सल्फ्यूरिक एसिड क्या है CAS 7664-93-9
सल्फ्यूरिक एसिड एक बहुत ही अम्लीय, तैलीय तरल है जो दिखने में साफ से लेकर बादल जैसा हो सकता है। सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड ऑक्सीकरण और निर्जलीकरण एजेंट दोनों के रूप में कार्य करता है। सल्फ्यूरिक एसिड बैटरी के लिए इलेक्ट्रोलाइट ग्रेड से लेकर 93 वजन प्रतिशत, 98 वजन प्रतिशत और 20-22 वजन प्रतिशत फ्यूमिंग ओलियम युक्त अतिरिक्त घुलित सल्फर ट्राइऑक्साइड तक कई ग्रेड में उपलब्ध है। सबसे अधिक बार भेजा जाने वाला ग्रेड 93 वजन प्रतिशत है। सल्फ्यूरिक एसिड एक बहुत ही महत्वपूर्ण कमोडिटी केमिकल है, एक राष्ट्र का सल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन पिछली शताब्दी या उससे भी अधिक समय से इसकी औद्योगिक ताकत का एक अच्छा संकेतक रहा है।
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सल्फ्यूरिक एसिड की प्रतिक्रियाएँ क्या हैं
सल्फ्यूरिक एसिड और पानी (H₂O) की प्रतिक्रिया
पानी के साथ सल्फ्यूरिक एसिड की प्रतिक्रिया एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया की ओर ले जाती है। जैसे ही रासायनिक यौगिक, यानी सल्फ्यूरिक ट्राइऑक्साइड पानी (H2O) के साथ प्रतिक्रिया करता है, इसके संपर्क में आने से काफी मात्रा में गर्मी निकलती है और इस तरह कभी-कभी उबल भी जाती है। जब आप रासायनिक प्रयोग करते हैं, तो सुरक्षित प्रक्रिया सुनिश्चित करने का एकमात्र तरीका किसी अन्य विधि या तकनीक के बजाय पानी में सल्फ्यूरिक एसिड डालना है।
निर्जलीकरण करने वाला सल्फ्यूरिक पदार्थ प्रतिक्रिया में कई यौगिकों से पानी को बाहर निकालता है और फिर घोल को सुखाने वाले एजेंट के रूप में उपयोग करता है। हालाँकि, इस रासायनिक प्रतिक्रिया का क्वथनांक सांद्रता स्तर पर निर्भर करता है, जो कि बड़े पैमाने पर 98% तक भी बढ़ जाता है।
कभी-कभी, ओलियम (SO3 विलयन) में सल्फर ट्राइऑक्साइड की उच्च सांद्रता के कारण क्वथनांक कम हो जाता है।
चीनी के साथ सल्फ्यूरिक एसिड की प्रतिक्रिया
सल्फ्यूरिक एसिड और चीनी की प्रतिक्रिया सल्फ्यूरिक और पानी के रासायनिक संबंध को क्लासिक प्रयोग में चीनी यौगिकों, यानी कार्बोहाइड्रेट को जोड़कर प्रदर्शित किया जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड की प्रतिक्रिया पदार्थ से पानी को अलग करती है और इस प्रकार प्रक्रिया में अणुओं को नष्ट करने का काम करती है। हालाँकि, इन चरणों का सावधानीपूर्वक पालन करें-
1: एक कटोरे में चीनी लें, उसमें पानी की कुछ बूंदें डालें और मिलाएँ।
2: मिश्रण में सल्फ्यूरिक एसिड मिलाएं।
कुछ मिनटों के बाद, आप एक मजबूत प्रतिक्रिया देखेंगे जिसके परिणामस्वरूप कार्बन डाइऑक्साइड और सल्फर डाइऑक्साइड गैसों का एक साथ कार्बन रिलीज होता है। अब, चीनी के साथ सल्फ्यूरिक एसिड की रासायनिक प्रतिक्रिया फल-फूल रही है, और आप इस प्रयोग को भविष्य के लिए नोट कर सकते हैं।
जिंक के साथ सल्फ्यूरिक एसिड की प्रतिक्रिया
सल्फ्यूरिक एसिड और जिंक की रासायनिक प्रतिक्रिया अन्य सभी प्रयोगों में प्रचलित है। अक्सर, किसी प्रक्रिया में हाइड्रोजन गैस प्राप्त करने के लिए प्रयोगशालाओं में प्रतिक्रिया को व्यापक रूप से अनुकूलित किया जाता है। इसके अलावा, जब जिंक के कणिकाओं को तनु सल्फ्यूरिक एसिड में मिलाया जाता है, तो यह प्रक्रिया में हाइड्रोजन गैस की रिहाई के साथ धातु पदार्थ को पूरी तरह से घोल देता है। प्रतिक्रिया से प्राप्त सूत्र है
