ความเข้มข้นและความหนาแน่นของกรดซัลฟูริก การพึ่งพาอาศัยของความหนาแน่นของความเข้มข้นของกรดซัลฟูริกในแบตเตอรี่รถยนต์

เจือจางและเข้มข้น กรดกำมะถัน - มันเป็นสารเคมีที่เป็นสิ่งสำคัญที่พวกเขาผลิตมากขึ้นในโลกมากกว่าสารอื่น ๆ ความมั่งคั่งทางเศรษฐกิจของประเทศที่สามารถได้รับการประเมินในแง่ของการผลิตกรดกำมะถันนั้น

ขั้นตอนการแยกออกจากกัน

กรดกำมะถันถูกนำมาใช้ในรูปแบบของสารละลายความเข้มข้นต่างๆ เธอผ่านปฏิกิริยาแยกออกจากกันในสองขั้นตอนการผลิต H ⁺ ไอออนในการแก้ปัญหา

H ₂ SO ₄ = H ^{+ +} HSO ₄ ^-;

HSO ₄ ^- = H ^{+ +} SO ₄ ^-2

กรดกำมะถันเป็นที่แข็งแกร่งและขั้นตอนแรกของการแยกตัวออกเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วจนเกือบทั้งหมดของโมเลกุลเดิมแบ่งออกเป็น H ⁺ -ions และ HSO ₄ ^-1 -ions (ไฮโดรเจนซัลเฟต) ในการแก้ปัญหา ล่าสุดบางส่วนสลายต่อไปปล่อย H ⁺ ไอออนอื่น ๆ และออกจากไอออนซัลเฟต (SO ₄ ^-2) ในการแก้ปัญหา อย่างไรก็ตาม hydrogensulfate เป็นกรดอ่อนยังคงพัดในการแก้ปัญหาของ H ⁺ และ SO ₄ ^-2 การแยกตัวออกเสร็จสมบูรณ์แล้วมันเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อความหนาแน่นของสารละลายกรดซัลฟูริกอยู่ใกล้กับ ความหนาแน่นของน้ำ, r. F ภายใต้การลดสัดส่วนสูง

คุณสมบัติของกรดกำมะถัน

มันเป็นพิเศษในแง่ที่ว่ามันสามารถทำหน้าที่เป็นกรดธรรมดาหรือสันดาปที่แข็งแกร่ง - ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความเข้มข้น สารละลายเจือจางความหนาวเย็นของกรดกำมะถันทำปฏิกิริยากับโลหะที่ใช้งานเพื่อให้เกลือ (ซัลเฟต) และวิวัฒนาการของก๊าซไฮโดรเจน ยกตัวอย่างเช่นการเกิดปฏิกิริยาระหว่างเย็นเจือจาง H ₂ SO ₄ (สมมติว่าขั้นตอนที่เต็มรูปแบบของการแยกตัวออก) และโลหะสังกะสีดังต่อไปนี้:

Zn + H ₂ SO ₄ = ZnSO ₄ + H ₂

ร้อนเข้มข้นกรดกำมะถันที่มีความหนาแน่นประมาณ 1.8 กรัม / ซม. ³ สามารถทำหน้าที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระทำปฏิกิริยากับวัสดุที่โดยทั่วไปมักจะเฉื่อยต่อกรดเช่นตัวอย่างเช่นทองแดงโลหะ ในช่วงการเกิดปฏิกิริยาทองแดงออกซิไดซ์และมวลกรดจะลดลง, การแก้ปัญหาจะเกิดขึ้น ของคอปเปอร์ซัลเฟต (II) ในน้ำและก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO ₂₎ แทนไฮโดรเจนซึ่งคาดว่าจะมีปฏิกิริยากรดกับโลหะ

