غلظت و چگالی اسید سولفوریک. وابستگی چگالی غلظت اسید سولفوریک در باتری ماشین

رقیق و غلیظ اسید سولفوریک - آن مواد شیمیایی بسیار مهم است که آنها تولید در جهان از تمام مواد دیگر است. ثروت اقتصادی کشور را می توان در نظر تولید اسید سولفوریک در آن ارزیابی شده است.

فرآیند تفکیک

اسید سولفوریک است در قالب راه حل های آبی غلظت های مختلف استفاده می شود. او تحت واکنش تفکیک در دو مرحله، تولید یون ⁺ H در محلول می باشد.

H ₂ SO ₄ = H ^{+ +} HSO ₄ ^-.

HSO ₄ ^- = H ^{+ +} SO ₄ ^-2.

اسید سولفوریک قوی است، و در مرحله اول تفکیک به سرعت در حال رخ می دهد که تقریبا همه از مولکول اصلی شکستن به H ⁺ -ions و HSO ₄ ^-1 -ions (سولفات هیدروژن) در راه حل. آخرین حدی متلاشی بیشتر، آزاد یون H ⁺ و ترک یک یون سولفات (SO ₄ ^-2) در محلول. با این حال، hydrogensulfate، که یک اسید ضعیف است، هنوز هم در محلول H ⁺ و SO ₄ ^-2 غالب ^است. تفکیک کامل آن را تنها زمانی رخ می دهد که چگالی محلول اسید سولفوریک نزدیک به چگالی آب، r است. F تحت رقت بالا.

خواص اسید سولفوریک

بسته به دما و غلظت - آن را خاص به این معنا که می توان آن را به عنوان یک اسید معمولی و یا یک اکسید کننده قوی عمل است. یک راه حل سرد رقیق اسید سولفوریک با فلز فعال به نمک (سولفات) و تحول از گاز هیدروژن واکنش می دهد. به عنوان مثال، واکنش بین سرد رقیق H ₂ SO ₄ (با فرض تفکیک کامل به گام آن) و فلز روی شرح زیر است:

روی + H ₂ SO ₄ = منبع سولفات ₄ + H _2.

اسید سولفوریک غلیظ گرم، که چگالی حدود 1.8 گرم / سانتی متر ^3، می تواند به عنوان یک اکسید کننده عمل می کنند، واکنش با مواد که به طور کلی اسید، مانند به عنوان مثال مس فلزی بی اثر هستند. در طول این واکنش مس اکسیده می شود و جرم اسید کاهش می یابد، یک راه حل است تشکیل سولفات مس (II) در آب و دی اکسید گازی گوگرد (SO ₂₎ به جای هیدروژن، خواهد بود که با واکنش اسید با یک فلز انتظار می رود.

مس + 2H ₂ SO ₄ = سولفات مس ₄ + SO ₂ + 2H ₂ O

به عنوان به طور کلی توسط غلظت محلول بیان

در واقع، غلظت هر راه حل می تواند به روش های مختلف بیان می شود، اما غلظت به طور گسترده استفاده توسط وزن است. این تعداد گرم املاح در یک وزن خاص و یا حجم محلول و یا نشان می دهد حلال (معمولا 1000 گرم، 1000 سانتی متر ^3، 100 cm ³ و 1 DM ^3). به جای آن از جرم در گرم از یک ماده می تواند مقدار را، بیان شده در مولکول های هشدار دهنده، - سپس غلظت مولی از 1000 گرم یا 1 DM ³ راه حل به دست آمده.

اگر غلظت مولی در رابطه به مقدار راه حل، اما تنها به حلال تعیین می کند، آن است که مولالیته از راه حل نامیده می شود. این است که توسط استقلال دمای مشخص می شود.

اغلب غلظت وزن نشان داد در گرم در هر 100 گرم از حلال. ضرب این رقم 100 درصد، آن را بر روی یک درصد وزن (در هر غلظت) آماده شده است. این است که، این روش اغلب استفاده می شود به عنوان یک محلول اسید سولفوریک استفاده می شود.

