sikileybil karbon bazlı yaratıklar

II.SÜLFÜRiK ASiT

II.I.A H 2 SO 4 ELDESi

Arı sülfürik asit (H 2 SO 4 ) 10 o c’ta katılaşan renksiz, kokusuz kıvamlı bir sıvıdır. Formülü H 2 SO 4 olan sülfürik asit, ısıtıldığında, 290 o c’ta kaynamaya ve aynı sıcaklıkta da ayrışmaya başlar.

Sülfürik asit üretimi kimya sanayisinin en önemli işlemlerinden biridir ve iki ayrı metoda göre gerçekleştirilir. Sanayide, ya kontak metoduna göre hazırlanan SO 3 ‘den, yahut da kurşun odalar metoduna göre SO 2 ‘den hazırlanır.

Kontak metodu: yüksek gerilimli kutuplar arsına gönderilerek dumandan, özellikle AS 2 O 3 dumanından kurtarılan, SO 2 gazı oksijen ile karıştırılır ve sıcakta katalizörden geçilir:

2SO 2 + O 2 D 2SO 3 + 46kcal

katalizör dengenin konumunu değiştirmez., dengeye çabuk varılmasını sağlar. Katalizör olarak ince dağılmış platin (platinli asbest) kullanılabilir. Platin zamanla zehirlenerek etkisini kaybettiğinden ve pahalı olduğundan günümüzde yerini vanadyum pentaoksit ‘e ( V 2 O 5 ) bırakmıştır. iki yönlü olan bu eksoterm reaksiyon, sıcaklık derecesinin artırılması ile sola kayacağından (600 o de SO 3 ’ün %24’ünü SO 2 ’ye parçalanır.), soğukta ise yavaş yürüyeceğinden ortalama en uygun şart olarak, 400 o – 450 o de yapılır. Böylece SO 2 nin %98 i SO 3 haline geçer. içinde SO 3 bulunan gaz karışımı suya gönderirse büyük bir sis tabakası dışarı yayılır, yani su, sülfürik asit çözeltisi haline gelmez. Kükürt trioksidin suya karşı çok düşkün olması ilk bakışta bağdaşmayan bu olayın nedeni şudur; suya girer girmez gaz kabarcığı içinde H 2 SO 4 damlacıkları oluşmuştur. Bunların kinetik hareketleri çok yavaştır, kabarcık içinin gaz fazından sıvı sınırına ulaşmadan atmosfere çıktıkları görülür. Bunun için kükürt trioksit H 2 SO 4 içine gönderilir. Burada gaz kabarcığı içinde SO 3 molekülleri vardır. Moleküllerin çok hızlı kinetik enerjileri dolayısıyla kükürt trioksidin çözünmesi yani

SO 3 + H 2 SO 4 " H 2 S 2 O 7 reaksiyonu daha kabarcık atmosfere çıkmadan gerçekleşir ve dumanlı sülfürik asit denen %40 – 60’lık bir çözelti meydana gelir. Sonradan dumanlı sülfürik asit su ile seyreltilerek istenen konsantrasyonda sülfürik asit hazırlanır.

Kurşun odalar metodu (azot oksitleri yöntemi): Bu işlem kükürt dioksit gazının sulu ortamda havayla yükseltgenmesi ilkesine dayanır; tepkime, katalizör olarak kullanılan azot oksitlerle hızlandırılır.

SO 2 + ½ O 2 + H 2 O " H 2 SO 4

Kükürt dioksit, azot oksit, hava ve su buharı birbirleri ile karşılaştıkları zaman özetle şu reaksiyonlar oluşur:

NO + ½ O 2 " NO 2 ( gaz fazında )

SO 2 + NO 2 + H 2 O " H 2 SO 4 + NO (başlıca sıvı bazda)

Görüldüğü gibi olay heterojendir. Fazlar arası yüzeyi geliştirmek için eskiden duvarları kurşun levhalarla kaplı büyük odalar gerekli sayılmıştı. Bugün ki modern fabrikalarda sıvı ve gaz fazlar durmadan karşılaştırılarak daha küçük hacimlere inilmiştir.

