सल्फेट एसिड: सूत्र और रासायनिक गुण

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 17:47

मनुष्य को ज्ञात सबसे पहले खनिज अम्लों में से एक सल्फ्यूरिक, या सल्फेट है। न केवल वह स्वयं, बल्कि उसके कई लवण निर्माण, चिकित्सा, खाद्य उद्योग और तकनीकी उद्देश्यों के लिए भी उपयोग किए जाते थे। अब तक, इस संबंध में कुछ भी नहीं बदला है। सल्फेट एसिड के पास कई विशेषताएं हैं जो इसे रासायनिक संश्लेषण में बस अपरिहार्य बनाती हैं। इसके अलावा, इसके लवण का उपयोग रोजमर्रा की जिंदगी और उद्योग के लगभग सभी क्षेत्रों में किया जाता है। इसलिए, हम विस्तार से विचार करेंगे कि यह क्या है और प्रकट गुणों की विशेषताएं क्या हैं।

विभिन्न नाम

चलो इस तथ्य से शुरू करते हैं कि इस पदार्थ के बहुत सारे नाम हैं। उनमें से वे हैं जो तर्कसंगत नामकरण के अनुसार बनते हैं, और जो ऐतिहासिक रूप से विकसित हुए हैं। तो, इस कनेक्शन को इस प्रकार नामित किया गया है:

• सल्फेट एसिड;
• विट्रियल;
• सल्फ्यूरिक एसिड;
• ओलियम।

हालांकि "ओलियम" शब्द इस पदार्थ के लिए बिल्कुल उपयुक्त नहीं है, क्योंकि यह सल्फ्यूरिक एसिड और उच्च सल्फर ऑक्साइड का मिश्रण है -एसओ_3।

सल्फेट एसिड: सूत्र और आणविक संरचना

रासायनिक संक्षेप की दृष्टि से इस अम्ल का सूत्र इस प्रकार लिखा जा सकता है: H₂SO_{4। जाहिर है, अणु में दो हाइड्रोजन केशन और अम्लीय अवशेषों का एक आयन होता है - सल्फेट आयन, जिसका चार्ज 2+ होता है।}

इस मामले में, निम्नलिखित बंधन अणु के अंदर कार्य करते हैं:

• सल्फर और ऑक्सीजन के बीच सहसंयोजक ध्रुवीय;
• हाइड्रोजन और एसिड अवशेष SO_{4 के बीच अत्यधिक ध्रुवीय सहसंयोजक।}

सल्फर, जिसमें 6 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, दो ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ दो दोहरे बंधन बनाते हैं। कुछ और के साथ - एकल, और वे, बदले में, हाइड्रोजेन के साथ एकल। नतीजतन, अणु की संरचना इसे काफी मजबूत होने की अनुमति देती है। इसी समय, हाइड्रोजन केशन बहुत मोबाइल है और आसानी से निकल जाता है, क्योंकि सल्फर और ऑक्सीजन बहुत अधिक विद्युतीय होते हैं। इलेक्ट्रॉन घनत्व को अपने ऊपर खींचकर, वे आंशिक रूप से सकारात्मक चार्ज के साथ हाइड्रोजन प्रदान करते हैं, जो अलग होने पर पूर्ण हो जाता है। इस प्रकार अम्लीय विलयन बनते हैं, जिसमें H+ होता है।

यदि यौगिक में तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था की बात करें तो सल्फेट एसिड जिसका सूत्र है H₂SO_{4, आसानी से आपको उनकी गणना करने की अनुमति देता है: हाइड्रोजन +1, ऑक्सीजन -2, सल्फर +6।}

किसी भी अणु की तरह, कुल आवेश शून्य होता है।

खोज इतिहास

सल्फेट एसिड को लोग प्राचीन काल से जानते हैं। यहां तक कि कीमियागर भी जानते थे कि विभिन्न विट्रियल को शांत करके इसे कैसे प्राप्त किया जाए। साथ में9वीं शताब्दी की शुरुआत में, लोगों ने इस पदार्थ को प्राप्त किया और इसका इस्तेमाल किया। बाद में यूरोप में, अल्बर्ट मैग्नस ने आयरन सल्फेट के अपघटन से एसिड निकालना सीखा।

