황산 (H2SO4) 수식, 특성, 구조 및 용도

그 황산 (H₂그래서₄₎유분 및 무색의 액체 화합물로 열 방출과 금속 및 조직 부식에 물에 용해됩니다. 목재 및 대부분의 유기 물질이 접촉 할 때 그것을 탄화 시키지만 화재를 일으키지는 않습니다..

황산은 모든 산업 화학 물질의 아마 가장 중요하고 무거운 소비는 국가의 경제의 일반적인 상태의 지표로 여러 번 인용되었다.

저농도에 장시간 노출되거나 고농축에 단기간 노출되면 건강에 해로운 영향을 미칠 수 있습니다. 황산의 가장 중요한 용도는 인산염 비료 산업에있다.

기타 중요한 용도는 석유 정제, 안료 생산, 강철 산 세척, 비철 금속 추출 및 폭발물, 세제, 플라스틱, 인공 섬유 및 의약품 제조에 있습니다.

색인

1 Vitriol, 황산의 전례
2 공식
3 화학 구조
- 3.1 2D에서
- 3.2 3D에서
4 특성
- 4.1 물리적 및 화학적 특성
- 4.2 공기 및 물과의 반응
- 4.3 인화성
- 4.4 반응성
- 4.5 독성
5 용도
- 5.1 간접
- 5.2 직접
6 황산 산업의 발전
- 6.1 Vitriol 과정
- 6.2 리드 카메라
7 현재 생산 : 접촉 과정
- 7.1 이중 접촉 과정
8 황산 생산에 사용되는 원자재
- 8.1 파이 라이트
- 8.2 이산화황
- 8.3 재활용
9 임상 효과
10 보안 및 위험
- 10.1 GHS의 유해성 등급
- 10.2 신중한 협의회의 코드
11 참고

Vitriolo, 황산의 역사

중세 유럽에서 황산은 연금술사에 의해 vitriol, vitriol oil 또는 vitriol liqueur로 알려졌습니다. 그것은 가장 중요한 화학 물질로 여겨졌 고 철학자의 돌로 사용하려했습니다..

수메르 사람들은 이미 여러 종류의 vitriol 목록을 가지고있었습니다. 또한 갈렌, 그리스 의사 디오스 코 리드스 (Dioscorides)와 플리 니 더 노인 (Pliny the Elder).

hellenistic alchemical works에서 이미 유리 물질 (vitriólicas) 물질의 야금 학적 용도에 대해 언급했다. Vitriol은 황산을 얻을 수있는 유리질 미네랄 그룹입니다.

수식

-수식: H₂그래서₄

-캐스 번호: 7664-93-9

화학 구조

2D에서

3D

특징

물리 화학적 특성

황산은 강한 산화성 산의 반응성 그룹에 속한다..

공기와 물과의 반응

- 산성 80-90 %를 초과하지 않는, 물과의 반응을 무시할 후 가수 분해 열 극단적 심한 화상을 입을 수.

인화성

- 강한 산화성 산은 일반적으로 비가 연성입니다. 연소 현장에 산소를 공급하여 다른 물질의 연소를 촉진 할 수 있습니다.

- 그러나, 황산은 반응성이 높고 미세 분열 된 가연성 물질과 접촉 할 때 점화 할 수 있습니다.

- 가열하면 유독 가스가 발생 함..

- 거대한 다양한 물질과 폭발성이거나 양립 할 수 없다..

- 높은 온도와 압력에서 폭력적인 화학 변화를 겪을 수 있습니다..

- 물과 격렬하게 반응 할 수 있음.

반응성

- 황산은 강산성이다..

- 브롬 펜타 플루오 라이드와 격렬하게 반응합니다..

- 80 ° C에서 파라 - 니트로 톨루엔으로 폭발 함.

- 수분이 함유 된 용기에 진한 황산이 결정 과망간산 칼륨과 혼합되면 폭발이 발생합니다. 70 ° C에서 폭발하는 망간 헵톡 시드가 형성됨..

- 아크릴로 니트릴과 진한 황산의 혼합물은 잘 냉각 된 상태를 유지해야하며, 그렇지 않으면 격렬한 발열 반응이 일어난다..

- 다음의 물질 중 하나와 동일한 부분에 밀폐 용기의 황산 (96 %)에 혼합하여 온도와 압력의 증가 아세토 니트릴, 아크롤레인, 2- 아미노 에탄올, 수산화 암모늄 (28 %), 아닐린, N- 부틸 알데히드, 클로로 설 폰산, 에틸렌 디아민, 에틸렌 이민, 에피 클로로 히 드린, 에틸렌 시아 노히 드린, 수소 (36 %), 불산 (48.7 %), 아세트산, 프로피, 프로필렌 옥 시드, 수산화 나트륨, 스티렌 모노머.

- 황산은 (농축) 산성이 매우 위험한 접촉 탄화물, 브로 메이트, 클로 레이트, 전격 성 물질, 피크 레이트, 및 금속 분말 인.

- 그것은 알릴 클로라이드의 격렬한 중합을 유도 할 수 있고 차아 염소산 나트륨과 발열 반응하여 염소 가스를 생성한다..

