จุดหลอมเหลวของกรดซัลฟูริก คุณสมบัติทางเคมีของกรดซัลฟิวริก การเตรียมกรดซัลฟิวริก

เป็นสารประกอบเคมีที่มีชื่อเสียงและแพร่หลายที่สุดชนิดหนึ่ง . สิ่งนี้อธิบายได้จากคุณสมบัติที่เด่นชัดเป็นหลัก สูตรของมันคือ H2SO4 เป็นกรด dibasic ที่มีปริมาณกำมะถันสูงกว่า +6

ภายใต้สภาวะปกติ กรดซัลฟูริกเป็นของเหลวไม่มีกลิ่นและไม่มีสีที่มีคุณสมบัติเป็นน้ำมัน แพร่หลายไปมากในด้านเทคโนโลยีและอุตสาหกรรมต่างๆ

ในขณะนี้สารนี้เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่สำคัญและแพร่หลายที่สุดของอุตสาหกรรมเคมี ในธรรมชาติจะไม่พบการสะสมของกำมะถันพื้นเมืองบ่อยนัก ตามกฎแล้วจะพบเฉพาะในสารประกอบที่มีสารอื่นเท่านั้น การสกัดกำมะถันจากสารประกอบต่างๆ รวมถึงจากของเสียทางอุตสาหกรรมหลายชนิด กำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา ในบางกรณีแม้แต่ก๊าซก็สามารถปรับให้ผลิตกำมะถันและสารประกอบต่าง ๆ ได้

คุณสมบัติ

กรดซัลฟิวริกมีผลเสียต่อสารใด ๆ มันจะดึงน้ำออกมาอย่างรวดเร็วดังนั้นเนื้อเยื่อและสารประกอบต่าง ๆ ก็เริ่มกลายเป็นถ่าน กรด 100% เป็นหนึ่งในกรดที่เข้มข้นที่สุด และสารประกอบนี้ไม่ควันหรือทำลาย

ทำปฏิกิริยากับโลหะใดๆ ยกเว้นตะกั่ว ในรูปแบบเข้มข้นจะเริ่มออกซิไดซ์องค์ประกอบหลายอย่าง

การใช้กรดซัลฟิวริก

กรดซัลฟิวริกส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีซึ่งใช้ในการผลิตไนโตรเจน รวมถึงซูเปอร์ฟอสเฟต ซึ่งปัจจุบันถือว่าเป็นหนึ่งในปุ๋ยที่พบมากที่สุด มีการผลิตสารนี้มากถึงหลายล้านตันต่อปี

ในทางโลหะวิทยา H2SO4 ใช้เพื่อตรวจสอบคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น เมื่อเหล็กรีด อาจเกิดรอยแตกขนาดเล็ก เพื่อตรวจจับ ชิ้นส่วนนั้นจะถูกวางในอ่างตะกั่วและแกะสลักด้วยสารละลายกรด 25% หลังจากนี้ แม้แต่รอยแตกที่เล็กที่สุดก็สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

ก่อนที่จะทำการชุบด้วยไฟฟ้ากับโลหะจำเป็นต้องเตรียมการก่อน - ทำความสะอาดและขจัดคราบมัน เมื่อกรดซัลฟิวริกทำปฏิกิริยากับโลหะ ชั้นบางๆ ก็จะละลาย และขจัดสิ่งปนเปื้อนใดๆ ไปด้วย นอกจากนี้พื้นผิวโลหะจะหยาบขึ้นซึ่งเหมาะสำหรับการชุบนิเกิล โครเมียม หรือทองแดงมากกว่า

กรดซัลฟิวริกถูกนำมาใช้ในการแปรรูปแร่บางชนิด และในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมก็จำเป็นต้องใช้กรดซัลฟิวริกในปริมาณมากเช่นกัน ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้เพื่อการทำให้ผลิตภัณฑ์ต่างๆ บริสุทธิ์ให้บริสุทธิ์ มักใช้ในอุตสาหกรรมเคมีซึ่งมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เป็นผลให้มีการค้นพบความเป็นไปได้และการใช้งานเพิ่มเติม สารนี้สามารถนำไปใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ตะกั่วกรดได้

การเตรียมกรดซัลฟิวริก

วัตถุดิบหลักในการผลิตกรดคือซัลเฟอร์และสารประกอบต่างๆ นอกจากนี้ ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว การใช้ขยะอุตสาหกรรมเพื่อผลิตกำมะถันกำลังได้รับการพัฒนา ในระหว่างการคั่วแร่ซัลไฟด์แบบออกซิเดชัน ก๊าซนอกจะมี SO2 มันถูกดัดแปลงเพื่อผลิตกรดซัลฟิวริก แม้ว่าในรัสเซียตำแหน่งผู้นำยังคงถูกครอบครองโดยการผลิตโดยอาศัยการแปรรูปซัลเฟอร์ไพไรต์ซึ่งถูกเผาในเตาเผา เมื่ออากาศถูกเป่าผ่านไพไรต์ที่ลุกไหม้ จะเกิดไอที่มีปริมาณ SO2 สูง เครื่องตกตะกอนแบบไฟฟ้าใช้เพื่อขจัดสิ่งสกปรกและไอระเหยที่เป็นอันตรายอื่นๆ ปัจจุบันมีการใช้วิธีต่างๆ ในการผลิตกรดอย่างแข็งขันในการผลิต และหลายวิธีเกี่ยวข้องกับการแปรรูปของเสีย แม้ว่าส่วนแบ่งของการผลิตแบบดั้งเดิมจะสูงก็ตาม

คำนิยาม

ไม่มีน้ำ กรดซัลฟิวริกเป็นของเหลวหนืดหนักที่สามารถผสมกับน้ำได้ง่ายในทุกสัดส่วน: ปฏิกิริยาดังกล่าวมีลักษณะพิเศษคือเกิดปฏิกิริยาคายความร้อนขนาดใหญ่มาก (~880 กิโลจูล/โมลที่การเจือจางไม่จำกัด) และอาจนำไปสู่การเดือดและกระเด็นของส่วนผสมหากน้ำถูก เพิ่มลงในกรด ด้วยเหตุนี้จึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องกลับลำดับในการเตรียมสารละลายและเติมกรดลงในน้ำอย่างช้าๆ และคนตลอดเวลา

