حمض الكبريتيك H2SO4
حمض الكبريت من أوائل الأحماض التي تم التعرف عليها , حيث عرفه العرب منذ القرن الثامن الميلادي , وعرفته أوربا في القرنين الرابع والخامس عشر .
أطلق جابر بن حيان على هذا الحمض قديماً زيت الزاج ( Oil of Vitroil ) بسبب تحضيره من تسخين وتقطير الزاج الأخضر ( كبريتات الحديدوز المائية ) , والكبريتات الأخرى المشابهة له .
الصيغة الكيميائية
H2SO4
الخواص الفيزيائية لحمض الكبريتيك
حمض الكبريتيك سائل عديم اللون .
زيتي القوام لا رائحة له عندما يكون نقياً , إلا أنه يعطي أحياناً رائحة غاز ثالث أكسيد الكبريت (SO3 ) عند وجود هذا الغاز بنسبة عالية اثناء تحضير الحمض . كما يتميز حامض الكبريتيك المركز بأنه موصل للتيار الكهربائي .
يتجمد حمض الكبريتيك عند درجة حرارة 10 درجة مئوية , بينما
يغلي حامض الكبريتيك المركز (100 % وزناً ) عند درجة حرارة 330 درجة مئوية محرراً ثالث أكسيد الكبريت .
تبلغ كثافة حامض الكبريتيك 1.84 جم / ملل
تحضير حمض الكبريتيك
تعتمد طرق تحضير حمض الكبريتيك بصفة أساس على الكبريت والكبريتات كمواد أولية , كما أنها تحتاج الى تنقية عالية نتيجة النشاط الكيميائي الشديد للحامض , وتتمثل طرق تصنيع حامض الكبريتيك في طريقتين هما :
طريقة غرف الرصاص
وتعرف أيضاً بطريقة أكسيد النيتروجين , وهي طريقة قديمة إلا أنها لا زالت تستعمل في بعض البلدان وتتمثل هذه الطريقة في الخطوات التالية :
1- تفاعل ثاني أكسيد الكبريت مع الماء في وجود أكسيد النيتروجين , وفق التفاعل التالي :
SO2 + H2O + NO2 --------> H2SO4 + NO
2- أكسدة أول أكسيد النيتروجين (NO ) الناتج من التفاعل السابق للحصول على ثاني أكسيد النيتروجين وذلك كما يلي :
x2NO + O 2 ---------> 2NO2
3- إعادة ثاني أكسيد النيتروجين لبرج التفاعل مرة أخرى لتفاعله مع الماء وثاني أكسيد الكبريت للحصول على الحامض ... وهكذا .
SO2 + H2O + NO2 ---------> H2SO4 + NO
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
تم إكتشاف هذه الطريقة عام 1831 م , ثم طورت حتى أصبحت في الوقت الحاضر أرخص طرق تصنيع حمض الكبريت وأكثرها إنتشاراً .
تتم طريقة التماس من خلال عدة مراحل , هي كالتالي :
1- صهر عنصر الكبريت وترشيحة لفصل الأجزاء غير المنصهرة عنه .
2- ضخ المصهور الى وحدة حرق الكبريت للحصول على غاز ثاني أكسيد الكبريت الذي يمرر على سخان ثم الى مرشح الغاز الحار لتنقيته من الشوائب وفقاً للمعادلة التالية :
S + O2 -------> SO2
3- إدخال غاز ثاني أكسيد الكبريت الى برج التحويل المحتوي على محفز – مثل معدن البلاتين أو الفناديوم – ليتأكسد ويتحول الى ثالث أكسيد الكبريت في وجود الهواء عند درجة حرارة معينة للحصول على أعلى مردود (97 % - 98 % ) من الغاز الناتج وفقاً للتفاعل التالي :
x2SO2 + O2 --------> 2SO3
4- إمتصاص غاز ثالث أكسيد الكبريت بواسطة الماء
SO3 + H2O --------> H2SO4
ثم أخذ المحلول الى وسط برج الأوليوم – حامض الكبريت مكثف مذاباً فيه ثالث أكسيد الكبريت – ليقابل حمض الكبريت الداخل من وسط البرج من الطرف الآخر .
5- أخذ جزء من الناتج من أسفل البرج الى مبرد الأوليوم ليصعد جزء منه مرة أخرى الى أعلى البرج , بينما يتجه الجزء الآخر من الحامض الناتج الى الخزانات .
6- سحب الغازات المنطلقة من أعلى برج الأوليوم الى برج الإمتصاص لتقابل حامض الكبريت حيث يمتص جزء منها ويخرج الباقي من فتحة في أعلى برج الامتصاص .
7- تنقية حمض الكبريت وتركيزه , وذلك بتبخير الحامض الناتج للحصول على ثالث أكسيد الكبريت , الذي يتم امتصاصه في أعمدة من الكوارتز لتحويله الى حامض نقي .
