حــــــــامض الكبريتيك
نبذة تاريخية:
قد أصبح حامص الكبريتيك مركب مهم في التجارة في وقت مبكر الى منتصف سنة 1700م ولقد أصبح معروفاً حيث أستخدم في العصور الوسطى، في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، حيث كان ينتج تقريباً بطريقة واحدة وهي طريقة الغرف الرصاصية champer process .ان تحضير هذا الحامض قد وصف أولاً بواسطة فالنتينسvalentinus في القرن الخامس عشر عن طريق حرق الملح الضخري ونترات البوتاسيوم أو الصوديوم مع الكبريت.
خلال الجزء الأول من القرن العشرين... فإن عملية champer قد أستبدلت تدريجياً بعملية التماس مع العامل المساعد البلاتين على مدى واسع نهاية القرن التاسع عشر...خطوة تطويرها سرعت خلال الحرب العالمية الاولى من أجل تجهيز مخاليط مركزة من حامض الكبريتيك والنتريك لإنتاج المتفجرات.
وفي سنة 1875 قدم winkler بحث بين به الأهتمام بعملية التماس وقد أستخدم بحثه من قبل عدد من المؤسسات... في ذلك الحين مؤسسات المانية قدمت جهود كبيرة وبحوث جديدة عن عملية التماس وصفت فيها المباديء الضرورية لتطبيق ناجح لعملية التماس.
في سنة 1915م العامل المساعد الفناديوم الفعال لعملية التماس قد طور واستخدم من قبل badische في المانيا. هذا النوع من العامل المساعد قد استخدم إبتداءاً في الولايات المتحدة في سنة 1926م وتدريجياً حل الفناديوم محل البلاتين كعامل مساعد في العقود القليلة التي تليها.
من مميزات العامل المساعد الفناديوم إنه أظهر مقاومة فائقة للتسمم ( وبهذا سيكون عمره طويل ) وكونه غير مكلف نسبياً مقارنة بالبلاتين .
مصانع التماس كانت فردية العدد لقلتها ، لكنها بعد الحرب العالمية الثانية ازدادت بصورة مفاجأة في الولايات المتحدة وفي أنحاء العالم من أجل تلبية الحاجات المتزايدة بسرعة لصناعة أسمدة الفوسفات،حيث أصبح أنتاج بعض المصانع تقريباً 3300طن متري للحامض كل يوم.
تغير مهم آخر في عملية التماس حدث عام 1963م عندما Bager AG أعلن عن أستخدام سلم واسع بعملية التماس ودعاها بعملية التماس المضاعفة ( حيث يحصل به أمتصاص مضاعف..) وفي هذه العملية عاز So2 الذي يحول جزئياً الى so3 يعاد تسخينه ومن ثم يمرر خلال طبقة أو طبقتين أخر من العامل المساعد خلال تلك الوسائط، وهنا التحولات الكلية يمكن أن تزداد من ما يقارب 98% الى أكثر من 99.7% لذا سيقلل من غاز so2 غير المحول والمنبعث الى الجو.
خواص حامض الكبريتيك ( الفيزياوية والكيميائية ):
حامض الكبريبيتيك حامض قوي اضافة الى إنه عامل مؤكسد ومهدرج.إن عامل الهدرجة مهم في امتصاص الماء المكون في التحويل الكيميائي كالنترجة، الأسترة والسلفنة هذا ضامناً ناتج عالي. محاليل الحامض الكبريتي قد تركز اقتصادياً إلى ما يقارب 93% من حيث الوزن لـ H2So4 ، الحوامض الكبريتية القوية قد تنتج بإذابة ثلاثي أوكسيد الكبريت في 98_99% من وزن الحامض ، الحوامض الكبريتية تباع بصورة واسعة على شكل محاليل متنوعة لـ H2So4 في الماء أو لـ So3 في H2So4 الذي يدعى Oleums يكون على أساس النسبة المئوية لـ So3 الموجود.
المحاليل الأعتيادية لـ H2So4 والماء الى حد 93% تباع طبقاً لوزنها النوعي .
يدخل حامض الكبريتيك في صناعة مواد عديدة علماً بأنه نادرً ما يكون جزء من المواد الناتجة، يكون حامض الكبريتيك النقي 100% سائل زيتي عديم اللون تكون فيه ذرة الكبريت محاطة بصورة مماثلة بأربعة ذرات أوكسجين ويمكن تمثيل أيون الكبريت بصيغة الريزونانس .
يمتزج حامض الكبريتيك بسهولة مع الماء وتكون الحرارة عالية جداً حوالي (10 كيلو سعرة لكل مول) عند التخفيف اللانهائي وهكذا قد تكون اضافة الماء الى الحامض المركز خطرة لأن ذلك يؤدي الى ما يشابه التفجير لهذا ينبغي اضافة الحامض الى الماء ومع التحريك.
أن حامض الكبريتيك عامل مجفف شديد وعندما يكون ساخناً يكون عاملاً مؤكسداً جيد يمكن بواسطته تجفيف مركبات عضوية عديدة تحتوي على جزيئات ماء، مثال ذلك:تتحول الكربوهيدرات الى فحم عندما تعامل مع الحامض المركز، ويتفاعل حامض الكبريتيك مع العناصر التي تحت الهيدروجين في الجدول الدوري مثل الرصاص والنحاس والزئبق فيختزل الى ثنائي أوكسيد الكبريت.