- 클로로 황산과 98 % 황산을 혼합하여 HCl을 얻는다..

독성

- 황산은 모든 신체 조직에 부식성이 있습니다. 증기를 흡입하면 심한 폐 손상을 일으킬 수 있습니다. 눈과의 접촉은 시력 상실을 초래할 수 있습니다. 피부와의 접촉은 심각한 괴사를 일으킬 수 있음..

- 1 티스푼에서 1 온스의 농축 된 화학 물질 사이의 황산 섭취는 성인에게 치명적일 수 있습니다. 비록 산이 기관에 접근하면 몇 방울조차도 치명적일 수 있습니다.

- 만성적 인 노출은 기관지염, 구내염, 결막염 및 위염을 일으킬 수 있습니다. 위 천공과 복막염이 생길 수 있으며 순환기가 붕괴 될 수 있습니다. 순환 충격은 종종 사망의 직접적인 원인입니다..

- 만성 호흡기, 위장관 또는 신경 질환 및 눈과 피부병을 앓고있는 사람들은 더 큰 위험에 노출됩니다..

용도

- 황산은 세계에서 가장 많이 사용되는 산업 화학 물질 중 하나입니다. 그러나 대부분의 용도는 성분이 아닌 시약으로 간접적 인 것으로 간주 될 수 있습니다

- 대부분의 황산은 다른 화합물의 생산에 사용 된 산 또는 일부 종류의 황산염 잔류 물로서 소비된다..

- 특정 수의 제품에는 황 또는 황산이 함유되어 있지만 거의 모든 제품이 소량의 특수 제품입니다.

- 2014 년에 생산 된 황산의 약 19 %는 약 20 화학 공정에서 소비되고, 나머지는 산업용 애플리케이션과 기술의 다양한 소비.

- 인산, 티탄 불화 수소산, 황산 암모늄 이산화 우라늄 금속 가공 용도 : 수요 전세계 황산의 성장이 감소하는 순서로의 생산에 기인.

간접적 인

- 황산의 가장 큰 소비자는 비료 산업입니다. 2014 년 세계 총 소비량의 58 % 이상을 차지하지만,이 비율은 다른 화학 및 산업 응용 분야의 높은 성장의 결과로 2019 년까지 약 56 %로 감소 할 것으로 예상됩니다..

- 인산염 비료 물질, 특히 인산의 생산은 황산의 주요 시장입니다. 그것은 또한 3 중과 인산염 및 1 인산염 및 2 암모늄과 같은 비료 물질의 제조에 사용됩니다. 과인산 염 및 황산 암모늄의 생산에는 소량이 사용됩니다.

- 다른 산업 용도에서, 황산 상당량 그러한 니트로 화, 탈수 축합 등뿐만 아니라 석유 정제에 관련된 유기 화학자 및 화학 반응 공정에서, 반응 매질 산성 탈수로서 사용 , 여기서 그것은 조질 증류 액의 정제, 알킬화 및 정제에 사용된다.

- 무기 화학 산업에서 TiO2, 염산 및 플루오르 화 수소산의 안료 제조에서 주목할 만하다..

- 처리 산업에서 금속, 산 세척 강철, 구리 침출 광석, 우라늄, 바나듐, 황산은 미네랄 습식 처리에 사용하고, 정제하고, 도금 금속의 전해 욕조의 제조 방법에있다 비철금속.

- 제지 산업에서의 목재 펄프의 제조, 일부 섬유의 제조, 화학 섬유 제조 및 스킨의 선탠에서의 특정 공정은 또한 황산을 필요로한다.

직접

- 아마도 황이 최종 생성물에 혼입되는 황산의 가장 큰 용도는 유기 설 폰화 과정, 특히 세제 제조 과정에있을 것이다.

- Sulfonation은 다른 유기 화학 물질과 약품을 얻기 위해 중요한 역할을합니다..

- 납산 배터리는 더 알려진 황산을 함유하는 소비자 제품들 중 하나와 황산의 총 소비의 작은 부분이다.

- 특정 조건 하에서 황산은 미국 서부의 사막 지역에서 발견되는 것과 같이 매우 알칼리성 인 토양의 복구를 위해 농업에서 직접 사용됩니다. 그러나,이 사용은 사용 된 황산의 총량면에서 그리 중요하지 않습니다.

황산 산업의 발전

Vitriol 과정

황산을 얻는 가장 오래된 방법은 여러 가지 형태의 황산염 인 자연산의 황산염 (vitriols)의 열 분해를 기반으로하는 이른바 "vitriol 과정"입니다.

페르시아어 연금술사는 라지 (865-925 AD)와 자말 알 딘 Watwat (1318 AD) (도 게벨 721-815 AD라고도 함) 자비 르 이븐 하이얀 그들의 목록 미네랄 분류의 황산염을 포함.

"vitriol 과정"에 대한 첫 번째 언급은 Jabir ibn Hayyan의 저서에 실렸다. 그런 다음 연금술사 St Albert the Great와 Basilius Valentinus가이 과정을보다 자세히 설명했습니다. 명반과 calcantite (파란색 vitriol) 원료로 사용.