हालांकि, कोई भी तरीका लाभदायक नहीं रहा। तब संश्लेषण का तथाकथित कक्ष संस्करण ज्ञात हुआ। ऐसा करने के लिए, सल्फर और नाइट्रेट को जला दिया गया था, और जारी वाष्प को पानी द्वारा अवशोषित कर लिया गया था। नतीजतन, सल्फेट एसिड का निर्माण हुआ।

बाद में भी अंग्रेज इस पदार्थ को प्राप्त करने का सबसे सस्ता तरीका खोजने में कामयाब रहे। इसके लिए पाइराइट का प्रयोग किया जाता था - FeS_{2, आयरन पाइराइट्स। इसका भूनना और इसके बाद ऑक्सीजन के साथ संपर्क अभी भी सल्फ्यूरिक एसिड के संश्लेषण के लिए सबसे महत्वपूर्ण औद्योगिक तरीकों में से एक है। बड़ी मात्रा में उत्पादन के लिए ऐसे कच्चे माल अधिक किफायती, सस्ते और उच्च गुणवत्ता वाले होते हैं।}

भौतिक गुण

बाहरी सहित कई पैरामीटर हैं, जो सल्फेट एसिड को दूसरों से अलग करते हैं। इसके भौतिक गुणों का वर्णन कई बिंदुओं में किया जा सकता है:

1. मानक परिस्थितियों में तरल।
2. अपनी केंद्रित अवस्था में, यह भारी, तैलीय होता है, जिसके लिए इसे "विट्रियल" नाम मिला।
3. पदार्थ का घनत्व - 1.84 ग्राम/सेमी3।
4. कोई रंग या गंध नहीं।
5. इसमें एक स्पष्ट "तांबे" स्वाद है।
6. पानी में बहुत अच्छी तरह घुल जाता है, लगभग असीमित।
7. हीग्रोस्कोपिक, ऊतकों से मुक्त और बाध्य पानी दोनों को फंसाने में सक्षम।
8. गैर-वाष्पशील।
9. क्वथनांक - 296oC.
10. 10 पर पिघलना, 3oC.

इस यौगिक की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ हाइड्रेट करने की क्षमता है। इसीलिए, स्कूल की बेंच से भी बच्चों को सिखाया जाता है कि एसिड में पानी डालना किसी भी तरह से संभव नहीं है, बल्कि इसके विपरीत है। आखिरकार, पानी घनत्व में हल्का होता है, इसलिए यह सतह पर जमा हो जाएगा। यदि इसे अचानक अम्ल में मिलाया जाता है, तो विघटन प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, इतनी बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकल जाएगी कि पानी उबल जाएगा और एक खतरनाक पदार्थ के कणों के साथ छींटे पड़ने लगेगा। इससे हाथों की त्वचा पर गंभीर रासायनिक जलन हो सकती है।

इसलिए पानी में तेजाब एक पतली धारा में डालना चाहिए, तो मिश्रण बहुत गर्म हो जाएगा, लेकिन उबाल नहीं आएगा, यानी तरल भी छलक जाएगा।

रासायनिक गुण

रसायन की दृष्टि से यह अम्ल बहुत प्रबल होता है, खासकर यदि यह सांद्रित विलयन हो। यह द्विक्षारकीय है, इसलिए यह हाइड्रोसल्फेट और सल्फेट आयनों के निर्माण के साथ चरणों में अलग हो जाता है।

सामान्य तौर पर, विभिन्न यौगिकों के साथ इसकी बातचीत इस वर्ग के पदार्थों की सभी मुख्य प्रतिक्रियाओं से मेल खाती है। हम कई समीकरणों के उदाहरण दे सकते हैं जिनमें सल्फेट एसिड भाग लेता है। इसके साथ बातचीत में रासायनिक गुण प्रकट होते हैं:

• लवण;
• धातु ऑक्साइड और हाइड्रोक्साइड;
• एम्फोटेरिक ऑक्साइड और हाइड्रोक्साइड;
• हाइड्रोजन तक वोल्टेज की एक श्रृंखला में खड़ी धातु।

बीइस तरह की बातचीत के परिणामस्वरूप, लगभग सभी मामलों में, किसी दिए गए एसिड (सल्फेट) या अम्लीय लवण (हाइड्रोसल्फेट्स) के मध्यम लवण बनते हैं।