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
مخطط إنتاج حمض الكبريتيك بطريقة التلامس
يختلف تركيز الحمض الناتج باختلاف درجة تبخير الحامض حيث يصل تركيزه الى 96 % عند درجة حرارة 300 درجة مئوية , بينما يصل تركيزه الى 98.3 % عند درجة حرارة 330 درجة مئوية , وللحصول على تراكيز معينة للحامض تستخدم مبخرات خاصة عند ضغوط معينة .
الخواص الكيميائية لحمض الكبريتيك
يتفكك حمض الكبريتيك كلياً - عند درجة حرارة 430 درجة مئوية - متحولاً الى بخار الماء و ثالث أكسيد الكبريت الذي يتفكك بدوره الى غازي ثاني أكسيد الكبريت والأكسجين .
حمض الكبريتيك كعامل مزيل للماء
لحمض الكبريتيك ميل كبير للماء واذا مزج معه انطلقت كمية كبيرة من الحرارة , لذلك فمن الخطر عند تخفيف الحمض أن يضاف الماء اليه لان الحرارة الناتجة تعمل على تبخير الماء فيدفع البخار بعض الحمض بقوة كبيرة , لذلك يجب إضافة الحمض بالتدريج الى وعاء كبير من الماء مع التحريك المستمر لتوزيع الحرارة .
يستطيع حمض الكبريتيك انتزاع الماء من كثير من المركبات كالكربوهيدرات حيث يحولها الى كتلة إسفنجية من الكربون .
C12H22O11(s) + 11H2SO4 --------> 12C(s) + 11H2SO4.H2O
كما أن قدرة حمض الكبريتيك على إزالة الماء جعلته يستخدم في تفاعلات الاسترة والنيترة لإزالة الماء الناتج في هذه التفاعلات وبذلك يمنع انعكاس التفاعل .
C2H5OH + CH3COOH = CH3COOC2H5 + H2O
الخواص الحمضية لحمض الكبريتيك
يتأين حمض الكبريتيك في المحلول المائي مكوناً أيونات الهيدروجين .
H2SO4 ===> 2H(+) + SO4(2-) x
يتفاعل حمض الكبريتيك مع القواعد والقلويات مكوناً الكبريتات العادية أو الكبريتات الحمضية .
H2SO4 +2NaOH ------> Na2SO4 + 2H2O
H2SO4 + NaOH ------> NaHSO4 + H2O
ونظراً لارتفاع درجة غليان حمض الكبريت بالنسبة للأحماض العادية الأخرى فإنه أقل تطايراً منها ولذا يتفاعل الحمض المركز مع أملاح هذه الأحماض ويزيح أحماضها .
فيتفاعل مثلاً مع الكلوريدات مكوناً كلوريد الهيدروجين .
H2SO4 +2NaCl = Na2SO4 + 2HCl
و مع النترات مكوناً حمض النيتريك .
H2SO4 +2NaNO3 = Na2SO4 + 2HNO3
كما يمكن أن يتفاعل مع كلاً من CaF2 و NaI
H2SO4 + CaF2 -------> 2 HF + CaSO4
H2SO4 + 2 NaI --------> 2 HI + Na2SO4
حمض الكبريتيك كعامل مؤكسد
لحمض الكبريت المركز الساخن خواص مؤكسدة بالإضافة الى خواصه الحمضية فيتفاعل مع كثير من الفلزات حيث يختزل الى ثاني أكسيد الكبريت كما في حالة النحاس مثلاً .
Cu + 2 H2SO4 ==> CuSO4 + SO2 + 2 H2O
ويتفاعل الحمض المركز مع الخارصين وينتج بالإضافة الى ثاني أكسيد الكبريت بعض كبريتيد الهيدروجين والكبريت .
ويؤكسد الحمض أيضاً كثيراً من اللا فلزات كالكربون والكبريت .
C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O
S + 2H2SO4 = 3SO2 + 2H2O
تفاعل حمض الكبريتيك مع المركبات العضوية العطرية
يتفاعل حمض الكبريتيك المركز مع الكثير من المركبات العضوية العطرية حيث تستبدل ذرة من ذرات الهيدروجين بها بمجموعة حمض السلفونيك , ولهذا التفاعل أهمية كبيرة في تحضير الكثير من المركبات كا لفينول والسكارين , فيتفاعل مثلاً مع البنزين مكوناً حمض البنزين سلفونيك .
C6H6 + HO.SO2.OH = (C6H5.SO2.OH) + H2O
استخدامات حمض الكبريتيك
لحمض الكبريتيك استخدامات عديدة فهو يدخل بشكل ما في معظم المواد المصنوعة تقريباً ويعتبر مستوى انتاجه دليلاً على القدرة الصناعية لأي بلد وتعود وفرة استخدامه الى رخصه وتنوع تأثيره الكيميائي .