هر مقدار غلظت محلول، تعیین در دمای داده شده، آن را به یک چگالی بسیار خاص (مانند چگالی محلول اسید سولفوریک) مطابقت دارد. بنابراین، گاهی اوقات آن را راه حل مشخص می شود. به عنوان مثال، H ₂ SO ₄ محلول، غلظت درصد مشخص 95.72٪، چگالی 1.835 گرم / سانتی متر ³ در t = 20 درجه سانتی گراد چگونه برای تعیین غلظت یک راه حل، اگر با توجه به تنها تراکم اسید سولفوریک؟ جدول دادن چنین مکاتبات یک ثابت از هر کتاب درسی در شیمی عمومی یا تحلیلی است.

تجدید محاسبه غلظت مثال

اجازه رفتن از یک حالت به بیان غلظت محلول است. فرض کنید که ما H ₂ SO ₄ راه حل در آب با غلظت 60٪ از علاقه. ما برای اولین بار چگالی اسید سولفوریک مربوطه را تعریف کنیم. جدول حاوی درصد (ستون اول) و چگالی مربوطه را از محلول آبی از H ₂ SO ₄ (ستون چهارم) است، در زیر نشان داده.

این مقدار مورد نظر به 1.4987 گرم / سانتی متر ³ برابر است تعیین می ^کند. ما در حال حاضر مولاریته از راه حل محاسبه. برای این کار به تعیین جرم H ₂ SO ₄ لازم است در 1 لیتر محلول و شماره مربوطه را از مول اسید.

دوره، که به اشغال 100 گرم از محلول:

100 / 1.4987 = 66.7 میلی لیتر.

از آنجا که در 66.7 میلی لیتر از محلول 60٪ موجود 60 گرم از اسید در 1 لیتر از آن را شامل خواهد شد:

(60 / 66.7) × 1000 = 899، 55 گرم.

سولفوریک اسید وزن مولر به 98. برابر از این رو، تعداد مول های موجود در 899.55 گرم گرم آن، خواهد بود:

899.55 / 98 = 9.18 مول.

وابستگی چگالی غلظت اسید سولفوریک در شکل نشان داده. در زیر.

استفاده از اسید سولفوریک

این است که در صنایع مختلف استفاده می شود. در تولید آهن و فولاد است برای تمیز کردن سطح فلز قبل از آن با ماده دیگر درگیر در ایجاد از رنگ های مصنوعی و همچنین انواع دیگر اسیدهای مانند هیدروکلریک و اسید نیتریک تحت پوشش استفاده می شود. آن را نیز در تولید محصولات دارویی، کود و مواد منفجره استفاده می شود، و هنوز هم معرف مهم در از بین بردن ناخالصی ها را از نفت خام در صنعت پالایش است.

این ماده شیمیایی در زندگی روزمره بسیار مفید است، و به راحتی به عنوان یک محلول اسید سولفوریک مورد استفاده در باتری های اسید سرب (به عنوان مثال، کسانی که در خودرو هستند) موجود است. چنین اسید طور کلی دارای یک غلظت از 30٪ به 35٪ H ₂ SO ₄ وزن، تعادل - آب.

برای بسیاری از برنامه های کاربردی مصرف کننده H ₂ SO ₄ 30٪ بیش از اندازه کافی برای رفع نیازهای خود. با این حال، در صنعت و نیاز به غلظت بسیار بالای اسید سولفوریک. به طور معمول، در طول ساخت آن برای اولین بار به دست آمده به اندازه کافی رقیق و آلوده به اجزاء آلی است. اسید غلیظ در دو مرحله به دست آمده: اول، آن را به 70٪ تنظیم شده بود، و پس از آن - در مرحله دوم - به 96-98 درصد است که پارامتر محدود کننده برای تولید اقتصادی قابل دوام مطرح شده است.

چگالی اسید سولفوریک و انواع آن

اگر چه تقریبا 99٪ اسید سولفوریک می تواند به طور خلاصه در ریفلاکس باشد، اما از دست دادن پس از SO ₃ در نقطه جوش غلظت را کاهش می دهد به 98.3٪. به طور کلی، گونه با شاخص 98٪ با ثبات تر در ذخیره سازی.

