A koncentráció és sűrűsége a kénsav. A függőség a sűrűsége a kénsav koncentrációja a autóakkumulátor

Hígított és koncentrált kénsav - annyira fontos vegyi anyagok, hogy azok még több a világon, mint bármely más anyag. Gazdasági jólét az országban lehet értékelni szempontjából ebben termelt kénsav.

disszociációs folyamat

Kénsavat alkalmazunk a vizes oldatok formájában, különböző koncentrációkban. Ő megy disszociációs reakció két szakaszban, termelő H ⁺ ionok oldatban.

H _{2SO 4} = H ^{+ +} HSO ₄ ^-;

HSO ₄ ^- = H ^{+ +} SO ₄ ^-2.

A kénsav egy erős, és az első szakaszban a disszociációs történik olyan gyorsan, hogy gyakorlatilag az összes az eredeti molekula bonthatók H ⁺ -ionok és a HSO ₄ ^-1 -ionok (hidrogén-szulfát) oldatban. Legutóbbi részben szétesnek további, felszabadító H ⁺ ionokat más, és így egy-szulfát-ion (SO ₄ ^-2) oldatban. Azonban, hidrogén-szulfát, hogy egy gyenge sav, még érvényesül mmol H ⁺ és SO ₄ ^-2. Teljes disszociáció ez csak akkor következik be, ha a sűrűsége a kénsav oldat közel van a víz sűrűsége, R. F nagy hígítás mellett.

Tulajdonságok kénsav

Ez a különleges abban az értelemben, hogy ez működhet, mint a szokásos savas vagy erős oxidálószer - attól függően, hogy a hőmérséklet és koncentráció. A hideg, híg kénsav-oldattal reakcióba lép az aktív fém, így a sót (szulfát) és az hidrogéngáz fejlődése. Például, a reakcióelegyet a hideg híg H _{2SO 4} (feltételezve, a teljes-lépésben disszociációs) és fémes cinket a következőképpen:

Zn + H _{2SO 4} = ZnSO ₄ + H _2.

A forró tömény kénsavban, amelynek sűrűsége mintegy 1,8 g / cm ^3, működhet egy oxidálószer, reagáló anyagokkal, amelyek általában inert savak, mint például fém rezet. A reakció során, a réz oxidált, és a savat tömege csökken, oldat képződik réz-szulfát (II) a víz és a gáz-halmazállapotú kén-dioxid (SO ₂₎ hidrogénatom helyett, ami akkor várható, a savat egy fém.

Cu + 2H _{2SO 4} = CuSO ₄ + SO ₂ + 2H ₂ O.

Amint általában által kifejezett koncentrációjának oldatok

Valójában, a koncentráció bármilyen oldat lehet kifejezni különböző módon, de a legszélesebb körben alkalmazott koncentrációja tömeg. Ez azt mutatja, a gramm oldott anyag egy bizonyos tömeg vagy térfogat az oldat vagy oldószer (jellegzetes méret: 1000 g, 1000 ml ^3, 100 cm ³ és 1 dm ^3). Ahelyett, hogy a tömege grammban anyag vehet a mennyiséget, kifejezett mol, - majd a kapott moláris koncentráció 1000 g vagy 1 dm ³ oldatot.

Ha a moláris koncentrációja függvényében meghatározott nem az oldat mennyisége, de csak az oldószer, ez az úgynevezett molalitás az oldat. Ez jellemzi a függetlenségét a hőmérséklet.

Gyakran a súly szerinti koncentrációja jelzett gramm 100 gramm oldószer. Megszorozva ezt az értéket 100%, hogy kész a tömegszázalék szerinti (per koncentráció). Azaz, ez a módszer a leggyakrabban használt, mint alkalmazott kénsav oldatot.

