硫酸用处这么多
日常生活中,我们对硫酸望而却步。大家都知道,高浓度的硫酸具有强烈的腐蚀性和氧化性,使用的时候需要非常的谨慎。但是,硫酸是重要的化工基础原料,用途非常广泛。硫酸可用于制造肥料、药物、炸药、颜料、洗涤剂、蓄电池等等,也广泛应用于净化石油、金属冶炼以及染料等工业中。它还可以用作化学试剂,在有机合成中可用作脱水剂和磺化剂。
01/硫酸的发展史
早在唐高宗时期,硫酸就被发现了,那时的稀硫酸被称为“绿矾油”,通过干馏胆矾而获得。在公元8世纪,阿拉伯的贾比尔也通过干馏硫酸亚铁晶体得到了硫酸,更有一些医师开始重视硫酸在医学上的价值。直到17世纪,德国化学家格劳伯将硫与硝酸钾混合蒸汽加热制出硫酸,后来被药剂师用这种方法大规模生产硫酸。至此,硫酸已经在工业上被采用了两个世纪,但其浓度也只能达到65%,尽管后来经过改造,也只能达到78%的浓度,依然不能满足一些工业上的用途。
接下来的一个世纪,虽然硫酸的浓度得到了提升,但由于庞大的成本阻碍了浓硫酸的广泛运用。直到1808年,约翰·道尔顿发现了硫酸有一个位于中心的硫原子并与三个氧原子建立共价键:
后来,1831年,英国制醋商人想到了接触法,能以更低成本制造出三氧化硫以及硫酸,这种方法在现今仍被广泛运用。
02/不同浓度硫酸区别目前的工艺是可以制造出浓纯净的硫酸的,但由于纯硫酸凝固点过高,为了方便运输通常制成98%硫酸,因此我们平时所说的“高浓度硫酸”指的便是浓度为98%的硫酸。其实,硫酸在不同的浓度下有不同的应用,以下为一些常见的浓度级别:
很多人可能不知道,硫酸除了液体形态外,还有两种形态。气态如果将高浓度的三氧化硫通入硫酸就可以制成“发烟硫酸”,有关“发烟硫酸”的浓度,人们通常以三氧化硫的百分比作准或者是H2SO4的百分比作准,两者均可。一般情况下,我们所说的“发烟硫酸”的浓度为45%(含109%H2SO4)或65%(含114.6% H2SO4)。固态当SO3与H2SO4比例为1:1时,产物为“焦硫酸(H2S2O7)”,焦硫酸为固体,熔点为36℃。硫酸的应用领域(1)冶金及石油工业在电解法精炼金属,尤其是重金属时,硫酸是必不可少的电解液。硫酸可以溶解夹杂在金属中的杂质,质量要求较高也需要硫酸进行洗涤,在某些金属机械加工过程中,例如镀镍、镀铬等金属制件,也需用硫酸来洗净表面的锈。
同样,在石油工业汽油、润滑油等石油产品的生产过程中,都需要浓硫酸精炼,来除去其中的含硫化合物和不饱和碳氢化合物。
(2)日常生活
用于化学纤维生产的粘胶丝就需要使用硫酸、硫酸锌、硫酸钠的混合液作为粘胶抽丝的凝固剂。此外,在尼龙、醋酸纤维、聚丙烯腈纤维等化学纤维生产中,也使用相当多的硫酸。
世界各地大多数酸性化学通渠用品均含有浓硫酸。这一类的通渠用品就和碱性的通渠用品一样,可以溶解淤塞在渠道里的油污及食物残渣等。
制药工业磺胺药物的制备过程中的磺化反应,强力杀菌剂呋喃西林的制备过程中的硝化反应,都需要用到硫酸。此外,许多抗生素的制备,常用药物如阿斯匹林、咖啡因、维生素B2、维生素B12及维生素C、某些激素、异烟肼、汞溴红、糖精等的制备,也都需要硫酸。
许多农药都要以硫酸为原料,如硫酸铜、硫酸锌可作植物的杀菌剂,硫酸铊可作杀鼠剂,硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠剂。
(3)国民安全某些国家硫酸工业的发展,曾经是和军用炸药的生产紧密连结在一起的。无论军用炸药(发射药、爆炸药)或工业炸药,大都是以硝基化物或硝酸酯为其主要成分。虽然这些化合物的制备是依靠硝酸,但同时必须使用浓硫酸或发烟硫酸。
(4)原子能工业及火箭技术原子反应堆用的核燃料的生产,反应堆用的钛、铝等合金材料的制备,以及用于制造火箭、超声速喷气飞机和人造卫星的材料的钛合金,都和硫酸有直接或间接的关系。
从硼砂制备硼烷的过程需要多量硫酸。硼烷的衍生物是最重要的一种高能燃料。硼烷又用做制备硼氢化铀用来分离铀235的一种原料。由此可见,硫酸与国防工业和尖端科学技术都有着密切的关系。
虽然硫酸是十分危险的化学产品,但只要合理利用,安全生产,其用处是非常巨大的。