ACIDUL SULFURIC: STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, SINTEZĂ, UTILIZĂRI - CHIMIE - 2024

Acidul sulfamic este un compus anorganic constând dintr - un atom de sulf (S) legat covalent prin simplă legătură și o grupare hidroxil (-OH) și o grupare amino (-NH ₂ ), și dublă legătură doi atomi oxigen (O). Este un solid cristalin alb. Formula sa chimică este NH ₂ SO ₃ H. Este cunoscut și sub denumirea de acid aminosulfonic, acid amidosulfonic, acid amidosulfuric și acid sulfamidic.

Acidul sulfuric este un acid puternic. Poate reacționa cu metale, oxizi metalici și carbonați. Sărurile sale sunt, în general, solubile în apă, ceea ce îl face o îndepărtare la scară bună în echipamentele de procesare. Este frecvent utilizat în fabricile de zahăr pentru curățarea incrustărilor de carbonat în echipamentele de evaporare.

Structura acidului sulfamic. Benjah-bmm27. Sursa: Wikipedia Commons.

Acidul sulfuric este un reductor de nitriți (NO ₂ ^- ) și această proprietate chimică este utilizată în diferite aplicații, cum ar fi în industria coloranților și în analiza nitriților.

Este utilizat în bronzarea pielii și în albirea pulpei pentru confecționarea hârtiei. De fapt, este un contaminant alimentar, deoarece se găsește adesea în hârtiile și cartonele folosite la ambalarea alimentelor.

De asemenea, este utilizat în electrodepunerea metalelor, ca standard de laborator și unul dintre derivații săi este un erbicid foarte eficient.

Structura

Acidul sulfuric cristalizează sub formă de cristale dipyramide ortorombe. Formează prisme și foi compacte atunci când cristalizează din soluția rece, precum și foi de diamant atunci când cristalizează din soluția apoasă fierbinte.

Nomenclatură

- Acid sulfonic

- Acid aminosulfonic

- Acidul amidosulfonic

- Acidul amidosulfuric

- Acid sulfamidic

Proprietăți

Stare fizică

Solid solid alb cristalin.

Greutate moleculară

97,1 g / mol.

Punct de topire

205 ° C, se descompune la 209 ° C.

Densitate

2,15 g / cm ³

Solubilitate

Solubil în apă:

- 12,8% la 0 ºC

- 17,57% la 20 ºC

- 22,77% la 40 ºC

Ușor solubil în metanol, ușor solubil în acetonă, insolubil în eter.

Solubil liber în baze azotate și în solvenți organici conținând azot.

Insolubil în sulfură de carbon (CS ₂ ) și tetraclorură de carbon (CCl ₄ ).

pH

0,41 (în soluție 1 N, adică 1 echivalent / L).

Constanta de disociere

0,101 la 25 ° C.

Proprietăți chimice

Este un acid puternic. Aproape la fel de acizi clorhidric (HCl), azotici (HNO ₃ ) și sulfuri (H ₂ SO ₄ ).

Soluțiile apoase de acid sulfamic sunt puternic ionizate. PH-ul său este mai mic decât soluțiile de acizi formici, fosforici și oxalici.

În apă, acidul sulfamic pierde doar protonul care este legat de oxigen. Hidrogenii atașați de azot se mențin strâns.

În soluție apoasă este hidrolizat lent pentru a da sulfat de amoniu acid (NH ₄ HSO ₄ ). Este stabil în condiții de uscare.

Acidul sulfuric atacă metalele, oxizii metalici și carbonatele pentru a genera sulfamați. De exemplu, cu potasiu metalic (K) se formează sulfamat de potasiu (KOSO ₂ NH ₂ ) și hidrogen (H ₂ ).

Toate sărurile acidului sulfamic sunt solubile în apă. Sărurile de calciu, plumb și bariu sunt foarte solubile în apă, spre deosebire de sărurile corespunzătoare ale acidului sulfuric.

Acidul azotos (HNO ₂ ) reacționează cantitativ cu grupa amino a acidului sulfamic, eliberând azot (N ₂ ). Se crede că ionul sulfatam funcționează în această reacție ca o amidă, nu ca o amină.

Acidul sulfuric este oxidat de clor, brom sau clorat de potasiu pentru a-l transforma în acid sulfuric. Această reacție nu are loc cu alți oxidanți, cum ar fi acidul cromic sau permanganatul de potasiu.

Nu este compatibil (reacționează) cu alcaline puternice, clor, acid hipocloros, hipoclorite, cianuri și sulfuri.

Alte proprietăți

Nu este higroscopic (asta înseamnă că nu absoarbe umezeala din aer).

Când este încălzit până la descompunere, emite vapori foarte toxici de oxizi de sulf și clorură de hidrogen (HCl).

Unul dintre derivații săi, sulfamatul de amoniu, este un ignifug.

Este moderat toxic.

Sinteză

Acidul sulfamic este obținut prin reacția ureei CO (NH ₂ ) ₂ cu acid sulfuric fumans, adică, concentrată de acid sulfuric (H ₂ SO ₄ ) conținând trioxid de sulf (SO ₃ ).

De asemenea, poate fi sintetizat prin reacția acidului clorosulfonic (HClO ₃ Cl) și a amoniacului (NH ₃ ).

Aplicații

În industria coloranților

Acidul sulfuric este utilizat pentru a îndepărta excesul de nitriți rapid și eficient în reacțiile de diazotizare în sinteza coloranților. Este mult mai practic decât urea în acest scop.

În prelucrarea pielii

În timpul bronzării pielii, utilizarea acidului sulfamic în locul acidului sulfuric oferă o textură mai fină și mătăsoasă.