Minden érték az oldat koncentrációja, meghatározva egy adott hőmérsékleten, ez megfelel egy igen sajátos sűrűségű (például, a sűrűsége kénsav oldat). Ezért néha ez jellemzi megoldás. Például, H _{2SO 4-oldatot,} azzal jellemezve százalékos koncentrációját 95,72%, sűrűsége 1,835 g / cm ³ t = 20 ° C-on Hogyan koncentrációjának meghatározására egy ilyen megoldás, ha az adott csak kénsavat sűrűsége? Táblázat, amelyben az ilyen leveleket egy állványt minden tankönyv az általános vagy analitikai kémia.

Példa koncentrációja újraszámítása

Legyen megy egyik kifejezési módja, hogy egy másik oldat koncentrációja. Tegyük fel, hogy H _{2SO 4-oldatot} vízben 60% koncentrációban. Mi először meghatározza a sűrűsége a megfelelő kénsav. Táblázat tartalmazó százalékok (első oszlop) és a megfelelő sűrűsége vizes H _{2SO 4} (negyedik oszlop), az alábbiakban mutatjuk be.

Ez határozza meg a kívánt értéket, amely egyenlő a 1,4987 g / ^cm3. Most számítani molaritásának a megoldás. Ehhez az szükséges, hogy meghatározzuk a tömegét H _{2SO 4} 1 liter oldat és a megfelelő számú mol savat tartalmaz.

Kötet, amelyek elfoglalják 100 g törzsoldat:

100 / 1,4987 = 66,7 ml.

Mivel 66,7 ml 60% -os oldat 60 g savat 1 liter ez tartalmaz:

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

kénsav moláris tömege egyenlő 98. Ennélfogva, a mólszáma tartalmazott 899,55 g a gramm, a következő lesz:

899,55 / 98 = 9,18 mól.

A függőség a sűrűsége a kénsav koncentrációjának ábrán látható. alább.

A kénsav alkalmazását

Ezt alkalmazzák a különböző iparágakban. A vas- és acél tisztítására használt fémfelület előtt van borítva egy másik anyag részt vesz a létrehozását szintetikus színezékek, valamint más típusú savak, például sósav és salétromsav. Azt is használják a gyógyászati termékek gyártására, műtrágyák és robbanóanyagok, és még mindig fontos reagens szennyeződések eltávolítása a nyers olajat a finomító ipar.

Ez a kémiai rendkívül hasznos a mindennapi életben, és könnyen elérhető, mint a kénsav oldatot használt ólom-savas akkumulátorok (például azok, amelyek a gépjárművek). Az ilyen sav koncentrációja általában körülbelül 30% és 35% H _{2SO 4} tömeg, a mérleg - víz.

Sok fogyasztói alkalmazások 30% H ₂ SO ₄ lesz több, mint elég ahhoz, hogy megfeleljen az igényeiknek. Azonban, az iparban, és ez megköveteli a sokkal nagyobb koncentrációban kénsavat. Jellemzően, a gyártás során azt először kapunk elegendően híg, és szennyezett szerves zárványok. Tömény savat kapunk két lépésben: először is úgy állítjuk be, hogy 70%, majd - egy második lépésben - emeljük 96-98%, amely a korlátozó paraméter gazdaságilag életképes termelési.

A sűrűsége a kénsav és a fajták

Bár majdnem 99% -os kénsavval lehet röviden visszafolyató hűtő alatt, de a későbbi elvesztése SO ₃ forrásponton csökkenti a koncentrációt 98,3%. Általában, a faj az index 98% stabilabb tárolás.