يدخل حمض الكبريتيك في انتاج الأصباغ والكحولات والبلاستيك والمطاط وصناعة الصابون والمنظفات والمفرقعات وحفظ بعض الأطعمة وفي صناعة الورق و صناعة الحديد والنحاس و سحب الألمنيوم , كما يدخل في منتجات صيدلية ونفطية عديدة .
ولعل أهم استخداماته تتمثل بصفة أساس فيما يلي :
1- كمادة مؤكسدة ونازعة للماء .
لذا يستخدم حمض الكبريت في تجفيف المركبات الكيميائية من الماء .
2- إنتاج الأسمدة الكيميائية مثل :
أ- سماد سوبر الفوسفات الأحادية .
وذلك بتفاعل حمض الكبريتيك مع الصخور الفوسفاتية كما يلي :
x2H2SO4 + Ca3(PO4)2 --------> CaSO4 + Ca(H2PO4)2
ب- سماد كبريتات الأمونيوم .
ويحضر بتفاعل حمض الكبريت مع الأمونيا على النحو التالي :
H2SO4 + 2NH3 -------> (NH4)2SO4
3- تحضير الكبريتات .
مثل كبريتات الصوديوم ( تستخدم في صناعة الورق والمنظفات والزجاج وتحلية المياه) , وكبريتات الألومنيوم ( صناعة الزيوت وتكرير النفط) , وكبريتات البوتاسيوم ( صناعة الأسمدة والزجاج والشبة والمواد الغذائية ) .
مثال يوضح كيفية تحضير كبريتات الصوديوم بواسطة حمض الكبريتيك :
H2SO4 + NaCl -------> NaHSO4 + HCl
NaHSO4 + NaCl -------> Na2SO4 + HCl
4- صناعة بطاريات السيارات .
ويسمى حمض الكبريت في هذه الحالة بماء النار أو الأسيد (Acid) , ويصل تركيزه في البطارية الى 33.33 % حامض كبريتيك
حمض الهيدروكلوريك Hydrochloric acid
يعتبر حمض الهيدروكلوريك من الأحماض الهيدروجينية والتي تتألف بصفة أساس من الهيدروجين مع عناصر أخرى , إلا أنها لاتحتوي على عنصر الأكسجين بصورة أو بأخرى .
تم التعرف على حمض الهيدروكلوريك في القرن الخامس عشر الميلادي , وأول من اكتشف حمض الهيدروكلوريك هو العالم العربي جابر بن حيان .
تفرزمعدة الإنسان كميات صغيرة من هذا الحمض الذي يساعد في عملية الهضم (يوجد حمض الهيدروكلوريك في المعدة بنسبة 2% وقد تزيد هذه النسبة أو تقل ) . ومع ذلك فإنّ زيادة إفراز المعدة لهذا الحمض تسهم في تكوين تقرحات بالمعدة .
الصيغة الكيميائية
HCl
الوزن الجزيئي
36.46
الخواص الفيزيائية
يوجد هذا الحمض في الظروف العادية على شكل غاز وينحل الغاز بسهولة في الماء مكوناً حمض كلوريد الهيدروجين HCl بتراكيز مختلفة تعتمد على كمية الغاز المذاب في الماء , ويوجد الحمض تجارياً بثلاثة تراكيز هي 28 % و 32 % و 37 % .
حمض الهيدروكلوريك سائل عديم اللون برائحة لاذعة كريهة . ( عندما يكون الحمض ذو لون أصفر فهذا يعني أنه يحتوي على شوائب من معادن مذابة فيه ) .
الكثافة 1.18 جم / سم3 ( عند تركيز 38 % )
درجة الغليان 48 درجة مئوية
درجة الانصهار -26 درجة مئوية
حمض الهيدروكلوريك ذو توصيل ردئ للتيار الكهربي , يذوب حمض الهيدروكلوريك في البنزين والكحول والايثر بينما لا يذوب في الهيدروكربونات .
تحضير حمض الهيدروكلوريك
تحضير حمض الهيدروكلوريك في الصناعة
تتمثل طرق صناعة حمض الهيدروكلوريك في أربع طرق رئيسية هي :
1- تفاعل أملاح الكلوريدات مع حمض الكبريتيك : مثل تفاعل كلوريد الصوديوم مع حمض الكبريت وذلك كما يلي :
H2SO4 + 2NaCl ------> Na2SO4 + 2HCl
ويتم ذلك حسب الخطوات التالية :
1- يُحمص ( يشوى ) ملح كلوريد الصوديوم وحمض الكبريت في فرن ليتشكل غاز ( HCl ) وكبريتات الصوديوم .
