Axit sunfuric có công thức hóa học là H2SO4 là một trong những loại axit vô cơ thông dụng, phổ biến nhất hiện nay. Nó được ứng dụng nhiều trong đời sống, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp.

Tính chất vật lý của H2SO4

Axit sunfuric có một số tính chất vật lý đặc trưng sau:

  • Axit sunfuric tinh khiết là một chất lỏng không màu, không mùi
  • Mật độ 1,84 g / cm³ và nhiệt độ sôi là 336 °C.
  • Độ nóng chảy 10.371°C.
  • Trọng lượng phân tử: 98.078
  • Độ nhớt động học: 0,021 Pas (25°C)
  • Nó có thể được trộn với nước ở bất kỳ tỷ lệ nào, đồng thời giải phóng rất nhiều nhiệt để làm cho nước sôi.
  • Axit sunfuric có điểm sôi và độ nhớt cao hơn do liên kết hydro mạnh hơn trong các phân tử của nó.

Tính phân cực và độ dẫn điện

Axit sunfuric tinh khiết là một chất lỏng phân cực với hệ số điện môi xấp xỉ 100. Bởi vì các phân tử của nó có thể proton hóa lẫn nhau, dẫn đến tính dẫn điện cực cao của nó, quá trình này được gọi là tự di chuyển proton.

Phương trình phản ứng phân cực H2SO4

  • 2H2SO4 → H3SO4+ +  HSO4

Đây là phản ứng phân cực chính, ngoài ra có thể xảy ra các phản ứng sau:

  • 2H2SO4 → H3O+ + HS2O7
  • H3O+ + H2SO4 → H3SO4 + + H2O
  • HS2O7 + H2SO4 ⇌ HSO4 + H2S2O7

Sự khác biệt về nồng độ

Tùy theo tỷ lệ H2SO4 cao hay thấp mà nó được ứng dụng và có phản ứng hóa học khác nhau. Như axit sunfuric đậm đặc và axit sunfuric loãng sẽ không thể có tính chất vật lý tương đồng.

Trọng lượng riêng Mật độ (kg/l) Nồng độ mol Tên gọi
10% 1,07 1 axit sunfuric loãng
29 – 32 % 1,25 – 1,28 4,25 Axit ác quy, chì
62 – 70% 1,52 – 1,60 9,6 – 11,5 Axit phân bón
98% 1,83 18 axit sunfuric đậm đặc

Tính chất hóa học của axit sunfuric

H2SO4 có những tính chất hóa học chung của axit gồm:

  • Axit sulfuric là một axit mạnh và có tính ion hóa cao.
  • Hóa chất này có tính ăn mòn cao, phản ứng và hòa tan trong nước. Nó có khả năng oxy hóa rất cao và do đó, hoạt động như một tác nhân oxy hóa mạnh.
  • Nó có độ biến động rất thấp. Vì lý do này, nó đóng một phần trong việc điều chế các axit dễ bay hơi hơn từ các muối aixt khác.
  • Axit sulfuric đậm đặc là một chất khử nước rất mạnh. Do đó, hóa chất này được sử dụng để làm khô nhiều loại khí không phản ứng với axit.
  • Nó có khả năng làm mất nước các chất hữu cơ như tinh bột.
  • Nó có thể oxy hóa cả phi kim cũng như kim loại.

Tính chất hóa học của H2SO4 đậm đặc

Tính chất khử nước của H2SO4 đậm đặc

Mất nước đề cập đến quá trình axit sunfuric đậm đặc loại bỏ các phân tử nước không tự do hoặc loại bỏ các nguyên tố hydro và oxy trong chất hữu cơ theo tỷ lệ thành phần nguyên tử hydro và oxy của nước.

Phản ứng tỏa nhiệt của Saccarozo dưới tác dụng của H2SO4

  • C12H22O11  + H2SO4  -> 12C + 11H2O

Phản ứng với cacbon tạo thành khí CO2, lưu huỳnh điôxít và nước.

  • C + H2SO4  -> CO2↑ + 2SO2 ↑ + 2H2O

Phản ứng oxi hóa mạnh

Vì là axit mạnh nên H2SO4 có khả năng phản ứng oxi hóa khử với nhiều chất, hợp chất khác nhau. Tùy vào chất khử, axit sunfuric đậm đặc có thể bị khử thành SO2, S hoặc H2S:

  • 2HBr + H2SO4 (đậm đặc) = Br2 + SO2 + 2H2O
  • 3H2S + H2SO4 (đậm đặc) = 4S + 4H2O
  • 8HI + H2SO4 (đậm đặc) = 4I2 + H2S + 4H2O

Khi nồng độ H2SO4 thay đổi thì chất tạo thành có thể khác nhau như:

  • Zn + 2H2SO4 (đậm đặc) = ZnSO4 + SO2 ↑ + 2H2O
  • 3Zn + 4H2SO4 (đậm đặc) = 3ZnSO4 + S + 4H2O
  • 4Zn + 5H2SO 4 (đậm đặc) = 4ZnSO4 + H2S ↑ + 2H2O

Phản ứng với kim loại

Axit sunfuric đậm đặc ở nhiệt độ thường có thể tác dụng với các kim loại mạnh như sắt và nhôm. Khi đun nóng, axit sunfuric đậm đặc có thể phản ứng với tất cả các kim loại (bao gồm vàng và bạch kim) ngoại trừ iridium và ruthenium để tạo thành muối kim loại hóa trị cao.