คุณสมบัติทางกายภาพบางประการของกรดซัลฟิวริกแสดงไว้ในตาราง

แอนไฮดรัส H2SO4 เป็นสารประกอบที่น่าทึ่งโดยมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูงผิดปกติและมีค่าการนำไฟฟ้าสูงมาก ซึ่งเกิดจากการแยกตัวของไอออนิกอัตโนมัติ (การแยกสลายอัตโนมัติ) ของสารประกอบ เช่นเดียวกับกลไกการนำรีเลย์การถ่ายโอนโปรตอนที่ช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านของเหลวที่มีความหนืด ด้วยพันธะไฮโดรเจนจำนวนมาก

ตารางที่ 1. คุณสมบัติทางกายภาพของกรดซัลฟิวริก

การเตรียมกรดซัลฟิวริก

กรดซัลฟูริกเป็นสารเคมีทางอุตสาหกรรมที่สำคัญที่สุดและเป็นกรดที่ถูกที่สุดที่ผลิตในปริมาณมากทั่วโลก

กรดซัลฟิวริกเข้มข้น (“น้ำมันของกรดกำมะถัน”) ได้มาจากการให้ความร้อน “กรดกำมะถันสีเขียว” FeSO 4 × nH 2 O และถูกใช้ในปริมาณมากเพื่อผลิต Na 2 SO 4 และ NaCl

กระบวนการสมัยใหม่ในการผลิตกรดซัลฟิวริกใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ประกอบด้วยวาเนเดียม (V) ออกไซด์ พร้อมด้วยการเติมโพแทสเซียมซัลเฟตบนส่วนรองรับซิลิกาหรือคีเซลกูห์ร ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ SO2 ผลิตขึ้นโดยการเผากำมะถันบริสุทธิ์หรือโดยการย่างแร่ซัลไฟด์ (ส่วนใหญ่เป็นแร่ไพไรต์หรือแร่ Cu, Ni และ Zn) ในกระบวนการสกัดโลหะเหล่านี้ จากนั้น SO2 จะถูกออกซิไดซ์เป็นไตรออกไซด์ จากนั้นจะได้กรดซัลฟิวริกจากการละลายในนั้น น้ำ:

S + O 2 → SO 2 (ΔH 0 - 297 กิโลจูล/โมล);

SO 2 + ½ O 2 → SO 3 (ΔH 0 - 9.8 กิโลจูล/โมล);

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 (ΔH 0 - 130 กิโลจูล/โมล)

คุณสมบัติทางเคมีของกรดซัลฟิวริก

กรดซัลฟูริกเป็นกรดไดบาซิกชนิดเข้มข้น ในขั้นตอนแรก ในสารละลายที่มีความเข้มข้นต่ำ จะแยกตัวออกเกือบทั้งหมด:

เอช 2 SO 4 ↔H + + HSO 4 - .

การแยกตัวออกจากกันระยะที่สอง

HSO 4 — ↔H + + SO 4 2-

เกิดขึ้นได้ในระดับน้อย ค่าคงที่การแยกตัวของกรดซัลฟิวริกในระยะที่สอง แสดงในรูปของกิจกรรมของไอออน K 2 = 10 -2

ในฐานะที่เป็นกรด dibasic กรดซัลฟิวริกจะเกิดเกลือสองชุด: ปานกลางและเป็นกรด เกลือเฉลี่ยของกรดซัลฟิวริกเรียกว่าซัลเฟต และเกลือของกรดเรียกว่าไฮโดรซัลเฟต

กรดซัลฟูริกดูดซับไอน้ำอย่างตะกละตะกลามและมักใช้เพื่อทำให้ก๊าซแห้ง ความสามารถในการดูดซับน้ำยังอธิบายถึงการไหม้เกรียมของสารอินทรีย์หลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารที่อยู่ในกลุ่มคาร์โบไฮเดรต (เส้นใย น้ำตาล ฯลฯ) เมื่อสัมผัสกับกรดซัลฟิวริกเข้มข้น กรดซัลฟิวริกจะกำจัดไฮโดรเจนและออกซิเจนออกจากคาร์โบไฮเดรตซึ่งก่อตัวเป็นน้ำ และคาร์บอนจะถูกปล่อยออกมาในรูปของถ่านหิน

กรดซัลฟิวริกเข้มข้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งร้อนเป็นสารออกซิไดซ์ที่รุนแรง มันจะออกซิไดซ์ HI และ HBr (แต่ไม่ใช่ HCl) เพื่อสร้างฮาโลเจนอิสระ ถ่านหินเป็น CO 2 และกำมะถันเป็น SO 2 ปฏิกิริยาเหล่านี้แสดงโดยสมการ:

8HI + H 2 SO 4 = 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O;

2HBr + H 2 SO 4 = Br 2 + SO 2 + 2H 2 O;

C + 2H 2 SO 4 = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O;

S + 2H 2 SO 4 = 3SO 2 + 2H 2 O.

ปฏิกิริยาของกรดซัลฟิวริกกับโลหะเกิดขึ้นแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความเข้มข้น กรดซัลฟิวริกเจือจางจะออกซิไดซ์กับไฮโดรเจนไอออน ดังนั้นจึงทำปฏิกิริยากับโลหะที่อยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าจนถึงไฮโดรเจนเท่านั้น เช่น:

สังกะสี + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

อย่างไรก็ตาม ตะกั่วจะไม่ละลายในกรดเจือจาง เนื่องจากเกลือ PbSO 4 ที่ได้จะไม่ละลาย

กรดซัลฟิวริกเข้มข้นเป็นตัวออกซิไดซ์เนื่องจากซัลเฟอร์ (VI) มันจะออกซิไดซ์โลหะในช่วงแรงดันไฟฟ้าจนถึงและรวมถึงเงินด้วย ผลิตภัณฑ์จากการรีดิวซ์อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับกิจกรรมของโลหะและสภาวะ (ความเข้มข้นของกรด อุณหภูมิ) เมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะที่มีฤทธิ์ต่ำ เช่น ทองแดง กรดจะลดลงเหลือ SO 2:

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

เมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะที่มีฤทธิ์มากขึ้น ผลิตภัณฑ์รีดิวซ์อาจเป็นได้ทั้งไดออกไซด์ ซัลเฟอร์อิสระ และไฮโดรเจนซัลไฟด์ ตัวอย่างเช่น เมื่อทำปฏิกิริยากับสังกะสี ปฏิกิริยาต่อไปนี้อาจเกิดขึ้นได้:

สังกะสี + 2H 2 SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O;