Cu + 2H ₂ SO ₄ = CuSO ₄ + SO ₂ + 2H ₂ ทุม

ในฐานะที่แสดงออกมาด้วยความเข้มข้นของการแก้ปัญหาโดยทั่วไป

อันที่จริงความเข้มข้นของการแก้ปัญหาใด ๆ สามารถแสดงในรูปแบบที่แตกต่างกัน แต่ส่วนใหญ่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมีความเข้มข้นโดยน้ำหนัก มันแสดงให้เห็นจำนวนกรัมของตัวละลายในบางน้ำหนักหรือปริมาตรของการแก้ปัญหาหรือตัวทำละลาย (ปกติ 1,000 กรัม 1000 ซม. ^3, 100 ซม. ³ และ 1 dm ³⁾ แทนของมวลเป็นกรัมของสารสามารถใช้ปริมาณที่แสดงในไฝ - แล้วที่ได้รับความเข้มข้นของฟันกราม 1000 กรัมหรือ 1 dm ³ วิธีการแก้ปัญหา

ถ้าความเข้มข้นของฟันกรามที่กำหนดในความสัมพันธ์ไม่ได้กับจำนวนเงินของการแก้ปัญหา แต่เพียงเพื่อตัวทำละลายจะเรียกว่า molality ของการแก้ปัญหา มันเป็นที่โดดเด่นด้วยความเป็นอิสระของอุณหภูมิ

บ่อยครั้งที่ความเข้มข้นของน้ำหนักที่ระบุไว้ในกรัมต่อ 100 กรัมของตัวทำละลาย คูณตัวเลขนี้โดย 100% ก็จะถูกจัดทำขึ้นโดยร้อยละน้ำหนัก (ต่อความเข้มข้น) นั่นคือวิธีการนี้มักจะถูกใช้มากที่สุดเช่นนำไปใช้กับสารละลายกรดซัลฟูริก

แต่ละค่าของความเข้มข้นของการแก้ปัญหาตรวจวัดที่อุณหภูมิที่กำหนดให้มันสอดคล้องกับความหนาแน่นที่เฉพาะเจาะจงมาก (เช่นความหนาแน่นของสารละลายกรดซัลฟูริก) วิธีการแก้ปัญหาดังนั้นบางครั้งก็เป็นลักษณะ ยกตัวอย่างเช่น H ₂ SO ₄ วิธีการแก้ปัญหาความเข้มข้นร้อยละ 95.72% ลักษณะความหนาแน่นของ 1.835 กรัม / ซม. ³ ที่ t = 20 องศาเซลเซียส วิธีการตรวจสอบความเข้มข้นของการแก้ปัญหาดังกล่าวหากได้รับเพียงความหนาแน่นของกรดกำมะถัน? ตารางการให้จดหมายดังกล่าวเป็นประจำของตำราใด ๆ เกี่ยวกับเคมีทั่วไปหรือการวิเคราะห์

ตัวอย่างการคำนวณความเข้มข้น

ปล่อยให้ไปจากโหมดหนึ่งของการแสดงออกกับความเข้มข้นวิธีอื่น สมมติว่าเรามี H ₂ SO ₄ วิธีการแก้ปัญหา ในน้ำที่มีความเข้มข้น 60% ของดอกเบี้ย ครั้งแรกที่เรากำหนดความหนาแน่นของกรดซัลฟูริกที่สอดคล้องกัน ตารางที่มีเปอร์เซ็นต์ (คอลัมน์แรก) และความหนาแน่นที่สอดคล้องกันของการแก้ปัญหาน้ำของ H ₂ SO ₄ (คอลัมน์ที่สี่) แสดงอยู่ด้านล่าง

มันเป็นตัวกำหนดค่าที่ต้องการซึ่งเท่ากับ 1.4987 กรัม / ซม. ³ ตอนนี้เราคำนวณ molarity ของการแก้ปัญหา สำหรับเรื่องนี้มันเป็นสิ่งจำเป็นในการกำหนดมวลของ H ₂ SO ₄ ใน 1 ลิตรของการแก้ปัญหาและจำนวนที่สอดคล้องกันของโมลของกรด

ปริมาณซึ่งครอบครอง 100 กรัมของการแก้ปัญหาหุ้น:

100 / 1.4987 = 66.7 มล.

