Koncentracija ir tankis sieros rūgšties. Į tai, sieros rūgšties koncentracijos tankio priklausomybė automobilio akumuliatoriaus

Praskiesti ir koncentruota sieros rūgštimi - Tai labai svarbu, cheminių medžiagų, kurios jie pagaminti daugiau pasaulyje nei bet kuri kita medžiaga. Ekonominė gerovė šalyje gali būti vertinama atsižvelgiant į pagaminto jame sieros rūgšties.

disociacijos procesas

Sieros rūgštis yra naudojama vandeninių tirpalų įvairių koncentracijų forma. Ji patiria disociacijos reakciją dviem etapais, gaminant H ⁺ jonai yra tirpale.

H ₂ SO ₄ = H ^{+ +} HSO ₄ ^-;

HSO ₄ ^- = H ^{+ +} SO ₄ ^-2.

Sieros rūgštis yra stipri, ir pirmasis etapas disociacijos įvyksta taip greitai, kad beveik visi originalo molekulės suskaidyti į H ⁺ -ions ir Hso ₄ ^-1 -ions (vandenilis sulfato) tirpale. Neseniai iš dalies suirti toliau, atleidžiantis H ⁺ jonų kitą ir paliekant sulfato jonų (SO ₄ ^-2) tirpale. Tačiau, vandenilio sulfato, būdamas silpnos rūgšties, vis dar vyrauja nuo H ⁺ tirpalo ir SO ₄ ^-2. Baigtas disociacijos tai įvyksta tik tada, kai sieros rūgšties tirpalu tankis yra netoli vandens tankis, r. F pagal didelio praskiedimo.

Savybės sieros rūgšties

Tai ypatinga ta prasme, kad ji gali veikti kaip įprastinių rūgšties ar stiprios oksidatorius - priklausomai nuo temperatūros ir koncentracijos. Šalto praskiesto tirpalo sieros rūgšties reaguoja su veikliosios metalo, kad gautų druskos (sulfato) ir vandenilio dujų evoliuciją. Pavyzdžiui, tarp šalta praskiesta H ₂ SO ₄ (darant prielaidą, kad visiškai-žingsnis disociacijos) ir metalinio cinko reakcija taip:

Zn + H ₂ SO ₄ = ZnSO ₄ + H _2.

Karšto koncentruota sieros rūgštimi, kurio tankis yra apie 1,8 g / ^cm3, gali veikti kaip oksidantas, reaguoja su medžiagų, kurios paprastai yra inertiška rūgščių, tokius kaip, pavyzdžiui metalinio vario. Reakcijos metu, vario junginys yra oksiduojamas, ir rūgšties masė yra sumažintas, tirpalas yra suformuotas iš vario sulfato (II) ištirpinama vandenyje ir dujinės sieros dioksido _(SO2), o ne vandenilio, kurie gali būti naudingi pagal rūgšties reakciją su metalu.

Cu + 2H ₂ SO ₄ = _CuSO4 + _SO2 + 2H ₂ O.

Kaip paprastai išreiškiami tirpalus koncentraciją

Iš tikrųjų, bet kokios tirpalo koncentracija gali būti išreiškiami įvairiais būdais, tačiau plačiausiai naudojamas koncentracija pagal masę. Tai rodo, gramų tirpinio skaičius tam tikroje masės arba tūrio tirpalo arba tirpiklis (paprastai 1000 g, 1000 cm ^3, 100 cm ³ ir 1 DM ^3). O ne gramais cheminės medžiagos gali imtis kiekį masės, išreikštas moliais, - po to gautas molinę koncentracija būtų 1000 g arba 1 dm ³ tirpalo.

Jei molinė koncentracija nustatoma atsižvelgiant ne į tirpalo sumos, bet ne tik prie tirpiklio, ji yra vadinama tirpalo molality. Tai būdinga temperatūra nepriklausomybę.

Dažnai svoris rodoma koncentracija gramais 100 gramų tirpiklyje. Dauginant šį skaičių pagal 100%, tai yra parengtos remiantis masės procentų (už koncentraciją). Tai yra, šis metodas yra dažniausiai naudojamas kaip taikomas sieros rūgšties tirpalu.