4Zn + 5H 2 SO 4 = 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

การใช้กรดซัลฟิวริก

การใช้กรดซัลฟิวริกแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศและจากทศวรรษสู่ทศวรรษ ตัวอย่างเช่นในสหรัฐอเมริกา พื้นที่หลักของการบริโภค H 2 SO 4 ปัจจุบันคือการผลิตปุ๋ย (70%) รองลงมาคือการผลิตสารเคมี โลหะวิทยา และการกลั่นน้ำมัน (~5% ในแต่ละพื้นที่) ในสหราชอาณาจักร การกระจายการบริโภคตามอุตสาหกรรมแตกต่างกัน มีเพียง 30% ของ H2SO4 ที่ผลิตเท่านั้นที่ใช้ในการผลิตปุ๋ย แต่ 18% นำไปใช้ในการผลิตสี เม็ดสี และผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปที่ผลิตสีย้อม 16% ในการผลิตสารเคมี 12 % ของการผลิตสบู่และผงซักฟอก 10 % สำหรับการผลิตเส้นใยธรรมชาติและเส้นใยประดิษฐ์ และ 2.5% ใช้ในโลหะวิทยา

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย	กำหนดมวลของกรดซัลฟิวริกที่สามารถหาได้จากไพไรต์หนึ่งตัน หากผลผลิตของซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์ในปฏิกิริยาการคั่วคือ 90% และซัลเฟอร์ (VI) ออกไซด์ในตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของซัลเฟอร์ (IV) คือ 95% ของทางทฤษฎี
สารละลาย	ให้เราเขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาการยิงไพไรต์: 4เฟส 2 + 11O 2 = 2เฟ 2 โอ 3 + 8SO 2 ลองคำนวณปริมาณของสารไพไรต์: n(FeS 2) = ม.(FeS 2) / M(FeS 2); M(FeS 2) = Ar(Fe) + 2×Ar(S) = 56 + 2×32 = 120 กรัม/โมล; n(FeS 2) = 1,000 กก. / 120 = 8.33 กม. เนื่องจากในสมการปฏิกิริยา ค่าสัมประสิทธิ์ของซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีค่าเป็นสองเท่าของค่าสัมประสิทธิ์ของ FeS 2 ดังนั้นปริมาณซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV) ที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎีจึงเท่ากับ: n(SO 2) ทฤษฎี = 2 ×n(FeS 2) = 2 ×8.33 = 16.66 kmol และปริมาณซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV) ที่ได้รับจริงคือ: n(SO 2) ฝึก = η × n(SO 2) ทฤษฎี = 0.9 × 16.66 = 15 kmol ให้เราเขียนสมการปฏิกิริยาสำหรับการเกิดออกซิเดชันของซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV) ถึงซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI): 2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ปริมาณซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI) ที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎีเท่ากับ: n(SO 3) ทฤษฎี = n(SO 2) ฝึก = 15 kmol และปริมาณซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI) ที่ได้รับจริงคือ: n(SO 3) ฝึก = η × n(SO 3) ทฤษฎี = 0.5 × 15 = 14.25 kmol ให้เราเขียนสมการปฏิกิริยาสำหรับการผลิตกรดซัลฟิวริก: ดังนั้น 3 + H 2 O = H 2 ดังนั้น 4 มาหาปริมาณของกรดซัลฟิวริก: n(H 2 SO 4) = n(SO 3) ฝึก = 14.25 kmol ผลผลิตของปฏิกิริยาคือ 100% มวลของกรดซัลฟิวริกเท่ากับ: ม.(H 2 SO 4) = n(H 2 SO 4) × M(H 2 SO 4); M(H 2 SO 4) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O) = 2×1 + 32 + 4×16 = 98 กรัม/โมล; ม.(H 2 SO 4) = 14.25 × 98 = 1397 กก.
คำตอบ	มวลของกรดซัลฟิวริกคือ 1,397 กิโลกรัม

กรดใดๆ ก็ตามที่เป็นสารเชิงซ้อนซึ่งมีโมเลกุลประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนหนึ่งอะตอมขึ้นไปและกรดตกค้าง

สูตรของกรดซัลฟิวริกคือ H2SO4 ดังนั้นโมเลกุลของกรดซัลฟิวริกจึงประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมและ SO4 ที่เป็นกรด

กรดซัลฟิวริกเกิดขึ้นเมื่อซัลเฟอร์ออกไซด์ทำปฏิกิริยากับน้ำ

SO3+H2O -> H2SO4

กรดซัลฟิวริกบริสุทธิ์ 100% (โมโนไฮเดรต) เป็นของเหลวหนัก มีความหนืดคล้ายน้ำมัน ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น มีรสเปรี้ยว "ทองแดง" ที่อุณหภูมิ +10 ° C มันจะแข็งตัวและกลายเป็นมวลผลึก

กรดซัลฟิวริกเข้มข้นประกอบด้วย H2SO4 ประมาณ 95% และจะแข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่า –20°C

ปฏิสัมพันธ์กับน้ำ

กรดซัลฟิวริกละลายได้ดีในน้ำโดยผสมกับมันในสัดส่วนใดก็ได้ สิ่งนี้จะปล่อยความร้อนออกมาจำนวนมาก

กรดซัลฟูริกสามารถดูดซับไอน้ำจากอากาศได้ คุณสมบัตินี้ใช้ในอุตสาหกรรมสำหรับการอบแห้งก๊าซ ก๊าซจะถูกทำให้แห้งโดยการส่งผ่านภาชนะพิเศษที่มีกรดซัลฟิวริก แน่นอนว่าวิธีนี้ใช้ได้กับก๊าซที่ไม่ทำปฏิกิริยาเท่านั้น

เป็นที่ทราบกันว่าเมื่อกรดซัลฟิวริกสัมผัสกับสารอินทรีย์หลายชนิด โดยเฉพาะคาร์โบไฮเดรต สารเหล่านี้จะไหม้เกรียม ความจริงก็คือคาร์โบไฮเดรตก็เหมือนกับน้ำมีทั้งไฮโดรเจนและออกซิเจน กรดซัลฟิวริกจะนำองค์ประกอบเหล่านี้ออกไปจากพวกมัน สิ่งที่เหลืออยู่คือถ่านหิน

ในสารละลายที่เป็นน้ำของ H2SO4 ตัวบ่งชี้สารสีน้ำเงินและเมทิลออเรนจ์จะเปลี่ยนเป็นสีแดง ซึ่งบ่งชี้ว่าสารละลายนี้มีรสเปรี้ยว

ปฏิสัมพันธ์กับโลหะ

เช่นเดียวกับกรดอื่นๆ กรดซัลฟิวริกสามารถแทนที่อะตอมไฮโดรเจนด้วยอะตอมของโลหะในโมเลกุลของมันได้ มันมีปฏิกิริยากับโลหะเกือบทั้งหมด