Kereskedelmi minőségű savak változhat annak koncentrációja az érdeklődés, és amelyek esetében van kiválasztva azokat az értékeket, ahol az alacsony kristályosodási hőmérsékletét. Ez azért van, hogy csökkentsék a veszteséget a kénsav kristályok kicsapódnak szállítás és tárolás során. A fő fajták:

• A torony (dinitrogén) - 75%. Kénsav sűrűsége az osztály egyenlő 1670 kg / m ^3. Kap az úgynevezett. dinitrogén-módszer, amelyben a kapott nitrozo kezelt (ez is H _{2SO 4,} de oldott nitrogén-oxidok) a primer égetés a kalcinált nyers tartalmazó gáz kén-dioxid-SO _2, figyelembe bélelt tornyok (innen a név fajták). Ennek eredményeként kiosztott sav és nitrogén-oxidokat, amelyek nem használják fel a folyamatban, és visszatért a termelési ciklus.
• Kapcsolat - 92,5-98,0%. Kénsav sűrűsége 98% az osztály egyenlő 1836,5 kg / m ^3. Azt is nyert pörkölő gázokkal tartalmazó SO _2, ahol az eljárás magában anhidrid-dioxid oxidáció SO ₃ a kapcsolati (innen a név grade) a több réteg szilárd vanádium katalizátor.
• Oleum - 104,5%. A sűrűsége egyenlő 1896,8 kg / m ^3. Ez a megoldás az SO ₃ H _{2SO 4,} ahol az első komponens tartalmaz 20%, és a sav - a 104,5%.
• Kiváló minőségű oleum - 114,6%. A sűrűsége - 2002 kg / m ^3.
• Akkumulátor - 92-94%.

Hogyan működik az autó akkumulátor

A működését ez az egyik legnépszerűbb elektromos eszközök teljes egészében az elektrokémiai folyamatok előforduló jelenlétében vizes kénsav.

Automobile akkumulátor tartalmaz híg kénsav elektrolitot, és a pozitív és negatív elektródák formájában több lemezről. Pozitív lemezek készülnek egy vöröses-barna anyag - ólom-dioxid (PbO _2), és a negatív - szürkés „szivacs” ólom (Pb).

Mivel az elektródák anyaga ólom vagy ólmozott anyag, ez a típusú akkumulátor gyakran nevezik ólom-sav akkumulátor. Saját működőképességének, t. E. A kimeneti feszültség közvetlenül határozza meg, amit az ebben az időben a sűrűsége kénsav (kg / m3 vagy g / cm ^3), kitöltve az akkumulátort az az elektrolit.

Mi történik az elektrolit, ha az akkumulátor lemerül,

Az elektrolit ólom-sav akkumulátor egy újratölthető vizes kénsav-oldatot kémiailag tiszta desztillált vizet tartalmaz a megfelelő koncentrációban 30%, teljes töltés. Net sav sűrűsége 1,835 g / cm ^3, az elektrolit - körülbelül 1,300 g / ^cm3. Ha az akkumulátor lemerült, elektrokémiai reakciók mennek végbe így a kénsav kivonják az elektrolit. az oldat koncentrációját függ közel arányos a sűrűséggel, ezért csökkenteni kell csökkenése miatt az elektrolit koncentrációja.

Mindaddig, amíg a kisülési áram folyik keresztül az akkumulátor savat széles körben használják annak közelében elektródák és az elektrolit válik híg. sav diffúzió teljes térfogata az elektrolit és az elektród lemezeket támogatja megközelítőleg állandó intenzitású kémiai reakciók, és ennek következtében a kimeneti feszültség.

Elején a mentesítési eljárás diffúziós a savas elektrolit a lemezt gyorsan bekövetkezik, mert a keletkező szulfát és még szerzett pórusokat az aktív anyagot az elektródák. Amikor szulfát kezd kiválni, és töltse ki a pórusokat, az elektródák, a diffúzió lassabban megy végbe.

Elméletileg lehetséges, hogy folytassa a kisülést, amíg az összes sav nem kerül felhasználásra, és az elektrolit áll majd a tiszta víz. A tapasztalat azonban azt mutatja, hogy a szint a továbbiakban nem után az elektrolit sűrűség csökkent 1,150 g / cm ^3.