  • Cu + 2H2SO4 (đậm đặc) -> CuSO4 + SO2 ↑ + 2H2O

Phản ứng phụ:

  • 5Cu + 4H2SO4 (cô đặc) -> 3CuSO 4 + Cu2S + 4H2O

Tác dụng với sắt III tạo khí CO2, nước và muối sắt.

  • 2Fe + 6H2SO4 (đậm đặc) -> Fe2(SO4)3 + 3SO2 ↑ + 6H2O

Phản ứng với phi kim

Axit sulfuric đậm đặc có thể ôxi hóa phi kim như carbon, lưu huỳnh, phốt pho…Trong loại phản ứng này, axit sunfuric đậm đặc chỉ thể hiện tính chất oxy hóa.

  • C + 2H2SO4 (đậm đặc) -> CO2 + 2SO2 ↑ + 2H2O
  • S + H2SO4 (đậm đặc) -> 3SO2 ↑ + 2H2O
  • 2P + 5H2SO4 (đậm đặc) -> 2H3PO4 + 5SO2 ↑ + 2H2O

Phản ứng với các chất khử khác

Ngoài khả năng phản ứng với kim loại, phi kim thì nó còn có thể tác dụng với hydro sunfua , hydro bromua , hydro iodua.

  • H2S + H2SO4 (đậm đặc) -> S ↓ + SO2 + 2H2O
  • 2HBr + H2SO4 (đậm đặc) -> Br2 + SO2 + 2H2O
  • 8HI + H2SO4 (đậm đặc ) -> 4I2 + H2S + 4H2O
  • CaF2  + H2SO4   → CaSO4 + 2HF

Tính chất hóa học của axit sunfuric loãng

  • Có thể phản ứng với hầu hết các kim loại (hoạt động mạnh hơn đồng) và hầu hết các oxit kim loại để tạo ra muối sunfat và nước tương ứng.
  • Có thể phản ứng với muối chứa ion axit tương ứng với độ axit yếu hơn ion sunfat để tạo ra sunfat và axit yếu tương ứng.
  • Nó có thể phản ứng với kiềm để tạo ra sulfate và nước tương ứng.
  • Nó có thể phản ứng với kim loại trước hydro trong một số điều kiện nhất định để tạo ra muối sunfat và hydro tương ứng.
  • Trong điều kiện đun nóng, nó có thể là chất xúc tác cho quá trình thủy phân protein, disacarit và polysacarit.
  • Nó có thể hoạt động với chất chỉ thị để làm cho dung dịch thử quỳ tím có màu đỏ và dung dịch thử phenolphthalein không màu không bị đổi màu.

Ứng dụng của axit sunfuric

Axit sulfuric là hóa chất được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới và được sử dụng trong hầu hết các ngành công nghiệp như sản xuất phân bón, dược phẩm, chất tẩy màu, công nghiệp hóa dầu…

Sản xuất hóa chất

Là một hợp chất hóa học rất quan trọng, axit sunfuric được sử dụng trong quá trình sản xuất một số hóa chất nổi tiếng bao gồm axit hydrochloric, axit nitric, axit photphoric và nhiều hóa chất công nghiệp khác.

Lọc dầu

Quá trình tinh chế dầu thô đòi hỏi phải sử dụng một axit làm chất xúc tác và axit sunfuric thường được sử dụng cho mục đích này. Nó loại bỏ các hợp chất lưu huỳnh và hydrocacbon không bão hòa có trong dầu thô.

Luyện kim

‘Pickling’ là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả việc xử lý kim loại để loại bỏ tạp chất, rỉ sét hoặc cặn trên bề mặt, chẳng hạn như trong sản xuất thép. Ngày nay, việc sử dụng axit sulfuric cho mục đích này đã giảm đi một chút vì ngành công nghiệp hiện nay sử dụng axit hydrochloric. Mặc dù axit hydrochloric đắt hơn axit sulfuric, nhưng nó tạo ra kết quả nhanh hơn và giảm thiểu việc mất kim loại cơ bản trong quá trình tẩy.

Sản xuất vải rayon

Vải Rayon được làm từ sợi cellulose có nguồn gốc từ gỗ. Chúng được hòa tan trong dung dịch Tetra Amine Copper (II) để tạo ra một chất lỏng màu xanh đậm sau đó được bơm vào axit sulfuric để tạo thành sợi Rayon.

Sản xuất ắc quy chì

Axit sunfuric được sử dụng ở dạng loãng để hoạt động như một chất điện phân để liên kết các phần pin với nhau. Axit sulfuric được sử dụng theo cách này thường được gọi là Pin axit. Nó được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô cho xe hơi và xe tải.

Sản xuất thuốc

Axit sulfuric được sử dụng trong quá trình sản xuất các loại thuốc hóa trị kìm hóa chống và ngăn bệnh ung thư.

Sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu

Để sản xuất phân bón, ammonium sulfate và superphosphate cần sử dụng nhiều axit sulfuric.

Nhiều loại thuốc trừ sâu sử dụng axit sunfuric làm nguyên liệu thô như đồng sunfat và kẽm sunfat để làm thuốc diệt nấm cho cây, thallium sulfate làm thuốc diệt chuột, và sunfat sắt và đồng sunfat làm thuốc diệt cỏ.

Nó còn được sử dụng để cải thiện đất đá vôi có độ pH cao.

Kết luận: Trên đây là những tính chất vật lý và hóa học quan trọng nhất của axit H2SO4, ngoài ra còn có 1 axit vô cơ thông dụng khác là HNO3 cũng được sử dụng nhiều.