เนื่องจากใน 66.7 มล. ของการแก้ปัญหาที่มีอยู่ 60% 60 กรัมของกรดใน 1 ลิตรก็จะมี:

(60 / 66.7) x 1,000 = 899, 55 กรัม

ซัลฟูริกน้ำหนักกรามกรดเท่ากับ 98 ดังนั้นจำนวนโมลที่มีอยู่ใน 899.55 กรัมกรัมของตนจะได้รับ:

899.55 / 98 = 9.18 ตุ่น

การพึ่งพาอาศัยของความหนาแน่นของความเข้มข้นของกรดซัลฟูริกที่มีการแสดงในรูป ด้านล่าง

การใช้กรดกำมะถัน

มันถูกใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ในการผลิตเหล็กและเหล็กกล้าที่ใช้สำหรับการทำความสะอาดพื้นผิวโลหะก่อนที่มันจะถูกปกคลุมไปด้วยสารอื่นที่เกี่ยวข้องในการสร้างสีสังเคราะห์เช่นเดียวกับประเภทอื่น ๆ ของกรดเช่นไฮโดรคลอริกและไนตริก นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ทางเภสัชกรรมปุ๋ยและวัตถุระเบิดและยังเป็นสารสำคัญในการขจัดสิ่งสกปรกออกจากน้ำมันดิบในอุตสาหกรรมการกลั่น

สารเคมีชนิดนี้มีประโยชน์อย่างมากในชีวิตประจำวันและเป็นอย่างที่มีอยู่เป็นสารละลายกรดซัลฟูริกที่ใช้ในแบตเตอรี่ตะกั่วกรด (เช่นผู้ที่อยู่ในรถยนต์) กรดดังกล่าวโดยทั่วไปมีความเข้มข้นของจากประมาณ 30% ถึง 35% H ₂ SO ₄ โดยน้ำหนักที่สมดุล - น้ำ

สำหรับการใช้งานของผู้บริโภคจำนวนมาก 30% H ₂ SO ₄ จะเกินพอที่จะตอบสนองความต้องการของพวกเขา อย่างไรก็ตามในอุตสาหกรรมและจะต้องมีความเข้มข้นสูงมากของกรดกำมะถัน โดยปกติแล้วในระหว่างการผลิตก็จะได้รับครั้งแรกเจือจางเพียงพอและปนเปื้อนด้วยการรวมอินทรีย์ กรดเข้มข้นจะได้รับในสองขั้นตอนแรกมันถูกปรับถึง 70% และจากนั้น - ในขั้นตอนที่สอง - จะเพิ่มขึ้นถึง 96-98% ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ จำกัด สำหรับการผลิตมีศักยภาพทางเศรษฐกิจ

ความหนาแน่นของกรดซัลฟูริกและสายพันธุ์ของมัน

แม้ว่าเกือบ 99% กรดกำมะถันสามารถเป็นช่วงสั้น ๆ ที่ไหลย้อน แต่การสูญเสียที่ตามมาของ SO ₃ ที่จุดเดือดลดความเข้มข้นในการ 98.3% โดยทั่วไปสายพันธุ์ที่มีดัชนี 98% มีเสถียรภาพมากขึ้นในการจัดเก็บ

กรดในเชิงพาณิชย์เกรดแตกต่างกันในความเข้มข้นที่น่าสนใจและที่มีการเลือกค่าเหล่านั้นที่อุณหภูมิต่ำตกผลึก นี้จะทำเพื่อลดการสูญเสียของผลึกกรดกำมะถันตกตะกอนในระหว่างการขนส่งและการเก็บรักษา สายพันธุ์หลักคือ