กรดซัลฟิวริกเจือจางทำปฏิกิริยากับโลหะเหมือนกรดธรรมดา จากผลของปฏิกิริยาจะเกิดเกลือที่มีสารตกค้างที่เป็นกรด SO4 และไฮโดรเจนเกิดขึ้น

สังกะสี + H2SO4 = สังกะสี SO4 + H2

ก กรดซัลฟิวริกเข้มข้นเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงมาก มันจะออกซิไดซ์โลหะทั้งหมด โดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งในชุดแรงดันไฟฟ้า และเมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะ ตัวมันเองจะลดลงเหลือ SO2 ไฮโดรเจนจะไม่ถูกปล่อยออกมา

Сu + 2 H2SO4 (กระชับ) = CuSO4 + SO2 + 2H2O

สังกะสี + 2 H2SO4 (กระชับ) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

แต่โลหะกลุ่มทอง เหล็ก อะลูมิเนียม และแพลตตินัมจะไม่ออกซิไดซ์ในกรดซัลฟิวริก ดังนั้นกรดซัลฟูริกจึงถูกขนส่งในถังเหล็ก

เกลือของกรดซัลฟิวริกที่ได้รับจากปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่าซัลเฟต ไม่มีสีและตกผลึกได้ง่าย บางส่วนละลายได้ดีในน้ำ มีเพียง CaSO4 และ PbSO4 เท่านั้นที่ละลายน้ำได้เล็กน้อย BaSO4 แทบไม่ละลายในน้ำ

การโต้ตอบกับฐาน

ปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบสเรียกว่าปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง จากปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางของกรดซัลฟิวริก ทำให้เกิดเกลือที่มีกรดตกค้าง SO4 และ H2O ของน้ำ

ตัวอย่างของปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางของกรดซัลฟิวริก:

H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O

H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O

กรดซัลฟิวริกทำปฏิกิริยากับการทำให้เป็นกลางกับทั้งเบสที่ละลายน้ำได้และไม่ละลายน้ำ

เนื่องจากโมเลกุลของกรดซัลฟิวริกมีอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอม และต้องใช้ 2 เบสในการทำให้เป็นกลาง จึงจัดเป็นกรดไดบาซิก

ปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐาน

จากหลักสูตรเคมีของโรงเรียน เรารู้ว่าออกไซด์เป็นสารเชิงซ้อนที่มีองค์ประกอบทางเคมีสององค์ประกอบ โดยหนึ่งในนั้นคือออกซิเจนในสถานะออกซิเดชัน -2 ออกไซด์พื้นฐานเรียกว่าออกไซด์ของโลหะวาเลนซ์ 1, 2 และ 3 บางชนิด ตัวอย่างของออกไซด์พื้นฐาน: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO

กรดซัลฟูริกทำปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐานในปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง จากปฏิกิริยานี้เกลือและน้ำจึงเกิดขึ้นเช่นเดียวกับปฏิกิริยากับเบส เกลือมีสารตกค้างที่เป็นกรด SO4

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

ปฏิสัมพันธ์กับเกลือ

กรดซัลฟิวริกทำปฏิกิริยากับเกลือของกรดอ่อนกว่าหรือกรดระเหย โดยแทนที่กรดเหล่านี้ จากปฏิกิริยานี้ทำให้เกิดเกลือที่มีสารตกค้างที่เป็นกรด SO4 และกรดเกิดขึ้น

H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl

การใช้กรดซัลฟูริกและสารประกอบของมัน

โจ๊กแบเรียม BaSO4 สามารถปิดกั้นรังสีเอกซ์ได้ นักรังสีวิทยาจะตรวจสอบอวัยวะเหล่านั้นโดยเติมอวัยวะกลวงของร่างกายมนุษย์ลงไป

ในทางการแพทย์และการก่อสร้าง มีการใช้ยิปซั่มธรรมชาติ CaSO4 * 2H2O และแคลเซียมซัลเฟตคริสตัลไลน์ไฮเดรตกันอย่างแพร่หลาย เกลือ Na2SO4 * 10H2O ของ Glauber ใช้ในการแพทย์และสัตวแพทยศาสตร์ในอุตสาหกรรมเคมี - สำหรับการผลิตโซดาและแก้ว คอปเปอร์ซัลเฟต CuSO4 * 5H2O เป็นที่รู้จักของชาวสวนและนักปฐพีวิทยาซึ่งใช้เพื่อต่อสู้กับศัตรูพืชและโรคพืช

กรดซัลฟูริกมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ: เคมี งานโลหะ น้ำมัน สิ่งทอ หนัง และอื่นๆ

โมเลกุลของกรดซัลฟูริกมีรูปร่างเป็นกากบาท:

คุณสมบัติทางกายภาพกรดซัลฟูริก:

• ของเหลวมันหนาแน่นไม่มีสีและไม่มีกลิ่น
• ความหนาแน่น 1.83 กรัม/ซม. 3 ;
• จุดหลอมเหลว 10.3°C;
• จุดเดือด 296.2°C;
• ดูดความชื้นได้มาก สามารถผสมกับน้ำได้ทุกอัตราส่วน
• เมื่อกรดซัลฟิวริกเข้มข้นละลายในน้ำ ความร้อนจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา ( สำคัญ- เติมกรดลงไปในน้ำ! เติมน้ำให้เป็นกรดไม่ได้!!!)

กรดซัลฟิวริกมีสองประเภท:

• เจือจาง H 2 SO 4 (เจือจาง) - สารละลายกรดน้ำซึ่งเปอร์เซ็นต์ของ H 2 SO 4 ไม่เกิน 70%;
• เข้มข้น H 2 SO 4 (conc) - สารละลายกรดน้ำซึ่งมีเปอร์เซ็นต์ของ H 2 SO 4 เกิน 70%

คุณสมบัติทางเคมีของ H 2 SO 4

กรดซัลฟูริกจะแยกตัวออกจากสารละลายที่เป็นน้ำอย่างสมบูรณ์ในสองขั้นตอน:

ฮ 2 SO 4 ↔ H + +HSO 4 - HSO 4 - ↔ H + +SO 4 -

กรดซัลฟิวริกเจือจางแสดงคุณสมบัติเฉพาะทั้งหมดของกรดแก่ โดยทำปฏิกิริยา:

• โดยมีออกไซด์พื้นฐาน: MgO+H 2 SO 4 = MgSO 4 +H 2 O
• มีฐาน: H 2 SO 4 +2NaOH = Na 2 SO 4 +2H 2 O
• ด้วยเกลือ: H 2 SO 4 +BaCl 2 = BaSO 4 ↓+2HCl ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อซัลเฟตไอออน: SO 4 2- +Ba 2+ = BaSO 4 ↓

การเตรียมและการใช้กรดซัลฟิวริก

กรดซัลฟิวริกผลิตขึ้นทางอุตสาหกรรมได้สองวิธี: ติดต่อและ ไนตรัส.

