硫酸用處這么多
日常生活中,我們對硫酸望而卻步。大家都知道,高濃度的硫酸具有強烈的腐蝕性和氧化性,使用的時候需要非常的謹(jǐn)慎。但是,硫酸是重要的化工基礎(chǔ)原料,用途非常廣泛。硫酸可用于制造肥料、藥物、炸藥、顏料、洗滌劑、蓄電池等等,也廣泛應(yīng)用于凈化石油、金屬冶煉以及染料等工業(yè)中。它還可以用作化學(xué)試劑,在有機合成中可用作脫水劑和磺化劑。
01/硫酸的發(fā)展史
早在唐高宗時期,硫酸就被發(fā)現(xiàn)了,那時的稀硫酸被稱為“綠礬油”,通過干餾膽礬而獲得。在公元8世紀(jì),阿拉伯的賈比爾也通過干餾硫酸亞鐵晶體得到了硫酸,更有一些醫(yī)師開始重視硫酸在醫(yī)學(xué)上的價值。直到17世紀(jì),德國化學(xué)家格勞伯將硫與硝酸鉀混合蒸汽加熱制出硫酸,后來被藥劑師用這種方法大規(guī)模生產(chǎn)硫酸。至此,硫酸已經(jīng)在工業(yè)上被采用了兩個世紀(jì),但其濃度也只能達(dá)到65%,盡管后來經(jīng)過改造,也只能達(dá)到78%的濃度,依然不能滿足一些工業(yè)上的用途。
接下來的一個世紀(jì),雖然硫酸的濃度得到了提升,但由于龐大的成本阻礙了濃硫酸的廣泛運用。直到1808年,約翰·道爾頓發(fā)現(xiàn)了硫酸有一個位于中心的硫原子并與三個氧原子建立共價鍵:
后來,1831年,英國制醋商人想到了接觸法,能以更低成本制造出三氧化硫以及硫酸,這種方法在現(xiàn)今仍被廣泛運用。
02/不同濃度硫酸區(qū)別目前的工藝是可以制造出濃純凈的硫酸的,但由于純硫酸凝固點過高,為了方便運輸通常制成98%硫酸,因此我們平時所說的“高濃度硫酸”指的便是濃度為98%的硫酸。其實,硫酸在不同的濃度下有不同的應(yīng)用,以下為一些常見的濃度級別:
很多人可能不知道,硫酸除了液體形態(tài)外,還有兩種形態(tài)。氣態(tài)如果將高濃度的三氧化硫通入硫酸就可以制成“發(fā)煙硫酸”,有關(guān)“發(fā)煙硫酸”的濃度,人們通常以三氧化硫的百分比作準(zhǔn)或者是H2SO4的百分比作準(zhǔn),兩者均可。一般情況下,我們所說的“發(fā)煙硫酸”的濃度為45%(含109%H2SO4)或65%(含114.6% H2SO4)。固態(tài)當(dāng)SO3與H2SO4比例為1:1時,產(chǎn)物為“焦硫酸(H2S2O7)”,焦硫酸為固體,熔點為36℃。硫酸的應(yīng)用領(lǐng)域(1)冶金及石油工業(yè)在電解法精煉金屬,尤其是重金屬時,硫酸是必不可少的電解液。硫酸可以溶解夾雜在金屬中的雜質(zhì),質(zhì)量要求較高也需要硫酸進(jìn)行洗滌,在某些金屬機械加工過程中,例如鍍鎳、鍍鉻等金屬制件,也需用硫酸來洗凈表面的銹。
同樣,在石油工業(yè)汽油、潤滑油等石油產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,都需要濃硫酸精煉,來除去其中的含硫化合物和不飽和碳?xì)浠衔铩?br />
(2)日常生活
用于化學(xué)纖維生產(chǎn)的粘膠絲就需要使用硫酸、硫酸鋅、硫酸鈉的混合液作為粘膠抽絲的凝固劑。此外,在尼龍、醋酸纖維、聚丙烯腈纖維等化學(xué)纖維生產(chǎn)中,也使用相當(dāng)多的硫酸。
世界各地大多數(shù)酸性化學(xué)通渠用品均含有濃硫酸。這一類的通渠用品就和堿性的通渠用品一樣,可以溶解淤塞在渠道里的油污及食物殘渣等。
制藥工業(yè)磺胺藥物的制備過程中的磺化反應(yīng),強力殺菌劑呋喃西林的制備過程中的硝化反應(yīng),都需要用到硫酸。此外,許多抗生素的制備,常用藥物如阿斯匹林、咖啡因、維生素B2、維生素B12及維生素C、某些激素、異煙肼、汞溴紅、糖精等的制備,也都需要硫酸。
許多農(nóng)藥都要以硫酸為原料,如硫酸銅、硫酸鋅可作植物的殺菌劑,硫酸鉈可作殺鼠劑,硫酸亞鐵、硫酸銅可作除莠劑。
(3)國民安全某些國家硫酸工業(yè)的發(fā)展,曾經(jīng)是和軍用炸藥的生產(chǎn)緊密連結(jié)在一起的。無論軍用炸藥(發(fā)射藥、爆炸藥)或工業(yè)炸藥,大都是以硝基化物或硝酸酯為其主要成分。雖然這些化合物的制備是依靠硝酸,但同時必須使用濃硫酸或發(fā)煙硫酸。
(4)原子能工業(yè)及火箭技術(shù)原子反應(yīng)堆用的核燃料的生產(chǎn),反應(yīng)堆用的鈦、鋁等合金材料的制備,以及用于制造火箭、超聲速噴氣飛機和人造衛(wèi)星的材料的鈦合金,都和硫酸有直接或間接的關(guān)系。
從硼砂制備硼烷的過程需要多量硫酸。硼烷的衍生物是最重要的一種高能燃料。硼烷又用做制備硼氫化鈾用來分離鈾235的一種原料。由此可見,硫酸與國防工業(yè)和尖端科學(xué)技術(shù)都有著密切的關(guān)系。
雖然硫酸是十分危險的化學(xué)產(chǎn)品,但只要合理利用,安全生產(chǎn),其用處是非常巨大的。
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