• หอ (ไนตรัส) - 75% ความหนาแน่นของกรดซัลฟูริกของชั้นเรียนจะมีค่าเท่ากับ 1,670 กิโลกรัม / เมตร ³ ได้รับของเขาที่เรียกว่า วิธีไนตรัสซึ่งไนโตรโซส่งผลให้ได้รับการรักษา (นี้ยังเป็น H ₂ SO _{4 แต่มีการละลายไนโตรเจนออกไซด์)} ในเบื้องต้นยิงก๊าซดิบเผาที่มีซัลเฟอร์ไดออกไซด์ SO ₂ เป็นอาคารเรียงราย (เพราะฉะนั้นชื่อพันธุ์) อันเป็นผลมาจากการจัดสรรกรดและไนโตรเจนออกไซด์ที่ไม่ได้บริโภคในกระบวนการและกลับไปที่วงจรการผลิต
• ติดต่อ - 92,5-98,0% ความหนาแน่นของกรดกำมะถัน 98% ของชั้นเท่ากับ 1,836.5 กิโลกรัม / เมตร ³ นอกจากนี้ยังได้รับจากก๊าซคั่วที่มี SO _{2 ประเด็นกระบวนการประกอบด้วยก๊าซแอนไฮไดออกซิเดชั่เพื่อให้ 3} กับผู้ติดต่อของ (เพราะฉะนั้นชื่อชั้นประถมศึกษาปี) มีหลายชั้นของตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็งวานาเดียม
• น้ำมัน - 104.5% ความหนาแน่นเท่ากับ 1,896.8 กิโลกรัม / เมตร ³ การแก้ปัญหาของ SO ₃ H ₂ SO _{4 ประเด็นองค์ประกอบแรกมี} 20% และกรดนี้ - เป็น 104.5%
• น้ำมันเกรดสูง - 114.6% ใช้ความหนาแน่น - 2002 กก. / ม. ³
• แบตเตอรี่ - 92-94%

อย่างไรแบตเตอรี่รถยนต์

การดำเนินงานของหนึ่งในอุปกรณ์ไฟฟ้าที่นิยมมากที่สุดนี้จะขึ้นอยู่กับกระบวนการไฟฟ้าเคมีที่เกิดขึ้นในการปรากฏตัวของกรดกำมะถันในน้ำ

แบตเตอรี่รถยนต์มีอิเล็กโทรไลเจือจางกรดกำมะถันและขั้วไฟฟ้าบวกและลบในรูปแบบของหลายแผ่น แผ่นบวกที่ทำจากวัสดุที่มีสีน้ำตาลแดง - ก๊าซตะกั่ว (PbO _{2) และลบ} - เทาของ "ฟองน้ำ" ตะกั่ว (Pb)

ตั้งแต่ขั้วไฟฟ้าที่ทำจากตะกั่วหรือวัสดุที่มีสารตะกั่ว, แบตเตอรี่ชนิดนี้มักจะเรียกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด การทำงานของมัน t. อีแรงดันขาออกจะถูกกำหนดโดยตรงจากสิ่งที่มีอยู่ในขณะนี้มีความหนาแน่นของกรดซัลฟูริก (kg / m3 หรือกรัม / ซม. ^3), เติมเต็มในแบตเตอรี่เป็นอิเล็กโทรไล

จะเกิดอะไรขึ้นกับอิเล็กโทรไลเมื่อปล่อยแบตเตอรี่

อิ แบตเตอรี่ตะกั่วกรด เป็นโซลูชั่นแบบชาร์จไฟของกรดซัลฟูริกในน้ำกลั่นบริสุทธิ์ทางเคมีที่มีความเข้มข้นของความสนใจของ 30% ที่ค่าใช้จ่ายเต็ม กรดสุทธิมีความหนาแน่นของ 1.835 กรัม / ซม. ^3, อิเล็กโทร - การเกี่ยวกับ 1.300 กรัม / ซม. ³ เมื่อแบตเตอรี่หมดก็เกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีที่เกิดขึ้นส่งผลให้กรดกำมะถันถอนตัวออกจากอิเล็กโทรไล ความเข้มข้นของการแก้ปัญหาขึ้นอยู่เกือบสัดส่วนกับความหนาแน่นดังนั้นจึงควรลดลงเนื่องจากการลดลงของความเข้มข้นของอิเล็กโทรไล