طرق تصنيع حامض الكبريتيك
1. الغرف الرصاصية chamber process :
وهي أحدى طرق تصنيع حامض الكبريتيك عن طريق غرف مصنوعة من الرصاص... يحرق فيها الكبريت لينتج دايوكسيد الكبريت ومن ثم يرش الماء على الغاز لينتج حامض الكبريتيك وفي هذه الطريقة يستخدم أوكسيد النتروجين كعامل مساعد متجانس لأكسدة دايوكسيد الكبريت.
الناتج المصنع بهذه العملية من حامض الكبريتيك ذو تركيز قليل نوعاً ما ( مثالياً 60 أو 77_78% وزن H2So4).
هذا المنتج غير كفوء للعديد من الاستخدامات التجارية للتسعينات وبهذا عملية الغرف الرصاصية أعتبرت لإنتاج حامض الكبريتيك الثانوي، مع ذلك مؤخراً جداً أجريت تعديلات على عملية chamber وقد استخدمت لأنتاج حامض الكبريتيك في عدة مصانع اوربية.
وخلال الجزء الاول من القرن العشرين فإن عملية chamber قد أستبدلت تدريجياً بعملية التماس.
2. عملية التماس contact process :
لم يبنى أي مصنع تماس في الولايات المتحدة الى حين 1900م. الدافع الرئيسي لتطوير عملية التماس أتت من الحاجة الى حامض ذو قوة عالية وoleum لصنع أصباغ صناعية ومواد كيميائية عضوية، عدد قليل من مصانع التماس قد بنيت في الفترة 1900_1925م بإستخدام عامل مساعد البلاتنيوم، في منتصف 1920م أصبح عامل مساعد الفناديوم يستخدم في هذه العملية... وبصورة تدريجية حل الفناديوم محل البلاتنيوم.
شرح للعملية:
تبدأ العملية بإدخال الكبريت الصاهر(sulfer melter) حيث يصهر ويخزن بحالته المنصهرة ومن ثم يضخ كأي سائل وينشر حارق الكبريت (sulfer burner)، وهنا سائل الكبريت يحول الى ثاني أوكسيد الكبريت وعند درجة حرارة ما يقارب 815.56مْ . غاز دايوكسيد الكبريت الناتج قد يحوي اضافة الى الغبار،دايوكسيد الكاربون ، نتروجين واوكسجين. من المعتاد تجفيف الهواء لحرق الكبريت وتنقية نواتج الحارق burner . الغازات الناتجة من الـ burner يجب أن تبرد قبل دخولها الى المحول.
لهذا تدخل الى مبادل حراري بعد أن تخرج الغازات من المبادل الحراري تدخل الى محول ثاني اوكسيد الكبريت... يؤكسد so2 في المحول بتفاعل عكسي باعث للحرارة .
+ ثابت التوازن لهذا التفاعل (Kp) محسوب من الضغوط الجزيئية
+ قيم Kp قد حددت تدريجياً بناءاً على أساس p في الجو لدى درجة حرارية
ومما سبق يوضح التوازن لتحول ثاني اوكسيد الكبريت الى ثلاثي اوكسيد الكبريت كدالة لدرجة الحرارة لمادتين أوليتين ذات تراكيز so2 بدائية مختلفة عند ضغط كلي هو 1 جو. من الواضح في هذا الجدول أن تحول so2 يقل مع أودياد درجة الحرارة، لذا فإن من المرغوب فيه إجراء التفاعل في درجة حرارة واطئة هي 400 درجة مئوية. الإجراءات الفعلية في عملية التماس هو أن تدخل الغازات على جزء من العامل المساعد عندما يقارب 410_430 مْ مع رفع سريع لدرجة الحرارة 550_660 مْ حيث إن نسبة التحول ستكون 70_75% من تحول so2 عند درجة الحرارة المرتفعة هذه .
التفاعل يتوقف عملياً حيث ان التفاعل متوازن قبل مرور الغاز على المتبقي من العامل المساعد لهذا يبرد في مبادل حراري الى درجة حرارة الغازات المارة على القسم الأخير من العامل المساعد 430مْ، يكون الناتج بعد هذه الإجراءات 97_98% محول
أوكسيد الكبريت بتركيز حامض الكبريتيك H2So4 .
20% من oleum ينتج من ممتص الـ oleum بأمرار 98% حامض مبرد في هذا البرج.
يستخدم في هذه العملية contact process عامل مساعد مثالي يحتوي على Diatomaceousearth مشيع بـ7% V2O5 يشحن العامل المساعد على مرحلتين الى المحول (converter)، اما في المرحلة الثانية يستخدم نوع أكثر فعالية ولكن أقل نعومة.
تلك العوامل المساعدة ذو عمر طويل يصل الى 20 سنة وغير معرضة للتسمم . تصل نسبة التحول بأستخدام العامل المساعد 97_98% أعتماداً على عاز SO2 وعلى نسبة O2/SO2 والعوامل المساعدة كـ Monsanto وسيانيد الفناديوم الأمريكي هي التي تستخدم بكثرة في عملية التماس contact process
الموضوع منقول للفائدة .....
أرجو الرد ولاتنسونا من خالص الدعاء .........
19-02-2009, 06:29 PM
موضوع عن حامض الكبريتيك وطرق تحضيره ؟؟ مهم جدا ؟؟ 
المواضيع المتشابهة 