اسید مرغوب تجاری در غلظت آن از بهره متفاوت است، و برای آن کسانی که ارزش که در آن درجه حرارت تبلور کم انتخاب شده است. این کار برای کاهش از دست دادن بلورهای اسید سولفوریک رسوب در طول حمل و نقل و ذخیره سازی. گونه های اصلی عبارتند از:

• برج (نیتروژن) - 75٪. تراکم اسید سولفوریک از کلاس به 1670 کیلوگرم / متر ³ برابر ^است. مطلع خود به اصطلاح. روش نیتروژن که در آن نیتروسو نتیجه درمان (این نیز H ₂ SO _4، اما با اکسیدهای نیتروژن محلول) در اولیه شلیک گاز خام کلسینه حاوی دی اکسید گوگرد SO _2، را به برج های اندود (از این رو انواع نام). به عنوان یک نتیجه اختصاص داده اسید و اکسیدهای نیتروژن هستند که در روند مصرف نمی کند، و به چرخه تولید بازگشت.
• تماس با - 92،5-98،0٪. تراکم اسید سولفوریک 98٪ از کلاس به 1836.5 کیلوگرم / متر ³ برابر ^است. همچنین از گازهای سرخ حاوی SO _2، که در آن فرایند شامل اکسیداسیون دی اکسید انیدرید به دست آمده به SO ₃ با تماس با آن (از این رو نام درجه) با لایه های متعدد کاتالیست وانادیوم جامد.
• ولم - 104.5٪. چگالی آن به 1896.8 کیلوگرم / متر ³ برابر ^است. این راه حل از SO ₃ در H ₂ SO _4، در جایی که جزء اول شامل 20٪، و اسید - 104.5٪ است.
• ولم درجه بالا - 114.6٪. آن تراکم - 2002 کیلوگرم / متر ^3.
• باتری - 92-94٪.

چگونه باتری ماشین

بهره برداری از این یکی از دستگاه های الکتریکی محبوب ترین است به طور کامل در فرایندهای الکتروشیمیایی در حضور اسید سولفوریک آبی اتفاق می افتد است.

باتری خودرو شامل رقیق الکترولیت اسید سولفوریک، و الکترود مثبت و منفی را در فرم از چند بشقاب. صفحات مثبت از مواد قهوه ای قرمز ساخته شده است - از دی اکسید سرب (PbO بر _2)، و منفی - از مایل به خاکستری "اسفنج" سرب (Pb).

از آنجا که الکترودها از سرب یا مواد سرب دار، این نوع باتری اغلب باتری های اسید سرب به نام. E. آن ولتاژ خروجی عملکرد، تی. مستقیما توسط چه در این زمان تراکم اسید سولفوریک تعیین (کیلوگرم / M3 یا گرم / سانتی متر ^3)، پر در باتری به عنوان الکترولیت.

چه اتفاقی می افتد با الکترولیت که تخلیه باتری،

الکترولیت باتری های اسید سرب یک راه حل قابل شارژ از اسید سولفوریک در آب مقطر خالص شیمیایی با غلظت مورد علاقه از 30 درصد در شارژ کامل است. اسید خالص دارای چگالی 1.835 گرم / سانتی متر ^3، الکترولیت - در مورد 1.300 گرم / سانتی متر ^3. هنگامی که باتری تخلیه شده است، آن را واکنش های الکتروشیمیایی رخ می دهد و در نتیجه اسید سولفوریک خارج از الکترولیت. غلظت محلول بستگی دارد تقریبا به چگالی نسبی، پس از آن باید با توجه به کاهش در غلظت الکترولیت کاهش می دهد.

تا زمانی که جریان تخلیه جریان از طریق اسید باتری به طور گسترده ای در نزدیکی الکترود آن استفاده می شود و الکترولیت رقیق تر می شود. انتشار اسید از حجم کل الکترولیت و صفحات الکترود از شدت تقریبا ثابت از واکنش های شیمیایی و در نتیجه، ولتاژ خروجی.

در آغاز روند تخلیه انتشار الکترولیت اسید در صفحه رخ می دهد به سرعت به دلیل سولفات در نتیجه با منافذ هنوز به ثمر رساند در مواد فعال الکترود. هنگامی که سولفات شروع به شکل و پر کردن منافذ الکترود، انتشار می گیرد آهسته تر.

از لحاظ تئوری ممکن است به ادامه به تخلیه تا زمانی که تمام اسید استفاده نخواهد شد، و الکترولیت خواهد شد از آب خالص تشکیل شده است. با این حال، تجربه نشان می دهد که سطح نباید ادامه پیدا کند و پس از تراکم الکترولیت کاهش یافته و به 1.150 گرم / سانتی متر ^3.

