Күкірт қышқылының концентрациясы және тығыздығы. автокөлік батарея күкірт қышқылы концентрациясының тығыздығы тәуелділігі

Сұйылту және шоғырланған күкірт қышқылы - олар кез келген басқа зат қарағанда әлемде көп өндіретін соншалықты маңызды химикаттар болып табылады. елдің экономикалық әл-ауқат өндірілген онда күкірт қышқылы тұрғысынан бағалануы мүмкін.

диссоциациялану процесі

Күкірт қышқылы түрлі концентрациясы сулы ерітінділер түрінде қолданылады. Ол ⁺ иондары ерітіндіге бар H шығаратын екі кезеңде диссоциациялану реакция өтеді.

H ₂ SO ₄ = H ^{+ +} HSO ₄ ^-;

HSO ₄ ^- = H ^{+ +} SO ₄ ^-2.

Күкірт қышқылы күшті болып табылады, және диссоциациялану бірінші кезеңі шешуде бұл іс жүзінде барлық бастапқы молекуласының H ⁺ -ions бөлінеді және HSO ₄ ^-1 -ions (сутегі сульфаты), сондықтан тез жүреді. Соңғы ішінара басқа H ⁺ иондары босату және шешуде сульфаты иондық (SO ₄ ^-2) қалдырып, әрі қарай ыдырайтын. Алайда, hydrogensulfate, әлсіз қышқыл болып, әлі күнге дейін Н ⁺ ерітіндідегі басым және SO ₄ ^-2. күкірт қышқылы ерітіндісін тығыздығы жақын болған кезде толық бытыраңқылығы ол тек орын , су тығыздығы R. F жоғары разбавлении.

күкірт қышқылының сипаттары

температура мен концентрациясына байланысты - ол кәдімгі қышқылы немесе күшті тотықтырғыш ретінде әрекет болады деген мағынада ерекше. күкірт қышқылын суық сұйытылған ерітіндісі тұз (сульфат) және сутегі газ эволюциясын беруге белсенді металл әрекеттеседі. Мысалы, суық разбавленной H ₂ арасындағы реакция SO ₄ (оның толық қадам диссоциациялану болжанғанда) және металл мырыш төмендегідей:

Zn + H ₂ SO ₄ = ZnSO ₄ + H _2.

оның тығыздығы шамамен 1,8 г / см ^3, ыстық концентрлі күкірт ^{қышқылы,} осындай мысал металл мыс сияқты, қышқылдар әдетте инертті материалдардан өзара, тотықтырғыш ретінде әрекет етуі мүмкін. реакция барысында, мыс тотығады, және қышқыл бұқаралық азаяды, шешім құрылады мыс сульфаты бар металл бар қышқылы реакция арқылы күтілуде болады орнына сутегі су және газ тәріздес күкірт диоксиді (SO _2), (іі).

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

Ретінде, әдетте, шешімдер концентрациясы білдірді

Шын мәнінде, кез келген ерітінді концентрациясы әр түрлі жолмен көрсетілген болады, бірақ салмағы бойынша ең кең таралған концентрациясы. Ол ерітінді немесе еріткіштерді (әдетте 1000 г, 1000 см ^3, 100 см ³ және 1 дм ³⁾ белгілі бір салмағы немесе көлемі заттың грамм санын ^{көрсетеді.} Орнына заттың граммен массасының саны кетуі мүмкін, меңдері көрсетілген - содан кейін 1000 г немесе 1 дм ³ ерітіндінің молярлы концентрациясы алынған.

молярлық концентрациясы емес шешу сомасына, бірақ тек еріткіш қатысты анықталған болса, онда ол шешу Осмоляльность деп аталады. Ол температураның тәуелсіздік сипатталады.

Жиі салмағы концентрациясы еріткіш 100 грамм грамм көрсетілген. 100% -ға бұл көрсеткішті көбейту, ол (концентрациясы бір) салмақтық пайызға дайын. күкірт қышқылы ерітіндісінің қолданылатын Яғни, бұл әдіс жиі пайдаланылады отыр.