ตราบใดที่ไหลปล่อยปัจจุบันผ่านกรดแบตเตอรี่ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายอยู่ใกล้กับขั้วไฟฟ้าและอิเล็กจะกลายเป็นเจือจางมากขึ้น การแพร่กระจายของกรดจากปริมาณรวมของอิเล็กโทรไลและแผ่นขั้วสนับสนุนความรุนแรงอย่างต่อเนื่องประมาณปฏิกิริยาทางเคมีและดังนั้นแรงดันเอาท์พุท

ที่จุดเริ่มต้นของกระบวนการปล่อยของการแพร่กระจายของอิเล็กโทรไลกรดในจานที่เกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็วเนื่องจากซัลเฟตที่เกิดกับรูขุมขนยังทำแต้มในวัสดุที่ใช้งานของขั้วไฟฟ้า เมื่อซัลเฟตเริ่มฟอร์มและกรอกรูขุมขนของขั้วไฟฟ้าที่แพร่จะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ

ในทางทฤษฎีมันเป็นไปได้ที่จะยังคงปล่อยเป็นเวลานานเป็นกรดทั้งหมดจะไม่ถูกนำมาใช้และอิเล็กโทรไลจะประกอบด้วยน้ำบริสุทธิ์ แต่ประสบการณ์ที่แสดงให้เห็นว่าระดับไม่ควรดำเนินการต่อหลังจากความหนาแน่นของอิเล็กโทรลดลงถึง 1.150 กรัม / ซม. ³

เมื่อความหนาแน่นลดลงจาก 1,300 1,150 ซึ่งหมายความว่าซัลเฟตมากที่ถูกสร้างขึ้นในช่วงการเกิดปฏิกิริยาและมันเติมเต็มรูขุมขนทั้งหมดในวัสดุที่ใช้งานอยู่บนจาน, ie. อีจากการแก้ปัญหาที่เลือกแล้วเกือบทั้งหมดกรดกำมะถัน ความหนาแน่นขึ้นอยู่กับความเข้มข้นสัดส่วนและในทำนองเดียวกันความหนาแน่นของค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่ มะเดื่อ ด้านล่างแสดงการพึ่งพาอาศัยกันของความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลแบตเตอรี่

การเปลี่ยนความหนาแน่นของอิที่วิธีที่ดีที่สุดของการกำหนดรัฐจำหน่ายแบตเตอรี่โดยมีเงื่อนไขว่าจะมีการใช้อย่างถูกต้อง

Degrees จำหน่ายแบตเตอรี่รถยนต์ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของอิเล็กโทรไล

ความหนาแน่นของมันควรจะวัดทุกสองสัปดาห์และจะต้องเก็บไว้อ่านบันทึกสำหรับใช้งานในอนาคต

อิหนาแน่นมากขึ้นกรดจะมีมากขึ้นและมากขึ้นแบตเตอรี่ชาร์จ ความหนาแน่น 1,300-1,280 กรัม / ซม. ³ บ่งชี้ว่ามีค่าใช้จ่ายเต็ม โดยปกติแล้วการศึกษาระดับปริญญาต่อไปจำหน่ายแบตเตอรี่จะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของอิเล็กโทร:

• 1,300-1,280 - ชาร์จเต็ม:
• 1,280-1,200 - มากกว่าครึ่งหนึ่งว่างเปล่า;
• 1,200-1,150 - คิดค่าบริการน้อยกว่าครึ่งหนึ่ง;
• 1,150 - เกือบจะว่างเปล่า

