Sự phát hiện acidsulfuric
Sự phát hiện ra axít sulfuric được gắn với bác sĩ và là nhà giả kim thuật Hồi giáo thế kỷ 9 Ibn Zakariya al-Razi (Rhases), là người đã thu được chất này bằng cách chưng cất khô các loại khoáng chất như sắt (II) sulfat ngậm 7 phân tử nước (FeSO4 • 7H2O), khi đó gọi là sulfat lục và đồng(II) sulfat ngậm 5 phân tử nước (CuSO4 • 5H2O), gọi là sulfat lam. Khi bị nung nóng, các hợp chất này bị phân hủy tương ứng thành sắt(II) ôxít và đồng(II) ôxít, giải phóng nước và sulfur triôxít,...
Sự phát hiện acidsulfuric
Nguồn: a3pro.yoo7.com
Sự phát hiện ra axít sulfuric được gắn với bác sĩ và là nhà giả kim
thuật Hồi giáo thế kỷ 9 Ibn Zakariya al-Razi (Rhases), là người đã thu
được chất này bằng cách chưng cất khô các loại khoáng chất như sắt (II)
sulfat ngậm 7 phân tử nước (FeSO4 • 7H2O), khi đó gọi là sulfat lục và
đồng(II) sulfat ngậm 5 phân tử nước (CuSO4 • 5H2O), gọi là sulfat lam.
Khi bị nung nóng, các hợp chất này bị phân hủy tương ứng thành sắt(II)
ôxít và đồng(II) ôxít, giải phóng nước và sulfur triôxít, chúng kết hợp
với nhau tạo thành một dung dịch loãng của axít sulfuric. Phương pháp
này đã được phổ biến tới châu Âu thông qua việc dịch các luận thuyết và
sách Hồi giáo bởi các nhà giả kim thuật châu Âu, chẳng hạn như người
Đức Albertus Magnus (thế kỷ 13). Vì lý do này, axít sulfuric đã được
các nhà giả kim thuật châu Âu thời Trung cổ gọi là dầu sulfat và phần
hồn của sulfat trong số các tên gọi khác nhau.
Trong thế kỷ 17, nhà hóa học người Đức-Hà Lan Johann Glauber đã điều
chế axít sulfuric bằng cách đốt lưu huỳnh cùng với xanpet (kali nitrat,
KNO3), với sự có mặt của hơi nước. Khi xanpet bị phân hủy, nó ôxi hóa
lưu huỳnh thành SO3, là chất kết hợp với nước để tạo ra axít sulfuric.
Trong năm 1736, Joshua Ward, một dược sĩ người London đã sử dụng phương
pháp này để bắt đầu việc sản xuất hàng loạt axít sulfuric lần đầu tiên.
Năm 1746 ở Birmingham, John Roebuck bắt đầu sản xuất axít sulfuric theo
cách này trong các bể chì, là những thiết bị khỏe hơn và ít đắt tiền
hơn cũng như có thể chế tạo to hơn so với các loại đồ chứa bằng thủy
tinh đã sử dụng trước đây. Công nghệ bể chì này cho phép công nghiệp
hóa việc sản xuất axít sulfuric hiệu quả hơn và cùng với một số cách
làm tinh khiết thì nó đã là phương pháp chuẩn để sản xuất trong gần như
hai thế kỷ.
Axít sulfuric của John Roebuck chỉ chứa khoảng 35–40% a xít. Các phương
thức làm tinh khiết sau này trong công nghệ bể chì của nhà hóa học
người Pháp Joseph-Louis Gay-Lussac và nhà hóa học người Anh John Glover
đã cải thiện nó tới 78%. Tuy nhiên, việc sản xuất một số thuốc nhuộm và
các hóa chất khác đòi hỏi phải có sản phẩm đậm đặc hơn, và trong suốt
thế kỷ 18 điều này chỉ có thể thực hiện bằng cách chưng cất khô các
khoáng chất với kỹ thuật tương tự như các công nghệ nguyên thủy của giả
kim thuật. Pyrit (sắt đisulfua, FeS2) đã bị nung nóng trong không khí
để tạo ra sắt (II) sulfat (FeSO4), chất này bị ôxi hóa bằng cách nung
nóng tiếp trong không khí để tạo ra sắt(III) sulfat (Fe2(SO4)3), là
chất khi bị nung tới 480 °C bị phân hủy để tạo ra sắt(III) ôxít và
sulfur triôxít, chất này cho qua nước để tạo thành axít sulfuric với
nồng độ bất kỳ. Chi phí cao của công nghệ này đã ngăn cản việc sản
xuất/sử dụng đại trà axít sulfuric đậm đặc.
Năm 1831, nhà buôn dấm người Anh Peregrine Phillips đã lấy bằng sáng
chế cho công nghệ kinh tế hơn để sản xuất sulfur triôxít và axít
sulfuric đậm đặc, ngày nay được biết đến như là công nghệ tiếp xúc.
Cuối cùng thì tất cả các nguồn cung cấp axít sulfuric trên thế giới
ngày nay đều sản xuất theo phương pháp này.
Sản xuất
Axít sulfuric được sản xuất từ lưu huỳnh, ôxy và nước theo công nghệ
tiếp xúc. Trong giai đoạn đầu lưu huỳnh bị đốt để tạo ra sulfur điôxít.
Nó bị ôxi hóa thành sulfur triôxít bởi ôxy với sự có mặt của chất xúc
tác vanadi(V) ôxít. Cuối cùng sulfur triôxít được xử lý bằng nước
(trong dạng 97-98% H2SO4) để sản xuất axít sulfuric 98-99%. Bên cạnh
đó, SO3 cũngbị hấp thụ bởi H2SO4 để tạo ra ôleum (H2S2O7), chất này sau
đó bị làm loãng để tạo thành axít sulfuric.