2- تمرر نواتج التفاعل على مبرد ( مبادل حراري ) , ثم يمرر الغاز المبرد في برج يحتوي على فحم الكوك وذلك لتنقيته من الشوائب .
3- يؤخذ غاز كلوريد الهيدروجين النقي من أعلى برج فحم الكوك ثم يمرر على برج الامتصاص بالماء فيذوب الغاز في الماء مكوناً حمض كلوريد الهيدروجين الذي يتم سحبه من أسفل البرج الى الخزانات .
2- الاتحاد المباشر بين الكلور والهيدروجين وفقاً للتفاعل التالي :
Cl2 + H2 ------> 2HCl
ثم إذابة الغاز الناتج (HCl ) في الماء بعد ذلك يتم تركيز المحلول للحصول على حمض الهيدروكلوريك المركز النقي .
3- كناتج ثانوي عند كلورة الهيدروكربونات الأروماتية أو الأليفاتية وفقاً للمعادلة التالية :
C6H6 + Cl2 ------> C6H5Cl + HCl
4- تفاعل كلوريد الصوديوم مع غاز ثاني أكسيد الكبريت في وجود الأكسجين وفقاً للمعادلة التالية :
x4NaCl + 2SO2 + O2 + 2H2O ------> 2Na2SO4 + 4HCl
تحضير حمض الهيدروكلوريك في المختبر
يتم تحضير حمض الهيدروكلوريك في المختبر بتفاعل حمض الكبريتيك المركز الساخن مع كلوريد الصوديوم حيث يتكون غاز كلوريد الهيدروجين الذي يذوب بشدة في الماء وينتج حمض الهيدروكلوريك .
H2SO4 + 2NaCl ------> Na2SO4 + 2HCl
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
كما يتفاعل حمض الهيدروكلوريك المخفف مع أكسيد الحديد ليتكون كلوريد الحديد
FeO + 2 HCl ------> FeCl2 + H2O
يتفاعل حمض الهيدروكلوريك مع الإيثاين ببطء شديد
C2H2 + HCl -----> H2C=CHCl + HCl -----> CH3CHCl2
يتفاعل حمض الهيدروكلوريك مع كل الإيثانول والميثانول في وجود ( ZnCl2 ) حيث يتكون كلوريد الإيثيل وكلوريد الميثيل على التوالي :
C2H5OH + HCl ------> C2H5Cl + H2O
CH3OH + HCl ------> CH3Cl + H2O
أيضاً يتفاعل حمض الهيدروكلوريك مع ثاني أكسيد المنجنيز ليتكون الكلور
MnO2 + 4 HCl ------> MnCl2 + 2 H2O + Cl2
استخدامات حمض الهيدروكلوريك
لحمض الهيدروكلوريك استخدامات عديدة أهمها صناعة المعادن وتستهلك 47 % من الإنتاج العالمي للحامض , وصناعة المواد الكيميائية ( كصناعة حمض الفوسفوريك , ثاني أكسيد الكلور , كلوريد الأمونيوم , كلوريد الفينيل , كلوريد الألكيل , الأسمدة , الحرير الصناعي , صبغات الألوان , المطاط الصناعي ) والصيدلانية ( 33 % ) , والصناعات الغذائية ( 7 % ) ( كصناعة تكرير السكر وانتاج الجلاتين ) .
وصناعة النفط ( 6 % ) , وبعض الصناعات الأخرى ( 7 % ) مثل تحضير الصمغ , واستخلاص الأحماض العضوية الدسمة , وتهيئة السطوح المراد طلاؤها , وتنظيف الستيل , وإزالة الطبقة المؤكسدة ( الصدأ ) .
Fe2O3 + Fe + 6HCl -----> 3FeCl2 + 3H2O
الآثار السمية لحمض الهيدروكلوريك
يتميز حمض الهيدروكلوريك بأنه سريع التطاير ولذلك تكثر معه الأعراض التنفسية الرئوية وعسر التنفس والاختناق والتعرض له قد يسبب انهيار قد يقود إلى الموت (الجرعة القاتلة منه تبلغ حوالي 15سم3 ) كما يسبب حروق القرنية , والتهاب وتقرح الجهاز التنفسي , التهاب الجلد , حروق الجلد , التهاب الأنف , التهاب الحنجرة , التهاب القصبة الهوائية , الالتهاب الرئوي , تآكل الأسنان , الخشونة , الاختناق , الغثيان , التقيؤ , الألم البطني , الإسهال , الجفاف , التشنجات , هبوط في ضغط الدم , نزلات البرد , الصدمة , الخمول , الغيبوبة , الضرر البصري الدائم , الكحة والاختناق , وعند بلعة أو اتصال الجلد به يمكن أن يسبب تآكل الأغشية المخاطية والفم والحلق والمرئ , كما يسبب ألم وعسر بلع فوريين , أيضاً يمكن أن يسبب النزيف المعدي والعطش الشديد .