ในการชาร์จแบตเตอรี่ให้เต็มก่อนการเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าอุปทานของอุตสาหกรรมยานยนต์ของแต่ละเซลล์เป็น 2.5-2.7 โวลต์ทันทีที่โหลดมีการเชื่อมต่อแรงดันได้อย่างรวดเร็วลดลงไปประมาณ 2.1 V สามหรือสี่นาที นี้เกิดจากการก่อตัวของชั้นบาง ๆ ของซัลเฟตนำบนพื้นผิวของแผ่นขั้วลบและระหว่างชั้นนำและเปอร์ออกไซด์โลหะแผ่นบวก ค่าสุดท้ายของแรงดันไฟฟ้าเซลล์หลังจากที่เครือข่ายถนนเชื่อมต่อประมาณ 2,15-2,18 โวลต์

เมื่อปัจจุบันเริ่มที่จะไหลผ่านแบตเตอรี่ในช่วงชั่วโมงแรกของการดำเนินงานมีการลดลงของแรงดันไฟฟ้า 2 V เนื่องจากต้านทานเซลล์เพิ่มขึ้นภายในเนื่องจากการสะสมของจำนวนเงินที่มีขนาดใหญ่ของซัลเฟตซึ่งเติมรูขุมขนของแผ่นเปลือกโลกและการเลือกของกรดอิเล็กโทรไลที่ ไม่นานก่อนที่การเริ่มต้นของการไหล ของความหนาแน่นกระแส ของอิเป็นสูงสุดและเท่ากับ 1.300 กรัม / ซม. ³ ตอนแรกมัน underpressure เกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็ว แต่จากนั้นตั้งค่าสภาวะสมดุลระหว่างความหนาแน่นของกรดที่อยู่ใกล้แผ่นและกรดอย่างมีนัยสำคัญขั้วอิเล็กโทรไลเลือกปริมาณกรดสนับสนุนการป้อนชิ้นใหม่จากกลุ่มของอิเล็กโทรไล ความหนาแน่นเฉลี่ยของอิเล็กโทรไลยังคงลดลงอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับความสัมพันธ์ที่แสดงในรูป ข้างบน หลังจากที่แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงครั้งแรกลดลงช้ากว่าอัตราการลดลงขึ้นอยู่กับความเร็วในการโหลดแบตเตอรี่ ระยะเวลาดำเนินการกำหนดการปล่อยแสดงในรูป ด้านล่าง

การควบคุมของรัฐของอิในแบตเตอรี่

เพื่อตรวจสอบความหนาแน่นไฮโดรมิเตอร์ที่ใช้ จะประกอบด้วยหลอดแก้วปิดผนึกด้วยส่วนขยายที่ปลายล่างเต็มไปด้วยสารปรอทหรือยิงและระดับคะแนนเมื่อปลายด้านบน ขนาดนี้มีป้ายกำกับจาก 1,100 ถึง 1,300 กับค่ากลางต่าง ๆ ดังแสดงในรูป ด้านล่าง หากไฮโดรมิเตอร์จะอยู่ในอิเล็กโทรก็จะจมลงสู่ความลึกบาง ดังนั้นมันจึงจะถูกแทนที่ปริมาณบางอย่างของอิและเมื่อตำแหน่งสมดุลถึงน้ำหนักของปริมาณพลัดถิ่นที่จะเป็นเพียงเท่ากับไฮโดรมิเตอร์น้ำหนัก เนื่องจากความหนาแน่นของอิเท่ากับอัตราส่วนของน้ำหนักของปริมาณและน้ำหนักของไฮโดรมิเตอร์เป็นที่รู้จักกันแล้วแต่ละระดับของการแช่ในการแก้ปัญหาที่สอดคล้องกับความหนาแน่นโดยเฉพาะอย่างยิ่ง hydrometers บางคนมีที่มีค่าของขนาดความหนาแน่น แต่มีการทำเครื่องหมายด้วย "ที่เรียกเก็บ", "ครึ่งหลัก", "ปล่อยเต็ม" หรือชอบ