วิธีการติดต่อได้รับ H 2 SO 4:

• ในระยะแรกจะได้รับซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากการเผาซัลเฟอร์ไพไรต์: 4FeS 2 +11O 2 = 2Fe 2 O 3 +8SO 2
• ในขั้นตอนที่สองซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะถูกออกซิไดซ์กับออกซิเจนในบรรยากาศเป็นซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเมื่อมีวาเนเดียมออกไซด์ซึ่งมีบทบาทเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา: 2SO 2 + O 2 = 2SO 3
• ในขั้นตอนที่สามและสุดท้ายจะได้รับโอเลียม ด้วยเหตุนี้ซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์จึงถูกละลายในกรดซัลฟิวริกเข้มข้น: H 2 SO 4 +nSO 3 ↔ H 2 SO 4 nSO 3
• ต่อจากนั้น oleum จะถูกขนส่งในถังเหล็กและได้กรดซัลฟิวริกจาก oleum โดยการเจือจางด้วยน้ำ: H 2 SO 4 nSO 3 + H 2 O → H 2 SO 4

วิธีไนโตรสได้รับ H 2 SO 4:

• ในระยะแรก ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ปราศจากฝุ่นจะถูกบำบัดด้วยกรดซัลฟิวริกโดยที่ไนโตรส (ไนโตรเจนออกไซด์) ละลาย: SO 2 +H 2 O+N 2 O 3 = H 2 SO 4 +2NO
• ไนโตรเจนออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจะถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนและถูกดูดซับอีกครั้งด้วยกรดซัลฟิวริก: 2NO+O 2 = 2NO 2 NO 2 +NO = N 2 O 3

การใช้กรดซัลฟิวริก:

• สำหรับการอบแห้งก๊าซ
• ในการผลิตกรด เกลือ ด่าง ฯลฯ อื่นๆ
• สำหรับการผลิตปุ๋ย สีย้อม ผงซักฟอก
• ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์
• ในการผลิตสารอินทรีย์

เกลือของกรดซัลฟูริก

เนื่องจากกรดซัลฟูริกเป็นกรดไดบาซิก จึงทำให้เกิดเกลือได้ 2 ประเภท ได้แก่ เกลือปานกลาง (ซัลเฟต) และเกลือของกรด (ไฮโดรซัลเฟต)

ซัลเฟตละลายได้สูงในน้ำ ยกเว้น CaSO 4 , PbSO 4 , BaSO 4 - สองชนิดแรกละลายได้ไม่ดี และแบเรียมซัลเฟตแทบไม่ละลายเลย ซัลเฟตที่มีน้ำเรียกว่ากรดกำมะถัน (คอปเปอร์ซัลเฟต - CuSO 4 ·5H 2 O)

คุณลักษณะที่โดดเด่นของเกลือของกรดซัลฟิวริกคือความสัมพันธ์กับความร้อน เช่น โซเดียม โพแทสเซียม แบเรียมซัลเฟต มีความทนทานต่อความร้อนโดยไม่สลายตัวแม้ที่อุณหภูมิ 1,000°C ในขณะเดียวกัน ทองแดง อลูมิเนียม และเหล็กซัลเฟตก็สลายตัวแม้กระทั่ง ด้วยความร้อนเล็กน้อยจนเกิดเป็นโลหะออกไซด์และซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์: CuSO4 = CuO+SO 3

เกลือขม (MgSO 4 ·7H 2 O) และเกลือของ Glauber (Na 2 SO 4 ·10H 2 O) ใช้เป็นยาระบาย แคลเซียมซัลเฟต (CaSO 4 · 2H 2 O) - ในการผลิตปูนปลาสเตอร์

กรดซัลฟิวริกเจือจางและเข้มข้นเป็นผลิตภัณฑ์เคมีที่สำคัญซึ่งมีการผลิตในโลกมากกว่าสารอื่นๆ ความมั่งคั่งทางเศรษฐกิจของประเทศสามารถประเมินได้จากปริมาณกรดซัลฟิวริกที่ผลิตได้

กระบวนการแยกตัว

กรดซัลฟูริกใช้ในรูปของสารละลายน้ำที่มีความเข้มข้นต่างกัน ผ่านปฏิกิริยาการแยกตัวสองขั้นตอน ทำให้เกิด H+ ไอออนในสารละลาย

ฮ 2 SO 4 = H + + HSO 4 - ;

HSO 4 - = H + + SO 4 -2

กรดซัลฟิวริกมีความเข้มข้น และระยะแรกของการแยกตัวเกิดขึ้นอย่างเข้มข้นจนโมเลกุลดั้งเดิมเกือบทั้งหมดสลายตัวเป็นไอออน H + และ HSO 4 -1 (ไฮโดรเจนซัลเฟต) ในสารละลาย ส่วนหลังสลายตัวเพิ่มเติมบางส่วนโดยปล่อย H + ไอออนอีกตัวหนึ่งและทิ้งซัลเฟตไอออน (SO 4 -2) ไว้ในสารละลาย อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจนซัลเฟตซึ่งเป็นกรดอ่อน ยังคงมีอยู่ในสารละลายเหนือ H + และ SO 4 -2 การแยกตัวโดยสมบูรณ์จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีความหนาแน่นของสารละลายกรดซัลฟิวริกเข้าใกล้ กล่าวคือ มีการเจือจางอย่างรุนแรง

คุณสมบัติของกรดซัลฟิวริก

มีความพิเศษในแง่ที่ว่าสามารถทำหน้าที่เป็นกรดปกติหรือเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงได้ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความเข้มข้น สารละลายกรดซัลฟิวริกที่เจือจางและเย็นจะทำปฏิกิริยากับโลหะที่ออกฤทธิ์เพื่อผลิตเกลือ (ซัลเฟต) และปล่อยก๊าซไฮโดรเจนออกมา ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาระหว่างเจือจางเย็น H 2 SO 4 (สมมติว่าการแยกตัวออกสองขั้นตอนโดยสมบูรณ์) กับโลหะสังกะสีจะมีลักษณะดังนี้:

สังกะสี + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

กรดซัลฟิวริกเข้มข้นร้อนซึ่งมีความหนาแน่นประมาณ 1.8 กรัม/ซม.3 สามารถทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ได้ โดยทำปฏิกิริยากับวัสดุที่มักจะเฉื่อยต่อกรด เช่น โลหะทองแดง ในระหว่างปฏิกิริยา ทองแดงจะถูกออกซิไดซ์ และมวลของกรดลดลง กลายเป็นสารละลาย (II) ในน้ำและก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO 2) แทนที่จะเป็นไฮโดรเจน ซึ่งคาดว่าจะเกิดขึ้นเมื่อกรดทำปฏิกิริยากับโลหะ

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

โดยทั่วไปความเข้มข้นของสารละลายแสดงออกมาอย่างไร?