(1) S(rắn) + O2(khí) → SO2(khí)
(2) 2 SO2 + O2(khí) → 2 SO3(khí) (có mặt V2O5)
(3) SO3(khí) + H2O(lỏng) → H2SO4(lỏng)
Năm 1993, sản xuất axít sulfuric của Mỹ khoảng 36,4 triệu tấn. Sản lượng cả thế
giới năm 2001 là 165 triệu tấn.
Sử dụng
Axít sulfuric là hóa chất thương mại rất quan trọng, và thực vậy sản
lượng axít sulfuric của một quốc gia là một chỉ số tốt về sức mạnh công
nghiệp của quốc gia đó. Sử dụng chủ yếu của axít sulfuric (60% sản
lượng toàn thế giới) là trong "phương pháp ướt" của việc sản xuất axít
phốtphoric, là chất được sử dụng để sản xuất các loại phân hóa học
phốtphat cũng như natri triphốtphat để làm bột giặt. Trong phương pháp
này đá phốtphat được sử dụng, và hơn 100 triệu tấn được sản xuất hàng
năm. Nguyên liệu thô được chỉ ra dưới đây là fluoro-apatit, mặc dù
thành phần chính xác có thể dao động nhiều. Nó được xử lý bằng axít
sulfuric 93% để tạo ra canxi sulfat, florua hiđrô (HF) và axít
phốtphoric. HF được loại ra trong dạng axít florosilicic. Quy trình
tổng quan có thể biểu diễn như sau:
Ca5F(PO4)3 + 5 H2SO4 + 10 H2O → 5 CaSO4·2 H2O + HF + 3 H3PO4
Các loại phân bón sulfat như amoni sulfat được sản xuất từ axít sulfuric, mặc dù
với sản lượng ít hơn so với các phốtphat.
Một ứng dụng quan trọng khác của axít sulfuric là để sản xuất nhôm
sulfat, còn được biết như là phèn làm giấy. Nó có thể phản ứng với một
lượng nhỏ xà phòng trên các sợi bột giấy nhão để tạo ra nhôm cacboxylat
dạng giêlatin, nó giúp làm đông lại các sợi bột giấy thành bề mặt cứng
của giấy. Nó cũng được sử dụng để sản xuất nhôm hyđrôxít, là chất được
sử dụng trong các nhà máy xử lý nước để lọc các tạp chất, cũng như để
cải thiện mùi vị của nước. Nhôm sulfat được tạo ra từ phản ứng của
bôxít với axít sulfuric:
Al2O3 + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3 H2O
Axít sulfuric cũng được sử dụng cho các mục đích khác trong công nghiệp
hóa chất. Ví dụ, nó là chất xúc tác axít thông thường để chuyển hóa
cyclohexanoneoxim thành caprolactam, sử dụng để sản xuất nylon
(nilông). Nó cũng được sử dụng để sản xuất axít clohiđric từ muối ăn
bằng công nghệ Mannheim. Phần nhiều H2SO4 được sử dụng trong công
nghiệp hóa dầu để tinh luyện dầu mỏ, ví dụ làm chất xúc tác cho phản
ứng của isobutan với isobutylen để tạo ra isooctan, là hợp chất làm
tăng chỉ số octan của xăng. Axít sulfuric cũng là quan trọng cho sản
xuất các loại thuốc nhuộm.
Hỗn hợp của axít sulfuric với nước được sử dụng làm chất điện giải
trong hàng loạt các dạng ắc quy axít-chì trong đó nó tham gia vào phản
ứng thuận nghịch để chì (Pb) và chì điôxít (PbO2) chuyển hóa thành
chì(II) sulfat. Axít sulfuric cũng là thành phần cơ bản của một số chất
làm sạch các cống rãnh, được sử dụng để làm sạch các vật cản có chứa
giấy, giẻ rách và các vật liệu khác mà không dễ làm sạch bằng các dung
dịch xút ăn da.
Tình trạng khẩn cấp
Sự sôi của axít sulfuric khi thêm nước vào thường sinh ra các đám khói
chứa hơi axít sulfuric, hơi này cực nóng cũng như có tính axít cao. Các
đám cháy gần nơi có axít sulfuric thông thường được dập bằng các loại
bình bọt hay các chất đất khô để tránh khả năng làm sôi axít. Ở những
chỗ bắt buộc phải dùng nước thì mục tiêu là phải đổ nước thật nhiều và
thật nhanh để có thể làm nguội nhanh nhiệt do phản ứng sinh ra.
Những người chữa cháy phải mặc quần áo chống bắn tóe khi làm việc với
axít sulfuric, để bảo vệ chính họ chống lại cả hơi và sự bắn tung tóe
hay lan tràn.
Cảnh báo
Khi cần phải trộn axít với nước thì axít sulfuric cần phải được thêm
vào nước, không bao giờ làm ngược lại. Xem trên đây để có thêm thông
tin. Là một axít và một chất ôxi hóa mạnh, axít sulfuric cần được bảo
quản xa nơi chứa các bazơ và các chất khử. Nó là một chất ăn mòn mạnh
thậm chí ngay cả khi bị pha loãng, nó ăn mòn nhiều kim loại chẳng hạn
như sắt và nhôm.
Găng tay và kính cần phải được sử dụng khi tiếp xúc với H2SO4 loãng, và
khi tiếp xúc với axít đậm đặc thì phải có các tấm bảo vệ mặt và tạp dề
PVC