Берілген температурада анықталады ерітінді концентрациясының әрбір мәні, бұл өте нақты тығыздығы (мысалы, күкірт қышқылы ерітіндісінің тығыздығы) сәйкес келеді. Сондықтан, кейде бұл сипаттаған шешім болып табылады. т, мысалы, H ₂ SO ₄ ерітіндісі, сипатталған пайыздық концентрациясы 95,72%, 1.835 тығыздығы г / см ³ = 20 ° С тек күкірт қышқылы тығыздығы берілген болса, мұндай ерітінді концентрациясын қалай анықтауға болады? мұндай хат-бере Кесте жалпы немесе аналитикалық химия бойынша қандай да бір оқулығының бастауыш болып табылады.

МЫСАЛ концентрациясы қайта есептеу

басқа ерітінді концентрациясының үшін білдіру бір режимінен барайық. біз H ₂ SO ₄ ерітіндісін бар делік қызығушылық 60% концентрациясы суда. Біз бірінші тиісті күкірт қышқылын тығыздығын анықтау. Пайызды (бірінші баған) және SO ₄ (төртінші баған) H ₂ су ерітіндісін тиісті тығыздығын бар кесте, төменде көрсетілген.

Ол 1.4987 г / см ³ тең қалаған мәнді ^{анықтайды.} Біз қазір шешу енгізу молярлық есептеу. Бұл үшін ол SO ₄ H ₂ массасын анықтау қажет 1 ерітінді литр және қышқылының молей тиісті саны.

қор ерітіндісінің 100 г алып Volume:

100 / 1,4987 = 66,7 мл.

60% ерітінді 66,7 мл оған 1 литр қышқылы 60 г қамтитын болады қамтылған бастап:

(60 / 66,7) 55 г, 1000 = 899 х.

Сондықтан 98-ге тең күкірт қышқылы молярлық массасы, оның грамм 899,55 г қамтылған моль саны, болады:

= 9,18 моль 899.55 / 98.

күкірт қышқылы концентрациясының тығыздығы тәуелділігі суретте көрсетілген. төмен.

күкірт қышқылын пайдалану

Ол әр түрлі салаларда қолданылады. шойын және болат өндіру ол синтетикалық бояғыштар, сондай-ақ осындай тұз және азот қышқылдарымен басқа түрлері құруға қатысатын басқа затпен жабылған дейін метал бетін тазалау үшін қолданылады. Ол сондай-ақ фармацевтикалық өнімдер, жарылғыш заттар және тыңайтқыштар өндірісінде пайдаланылатын, және әлі күнге дейін қайта өңдеу өнеркәсібі шикі мұнай кірді кетіру маңызды реагент болып табылады.

Бұл химиялық күнделікті өмірде өте пайдалы болып табылады, және қорғасын-қышқылды аккумулятор батареяларын (мысалы, автомобиль бар сол) қолданылатын күкірт қышқылы ерітіндісінің оңай қол жетімді. су - Мұндай қышқылы, әдетте, 35% салмағы бойынша H ₂ SO _4, балансында шамамен 30% -дан концентрациясы бар.

көптеген тұтынушылық өтініштер 30% H ₂ SO _4, олардың қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін жеткілікті астам болады. Алайда, өнеркәсіпте және ол күкірт қышқылының әлдеқайда жоғары концентрациясын қажет етеді. Әдетте, дайындау кезінде ол бірінші жеткілікті разбавленной және органикалық қосындылармен ластанған алынды. Концентратты қышқылы екі кезеңде алынған: Бірінші, ол 70% -ға дейін түзетілді, содан кейін - екінші қадамда - экономикалық өміршең өндіру үшін шекті параметр болып табылады 96-98% -ға дейін көтерілген.

күкірт қышқылы тығыздығы және оның сорттары

Дегенмен дерлік 99% күкірт қышқылы рефлюкс кезінде қысқаша болуы мүмкін, бірақ қайнау нүктесінде SO ₃ кейінгі жоғалту 98,3% -ға дейін концентрациясын төмендетеді. Жалпы, индексімен түрлері 98% артық тұрақты сақтау.

