwasem i jest ogólnie preferowaną metodą produkcji w XX i XXI wieku.

Wodny kwas siarkowy jest powszechnym surowcem do produkcji nawozów, innych chemicznych półproduktów i akumulatorów samochodowych ołowiowo-kwasowych. Od początku XX wieku akumulatory wykonane z płyt ołowiowych zawieszonych w roztworze kwasu siarkowego były powszechnym sposobem produkcji energii elektrycznej dla pojazdów, statków i samolotów. Ołów reaguje z roztworem kwasu, tworząc jony molekularne, które wytwarzają prąd elektryczny.

Gdy akumulator wytwarza energię, ołów i kwas reagują, tworząc siarczan ołowiu, który jest białym proszkiem gromadzącym się na spodzie akumulatora. Akumulatory te można ładować, co oznacza, że ​​prąd elektryczny przesyłany przez akumulator odwróci tę reakcję i pozwoli na ponowne osadzenie się ołowiu na płytkach. W miarę ładowania jony siarczanowe będą tworzyć kwas siarkowy, który stworzy bardziej skoncentrowaną mieszaninę w akumulatorze i zapewni więcej energii elektrycznej w razie potrzeby.