حمض الكبريت من أوائل الأحماض التي تم التعرف عليها , حيث عرفه العرب منذ القرن الثامن الميلادي , وعرفته أوربا في القرنين الرابع والخامس عشر .
أطلق جابر بن حيان على هذا الحمض قديماً زيت الزاج ( Oil of Vitroil ) بسبب تحضيره من تسخين وتقطير الزاج الأخضر ( كبريتات الحديدوز المائية ) , والكبريتات الأخرى المشابهة له .
الصيغة الكيميائية
H2SO4
الخواص الفيزيائية لحمض الكبريتيك
حمض الكبريتيك سائل عديم اللون .
زيتي القوام لا رائحة له عندما يكون نقياً , إلا أنه يعطي أحياناً رائحة غاز ثالث أكسيد الكبريت (SO3 ) عند وجود هذا الغاز بنسبة عالية اثناء تحضير الحمض . كما يتميز حامض الكبريتيك المركز بأنه موصل للتيار الكهربائي .
يتجمد حمض الكبريتيك عند درجة حرارة 10 درجة مئوية , بينما
يغلي حامض الكبريتيك المركز (100 % وزناً ) عند درجة حرارة 330 درجة مئوية محرراً ثالث أكسيد الكبريت .
تبلغ كثافة حامض الكبريتيك 1.84 جم / ملل
تحضير حمض الكبريتيك
تعتمد طرق تحضير حمض الكبريتيك بصفة أساس على الكبريت والكبريتات كمواد أولية , كما أنها تحتاج الى تنقية عالية نتيجة النشاط الكيميائي الشديد للحامض , وتتمثل طرق تصنيع حامض الكبريتيك في طريقتين هما :
طريقة غرف الرصاص
وتعرف أيضاً بطريقة أكسيد النيتروجين , وهي طريقة قديمة إلا أنها لا زالت تستعمل في بعض البلدان وتتمثل هذه الطريقة في الخطوات التالية :
1- تفاعل ثاني أكسيد الكبريت مع الماء في وجود أكسيد النيتروجين , وفق التفاعل التالي :
SO2 + H2O + NO2 --------> H2SO4 + NO
2- أكسدة أول أكسيد النيتروجين (NO ) الناتج من التفاعل السابق للحصول على ثاني أكسيد النيتروجين وذلك كما يلي :
x2NO + O 2 ---------> 2NO2
3- إعادة ثاني أكسيد النيتروجين لبرج التفاعل مرة أخرى لتفاعله مع الماء وثاني أكسيد الكبريت للحصول على الحامض ... وهكذا .
SO2 + H2O + NO2 ---------> H2SO4 + NO
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
تم إكتشاف هذه الطريقة عام 1831 م , ثم طورت حتى أصبحت في الوقت الحاضر أرخص طرق تصنيع حمض الكبريت وأكثرها إنتشاراً .
تتم طريقة التماس من خلال عدة مراحل , هي كالتالي :
1- صهر عنصر الكبريت وترشيحة لفصل الأجزاء غير المنصهرة عنه .
2- ضخ المصهور الى وحدة حرق الكبريت للحصول على غاز ثاني أكسيد الكبريت الذي يمرر على سخان ثم الى مرشح الغاز الحار لتنقيته من الشوائب وفقاً للمعادلة التالية :
S + O2 -------> SO2
3- إدخال غاز ثاني أكسيد الكبريت الى برج التحويل المحتوي على محفز – مثل معدن البلاتين أو الفناديوم – ليتأكسد ويتحول الى ثالث أكسيد الكبريت في وجود الهواء عند درجة حرارة معينة للحصول على أعلى مردود (97 % - 98 % ) من الغاز الناتج وفقاً للتفاعل التالي :
x2SO2 + O2 --------> 2SO3
4- إمتصاص غاز ثالث أكسيد الكبريت بواسطة الماء
SO3 + H2O --------> H2SO4
ثم أخذ المحلول الى وسط برج الأوليوم – حامض الكبريت مكثف مذاباً فيه ثالث أكسيد الكبريت – ليقابل حمض الكبريت الداخل من وسط البرج من الطرف الآخر .
5- أخذ جزء من الناتج من أسفل البرج الى مبرد الأوليوم ليصعد جزء منه مرة أخرى الى أعلى البرج , بينما يتجه الجزء الآخر من الحامض الناتج الى الخزانات .
6- سحب الغازات المنطلقة من أعلى برج الأوليوم الى برج الإمتصاص لتقابل حامض الكبريت حيث يمتص جزء منها ويخرج الباقي من فتحة في أعلى برج الامتصاص .
7- تنقية حمض الكبريت وتركيزه , وذلك بتبخير الحامض الناتج للحصول على ثالث أكسيد الكبريت , الذي يتم امتصاصه في أعمدة من الكوارتز لتحويله الى حامض نقي .