จริงๆ แล้ว ความเข้มข้นของสารละลายใดๆ สามารถแสดงได้หลายวิธี แต่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือความเข้มข้นโดยน้ำหนัก มันแสดงจำนวนกรัมในมวลหรือปริมาตรของสารละลายหรือตัวทำละลาย (ปกติคือ 1,000 กรัม 1,000 ซม. 3, 100 ซม. 3 และ 1 dm 3) แทนที่จะวัดมวลของสารเป็นกรัม คุณสามารถหาปริมาณของสารที่แสดงเป็นโมลได้ จากนั้นคุณจะได้ความเข้มข้นของโมลต่อสารละลาย 1,000 กรัม หรือ 1 เดซิเมตร 3

หากความเข้มข้นของโมลถูกกำหนดโดยไม่ได้สัมพันธ์กับปริมาณของสารละลาย แต่สัมพันธ์กับตัวทำละลายเท่านั้น จะเรียกว่าโมลาลิตีของสารละลาย มีลักษณะเป็นอิสระจากอุณหภูมิ

บ่อยครั้งความเข้มข้นของน้ำหนักจะแสดงเป็นกรัมต่อตัวทำละลาย 100 กรัม โดยการคูณตัวบ่งชี้นี้ด้วย 100% จะได้เป็นเปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก (ความเข้มข้นของเปอร์เซ็นต์) วิธีนี้เป็นวิธีที่ใช้บ่อยที่สุดเมื่อนำไปใช้กับสารละลายกรดซัลฟิวริก

แต่ละค่าของความเข้มข้นของสารละลายซึ่งกำหนดที่อุณหภูมิที่กำหนด จะสอดคล้องกับความหนาแน่นจำเพาะของสารละลายนั้น (เช่น ความหนาแน่นของสารละลายกรดซัลฟิวริก) ดังนั้นบางครั้งวิธีแก้ปัญหาก็มีลักษณะเฉพาะ ตัวอย่างเช่น สารละลายของ H 2 SO 4 ซึ่งมีความเข้มข้นเป็นเปอร์เซ็นต์ 95.72% มีความหนาแน่น 1.835 g/cm 3 ที่ t = 20 °C จะตรวจสอบความเข้มข้นของสารละลายดังกล่าวได้อย่างไรหากได้รับเฉพาะความหนาแน่นของกรดซัลฟิวริกเท่านั้น ตารางที่ให้การติดต่อดังกล่าวเป็นส่วนสำคัญของหนังสือเรียนเกี่ยวกับเคมีทั่วไปหรือเคมีวิเคราะห์

ตัวอย่างการแปลงความเข้มข้น

ลองย้ายจากวิธีหนึ่งในการแสดงความเข้มข้นของสารละลายไปยังอีกวิธีหนึ่ง สมมติว่าเรามีสารละลาย H 2 SO 4 ในน้ำโดยมีความเข้มข้นเป็นเปอร์เซ็นต์ที่ 60% ขั้นแรก เราจะหาความหนาแน่นที่สอดคล้องกันของกรดซัลฟิวริก ตารางที่ประกอบด้วยเปอร์เซ็นต์ความเข้มข้น (คอลัมน์แรก) และความหนาแน่นที่สอดคล้องกันของสารละลายที่เป็นน้ำของ H 2 SO 4 (คอลัมน์ที่สี่) แสดงอยู่ด้านล่าง

จากนั้นเราจะกำหนดค่าที่ต้องการซึ่งเท่ากับ 1.4987 g/cm 3 . ให้เราคำนวณโมลาร์ริตีของสารละลายนี้กัน ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องกำหนดมวลของ H 2 SO 4 ในสารละลาย 1 ลิตรและจำนวนโมลของกรดที่สอดคล้องกัน

ปริมาตรครอบครองโดยสารละลายเริ่มต้น 100 กรัม:

100 / 1.4987 = 66.7 มล.

เนื่องจากสารละลาย 60% 66.7 มิลลิลิตรประกอบด้วยกรด 60 กรัม ดังนั้น 1 ลิตรจึงประกอบด้วย:

(60 / 66.7) x 1,000 = 899.55 กรัม

น้ำหนักโมลของกรดซัลฟิวริกคือ 98 ดังนั้นจำนวนโมลที่มีอยู่ใน 899.55 กรัมจะเท่ากับ:

899.55 / 98 = 9.18 โมล

การขึ้นต่อกันของความหนาแน่นต่อความเข้มข้นแสดงไว้ในรูปที่ 1 ด้านล่าง.

การใช้กรดซัลฟิวริก

มันถูกใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ในการผลิตเหล็กและเหล็กกล้า จะใช้ทำความสะอาดพื้นผิวโลหะก่อนที่จะเคลือบด้วยสารอื่น และมีส่วนเกี่ยวข้องในการสร้างสีย้อมสังเคราะห์ เช่นเดียวกับกรดประเภทอื่นๆ เช่น กรดไฮโดรคลอริกและกรดไนตริก นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตยา ปุ๋ย และวัตถุระเบิด และยังเป็นรีเอเจนต์ที่สำคัญในการกำจัดสิ่งเจือปนออกจากน้ำมันในอุตสาหกรรมการกลั่นน้ำมัน

สารเคมีนี้มีประโยชน์อย่างเหลือเชื่อในชีวิตประจำวัน และมีจำหน่ายในรูปแบบสารละลายกรดซัลฟิวริกที่ใช้ในแบตเตอรี่กรดตะกั่ว (เช่นที่พบในรถยนต์) โดยทั่วไปกรดดังกล่าวจะมีความเข้มข้นประมาณ 30% ถึง 35% H 2 SO 4 โดยน้ำหนัก ส่วนที่เหลือเป็นน้ำ

สำหรับการใช้งานในครัวเรือนจำนวนมาก H2SO4 30% จะเพียงพอต่อความต้องการของคุณ อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมต้องการกรดซัลฟิวริกที่มีความเข้มข้นสูงกว่ามาก โดยปกติในระหว่างกระบวนการผลิต ในตอนแรกสารอินทรีย์จะเจือจางและปนเปื้อนเล็กน้อย กรดเข้มข้นผลิตได้ในสองขั้นตอน: ขั้นแรกทำให้มีถึง 70% และจากนั้น - ในระยะที่สอง - เพิ่มเป็น 96-98% ซึ่งเป็นขีดจำกัดสำหรับการผลิตที่เป็นไปได้เชิงเศรษฐกิจ