Zn + H₂SO4 → ZnSO4 + H₂
उसके बाद, तनु सल्फ्यूरिक एसिड धातु के साथ प्रतिक्रिया करता है जो हाइड्रोजन गैसों की गतिविधि में प्रतिक्रिया करता है। तब सूत्र है -
М + H₂SO4(पतला) → नमक + H₂↑
बेरियम क्लोराइड के साथ सल्फ्यूरिक एसिड की प्रतिक्रिया
बेरियम क्लोराइड आयन और बेरियम धनायन से बना एक लवण है। इसलिए, सल्फ्यूरिक एसिड और नमक के बीच प्रतिक्रिया से बेरियम आयन बनते हैं। प्रतिक्रिया के दौरान, प्रक्रिया में एक आयन प्रदर्शित होता है, जो नए यौगिक के निर्माण की ओर ले जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड लुईस एसिड के रूप में कार्य करता है, जो प्रयोग में एक सफेद रंग बनाता है। नीचे प्रयोग पूरा करने के बाद प्राप्त सूत्र दिया गया है, जिसका अक्सर गुरुत्वाकर्षण में उपयोग किया जाता है।
H₂SO4 + BaCl₂ → BaSO4 + 2HCl
ZnSO4 + BaCl₂ → BaSO4 + ZnCl₂
प्रयोग में, सल्फ्यूरिक एसिड सबसे मजबूत रसायन है जो विभिन्न यौगिकों और लवणों से धातुओं को विस्थापित करने में सक्षम है।
सल्फ्यूरिक एसिड आमतौर पर 98% सांद्रता में बेचा जाता है क्योंकि यह एक बहुत मजबूत एसिड है और उच्च सांद्रता में संभालना खतरनाक हो सकता है। 98% पर, इसमें अभी भी उच्च स्तर की अम्लता होती है, लेकिन अगर इसे अनुचित तरीके से संभाला जाए तो इससे नुकसान होने की संभावना कम होती है। इसके अतिरिक्त, सल्फ्यूरिक एसिड एक घना तरल है, इसलिए उच्च सांद्रता को परिवहन और संग्रहीत करना मुश्किल और महंगा होगा। यह एक आम औद्योगिक रसायन भी है और इसका उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है, इसलिए कम सांद्रता अधिक बहुमुखी है और इसका उपयोग अधिक स्थितियों में किया जा सकता है।
सल्फ्यूरिक एसिड का आणविक सूत्र H2SO4 है। इसमें सल्फर का एक परमाणु, सल्फर परमाणु से जुड़े चार ऑक्सीजन परमाणु और दो ऑक्सीजन परमाणुओं से जुड़े दो हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। दो ऑक्सीजन एक दोहरे बंधन द्वारा सल्फर से जुड़े होते हैं, और दो हाइड्रॉक्सिल समूह एक एकल बंधन द्वारा जुड़े होते हैं। यह सल्फर का ऑक्सोएसिड है। VSEPR सिद्धांत के अनुसार, संरचना इस तरह से व्यवस्थित की जाती है कि अकेले जोड़े और बंधन जोड़े के बीच न्यूनतम प्रतिकर्षण होता है। इसका आणविक भार 98.079 ग्राम/मोल है। सल्फ्यूरिक एसिड का घनत्व 1.83 ग्राम/सेमी3 है। इसका क्वथनांक 337oC है, और इसका गलनांक 10oC है।
सल्फ्यूरिक एसिड – सल्फ्यूरिक एसिड की निर्माण प्रक्रिया
सल्फ्यूरिक एसिड दुनिया में सबसे ज़्यादा मात्रा में उत्पादित होने वाला औद्योगिक रसायन है (प्रति वर्ष 200 मिलियन टन)। सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड (93-98%) का उपयोग उर्वरकों, विस्फोटकों, रंगों और पेट्रोलियम उत्पादों के निर्माण में किया जाता है।
सल्फ्यूरिक एसिड निर्माण के लिए प्रारंभिक सामग्री स्वच्छ, सूखी सल्फर डाइऑक्साइड (SO2) गैस है। इसे पिघले हुए सल्फर को जलाकर, धातुकर्म से निकलने वाली गैसों से या खर्च किए गए सल्फ्यूरिक एसिड को विघटित करके प्राप्त किया जा सकता है।
पिछले दशकों में संपर्क प्रक्रिया का उपयोग सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए किया जा रहा है, जिसने 18वीं शताब्दी से चली आ रही पारंपरिक «लीड चैंबर» प्रक्रिया का स्थान ले लिया है।