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
مخطط إنتاج حمض الكبريتيك بطريقة التلامس
يختلف تركيز الحمض الناتج باختلاف درجة تبخير الحامض حيث يصل تركيزه الى 96 % عند درجة حرارة 300 درجة مئوية , بينما يصل تركيزه الى 98.3 % عند درجة حرارة 330 درجة مئوية , وللحصول على تراكيز معينة للحامض تستخدم مبخرات خاصة عند ضغوط معينة .
الخواص الكيميائية لحمض الكبريتيك
يتفكك حمض الكبريتيك كلياً - عند درجة حرارة 430 درجة مئوية - متحولاً الى بخار الماء و ثالث أكسيد الكبريت الذي يتفكك بدوره الى غازي ثاني أكسيد الكبريت والأكسجين .
حمض الكبريتيك كعامل مزيل للماء
لحمض الكبريتيك ميل كبير للماء واذا مزج معه انطلقت كمية كبيرة من الحرارة , لذلك فمن الخطر عند تخفيف الحمض أن يضاف الماء اليه لان الحرارة الناتجة تعمل على تبخير الماء فيدفع البخار بعض الحمض بقوة كبيرة , لذلك يجب إضافة الحمض بالتدريج الى وعاء كبير من الماء مع التحريك المستمر لتوزيع الحرارة .
يستطيع حمض الكبريتيك انتزاع الماء من كثير من المركبات كالكربوهيدرات حيث يحولها الى كتلة إسفنجية من الكربون .
C12H22O11(s) + 11H2SO4 --------> 12C(s) + 11H2SO4.H2O
كما أن قدرة حمض الكبريتيك على إزالة الماء جعلته يستخدم في تفاعلات الاسترة والنيترة لإزالة الماء الناتج في هذه التفاعلات وبذلك يمنع انعكاس التفاعل .
C2H5OH + CH3COOH = CH3COOC2H5 + H2O
الخواص الحمضية لحمض الكبريتيك
يتأين حمض الكبريتيك في المحلول المائي مكوناً أيونات الهيدروجين .
H2SO4 ===> 2H(+) + SO4(2-) x
يتفاعل حمض الكبريتيك مع القواعد والقلويات مكوناً الكبريتات العادية أو الكبريتات الحمضية .
H2SO4 +2NaOH ------> Na2SO4 + 2H2O
H2SO4 + NaOH ------> NaHSO4 + H2O
ونظراً لارتفاع درجة غليان حمض الكبريت بالنسبة للأحماض العادية الأخرى فإنه أقل تطايراً منها ولذا يتفاعل الحمض المركز مع أملاح هذه الأحماض ويزيح أحماضها .
فيتفاعل مثلاً مع الكلوريدات مكوناً كلوريد الهيدروجين .
H2SO4 +2NaCl = Na2SO4 + 2HCl
و مع النترات مكوناً حمض النيتريك .
H2SO4 +2NaNO3 = Na2SO4 + 2HNO3
كما يمكن أن يتفاعل مع كلاً من CaF2 و NaI
H2SO4 + CaF2 -------> 2 HF + CaSO4
H2SO4 + 2 NaI --------> 2 HI + Na2SO4
حمض الكبريتيك كعامل مؤكسد
لحمض الكبريت المركز الساخن خواص مؤكسدة بالإضافة الى خواصه الحمضية فيتفاعل مع كثير من الفلزات حيث يختزل الى ثاني أكسيد الكبريت كما في حالة النحاس مثلاً .
Cu + 2 H2SO4 ==> CuSO4 + SO2 + 2 H2O
ويتفاعل الحمض المركز مع الخارصين وينتج بالإضافة الى ثاني أكسيد الكبريت بعض كبريتيد الهيدروجين والكبريت .
ويؤكسد الحمض أيضاً كثيراً من اللا فلزات كالكربون والكبريت .
C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O
S + 2H2SO4 = 3SO2 + 2H2O
تفاعل حمض الكبريتيك مع المركبات العضوية العطرية
يتفاعل حمض الكبريتيك المركز مع الكثير من المركبات العضوية العطرية حيث تستبدل ذرة من ذرات الهيدروجين بها بمجموعة حمض السلفونيك , ولهذا التفاعل أهمية كبيرة في تحضير الكثير من المركبات كا لفينول والسكارين , فيتفاعل مثلاً مع البنزين مكوناً حمض البنزين سلفونيك .
C6H6 + HO.SO2.OH = (C6H5.SO2.OH) + H2O
استخدامات حمض الكبريتيك
لحمض الكبريتيك استخدامات عديدة فهو يدخل بشكل ما في معظم المواد المصنوعة تقريباً ويعتبر مستوى انتاجه دليلاً على القدرة الصناعية لأي بلد وتعود وفرة استخدامه الى رخصه وتنوع تأثيره الكيميائي .