Amikor a sűrűség csökken a 1300 1150, ami azt jelenti, hogy sok-szulfátot a reakció során keletkező, és kitölti az összes pórusok az aktív anyagot a lemezeken, azaz. E. A megoldás már kiválasztott szinte valamennyi kénsav. A sűrűség koncentrációjától függ arányosan, és hasonlóan, a sűrűsége a töltés az akkumulátor függ. Ábra. mutatja a függőség elektrolit sűrűsége.

Változó sűrűsége az elektrolit, a legjobb módja a meghatározó akkumulátor töltöttségét állam, feltéve, hogy megfelelően használják.

Fok autó akkumulátor töltöttségét függően az elektrolit sűrűség

A sűrűsége kell mérni kéthetente, és mindig meg kell tartani az olvasást a rekord későbbi használatra.

A sűrűbb elektrolit, annál sav tartalmaz, és minél több az akkumulátor töltése. Sűrűség 1,300-1,280 g / cm ³ teljesen feltöltődött. Tipikusan a következő az akkumulátor kisülési mértékben befolyásolhatják az elektrolit sűrűség:

• 1,300-1,280 - teljesen feltöltve
• 1,280-1,200 - több mint félig üres;
• 1,200-1,150 - kevesebbe, mint a fele;
• 1150 - szinte üres.

Egy teljesen feltöltött akkumulátor csatlakoztatása előtt autóipari tápfeszültség minden egyes cella 2,5-2,7 V. Amint a terhelés van csatlakoztatva, a feszültség gyorsan esik körülbelül 2,1 V-három vagy négy percig. Ez annak köszönhető, hogy a kialakulását a vékony réteg ólom-szulfát felületén a negatív elektród lemezek között és a vezető réteg és a fém-peroxid pozitív lemezek. A végső érték a cellafeszültség után úthálózat összekötő mintegy 2,15-2,18 V között van.

Amikor áram folyik keresztül az akkumulátor az első órában a működés, van egy feszültségesés, hogy 2 V miatt megnövekedett belső cella ellenállása miatt kialakulását a nagyobb mennyiségű-szulfát, amely kitölti a pórusokat, a lemezek és a kiválasztási az elektrolit sav. Röviddel megkezdése előtt az áramlás az áramsűrűség az elektrolit maximális és egyenlő 1,300 g / ^cm3. Kezdetben alacsony nyomás gyorsan történik, de majd állítsa a kiegyensúlyozott állapot közötti sűrűsége sav közelében a lemezeket, és lényegében elektrolit-térfogat kiválasztási elektródák hordozós sav belépő új darabok savat a nagy részét az elektrolit. Az átlagos sűrűsége az elektrolit továbbra is folyamatosan csökken a kapcsolat ábrán látható. felett. Az első csepp után felszültsége lassabban, a csökkentés mértéke függ az akkumulátor terhelését. Időbeosztás mentesítési eljárás ábrán látható. alább.

Szabályozása az állam az elektrolit az akkumulátor

Annak megállapításához, a sűrűség sűrűségmérő használt. Ez áll egy lezárt üvegcsőben egy kiterjesztés az alsó végén, megtöltünk higannyal, vagy lövés, és osztott skálán a felső végén. Ez a skála jelölt a 1100 és 1300 különböző köztes értékeket, ábrán látható. alább. Ha a sűrűségmérő kerül egy elektrolit, akkor elsüllyed egy bizonyos mélységet. Így kiszorítja egy bizonyos térfogatú elektrolitot, és amikor az egyensúlyi helyzet elérésekor, a súlya a kiszorított térfogat lesz csak súlyával egyenlő sűrűségmérő. Mivel a sűrűsége a elektrolit egyenlő az arány a súlya a mennyiség, és súlya a hidrométer ismert, akkor minden szinten az oldatba merítést megfelel egy adott sűrűsége. Néhány hidrométerekkel van azokkal az értékekkel, a sűrűség léptékű, de vannak jelölve a „töltött”, „fél számjegy”, „Full mentesítés” vagy hasonlók.