संपर्क प्रक्रिया में SO2 को वैनेडियम उत्प्रेरक की उपस्थिति में उच्च तापमान (लगभग 450 डिग्री) पर सल्फर ट्राइऑक्साइड (SO3) में ऑक्सीकृत किया जाता है। फिर SO3 को सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड में घोला जाता है जिससे धुंआदार सल्फ्यूरिक एसिड (ओलियम) बनता है। फिर इसे पानी के साथ सुरक्षित रूप से प्रतिक्रिया करके सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड बनाया जा सकता है।
ऊर्जा की अधिकतम प्राप्ति के लिए प्रक्रिया और संयंत्र डिजाइन में बड़े बदलाव किए गए हैं और फिर इस ऊष्मा का उपयोग उच्च दबाव वाली भाप और/या बिजली उत्पन्न करने के लिए किया गया है। पुरानी «एकल अवशोषण» प्रक्रिया को बड़े पैमाने पर «दोहरी अवशोषण» प्रक्रिया द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है जो एसिड की उपज को बढ़ाती है और उत्सर्जन को कम करती है।
सल्फ्यूरिक एसिड और ओलियम सांद्रता नियंत्रण
सल्फ्यूरिक एसिड और ओलियम का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है, जैसे उर्वरक, विस्फोटक, रंग और पेट्रोलियम उत्पादों के उत्पादन के लिए। सल्फ्यूरिक एसिड को पानी में H2SO4 के विभिन्न घोलों या H2SO4 में सल्फर ट्राइऑक्साइड (SO3) के रूप में बेचा जा सकता है जिसे फ्यूमिंग सल्फ्यूरिक एसिड या ओलियम के रूप में जाना जाता है।
सल्फ्यूरिक एसिड और ओलियम का उत्पादन औद्योगिक रूप से सल्फर युक्त गैसों से संपर्क प्रक्रिया द्वारा किया जाता है, सल्फर को जलाकर, एसिड पुनर्जनन करके या धातुकर्म संचालन करके। इस प्रक्रिया में सल्फर डाइऑक्साइड (SO2) का उत्प्रेरक ऑक्सीकरण करके SO3 बनाना और सांद्रित एसिड में अवशोषण द्वारा SO3 का जलयोजन करके H2SO4 बनाना शामिल है। संपर्क संयंत्रों में एकल या दोहरी संपर्क प्रक्रियाएँ होती हैं।
डबल कॉन्टैक्ट प्रक्रिया (जिसे डीसीडीए, डबल कॉन्टैक्ट डबल अवशोषण के रूप में भी जाना जाता है) में, सूखी SO2 युक्त गैस को कनवर्टर में डाला जाता है। फिर, गैसों को तीसरे उत्प्रेरक बिस्तर से हटा दिया जाता है, ठंडा किया जाता है और प्राथमिक अवशोषक के माध्यम से पारित किया जाता है जहाँ SO3 को सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड (लगभग 98%) में अवशोषित किया जाता है। शेष गैसों (ज्यादातर SO2) को फिर कनवर्टर के चौथे बिस्तर में वापस कर दिया जाता है।
कनवर्टर के बाद गैसें अंतिम अवशोषक तक जाती हैं जहाँ एक बार फिर SO3 को सांद्रित एसिड में अवशोषित किया जाता है। अंतिम उत्पाद ओलियम है जिसे ओलियम तनुकरण टैंक में संग्रहीत किया जाता है और वांछित सांद्रता प्राप्त करने के लिए इसे पानी से पतला किया जा सकता है। तरल से एसिड के रिसाव से बचने के लिए तरल की सांद्रता आमतौर पर 98% पर रखी जाती है।
सल्फ्यूरिक एसिड के लिए भंडारण टैंक की सिफारिशें
एंटीऑक्सीडेंट सिस्टम। सल्फ्यूरिक एसिड को स्टोर करते समय, हूप स्ट्रेस रेटिंग को सत्यापित करना और विशिष्ट गुरुत्व रेटिंग को समझना महत्वपूर्ण है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि स्टोरेज टैंक में इस्तेमाल किए गए रेजिन सुरक्षा का मार्जिन प्रदान करते हैं। पॉली प्रोसेसिंग की अगली पीढ़ी की OR-1000™ प्रणाली XLPE को एंटीऑक्सीडेंट आंतरिक सतह के साथ जोड़ती है, ऑक्सीकरण को कम करती है, दोष की संभावना को कम करती है और जीवन काल को अधिकतम करती है।