एक विशेष विशेषता यह भी है कि धातुओं के साथ सामान्य योजना के अनुसार Me + H₂SO₄=MeSO₄ + H_{2↑ किसी दिए गए पदार्थ का केवल एक विलयन प्रतिक्रिया करता है, अर्थात एक तनु अम्ल। यदि हम केंद्रित या अत्यधिक संतृप्त (ओलियम) लेते हैं, तो अंतःक्रियात्मक उत्पाद पूरी तरह से अलग होंगे।}

सल्फ्यूरिक एसिड के विशेष गुण

इनमें धातुओं के साथ सांद्र विलयनों का केवल अंतःक्रिया शामिल है। तो, एक निश्चित योजना है जो इस तरह की प्रतिक्रियाओं के पूरे सिद्धांत को दर्शाती है:

1. धातु सक्रिय होने पर हाइड्रोजन सल्फाइड, नमक और पानी का निर्माण होता है। यानी सल्फर -2 तक कम हो जाता है।
2. यदि धातु मध्यम क्रिया की हो तो उसका परिणाम गंधक, लवण और जल होता है। अर्थात्, सल्फेट आयन का मुक्त सल्फर में अपचयन।
3. कम प्रतिक्रियाशील धातु (हाइड्रोजन के बाद) - सल्फर डाइऑक्साइड, नमक और पानी। ऑक्सीकरण अवस्था में सल्फर +4.

साथ ही, सल्फेट एसिड के विशेष गुण कुछ गैर-धातुओं को उनकी उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था में ऑक्सीकरण करने और जटिल यौगिकों के साथ प्रतिक्रिया करने और उन्हें सरल पदार्थों में ऑक्सीकरण करने की क्षमता है।

उद्योग में प्राप्त करने के तरीके

सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए सल्फेट प्रक्रिया में दो मुख्य प्रकार होते हैं:

• संपर्क;
• टावर।

दोनों सबसे आम तरीके हैंदुनिया के सभी देशों में उद्योग। पहला विकल्प कच्चे माल के रूप में आयरन पाइराइट या सल्फर पाइराइट के उपयोग पर आधारित है - FeS_{2। कुल तीन चरण हैं:}

1. एक दहन उत्पाद के रूप में सल्फर डाइऑक्साइड के निर्माण के साथ कच्चे माल को भूनना।
2. इस गैस को ऑक्सीजन के माध्यम से वैनेडियम उत्प्रेरक के ऊपर से गुजारकर सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड बनाता है - SO_3।
3. अवशोषण टावर में, एनहाइड्राइड सल्फेट एसिड के घोल में घुल जाता है और उच्च सांद्रता वाले घोल - ओलियम का निर्माण होता है। बहुत भारी तैलीय गाढ़ा तरल।

दूसरा विकल्प व्यावहारिक रूप से वही है, लेकिन नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किए जाते हैं। उत्पाद की गुणवत्ता, लागत और ऊर्जा की खपत, कच्चे माल की शुद्धता, उत्पादकता जैसे मापदंडों के दृष्टिकोण से, पहली विधि अधिक कुशल और स्वीकार्य है, इसलिए इसका अधिक बार उपयोग किया जाता है।

प्रयोगशाला संश्लेषण

यदि प्रयोगशाला अनुसंधान के लिए कम मात्रा में सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त करना आवश्यक है, तो कम सक्रिय धातुओं के सल्फेट्स के साथ हाइड्रोजन सल्फाइड की बातचीत की विधि सबसे उपयुक्त है।

इन मामलों में, लौह धातु सल्फाइड का निर्माण होता है, और सल्फ्यूरिक एसिड एक उप-उत्पाद के रूप में बनता है। छोटे अध्ययन के लिए, यह विकल्प उपयुक्त है, लेकिन ऐसा अम्ल शुद्धता में भिन्न नहीं होगा।

साथ ही प्रयोगशाला में आप सल्फेट के घोल की गुणात्मक प्रतिक्रिया कर सकते हैं। सबसे आम अभिकर्मक बेरियम क्लोराइड है, क्योंकि Ba²⁺ आयन, साथ मेंसल्फेट आयन एक सफेद अवक्षेप में अवक्षेपित होता है - बैराइट दूध: H₂SO₄ + BaCL₂=2HCL + बसो_4↓

