חומצה גופרתית – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
מ ביטול קישור מדף לעצמו# |
←ייצור: פירוט |
||
שורה 52:
==ייצור==
חומצה גופרתית מייצרים מ[[גופרית]], מ[[חמצן]] וממים, בתהליך של '''חיבור בשלבים הנקרא contact process'''. התהליך פותח בשנת 1831 על ידי יצרם חומץ בריטי בשם Peregrine Phillips.
==== שלב 1: קבלת גז SO<sub>2</sub> ====
ראשיתו של תהליך זה בשריפת הגופרית וקבלת דו-תחמוצת הגופרית SO<sub>2</sub> בתגובה <math>S_{(s)} + O_{2 (g)}\rarr SO_{2 (g)} </math>,
את גז הגפרית הדו חמצנית יש לנקות מאדי מים, אבק ותחמוצת ארסן כדי למנוע תגובות לא רצויות עם הזרז (תחמוצת ונדיום) בשלב הבא. כדי להיפטר מאבק מזרימים את בגז החם במגדל עם קיטור (dusting tower). השלב הבא בניקוי הוא העברת הגז לאחר קירור ב"מגדל שטיפה" שם מרססים אותו בטיפות מים כדי להרחיק חומרים מסיסים. ייבוש הגז המבוצע במגדל בו מרססים את הגז שהתקרר בחומצה גופרתית הסופחת את אדי המים. לבסוף מורחקת תחמוצת הארסן על ידי ספיחה לברזל הידרוקסיד Fe(OH)<sub>3.</sub>
==== שלב 2: חמצון SO<sub>2</sub> ל SO<sub>3</sub> ====
את דו חמוצת הגפרית מחמצנים לתלת-תחמוצת הגופרית SO<sub>3</sub> בנוכחות הזרז חמש-תחמוצת ה[[ונדיום|וונדיום]] V<sub>2</sub>O<sub>5.</sub> הונדיום בדרגת חמצון 5+ מחמצן את הגפרית בתגובה <math>4V^{+5}+2SO_2+2O^{2-}\longrightarrow2SO_3+4V^{4+} </math>
חמצן אטמוספירי מחמצן את הוונדיום חזרה לדרגת חמצון 5+;
<math>4V^{+4}+O_2\longrightarrow 4V^{5+}+2O^{2-} </math>
כך שהתגובה הכוללת בשלב זה:
<math>2SO_2 + O_2\rarr 2SO_3</math>.
התהליך מבוצע במגדל בו עובר הגז דרך כמה שכבות זרז. כדי להשיג יעילות גבוהה מזרימים את הגז היוצא מהמגדל שהוא תערובת של התוצר SO<sub>3</sub> עם שאריות SO<sub>2</sub> שלא הגיב דרך מגדל נוסף בו מטפטפים חומצה גופרתית המגיבה עם SO<sub>3</sub> כך שהגז היוצא מהמגדל הוא בעיקר SO<sub>2</sub> המוזרם שוב למגדל התגובה. בשיטה זו מושגת יעילות של עד 99.8% בהפיכת SO<sub>2</sub> ל SO<sub>3</sub>.
==== שלב 3: תגובה עם מים לקבלת חומצה גופרתית ====
כעקרון את תלת-התחמוצת SO<sub>3</sub> ניתן להמיס במים, וכך לקבל את החומצה בתגובה <math>SO_{3(g)} + H_2O_{(l)} \rarr H_2SO_4 </math> אבל המסה ישירה זו של SO<sub>3</sub> במים אינה מעשית בשל האקסותרמיות הגבוהה של התגובה, שגורמת היווצרות אדי חומצה במקום נוזל. במקום המסה ישירה, סופחים SO<sub>3</sub> על H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> על ידי העברת גז חם דרך החומצה ומתקבל H<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>7</sub> (חומר הנקרא oleum) <math>H_2SO_{4(l)}+SO_{3(g)}\longrightarrow H_2S_2O_{7(l)} </math>, שאותו מגיבים עם מים לקבלת התוצר הסופי <math>H_2S_2O_{7(l)}+H_2O_{(l)}\longrightarrow 2H_2SO_{4(l)} </math>.
== שימושים ==
| |||