Kiekvienas iš tirpalo koncentracijos vertė, nustatyta tam tikroje temperatūroje, kad jis atitinka iki labai konkretaus tankio (t.y., sieros rūgšties tirpalu tankio). Todėl, kartais ji yra būdinga tirpalą. Pavyzdžiui, H ₂ SO ₄ tirpalas, b esiskiriantys tuo, procentinė dalis koncentracija 95,72%, iš 1.835 g / ^cm3, esant temperatūrai t = 20 ° C. tankis Kaip nustatyti tokio tirpalo koncentracija, jei suteiktas tik sieros rūgšties tankis? Lentelė, kurioje tokia korespondencija yra bet vadovėlio dėl bendros arba analitinės chemijos šviestuvas.

PAVYZDYS koncentracija perskaičiavimo

Leiskite pereiti nuo vienos transporto rūšies išraiškos prie kitos tirpalo koncentracijos. Manyti, kad turime H ₂ SO ₄ tirpalo vandenyje su 60% koncentracijos interesų. Mes pirmą kartą apibrėžti atitinkamu sieros rūgšties tankį. Lentelėje, kurių sudėtyje yra masės procentai (pirmoji skiltis) ir atitinkamą tankio, vandeninio tirpalo H ₂ SO ₄ (ketvirta skiltis), yra parodyta žemiau.

Ji nustato norimą vertę, kuri yra lygi 1.4987 g / ^cm3. Mes dabar apskaičiuoti tirpalo molinė koncentracija. Dėl šios būtina, siekiant nustatyti H ₂ SO ₄ masę 1 litre tirpalo ir atitinkamo molių rūgšties skaičius.

Tūris, kuris užima 100 g tirpalo:

100 / 1,4987 = 66,7 ml.

Nes 66,7 ml 60% tirpalo esančius 60 g rūgšties 1 litre jame bus:

(60 / 66,7) x 1000 = 899, 55 g.

sieros rūgšties molinis svoris lygus 98. Vadinasi, apgamai, įrašytų 899.55 g jos gramų skaičius, bus:

899,55 / 98 = 9,18 mol.

Į tai, sieros rūgšties koncentracijos tankio priklausomybė parodyta Fig. toliau.

Sieros rūgšties naudojimas,

Jis naudojamas įvairiose pramonės šakose. Į geležies ir plieno gamybai naudojamas valymo metalinį paviršių, kol ji yra padengtas su kita medžiaga dalyvauja sintetinių dažiklių, taip pat kitų rūšių rūgščių, pavyzdžiui, vandenilio chlorido ir azoto kūrimą. Jis taip pat naudojamas farmacijos produktai, trąšos ir sprogmenų gamybos, ir vis dar yra svarbi reagentas pašalinti nešvarumus iš nevalytos naftos perdirbimo pramonę.

Ši cheminė medžiaga yra labai naudinga kasdieniame gyvenime, ir yra lengvai prieinamas kaip sieros rūgšties tirpalu naudojamas švino-rūgštinių baterijų (pvz, tie, kurie yra automobiliuose). Pavyzdžiui rūgšties paprastai turi nuo maždaug 30% iki 35% koncentracijos H ₂ SO ₄ masės, likutis - vandens.

Daugeliui vartotojų prašymų 30% H ₂ SO ₄ bus daugiau nei pakankamai patenkinti savo poreikius. Tačiau pramonės ir jai reikia daug didesnės koncentracijos sieros rūgšties. Paprastai, gamybos metu jis pirmą kartą gauti pakankamai praskiestos ir užterštos organinėmis intarpų. Koncentruotas rūgštis išgaunama dviem etapais: pirma, ji buvo koreguotas iki 70%, o vėliau - antrame etape - pakeliamas į 96-98%, kuris yra ribojantis parametras ekonomiškai gyvybinga gamybai.

Nepasikeitė sieros rūgšties ir jos veislių tankis

Nors beveik 99% sieros rūgšties gali būti trumpai virinant su grįžtamu šaldytuvu, po to, bet nuostoliai SO ₃ virimo taške sumažina koncentraciją 98,3%. Apskritai, rūšys su indeksu 98% daugiau stabilios saugoti.