يدخل حمض الكبريتيك في انتاج الأصباغ والكحولات والبلاستيك والمطاط وصناعة الصابون والمنظفات والمفرقعات وحفظ بعض الأطعمة وفي صناعة الورق و صناعة الحديد والنحاس و سحب الألمنيوم , كما يدخل في منتجات صيدلية ونفطية عديدة .
ولعل أهم استخداماته تتمثل بصفة أساس فيما يلي :
1- كمادة مؤكسدة ونازعة للماء .
لذا يستخدم حمض الكبريت في تجفيف المركبات الكيميائية من الماء .
2- إنتاج الأسمدة الكيميائية مثل :
أ- سماد سوبر الفوسفات الأحادية .
وذلك بتفاعل حمض الكبريتيك مع الصخور الفوسفاتية كما يلي :
x2H2SO4 + Ca3(PO4)2 --------> CaSO4 + Ca(H2PO4)2
ب- سماد كبريتات الأمونيوم .
ويحضر بتفاعل حمض الكبريت مع الأمونيا على النحو التالي :
H2SO4 + 2NH3 -------> (NH4)2SO4
3- تحضير الكبريتات .
مثل كبريتات الصوديوم ( تستخدم في صناعة الورق والمنظفات والزجاج وتحلية المياه) , وكبريتات الألومنيوم ( صناعة الزيوت وتكرير النفط) , وكبريتات البوتاسيوم ( صناعة الأسمدة والزجاج والشبة والمواد الغذائية ) .
مثال يوضح كيفية تحضير كبريتات الصوديوم بواسطة حمض الكبريتيك :
H2SO4 + NaCl -------> NaHSO4 + HCl
NaHSO4 + NaCl -------> Na2SO4 + HCl
4- صناعة بطاريات السيارات .
ويسمى حمض الكبريت في هذه الحالة بماء النار أو الأسيد (Acid) , ويصل تركيزه في البطارية الى 33.33 % حامض كبريتيك
حمض الهيدروكلوريك Hydrochloric acid
يعتبر حمض الهيدروكلوريك من الأحماض الهيدروجينية والتي تتألف بصفة أساس من الهيدروجين مع عناصر أخرى , إلا أنها لاتحتوي على عنصر الأكسجين بصورة أو بأخرى .
تم التعرف على حمض الهيدروكلوريك في القرن الخامس عشر الميلادي , وأول من اكتشف حمض الهيدروكلوريك هو العالم العربي جابر بن حيان .
تفرزمعدة الإنسان كميات صغيرة من هذا الحمض الذي يساعد في عملية الهضم (يوجد حمض الهيدروكلوريك في المعدة بنسبة 2% وقد تزيد هذه النسبة أو تقل ) . ومع ذلك فإنّ زيادة إفراز المعدة لهذا الحمض تسهم في تكوين تقرحات بالمعدة .
الصيغة الكيميائية
HCl
الوزن الجزيئي
36.46
الخواص الفيزيائية
يوجد هذا الحمض في الظروف العادية على شكل غاز وينحل الغاز بسهولة في الماء مكوناً حمض كلوريد الهيدروجين HCl بتراكيز مختلفة تعتمد على كمية الغاز المذاب في الماء , ويوجد الحمض تجارياً بثلاثة تراكيز هي 28 % و 32 % و 37 % .
حمض الهيدروكلوريك سائل عديم اللون برائحة لاذعة كريهة . ( عندما يكون الحمض ذو لون أصفر فهذا يعني أنه يحتوي على شوائب من معادن مذابة فيه ) .
الكثافة 1.18 جم / سم3 ( عند تركيز 38 % )
درجة الغليان 48 درجة مئوية
درجة الانصهار -26 درجة مئوية
حمض الهيدروكلوريك ذو توصيل ردئ للتيار الكهربي , يذوب حمض الهيدروكلوريك في البنزين والكحول والايثر بينما لا يذوب في الهيدروكربونات .
تحضير حمض الهيدروكلوريك
تحضير حمض الهيدروكلوريك في الصناعة
تتمثل طرق صناعة حمض الهيدروكلوريك في أربع طرق رئيسية هي :
1- تفاعل أملاح الكلوريدات مع حمض الكبريتيك : مثل تفاعل كلوريد الصوديوم مع حمض الكبريت وذلك كما يلي :
H2SO4 + 2NaCl ------> Na2SO4 + 2HCl
ويتم ذلك حسب الخطوات التالية :
1- يُحمص ( يشوى ) ملح كلوريد الصوديوم وحمض الكبريت في فرن ليتشكل غاز ( HCl ) وكبريتات الصوديوم .
2- تمرر نواتج التفاعل على مبرد ( مبادل حراري ) , ثم يمرر الغاز المبرد في برج يحتوي على فحم الكوك وذلك لتنقيته من الشوائب .