Коммерциялық сынып қышқылдар қызығушылық оның концентрациясы әр түрлі, және олар үшін бұл төмен температура кристаллизации онда осы құндылықтарды таңдалады. Бұл кристалдар тасымалдау және сақтау кезінде тұндыру күкірт қышқылын жоғалуын азайту үшін жүргізіледі. Негізгі сорттары болып табылады:

• Tower (азот) - 75%. сыныптың күкірт қышқылы тығыздығы 1670 кг / м ^{3 тең.} Оның деп аталатын алыңыз. Бастапқы нәтижесінде нитрозосоединений өңделген онда азот әдіс (бұл да H ₂ SO _4, бірақ еріген азот оксидтерінің бар) төселген мұнара (осыдан атауы сорттары) _ішіне, SO ₂ күкірт диоксиді бар кальцийленген шикі газды жағу. Нәтижесінде процесінде тұтынылатын емес, қышқыл және азот оксиді бөлінген, және өндірістік цикл оралды.
• Байланыс - 92,5-98,0%. класс 98% күкірт қышқылы тығыздығы 1836,5 кг / м ^{3 тең.} Ол сондай-ақ процесс SO ₃ қатты ванадий катализаторы бірнеше қабаттары оның байланыста (осыдан атауы сынып) арқылы ангидрид диоксиді тотығу қамтиды, _онда, SO ₂ құрамында Ростер газдар алынған.
• Oleum - 104,5%. Оның тығыздығы 1896,8 кг / м ^{3 тең.} H ₂ SO ₃ Бұл шешім SO _4, бірінші компоненті 20% қамтиды, және қышқыл, онда - 104,5% құрайды.
• Жоғары сынып Oleum - 114,6%. Оның тығыздығы - 2002 кг / м ^3.
• Батарея - 92-94%.

Қалай автокөлік батарея жасайды

ең танымал электр құрылғылардың осы бір операция сулы күкірт қышқылы қатысуымен жатқан электрохимиялық процестердің толығымен негізделген.

Автокөлік батарея күкірт қышқыл электролит және бірнеше пластина түрінде оң және теріс электродтарды сұйылту бар. қорғасын диоксиді (PbO _2), және теріс - - сұр «бисквит» қорғасын (Pb) оң табақтар қызыл-қоңыр материалдан жасалған.

электродтар қорғасын немесе этилделген материалдан жасалған болғандықтан, батарея бұл түрі көбінесе қорғасын-қышқылды батарея деп аталады. Оның жұмысқабілеттілігін, т. Е. шығыс кернеуі тікелей осы уақытта электролит ретінде батарея толтырылған күкірт қышқылын (кг / м3 немесе г / см ^3), тығыздығы қандай анықталады.

Қандай кезде батарея электролит жүреді,

электролит қорғасын-қышқылды батарея толық заряд 30% қызығушылық концентрациясы бар химиялық таза дистилденген суда күкірт қышқылы қайта зарядталатын шешім болып табылады. туралы 1.300 г / см ³ - Net қышқылы 1.835 г / см ^{3 тығыздығы,} электролит ^бар. Батарея заряды таусылған кезде, ол электрохимиялық реакциялар электролит алынған күкірт қышқылын нәтижесінде пайда болады. ерітінді концентрациясы тығыздығы дерлік пропорционалды байланысты, сондықтан ол салдарынан электролит концентрациясының төмендеуіне дейін азаюы тиіс.

Әзірге разряд ағымдағы батарея қышқылы арқылы ағып ретінде кеңінен оның электродтар жақын пайдаланылған және электролит одан разбавленной айналады. электролит жалпы көлемінің қышқылы диффузия және электрод пластиналар шамамен тұрақты химиялық реакциялардың қарқынын және, демек, шығу кернеуі қолдайды.

нәтижесінде сульфаты әлі электродтар белсенді материал тесігін жинады, себебі табақша қышқылы электролит диффузия разряд процесінің басында тез жүреді. сульфаты электродтарды тесігін қалыптастыру және толтыру бастайды кезде, диффузиялық астам баяу жүреді.

Теориялық ретінде ұзақ барлық қышқылы пайдаланылуы мүмкін емес болады, және электролит таза су тұрады болады ретінде орындау үшін жалғастыру мүмкін. Алайда, тәжірибе электролит тығыздығы 1,150 г / см ³ дейін төмендеді кейін деңгейі жалғастыру қажет емес екенін ^{көрсетеді.}

тығыздығы көп сульфаты реакция кезінде пайда болды, бұл дегеніміз, 1300 жылғы 1150 дейін төмендейді, және бұл нөмірлері бойынша белсенді материал барлық тесігін толтырады, яғни кезде. E. өзінде барлық дерлік күкірт қышқылын таңдалған ерітіндісінің. тығыздығы барабар концентрациясына тәуелді болады, және ұқсас, батарея зарядының тығыздығы байланысты. Сур. Төменде батарея электролит тығыздығы тәуелділігін көрсетеді.