Parduodamą rūgštys skiriasi nuo jo koncentracijos interesų, ir dėl kurių jis yra parinktas šias vertes, kur žemas kristalizacija temperatūros. Tai daroma siekiant sumažinti sieros rūgšties kristalai nuostolių nusodinti transportavimo ir laikymo metu. Pagrindinės veislės yra:

• Bokštas (azoto) - 75%. Sieros rūgšties tankis klasės yra lygus 1670 kg / m ^3. Gauk jo taip vadinamas. azoto būdas, kai gautas nitrozo apdoroti (tai taip pat H ₂ SO _4, bet su ištirpusių azoto oksidų) pirminėje šaudymo kalcinuotos žaliavos dujų, kurių sudėtyje sieros dioksidas _SO2, į išklotas bokštai (taigi pavadinimas atmainų). Kaip rezultatas skiriama rūgšties ir azoto oksidų, kurie nėra sunaudotos proceso, ir grąžinamas į gamybos ciklą.
• Kontaktai - 92,5-98,0%. Sieros rūgšties tankis 98% klasės yra lygus 1836.5 kg / m ^3. Ji taip pat gauti iš Cepējs dujų, kurių sudėtyje yra _SO2, kur būdas apima anhidrido dioksido oksidacijos SO _3, turintis kontakto (taigi pavadinimas laipsnio) su daugelio sluoksnių kieto vanadžio katalizatorius.
• Oleum - 104,5%. Jo tankis yra lygus 1896,8 kg / m ^3. Tai SO ₃ H ₂ SO _{4 punktą,} kur pirmasis komponentas yra 20%, ir rūgšties tirpalas - yra 104,5%.
• Aukštos kokybės oleum - 114,6%. Jo tankis - 2002 kg / m ^3.
• Baterija - 92-94%.

Kaip veikia automobilio akumuliatoriaus

Šio vieną iš populiariausių elektros įtaisus yra visiškai pagrįsta elektrocheminių procesų, vykstančių vandeninio sieros rūgščiai.

Automobilių baterijos yra praskiestos sieros rūgšties elektrolitas, ir teigiamą ir neigiamą elektrodus į kelių plokščių formos. Teigiami plokštės yra pagamintos iš rausvai rudos medžiagos - švino dioksido (PbO _2), neigiamas - iš pilkšvos "kempine" švino (Pb).

Kadangi elektrodai pagaminti iš švino arba švinu medžiagos, tai akumuliatoriaus tipas yra dažnai vadinamas rūgštinis akumuliatorius. Jos veikimas, t. E. išėjimo įtampa yra tiesiogiai nustatomas pagal tai, kas šiuo metu sieros rūgšties tankis (kg / m3 arba g / ^cm3), užpildyta akumuliatoriaus elektrolitas.

Kas atsitinka su elektrolito kai baterija išmetimą,

Elektrolito rūgštinis akumuliatorius yra įkraunamas sieros rūgšties tirpalas į chemiškai gryną distiliuoto vandens su interesų 30%, esant visiškai atsakingas už koncentraciją. Grynasis rūgšties turi 1.835 g / cm ^3, elektrolito tankis - apie 1,300 g / ^cm3. Kai baterija yra išleidžiamos, IT elektrocheminius reakcijų todėl sieros rūgšties, pašalintų iš elektrolito. tirpalo koncentracija priklauso beveik proporcingas tankiui, todėl turėtų mažėti dėl to, elektrolitų koncentracijos sumažėjimas.

Tol, kol srovė teka per baterija rūgštis plačiai naudojama šalia jo elektrodų ir elektrolito tampa skystesne. rūgšties difuzijos iš bendro tūrio elektrolito ir elektrodo plokščių palaiko maždaug pastovų intensyvumą cheminių reakcijų ir, atitinkamai, išėjimo įtampa.

Tuo biudžeto įvykdymo patvirtinimo proceso difuzijos rūgšties elektrolitas į plokštelės pradžioje įvyksta greitai, nes gautą sulfatas su dar įmušė poras aktyvios medžiagos elektrodų. Kai sulfatas pradeda formuotis ir užpildyti elektrodų poras, difuzijos vyksta lėčiau.

Teoriškai tai įmanoma toliau vykdyti tol, kol nebus naudojami visų rūgštis ir elektrolitas bus sudarytas iš gryno vandens. Tačiau patirtis rodo, kad lygis neturėtų toliau po elektrolito tankis sumažėjo iki 1.150 g / cm ^3.