ความหนาแน่นของกรดซัลฟิวริกและเกรด

แม้ว่าสามารถรับกรดซัลฟิวริกได้เกือบ 99% ในช่วงสั้นๆ ที่จุดเดือด แต่การสูญเสีย SO 3 ในภายหลังที่จุดเดือดทำให้ความเข้มข้นลดลงเหลือ 98.3% โดยทั่วไปความหลากหลายที่มีตัวบ่งชี้ 98% จะมีความเสถียรในการจัดเก็บมากกว่า

กรดเกรดเชิงพาณิชย์นั้นมีความเข้มข้นเป็นเปอร์เซ็นต์แตกต่างกัน และสำหรับกรดเหล่านั้นจะถูกเลือกที่อุณหภูมิการตกผลึกน้อยที่สุด ทำเพื่อลดการตกตะกอนของผลึกกรดซัลฟิวริกในระหว่างการขนส่งและการเก็บรักษา พันธุ์หลักคือ:

• ทาวเวอร์ (ไนตรัส) - 75%ความหนาแน่นของกรดซัลฟิวริกเกรดนี้คือ 1,670 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร พวกเขาได้รับมันสิ่งที่เรียกว่า วิธีไนโตรสซึ่งก๊าซย่างที่มีซัลเฟอร์ไดออกไซด์ SO 2 ที่ได้จากการคั่ววัตถุดิบหลักจะได้รับการบำบัดในหอคอยที่มีเรียงราย (จึงเป็นชื่อของความหลากหลาย) ด้วยไนโตรส (นี่คือ H 2 SO 4 เช่นกัน แต่มีไนโตรเจนออกไซด์ละลายอยู่ในนั้น ). เป็นผลให้กรดและไนโตรเจนออกไซด์ถูกปล่อยออกมา ซึ่งไม่ได้ใช้ในกระบวนการ แต่จะถูกส่งกลับไปยังวงจรการผลิต
• ติดต่อ - 92.5-98.0%ความหนาแน่นของกรดซัลฟิวริก 98% ของเกรดนี้คือ 1836.5 กก./ลบ.ม. นอกจากนี้ยังได้มาจากก๊าซย่างที่มี SO 2 และกระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการออกซิเดชันของไดออกไซด์ไปเป็น SO 3 แอนไฮไดรด์เมื่อสัมผัสกับมัน (จึงเป็นชื่อของความหลากหลาย) กับตัวเร่งปฏิกิริยาวานาเดียมที่เป็นของแข็งหลายชั้น
• โอเลียม - 104.5%ความหนาแน่นของมันคือ 1896.8 กิโลกรัม/ลบ.ม. นี่คือสารละลายของ SO 3 ใน H 2 SO 4 ซึ่งส่วนประกอบแรกประกอบด้วย 20% และกรด - 104.5% พอดี
• เปอร์เซ็นต์โอเลียมสูง - 114.6%- ความหนาแน่นของมันคือ 2,002 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร
• แบตเตอรี่ - 92-94%

แบตเตอรี่รถยนต์ทำงานอย่างไร?

การทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ได้รับความนิยมมากที่สุดชิ้นหนึ่งนี้ขึ้นอยู่กับกระบวนการไฟฟ้าเคมีที่เกิดขึ้นต่อหน้าสารละลายกรดซัลฟิวริกที่เป็นน้ำ

แบตเตอรี่รถยนต์ประกอบด้วยอิเล็กโทรไลต์กรดซัลฟิวริกเจือจาง รวมถึงอิเล็กโทรดบวกและลบในรูปแบบของแผ่นหลายแผ่น แผ่นขั้วบวกทำจากวัสดุสีน้ำตาลแดงที่เรียกว่าลีดไดออกไซด์ (PbO2) และแผ่นขั้วลบทำจากตะกั่ว “เป็นรูพรุน” สีเทา (Pb)

เนื่องจากอิเล็กโทรดทำมาจากตะกั่วหรือวัสดุที่มีตะกั่ว จึงมักเรียกแบตเตอรี่ประเภทนี้ว่า ประสิทธิภาพการทำงาน กล่าวคือ ขนาดของแรงดันไฟขาออก จะถูกกำหนดโดยตรงจากความหนาแน่นกระแสของกรดซัลฟิวริก (กก./ลบ.ม. หรือ กรัม) /cm3) เทลงในแบตเตอรี่ในฐานะอิเล็กโทรไลต์

จะเกิดอะไรขึ้นกับอิเล็กโทรไลต์เมื่อแบตเตอรี่หมด?

อิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดคือสารละลายของกรดซัลฟิวริกของแบตเตอรี่ในน้ำกลั่นบริสุทธิ์ทางเคมีที่มีความเข้มข้นเป็นเปอร์เซ็นต์ 30% เมื่อชาร์จจนเต็ม กรดบริสุทธิ์มีความหนาแน่น 1.835 g/cm3 อิเล็กโทรไลต์ - ประมาณ 1.300 g/cm3 เมื่อแบตเตอรี่หมดจะเกิดปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากการที่กรดซัลฟิวริกถูกกำจัดออกจากอิเล็กโทรไลต์ ความหนาแน่นขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารละลายเกือบเป็นสัดส่วน ดังนั้นจึงควรลดลงเนื่องจากความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ลดลง

ตราบใดที่กระแสคายประจุไหลผ่านแบตเตอรี่ กรดที่อยู่ใกล้อิเล็กโทรดก็จะถูกใช้ และอิเล็กโทรไลต์จะเจือจางมากขึ้น การแพร่กระจายของกรดจากอิเล็กโทรไลต์จำนวนมากและไปยังแผ่นอิเล็กโทรดจะรักษาความเข้มข้นของปฏิกิริยาเคมีที่คงที่โดยประมาณ และผลที่ตามมาคือแรงดันเอาต์พุต

ในช่วงเริ่มต้นของกระบวนการระบายออก การแพร่กระจายของกรดจากอิเล็กโทรไลต์เข้าสู่แผ่นเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากซัลเฟตที่เกิดขึ้นยังไม่อุดตันรูพรุนในวัสดุออกฤทธิ์ของอิเล็กโทรด เมื่อซัลเฟตเริ่มก่อตัวและเติมเต็มรูพรุนของอิเล็กโทรด การแพร่กระจายจะเกิดขึ้นช้าลง