3- يؤخذ غاز كلوريد الهيدروجين النقي من أعلى برج فحم الكوك ثم يمرر على برج الامتصاص بالماء فيذوب الغاز في الماء مكوناً حمض كلوريد الهيدروجين الذي يتم سحبه من أسفل البرج الى الخزانات .
2- الاتحاد المباشر بين الكلور والهيدروجين وفقاً للتفاعل التالي :
Cl2 + H2 ------> 2HCl
ثم إذابة الغاز الناتج (HCl ) في الماء بعد ذلك يتم تركيز المحلول للحصول على حمض الهيدروكلوريك المركز النقي .
3- كناتج ثانوي عند كلورة الهيدروكربونات الأروماتية أو الأليفاتية وفقاً للمعادلة التالية :
C6H6 + Cl2 ------> C6H5Cl + HCl
4- تفاعل كلوريد الصوديوم مع غاز ثاني أكسيد الكبريت في وجود الأكسجين وفقاً للمعادلة التالية :
x4NaCl + 2SO2 + O2 + 2H2O ------> 2Na2SO4 + 4HCl
تحضير حمض الهيدروكلوريك في المختبر
يتم تحضير حمض الهيدروكلوريك في المختبر بتفاعل حمض الكبريتيك المركز الساخن مع كلوريد الصوديوم حيث يتكون غاز كلوريد الهيدروجين الذي يذوب بشدة في الماء وينتج حمض الهيدروكلوريك .
H2SO4 + 2NaCl ------> Na2SO4 + 2HCl
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
كما يتفاعل حمض الهيدروكلوريك المخفف مع أكسيد الحديد ليتكون كلوريد الحديد
FeO + 2 HCl ------> FeCl2 + H2O
يتفاعل حمض الهيدروكلوريك مع الإيثاين ببطء شديد
C2H2 + HCl -----> H2C=CHCl + HCl -----> CH3CHCl2
يتفاعل حمض الهيدروكلوريك مع كل الإيثانول والميثانول في وجود ( ZnCl2 ) حيث يتكون كلوريد الإيثيل وكلوريد الميثيل على التوالي :
C2H5OH + HCl ------> C2H5Cl + H2O
CH3OH + HCl ------> CH3Cl + H2O
أيضاً يتفاعل حمض الهيدروكلوريك مع ثاني أكسيد المنجنيز ليتكون الكلور
MnO2 + 4 HCl ------> MnCl2 + 2 H2O + Cl2
استخدامات حمض الهيدروكلوريك
لحمض الهيدروكلوريك استخدامات عديدة أهمها صناعة المعادن وتستهلك 47 % من الإنتاج العالمي للحامض , وصناعة المواد الكيميائية ( كصناعة حمض الفوسفوريك , ثاني أكسيد الكلور , كلوريد الأمونيوم , كلوريد الفينيل , كلوريد الألكيل , الأسمدة , الحرير الصناعي , صبغات الألوان , المطاط الصناعي ) والصيدلانية ( 33 % ) , والصناعات الغذائية ( 7 % ) ( كصناعة تكرير السكر وانتاج الجلاتين ) .
وصناعة النفط ( 6 % ) , وبعض الصناعات الأخرى ( 7 % ) مثل تحضير الصمغ , واستخلاص الأحماض العضوية الدسمة , وتهيئة السطوح المراد طلاؤها , وتنظيف الستيل , وإزالة الطبقة المؤكسدة ( الصدأ ) .
Fe2O3 + Fe + 6HCl -----> 3FeCl2 + 3H2O
الآثار السمية لحمض الهيدروكلوريك
يتميز حمض الهيدروكلوريك بأنه سريع التطاير ولذلك تكثر معه الأعراض التنفسية الرئوية وعسر التنفس والاختناق والتعرض له قد يسبب انهيار قد يقود إلى الموت (الجرعة القاتلة منه تبلغ حوالي 15سم3 ) كما يسبب حروق القرنية , والتهاب وتقرح الجهاز التنفسي , التهاب الجلد , حروق الجلد , التهاب الأنف , التهاب الحنجرة , التهاب القصبة الهوائية , الالتهاب الرئوي , تآكل الأسنان , الخشونة , الاختناق , الغثيان , التقيؤ , الألم البطني , الإسهال , الجفاف , التشنجات , هبوط في ضغط الدم , نزلات البرد , الصدمة , الخمول , الغيبوبة , الضرر البصري الدائم , الكحة والاختناق , وعند بلعة أو اتصال الجلد به يمكن أن يسبب تآكل الأغشية المخاطية والفم والحلق والمرئ , كما يسبب ألم وعسر بلع فوريين , أيضاً يمكن أن يسبب النزيف المعدي والعطش الشديد .