În plus, întrucât sulfamatul de calciu este solubil în apă, spre deosebire de sulfat de calciu, acidul sulfamic poate fi utilizat în procesul de delimitare fără a lăsa petele care apar uneori pe piele atunci când este utilizat acid sulfuric.

Încălțăminte din piele. Sursa: Pixabay.

În echipamentele de proces de curățare

Acidul sulfuric este utilizat ca produs de curățare pentru descalțare în fierbători, reactoare, conducte, sisteme de răcire și schimbătoare de căldură.

În acest echipament scara este formată din circulația apei sau a compușilor de proces în centrale electrice, uzine chimice, fabrici de oțel, fabrici de hârtie, stații de compresie și alte industrii.

Depunerile solare sau solide pot fi organice (alge, pământ, ciuperci) sau anorganice (oxizi de fier, sulfuri de fier, carbonați de calciu sau magneziu, sulfați, fosfați sau silicați).

Acidul sulfuric este foarte eficient atunci când este utilizat pentru îndepărtarea scării carbonatului de calciu. Poate fi folosit pe cupru, alamă, oțel inoxidabil, fontă și oțel galvanizat.

Se folosește sub formă de soluție de 5-10% în greutate. Se folosește în special în fabricile de zahăr pentru curățarea evaporatoarelor din fontă cu schimbătoare de căldură din cupru.

Echipament evaporator într-o fabrică de zahăr. Autor: Antriksh Kumar. Sursa: Pixabay

Trebuie utilizat la temperaturi nu mai mari de 50-60 ºC. Temperaturi de 70 ° C conduce la formarea de sulfati insolubile , cum ar fi CaSO ₄ .

Când este utilizat în combinație cu clorura de sodiu, are loc un efect sinergic, iar soluția permite dizolvarea lentă a oxidului feric. În acest caz, nu trebuie utilizat cu oțel inoxidabil, deoarece este eliberat acid clorhidric, care poate provoca coroziune în acest material.

În rafinarea metalelor

Galvanizarea metalelor precum cupru, argint, cobalt, nichel, zinc, cadmiu, fier și plumb se poate face cu succes în soluții de acid sulfamic. Acest lucru poate fi manipulat mult mai ușor decât acidul hydrofluorosilicic (H ₂ Sif ₆ ).

Ca reactiv standard în laborator

Având în vedere anumite caracteristici ale acidului sulfamic, cum ar fi: rezistența sa ca acid, ușurința sa de purificat prin recristalizare în apă, stabilitatea și non-igroscopicitatea sa, a fost utilizat ca standard primar la nivel de laborator. Acest lucru înseamnă că este utilizat pentru determinări cantitative de alcali.

Laborator. PublicDomainPictures. Sursa: Pixabay

În analiza nitriților

Datorită reacției sale ușoare cu nitriții, acidul sulfamic este utilizat pentru a determina acestea în soluție.

În analiza oxigenului dizolvat în apă

Deoarece acidul sulfamic reacționează cu nitriții din apă, azotul este eliberat, determinarea oxigenului dizolvat în apă poate fi efectuată prin eliminarea interferenței cauzate de nitriți.

În prepararea oxidului de azot

Acidul sulfuric reacționează cu acidul azotic generând oxid de azot (N ₂ O). Această reacție este mai sigură decât cea a nitratului de amoniu pentru a obține acest gaz.

În agricultură

Un derivat al acidului sulfamic, sulfamatul de amoniu, este un erbicid eficient non-toxic pentru animale.

Se aplică prin rouă pe frunzele speciei pentru a fi eliminată la sfârșitul verii sau la începutul toamnei, de preferință pe vreme umedă. Pe măsură ce compusul călătorește de la frunze la rădăcini, planta moare.

Aplicare cu spray de erbicid Autor: Zefe Wu. Sursa: Pixabay

Un alt avantaj al acestui compus este că nu sterilizează permanent solul. Într-adevăr, o parte din azot din sulfamatul de amoniu va fi disponibil în sol pentru creșterea plantelor în sezonul următor.

În țesături ignifuge

Compatibilitatea sa cu celuloza și caracteristicile sale ignifuge fac sulfatatul de amoniu un agent pentru obținerea țesăturilor și hârtiei rezistente la foc.

Se folosește 10% din greutatea țesăturii, al căror aspect și senzație la atingere rămân nealterate. Țesătura folosită trebuie curățată la uscat, niciodată spălată cu apă pentru a nu dizolva sulfamatul.

Este util mai ales în perdelele de teatru sau în locuri similare.

Teatru. Autor: MustangJoe Sursa: Pixabay

În diferite aplicații

Este utilizat ca catalizator în unele reacții chimice, cum ar fi în prepararea rășinilor de uree-formaldehidă. Este util, de asemenea, ca bactericid și stabilizator de clor în piscine și ca înălbitor pentru pulpa de lemn în fabricile de celuloză și hârtie.

Referințe

1. Biblioteca Națională de Medicină din SUA. (2019). Acidul sulfuric. Recuperat din pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Williams, DLH (2004) Nitrosarea la centrele de azot. În reacțiile de nitrație și chimia oxidului nitric. Capitolul 2. Recuperat de la sciencedirect.com
3. Clapp, Leallyn B. (1943). Acidul sulfuric și utilizările acestuia. Chem. Educ. 1943, 20, 4, 189. Recuperat din pubs.acs.org
4. McDonald, James. (2003). Acidul sulfuric. Recuperat de pe veoliawatertech.com
5. Sastri, VS (2010). Managementul și controlul coroziunii. În coroziunea Shreir. Recuperat de la sciencedirect.com
6. Pratima Bajpai. (2018). Subiecte diverse. În manualul lui Biermann de pulpă și hârtie. A treia editie. Recuperat de la sciencedirect.com