Odalarda yeteri kadar su buharı yoksa nitrozil bisülfat billurları ortaya çıkar, su ekgibliği giderilince bu billurlar kaybolur:

2SO 2 + 3NO 2 + H 2 O " 2[ HO – SO 2 – O ] - [ | N ≡ O | ] + +NO

2[HO – SO 2 – O ] [NO] + H 2 O " 2H 2 SO 4 + NO 2 + NO

azot monoksit katalizördür, oksijen taşır, reaksiyon ortdıbına yeniden geri dönmesi Gay – Lussac ve Glover kuleleri ile sağlanır. içi taşlarla dolu Gay – Lussac kulesinden kurşun odalarının gaz karışımı aşağıdan yukarıya, derişikçe sülfürik asit, yukarıdan aşağıya doğru geçirilir. Azot oksitler bu ters akımda sülfürik asitte, belki nitrozil bisülfat halinde çözünürler. Kulenin dibinde toplanan bu çözeltiye nitrozlu sülfürik asit denir. Glover kulesi kurşun odalardan önce yer alır. Nitrozlu sülfürik asit bir miktar odalar asidi ile karıştırıldıktan sonra Glover kulesinde yukarıdan aşağıya doğru aktarılır. Çok sıcak olan kükürt dioksit ve hava karışımı ters yönden gider ve azot oksitleri gaz fazına geçirir.

“Kurşun odalar” metodunda %60 – 70’lik sülfürik asit yapılır. Her hangi bir sülfürik asit çözeltisi distillenirse kaynama noktası %98’lik azeotropik karışımınkine varıncaya kadar artar. (338 o ) saf G 2 SO 4 1.84 gr/ml yoğunluğundadır, zayıf iletkendir., suda kolay çözünür, 10.5 o ’de donar, 340 o de bozunarak kaynar.

II. I. B. FABRiKA TEKNiKLERiNiN iNCELENMESi

Fabrikalarda H 2 SO 4 kontak yöntemine göre elde edilir. Bu yöntem “oleum” denen daha derişik asitlerin elde edilmesini sağlar. Bu yöntemde kükürt dioksit gaz evresinde yükseltgenir.

SO 2 + ½ O 2 " SO 3

Fabrikalarda, kontak yöntemine göre kükürt dioksitten sülfürik asit üretim şeması

Yüksek sıcaklıkta tersinir olan bu tepkimenin meydana gelen kükürt trioksidin ayrışmaması için orta sıcaklıkta ( 400-450 o c) gerçekleştirilmesi gerekir. Bunun için vanadyum pentaoksitten yararlanılır. Bu yöntem genellikle iki aşamada uygulanır; birinci aşama, 550 o c’ta uygulanan hızlı bir tepkimeyi, ikinci aşama ise oluşan ürünlerin 450 o c ‘ta soğutulmasını (dönüşüm %80) kükürt dioksit kataliz borularına gönderilmeden önce tozlarından, özellikle katalizörü zehirleyen arsenik asit anhidriti (AS 2 O 3 ) gibi katışkı maddelerinden arındırılır. Meydana gelen kükürt trioksit buharları, 66B o ’lik sülfürik asit tarafından soğurulur ve böylece “oleum” elde edilir.

II.I. C. H 2 SO 4 ’iN KULLANIM ALANLARI

Sülfürik asit kimya sanayisinin temel bir ürünüdür. Öteki asitlerin çoğunun (hidroklorik asit, nitrik asit, fosforik asit vb.) pek çok sülfatın (sodyum sülfat, amonyum sülfat, demir sülfat, bakır sülfat, alüminyum sülfat)şap ve süper fosfatların yanı sıra ayrıca boyarmaddelerin, plastiklerin, patlayıcıların, parfümlerin, ilaçların ve yapay liflerin üretimi için gerekli olan sayısız organik ürünün elde edilmesinde kullanılır. Ayrıca istenmeyen maddeleri katran biçiminde özütleyerek ayırdığından özel benzinlerin, gaz yağının ve kimi yağların arıtılmasında işe yarar. Nişasta ve alkolün şekerleştirilmesi yoluyla glikoz üretiminde metallerin yüzeylerinin temizlenmesinde parşömen kağıdı ve cila yapımında, hayvansal atıkların yok edilmesinde geniş ölçüde kullanılır. Bütün bunların dışında özellikle kurşunlu akümülatörlerde elektrolit işlevi görür.