электролит тығыздығы өзгерту, Батарея зарядының біту күйін анықтау үздік құралы, ол дұрыс пайдаланылады шартымен.

электролит тығыздығы байланысты градус автокөлік Батарея зарядының біту

Оның тығыздығы екі апта сайын бағалануы тиіс және әрдайым болашақта пайдалану үшін рекорд оқу сақталуы тиіс.

неғұрлым тығыз электролит, батарея зарядталады, ол бар көп қышқыл және одан. Тығыздық 1,300-1,280 г / см ³ толық зарядты көрсетеді. Әдетте, Батарея зарядының біту дәрежесін келесі электролит тығыздығы байланысты әр түрлі:

• 1,300-1,280 - толық зарядталған:
• 1,280-1,200 - бос жартысынан көбі;
• 1,200-1,150 - жартысынан кем зарядталған;
• 1150 - дерлік бос.

Әрбір ұяшықтың өз автомобиль Қорек кернеуі қоспас бұрын, толық зарядталған батарея бойда жүктеме жалғанған ретінде 2,5 2,7 В болса, кернеу тез үш немесе төрт минут шамамен 2,1 V дейін төмендейді. Бұл теріс электрод таңбаларының бетінде және қорғасын қабатының және металл тотығы оң пластиналардың арасындағы қорғасын сульфаты жұқа қабатының қалыптасуына байланысты. шамамен 2,15-2,18 вольтты байланыстыратын жол желісін кейін жасуша кернеу соңғы мәні.

ағымдағы операция алғашқы сағатында батарея арқылы ағып бастайды кезде, салдарынан пластина тесігін және электролит қышқылы таңдау толтырады сульфаты үлкен мөлшердегі қалыптастыруға өсті ішкі жасуша қарсылық 2 В кернеу түсуі бар. Көп ұзамай ағынының басталғанға дейін ағымдағы тығыздығы электролит барынша және 1.300 г / см ^{3 тең.} Бастапқыда ол тез жүреді Вакуумды, бірақ содан кейін пластиналардың жақын қышқылының тығыздығы арасындағы теңгерімді мемлекет орнату және айтарлықтай электролит көлемі таңдау электродтар электролит үймелі жаңа дана қышқылы енгізу қышқылы қолдады. электролит орташа тығыздығы суретте көрсетілгендей өзара қарым-қатынас тұрақты азайту жалғастыруда. Жоғарыда. бастапқы тамшы кернеу неғұрлым баяу азаяды кейін, азайту, оның жылдамдығы батарея жүктеме байланысты. Уақыт кестесі разряд процесс суретте көрсетілген. төмен.

батарея электролит мемлекеттің бақылау

пайдаланылатын тығыздығы hydrometer анықтау үшін. Ол сынап немесе атып, және жоғарғы соңында туралы градуирленген шкала толтырылған төменгі соңында ұзартуға, бар жабық шыны түтік тұрады. Суретте көрсетілгендей Бұл ауқымды, әр түрлі аралық мәндері бар 1,300 1,100 бастап таңбаланған. төмен. hydrometer электролит орналастырылады болса, ол белгілі бір тереңдікке дейін батып болады. Осылайша, бұл электролит белгілі бір көлемін ығыстырып болады, және тепе-теңдік ұстанымы жеткен кезде, қоныс көлемінің салмағы салмағы hydrometer ғана тең болады. электролит тығыздығы көлемінің оның салмағының арақатынасы тең, және hydrometer салмағы белгілі болғандықтан, содан кейін ерітіндіде батыру әрбір деңгейі оның тығыздығы белгілі сәйкес келеді. Кейбір ареометрлер тығыздығы ауқымдағы мәндері бар бар, бірақ «Толық разряд» немесе ұқсас, «жарты санды» «Ақылы» белгіленген.