Kai tankis sumažėja nuo 1300 iki 1.150, tai reiškia, kad daug sulfatas buvo Reakcijos metu susidaręs, ir ji užpildo visus poras veikliosios medžiagos ant plokštelių, ty. E. iš tirpalo jau yra atrinkti beveik visą sieros rūgšties. Tankis priklauso nuo koncentracijos proporcingai ir panašiai, iš akumuliatoriaus mokestį tankis priklauso. Pav. Toliau rodo baterijos elektrolito tankio priklausomybę.

elektrolito tankis keičiasi, geriausias būdas nustatyti akumuliatoriaus išsikrovimo būseną, su sąlyga, kad jis tinkamai naudojami.

Laipsnių automobilių akumuliatorius, priklausomai nuo elektrolito tankis

Jo tankis turėtų būti matuojamas kas dvi savaites ir visada turi būti laikomi skaityti naudoti ateityje rekordą.

Kuo daugiau tankus elektrolitų, daugiau rūgšties jame yra ir daugiau akumuliatorius įkrautas. Tankis 1,300-1,280 g / ^cm3 rodo kad baterija visiškai įkrauta. Paprastai, po baterijos iškrovos laipsnį gali skirtis priklausomai nuo elektrolito tankis:

• 1,300-1,280 - visiškai įkrautas:
• 1,280-1,200 - daugiau nei pusė tuščia;
• 1,200-1,150 - mokėti mažiau nei pusė;
• 1150 - beveik tuščias.

Visiškai įkrauta baterija Prieš prijungdami savo automobilių maitinimo įtampa kiekvienos ląstelės yra 2.5 iki 2.7 V. Kai apkrova yra prijungtas, įtampa greitai sumažėja iki maždaug 2,1 V trijų ar keturių minučių. Tai yra dėl to, kad plonu sluoksniu švino sulfato formavimuisi ir neigiamų elektrodų plokštelių paviršiaus ir tarp švino sluoksnio ir metalinio peroksido teigiamas lėkšteles. Galutinė vertė ląstelių įtampos po kelių tinklas, jungiantis maždaug 2,15-2,18 voltų.

Kai dabartinis pradeda tekėti per baterija per pirmąją valandą veikimą, yra įtampos kritimas 2 V dėl padidėjusio vidinio pasipriešinimo ląstelių dėl to, kad didesnių sumų sulfatu formavimo, užimant dengiančią plokščių poras ir elektrolito rūgšties pasirinkimą. Prieš pradžios srauto dabartinės tankio elektrolito yra maksimalus ir lygus 1.300 g / ^cm3. Iš pradžių jis Vakuuminė įvyksta greitai, bet tada nustatyti subalansuotą būseną tarp rūgšties šalia plokščių ir iš esmės elektrolitų apimtis atrankos elektrodų tankio palaiko rūgštį į naujas vienetų rūgštį nuo elektrolito urmu. Vidutinis tankis elektrolito toliau stabiliai mažėti dėl santykių parodyta pav. aukščiau. Po pradinio kritimas įtampos mažėja lėčiau, jos sumažinimo norma priklauso nuo akumuliatoriaus apkrovos. Grafikas įvykdymo patvirtinimo procesas yra parodyta Fig. toliau.

Kontrolė elektrolito būklės baterijos

Norėdami nustatyti tankio Hidrometru naudojamas. Ji sudaryta iš sandarų stiklinis vamzdelis su jos apatiniame gale turi pratęsimą, pripildytas gyvsidabrio arba kadru, ir žymėtą skalės viršutiniame gale. Ši skalė pažymėtas iš 1,100 iki 1300 su įvairių tarpinių verčių, kaip parodyta Fig. toliau. Jei hidrometras dedamas elektrolitas, tai bus kriaukle iki tam tikro gylio. Taigi ji bus išstumti tam tikrą kiekį elektrolito, o kai pasiekiama pusiausvyra pozicija, perkeltų tūrio svoris bus tik lygi svorio hidrometras. Nes elektrolito tankis yra lygus savo svorio santykis su tūrio, ir yra žinomas svoris areometras, tada kiekvienas panardinimo tirpale lygis atitinka tam tikrą jos tankis. Kai areometrai turi su tankio skalės reikšmių, tačiau yra pažymėtos "Sąnaudos", "Pusė skaitmeniu", "Full įvykdymo" ar pan.