सबसे आम लवण

सल्फेट एसिड और इससे बनने वाले सल्फेट भोजन सहित कई उद्योगों और घरों में महत्वपूर्ण यौगिक हैं। सल्फ्यूरिक एसिड के सबसे आम लवण हैं:

1. जिप्सम (अलबास्टर, सेलेनाइट)। रासायनिक नाम एक जलीय कैल्शियम सल्फेट क्रिस्टलीय हाइड्रेट है। सूत्र: CaSO_{4। निर्माण, दवा, लुगदी और कागज, गहने बनाने में उपयोग किया जाता है।}
2. बैराइट (भारी स्पर)। बेरियम सल्फ़ेट। घोल में, यह एक दूधिया अवक्षेप है। ठोस रूप में - पारदर्शी क्रिस्टल। ऑप्टिकल उपकरणों, एक्स-रे, इन्सुलेट कोटिंग में प्रयुक्त।
3. मिराबिलाइट (ग्लॉबर का नमक)। रासायनिक नाम सोडियम सल्फेट डीकाहाइड्रेट है। सूत्र: ना₂SO₄10H_{2O. दवा में एक रेचक के रूप में प्रयोग किया जाता है।}

लवणों के ऐसे अनेक उदाहरण हैं जिनका व्यावहारिक महत्व है। हालांकि, ऊपर बताए गए सबसे आम हैं।

सल्फेट लाइ

यह पदार्थ एक घोल है जो लकड़ी, यानी सेल्युलोज के ताप उपचार के परिणामस्वरूप बनता है। इस यौगिक का मुख्य उद्देश्य इसके आधार पर बसा कर सल्फेट साबुन प्राप्त करना है। सल्फेट शराब की रासायनिक संरचना इस प्रकार है:

• लिग्निन;
• हाइड्रॉक्सी एसिड;
• मोनोसैकराइड्स;
• फिनोल;
• राल;
• वाष्पशील और फैटी एसिड;
• सोडियम के सल्फाइड, क्लोराइड, कार्बोनेट और सल्फेट।

इस पदार्थ के दो मुख्य प्रकार हैं: सफेद और काला सल्फेट शराब। सफेद लुगदी और कागज उद्योग में जाता है, जबकि काले रंग का उपयोग उद्योग में सल्फेट साबुन बनाने के लिए किया जाता है।

मुख्य आवेदन

सल्फ्यूरिक एसिड का सालाना उत्पादन 160 मिलियन टन प्रति वर्ष है। यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण आंकड़ा है, जो इस यौगिक के महत्व और व्यापकता को इंगित करता है। ऐसे कई उद्योग और स्थान हैं जहां सल्फेट एसिड का उपयोग आवश्यक है:

1. बैटरियों में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में, विशेष रूप से लेड वाले में।
2. कारखानों में जहां सल्फेट खाद का उत्पादन होता है। इस अम्ल का अधिकांश भाग विशेष रूप से पौधों के लिए खनिज उर्वरकों के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है। इसलिए, सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन और उर्वरकों के निर्माण के लिए पौधों को अक्सर साथ-साथ बनाया जाता है।
3. खाद्य उद्योग में एक पायसीकारक के रूप में, कोड E513 द्वारा दर्शाया गया है।
4. कई कार्बनिक संश्लेषणों में एक डिवाटरिंग एजेंट, एक उत्प्रेरक के रूप में। इस तरह से विस्फोटक, रेजिन, सफाई और डिटर्जेंट, नाइलॉन, पॉलीप्रोपाइलीन और एथिलीन, डाई, रासायनिक फाइबर, एस्टर और अन्य यौगिक प्राप्त किए जाते हैं।
5. पानी को शुद्ध करने और आसुत जल बनाने के लिए फिल्टर में इस्तेमाल किया जाता है।
6. अयस्क से दुर्लभ तत्वों के निष्कर्षण और प्रसंस्करण में प्रयुक्त।

साथ ही ढेर सारी चामियांएसिड प्रयोगशाला अनुसंधान में जाता है, जहां इसे स्थानीय तरीकों से प्राप्त किया जाता है।