هنگامی که چگالی کاهش می یابد از 1300 به 1150، به این معنی که سولفات بسیار در طول واکنش تشکیل شد، و آن را پر می کند تمام خلل و فرج در مواد فعال در این صفحه ها، به عنوان مثال. E. از راه حل در حال حاضر تقریبا تمام اسید سولفوریک انتخاب شده است. چگالی بستگی به غلظت متناسب و به طور مشابه، چگالی شارژ باتری بستگی دارد. شکل زیر وابستگی چگالی الکترولیت باتری را نشان می دهد.

تغییر چگالی الکترولیت، بهترین وسیله برای تعیین وضعیت باتری، به شرطی که آن را به درستی استفاده می شود.

مدارک تحصیلی تخلیه باتری ماشین بسته به چگالی الکترولیت

چگالی آن باید هر دو هفته اندازه گیری شده و باید همیشه به خواندن رکورد برای استفاده در آینده.

الکترولیت متراکم تر، اسید بیشتری در آن وجود دارد و بیشتر به باتری شارژ شده است. تراکم 1،300-1،280 گرم / سانتی متر ³ نشان می دهد که شارژ کامل. به طور معمول، با پیروی از آن تخلیه باتری بسته به چگالی الکترولیت متفاوت است:

• 1،300-1،280 - به طور کامل شارژ:
• 1،280-1،200 - بیش از نیمی خالی.
• 1،200-1،150 - شارژ کمتر از نصف؛
• 1150 - تقریبا خالی است.

در یک باتری به طور کامل شارژ قبل از اتصال ولتاژ تغذیه خودرو خود را از هر سلول است 2.5-2.7 V. به محض این که بار متصل شده است، ولتاژ به سرعت به حدود 2.1 V برای سه یا چهار دقیقه. این به خاطر شکل گیری یک لایه نازک از سولفات سرب بر روی سطح صفحات الکترود منفی و بین لایه سرب و پراکسید فلز صفحات مثبت. مقدار نهایی ولتاژ سلول پس از یک شبکه جاده اتصال حدود 2،15-2،18 ولت است.

هنگامی که در حال حاضر شروع به از طریق باتری جریان در طول ساعت اول بعد از عمل است، افت ولتاژ تا 2 ولت به دلیل افزایش مقاومت سلول داخلی به دلیل شکل گیری مقادیر بزرگتر از سولفات که پر از منافذ صفحات و انتخاب اسید الکترولیت وجود دارد. مدت کوتاهی قبل از شروع جریان چگالی جریان از الکترولیت حداکثر و به 1.300 گرم / سانتی متر ³ برابر ^است. در ابتدا آن را رقت به سرعت رخ می دهد، اما پس از آن حالت متعادل بین تراکم اسید در نزدیکی صفحات و قابل ملاحظه الکترولیت الکترود انتخاب حجم تعیین اسید ورود اسید قطعه جدید از بخش عمده ای از الکترولیت پشتیبانی می شود. میانگین چگالی الکترولیت به کاهش به طور پیوسته در رابطه نشان داده شده در شکل بالا. پس از یک افت ولتاژ اولیه آهسته تر کاهش می یابد، نرخ آن از کاهش بستگی به بار باتری. زمان فرآیند ترخیص برنامه در شکل نشان داده. در زیر.

کنترل دولت از الکترولیت در باتری

برای تعیین چگالی سنج چگالی استفاده می شود. این است که از یک لوله شیشه ای مهر و موم شده با پسوند در پایان پایین تر، پر از جیوه یا ضربه، و یک مقیاس درجه بندی در انتهای فوقانی تشکیل شده است. این مقیاس برچسب زده شده از 1100 به 1300 با ارزش های میانی، همانطور که در شکل. در زیر. اگر هیدرومتر است در یک الکترولیت قرار داده شده، آن را به یک عمق خاص را غرق کند. بنابراین آن را به یک حجم مشخصی از الکترولیت جابجایی، و هنگامی که موقعیت تعادل رسیده است، وزن از حجم آواره خواهد شد فقط به هیدرومتری وزن برابر است. از آنجا که چگالی الکترولیت برابر با نسبت وزن خود را به حجم و وزن از هیدرومتری شناخته شده است، پس از آن هر سطح از غوطه وری در محلول مربوط به یک چگالی آن خاص است. برخی چگالی سنج با ارزشهای مقیاس تراکم داشته باشد، اما توسط "متهم"، "نیم رقمی"، "تخلیه کامل" و یا مانند مشخص شده اند.