ตามทฤษฎีแล้ว การปล่อยประจุสามารถดำเนินต่อไปได้จนกว่ากรดจะหมด และอิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยน้ำบริสุทธิ์ อย่างไรก็ตาม จากประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าไม่ควรปล่อยประจุต่อไปหลังจากที่ความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ลดลงเหลือ 1.150 กรัม/ซม.3

เมื่อความหนาแน่นลดลงจาก 1.300 เป็น 1.150 หมายความว่ามีซัลเฟตจำนวนมากเกิดขึ้นระหว่างการทำปฏิกิริยา จนเติมเต็มรูพรุนทั้งหมดในวัสดุออกฤทธิ์บนแผ่น กล่าวคือ กรดซัลฟิวริกเกือบทั้งหมดได้ถูกกำจัดออกจากสารละลายแล้ว ความหนาแน่นขึ้นอยู่กับความเข้มข้นเป็นสัดส่วน และในทำนองเดียวกัน การประจุแบตเตอรี่ก็ขึ้นอยู่กับความหนาแน่น ในรูป การพึ่งพาการชาร์จแบตเตอรี่กับความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์แสดงไว้ด้านล่าง

การเปลี่ยนความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการระบุสถานะการคายประจุของแบตเตอรี่ หากมีการใช้งานอย่างเหมาะสม

องศาการคายประจุของแบตเตอรี่รถยนต์ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์

ควรวัดความหนาแน่นทุกๆ สองสัปดาห์ และควรเก็บบันทึกการอ่านอย่างต่อเนื่องเพื่อใช้อ้างอิงในอนาคต

ยิ่งอิเล็กโทรไลต์มีความหนาแน่นมากเท่าไร ก็ยิ่งมีกรดมากขึ้นเท่านั้น และแบตเตอรี่ก็จะยิ่งมีประจุมากขึ้น ความหนาแน่น 1,300-1,280 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร แสดงว่าประจุเต็ม ตามกฎแล้ว ระดับการคายประจุแบตเตอรี่ต่อไปนี้จะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์:

• 1,300-1,280 - ชาร์จเต็ม:
• 1,280-1,200 - มากกว่าครึ่งปลดประจำการ;
• 1,200-1,150 - ชาร์จน้อยกว่าครึ่ง;
• 1,150 - เกือบปลดประจำการแล้ว.

แบตเตอรี่ที่ชาร์จจนเต็มจะมีแรงดันไฟฟ้า 2.5 ถึง 2.7 V ต่อเซลล์ก่อนที่จะเชื่อมต่อกับวงจรของยานพาหนะ เมื่อเชื่อมต่อโหลดแล้ว แรงดันไฟฟ้าจะลดลงอย่างรวดเร็วเหลือประมาณ 2.1 V ภายในสามหรือสี่นาที นี่เป็นเพราะการก่อตัวของชั้นบางๆ ของตะกั่วซัลเฟตบนพื้นผิวของแผ่นอิเล็กโทรดขั้วลบ และระหว่างชั้นลีดเปอร์ออกไซด์กับโลหะของแผ่นขั้วบวก แรงดันไฟฟ้าเซลล์สุดท้ายหลังจากเชื่อมต่อกับเครือข่ายรถยนต์จะอยู่ที่ประมาณ 2.15-2.18 โวลต์

เมื่อกระแสไฟฟ้าเริ่มไหลผ่านแบตเตอรี่ในช่วงชั่วโมงแรกของการทำงาน แรงดันไฟฟ้าจะลดลงสูงสุด 2 V เกิดขึ้น อธิบายได้จากความต้านทานภายในของเซลล์ที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของซัลเฟตมากขึ้น ซึ่งเติมเต็มรูขุมขนของ จานและการดึงกรดออกจากอิเล็กโทรไลต์ ไม่นานก่อนที่อิเล็กโทรไลต์จะเริ่มไหล จะมีค่าสูงสุดและเท่ากับ 1,300 กรัม/ซม.3 ในตอนแรก การทำให้บริสุทธิ์เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว แต่จากนั้นจะมีการสร้างสถานะที่สมดุลระหว่างความหนาแน่นของกรดใกล้กับแผ่นและในปริมาตรหลักของอิเล็กโทรไลต์ การเลือกกรดด้วยอิเล็กโทรดได้รับการสนับสนุนโดยการจ่ายชิ้นส่วนใหม่ของ กรดจากส่วนหลักของอิเล็กโทรไลต์ ในเวลาเดียวกัน ความหนาแน่นเฉลี่ยของอิเล็กโทรไลต์ยังคงลดลงอย่างต่อเนื่องตามการพึ่งพาที่แสดงไว้ในรูปที่ สูงกว่า หลังจากการตกครั้งแรก แรงดันไฟฟ้าจะลดลงช้าลง อัตราจะลดลงขึ้นอยู่กับโหลดของแบตเตอรี่ กราฟเวลาของกระบวนการคายประจุจะแสดงในรูป ด้านล่าง.

การตรวจสอบสภาพของอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่

ไฮโดรมิเตอร์ใช้เพื่อกำหนดความหนาแน่น ประกอบด้วยหลอดแก้วปิดผนึกขนาดเล็กที่มีส่วนต่อขยายที่ปลายล่างที่เต็มไปด้วยช็อตหรือปรอท และมีสเกลไล่ระดับที่ปลายบน สเกลนี้มีป้ายกำกับตั้งแต่ 1.100 ถึง 1.300 โดยมีค่าต่างๆ อยู่ระหว่างนั้น ดังแสดงในรูป ด้านล่าง. หากใส่ไฮโดรมิเตอร์นี้ไว้ในอิเล็กโทรไลต์ มันจะจมลงถึงระดับความลึกหนึ่ง ในเวลาเดียวกัน มันจะแทนที่ปริมาตรอิเล็กโทรไลต์จำนวนหนึ่ง และเมื่อถึงตำแหน่งสมดุล น้ำหนักของปริมาตรที่ถูกแทนที่ก็จะเท่ากับน้ำหนักของไฮโดรมิเตอร์ เนื่องจากความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์เท่ากับอัตราส่วนของน้ำหนักต่อปริมาตรและทราบน้ำหนักของไฮโดรมิเตอร์ แต่ละระดับของการแช่ในสารละลายจึงสอดคล้องกับความหนาแน่นที่แน่นอน

ไฮโดรมิเตอร์บางชนิดไม่มีสเกลที่มีค่าความหนาแน่น แต่มีข้อความกำกับว่า "มีประจุ" "ปล่อยออกครึ่งหนึ่ง" "ปล่อยเต็ม" หรือที่คล้ายกัน