क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथिलीन टैंक। अपनी मजबूत लोड सहनशीलता के साथ, क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथिलीन टैंक रसायन के भारी वजन को संभाल सकते हैं। 2.2 एसपीजी की विशिष्ट गुरुत्व रेटिंग टैंक को कठोर रखती है और अंतिम उपयोगकर्ता को एक अंतर्निहित सुरक्षा कारक प्रदान करती है।
उच्च घनत्व क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथिलीन (XLPE)। XLPE आणविक बंधन और मोटी टैंक दीवार टैंक के निचले तीसरे भाग में विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं, जहां उच्च स्तर का भार केंद्रित होता है।
संपर्क प्रक्रिया के माध्यम से उच्च शुद्धता वाले सल्फ्यूरिक एसिड का अनुकूलित उत्पादन
सल्फ्यूरिक एसिड (H2SO4) रासायनिक उद्योग और मानवता के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। संपर्क प्रक्रिया के माध्यम से एस्पेन प्लस मॉडलिंग, सिमुलेशन और अनुकूलन के उपयोग ने ग्रेड सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन को सक्षम किया है। विशेष रूप से, शोध निष्कर्ष H2SO4 उत्पादन को अधिकतम करने के लिए जल प्रवाह दर की संवेदनशीलता को उजागर करते हैं। इन विधियों के माध्यम से, 98.9% की शुद्धता के स्तर के साथ, प्रति दिन लगभग 8 टन की उत्पादन क्षमता हासिल की गई। यह उपलब्धि विभिन्न उद्योगों में सल्फ्यूरिक एसिड की मांग को पूरा करने में महत्वपूर्ण रूप से योगदान देती है। इसके अलावा, वैकल्पिक सोर्सिंग विधियों की खोज, जैसे कि मौलिक सल्फर का उपयोग करना, H2SO4 उत्पादन को और अधिक अनुकूलित करने की क्षमता प्रदान करता है। H2SO4 उत्पादन में सुधार के लाभ रासायनिक उद्योग से परे हैं। सल्फ्यूरिक एसिड कृषि, पेट्रोलियम रिफाइनिंग, फार्मास्यूटिकल्स और धातु प्रसंस्करण में अनुप्रयोग पाता है। उत्पादन प्रक्रिया को बढ़ाने से इन क्षेत्रों के लिए एक विश्वसनीय आपूर्ति सुनिश्चित होती है। संक्षेप में, सल्फ्यूरिक एसिड रासायनिक उद्योग और मानवता के लिए अपरिहार्य है। एस्पेन प्लस मॉडलिंग और ऑप्टिमाइज़ेशन तकनीकों ने उच्च-ग्रेड सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में सफलतापूर्वक सुधार किया है, जिसके परिणामस्वरूप क्षमता और शुद्धता में वृद्धि हुई है। वैकल्पिक सोर्सिंग विधियों की खोज से उत्पादन की संभावनाएँ और भी बढ़ जाती हैं। इन प्रगतियों के व्यापक निहितार्थ हैं, जो कई उद्योगों को लाभान्वित करते हैं और सल्फ्यूरिक एसिड पर निर्भर क्षेत्रों में प्रगति को बढ़ावा देते हैं।
सल्फ्यूरिक एसिड के रासायनिक गुण
पृथक्करण
H₂SO₄, गर्म करने पर, भाप (H₂O) और SO₃ में विघटित हो जाता है।
H₂SO₄ ⇌ H₂O + SO₃
अम्लीय प्रकृति
अम्ल का जलीय घोल एक मजबूत द्विक्षारकीय अम्ल की तरह व्यवहार करता है क्योंकि यह दो चरणों में आयनित होता है और दो H⁺ आयन देता है। उदाहरण के लिए,
H₂SO₄ ⇌ 2H⁺ + SO₄⁻
ऑक्सीकरण एजेंट
गर्म सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड एक शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि H₂SO₄ नवजात ऑक्सीजन को आसानी से खो सकता है। जब H₂SO₄ किसी पदार्थ का ऑक्सीकरण करता है, तो वह SO₂ में कम हो जाता है। H₂SO₄ को पतला करने पर ये ऑक्सीकरण गुण संभव नहीं हैं।
H₂SO₄ → H₂O + SO₂ + [O]
निर्जलीकरण एजेंट
सांद्रित H₂SO₄ पानी में घुलकर सल्फ्यूरिक एसिड हाइड्रेट्स, H₂SO₄.nH₂O बनाता है। इस गुण के कारण, सांद्रित H₂SO₄ निर्जलीकरण गुण दिखाता है। उदाहरण के लिए,
(COOH)₂ + H₂SO₄ → CO + CO₂ + [H₂�SO₄.H₂O]
शीघ्र प्रतिक्रिया
जब कैल्शियम, बेरियम, लेड आदि लवणों के जलीय घोल को तनु H₂SO₄ के साथ उपचारित किया जाता है, तो उनके संगत धातु सल्फेट के सफेद अवक्षेप बनते हैं। उदाहरण के लिए,
BaCl₂ + H₂�SO₄ → BaSO₄ ↓ + 2HCl
इलेक्ट्रोलीज़
जब 50% H₂SO₄ का विद्युत अपघटन किया जाता है, तो विलयन में एनोड पर पेरोक्सीडाइसल्फ्यूरिक अम्ल (H₂S₂O₈) प्राप्त होता है।
लवण पर कार्रवाई
H₂SO₄ एक मजबूत एसिड है जो कार्बोनेट, सल्फाइट, नाइट्रेट, क्लोराइड आदि जैसे अधिक वाष्पशील एसिड के लवणों को विघटित करता है। प्रत्येक मामले में अधिक वाष्पशील एसिड मुक्त होता है। उदाहरण के लिए,
2NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HCl
एसएआर प्लांट में प्रवेश करने वाले फीड एसिड को पानी निकालने के लिए केंद्रित किया जाता है। यह थर्मल क्रैकिंग के लिए पुनर्जनन भट्टी में प्रवेश करने से पहले ऑफ-गैस स्ट्रीम की कुल मात्रा को प्रभावी ढंग से कम करता है।
भट्ठी में, संकेंद्रित एसिड को संपीड़ित हवा के साथ मिलाकर लगभग 1000 - 1200 डिग्री तक गर्म किया जाता है। इन तापमानों पर, H2SO4 सल्फर डाइऑक्साइड गैस (SO2) और भाप में विघटित हो जाता है।
SO2 गैस धारा कार्बनिक पदार्थ, धातु और राख जैसी अशुद्धियों को हटाने के लिए सफाई/शुद्धिकरण प्रक्रिया में प्रवेश करती है। फिर गैस को कमजोर सल्फ्यूरिक एसिड (93 - 96% H2SO4) के संपर्क में लाकर पैक्ड बेड कॉलम में सुखाया जाता है। टावर से निकलने के बाद, साफ, सूखी SO2 संपर्क पोत में प्रवेश करती है जहाँ यह उत्प्रेरक के साथ प्रतिक्रिया करके सल्फर ट्राइऑक्साइड (SO3) बनाती है।
SO3 को ओलियम (यानी, धुँआधार सल्फ्यूरिक एसिड) में घोला जाता है और पानी में मिलाकर पूर्ण-शक्ति, उच्च-गुणवत्ता, ओलियम-मुक्त सल्फ्यूरिक एसिड बनाया जाता है। आवश्यक ग्रेड के आधार पर, SAR संयंत्र 93% से 99.2% तक की सांद्रता में सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन करने में सक्षम है।
सल्फ्यूरिक एसिड अनुप्रयोग
सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग उर्वरकों, विशेष रूप से सुपरफॉस्फेट, अमोनियम फॉस्फेट और अमोनियम सल्फेट के उत्पादन में किया जाता है।
सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग रासायनिक उद्योग में डिटर्जेंट, सिंथेटिक रेजिन, रंग, दवाइयां, पेट्रोलियम उत्प्रेरक, कीटनाशक और एंटीफ्रीज के उत्पादन के लिए किया जाता है, साथ ही विभिन्न प्रक्रियाओं जैसे तेल कुओं के अम्लीकरण, एल्यूमीनियम रिडक्शन, पेपरमेकिंग साइजिंग और जल उपचार में भी इसका उपयोग किया जाता है।
सल्फ्यूरिक अम्ल का उपयोग रंगद्रव्यों में किया जाता है, जिसमें पेंट, इनेमल, मुद्रण स्याही, लेपित कपड़े और कागज शामिल हैं।
सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग विस्फोटकों, सेलोफेन, एसीटेट और विस्कोस वस्त्रों, स्नेहकों, अलौह धातुओं और बैटरियों के उत्पादन में भी किया जाता है।
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प्रमाणपत्र
सामान्य प्रश्न
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