중세가 끝나고 황산은 습기가있는 환경에서 황산염으로 태워 졌던 유리 용기에서 소량으로 얻어졌다..

vitriol 공정은 16 세기부터 산업계에서 황산에 대한 수요가 증가했기 때문에 사용되었습니다.

Vitriolo de Nordhausen

생산의 초점은 노르 드 하우젠 (Nordhausen)의 독일 도시 (Nordhausen의 "vitriol"로 시작된 vitriol)에서 철 (II) 황산염이 사용 된 곳 (녹색 vitriol, FeSO₄ - 7H₂O)을 원료로하여 가열하고, 생성 된 삼산화황을 물과 혼합하여 황산 (황산유).

이 공정은 갤리선에서 수행되었으며, 그 중 일부는 병렬로 여러 단계로 여러 가지 수준의 포도당 오일을 얻을 수있었습니다.

리드 카메라

18 세기에 "납 챔버 공정 (lead chamber process)"으로 알려진 황산 생산을위한보다 경제적 인 공정이 개발되었다..

그때까지, 산의 최대 농도는 78 % 였고, "vitriol 공정"에서는 농축 된 산과 발연이 얻어 졌으므로이 방법은 "공정"의 출현까지 업계의 특정 부문에서 계속 사용되었습니다. 1870 년에 "접촉"을 일으켰다..

발연 탄산염 또는 발연 황산 (CAS : 8014-95-7)은 기름 성 농도와 암갈색의 색소, 삼산화황 및 황산의 다양한 조성을 갖는 용액으로 H₂그래서₄.xSO₃ (여기서 x는 황산화물 (VI)의 유리 몰 함량을 나타냄). x가 1 인 값은 실험식 H₂S₂O₇, 디설 폰산 (또는 황 황산).

프로세스

납 챔버의 공정은 황산을 대량 생산하기위한 산업적 방법으로, "접촉 프로세스 (contact process)"로 대체되기 전에 사용되었습니다..

영국의 버밍엄 (Birmingham)에있는 1746 년 존 로벅 (John Roebuck)은 이전에 사용되었던 유리 용기보다 강하고 값이 싸고 훨씬 더 크게 만들어 질 수있는 납 - 라이닝 된 챔버에서 황산을 생산하기 시작했습니다..

납 시트가 라이닝 된 큰 챔버에 증기와 질소 산화물이 포함 된 이산화황 (황 원소와 같은 황을 함유 한 원소 황 또는 금속 미네랄의 연소에서 발생).

이산화황과 이산화질소가 용해되었고, 약 30 분 동안 이산화황이 황산으로 산화되었다.

이로 인해 황산 생산의 효과적인 산업화가 가능 해졌고 다양한 개선을 통해이 공정은 거의 2 세기 동안 표준 생산 방식으로 유지되었습니다.

1793 년 Clemente y Desormes는 납 챔버 공정에 보충 공기를 도입하여 더 나은 결과를 달성했습니다..

1827 년 Gay-Lussac은 납실에서 나오는 폐가스로부터 질소 산화물을 흡수하는 방법을 도입했습니다..

1859 년 글로버 (Glover)는 고온의 가스를 동반하는 방식으로 새로 형성된 산에서 질소 산화물을 회수하는 방법을 개발하여 질소 산화물을 지속적으로 촉매 작용을 가능하게했습니다..

1923 년 Petersen은 1950 년대까지 접촉 절차에 대한 경쟁력을 허용하는 개선 된 타워 공정을 도입했습니다.

챔버 공정은 매우 견고하여 1946 년에도 세계 생산량의 25 %를 차지했다.

현재 생산 : 접촉 프로세스

접촉 공정은 현대 산업 공정에서 필요한 고농축의 황산 생산의 현재 방법이다. 백금은이 반응의 촉매제였습니다. 그러나, 이제는 오산화 바나듐 (V2O5)이 바람직하다..

1831 년 영국 Bristol에서 Peregrine Phillips는 승온에서 백금 촉매를 사용하여 삼산화황을 삼산화황으로 산화시키는 특허를 취득했습니다.

그러나 그의 발명의 채택과 접촉 프로세스의 집중적 인 개발은 염료 제조를위한 발굴 작업이 1872 년 이후로 증가한 후에 시작되었습니다..

다음으로,보다 우수한 고체 촉매를 탐색하고, SO2 / SO3 평형의 화학 및 열역학을 조사 하였다.

연락 절차는 5 단계로 나눌 수 있습니다.

이산화황을 형성하기위한 황과 이산화질소 (O2)의 조합.
정화 시설에서 이산화황의 정화.
450 ℃의 온도 및 1-2 기압의 압력에서 바나듐 펜톡 사이드 촉매의 존재하에 이산화황에 과량의 이산화 산소를 첨가한다..
생성 된 황 삼중화물은 황산에 첨가되어 발연 황산 (이황산).
그런 다음 발연 황산을 물에 첨가하여 매우 농축 된 황산을 형성한다.

질소 산화물 공정의 가장 큰 단점은 (납실 공정 중에) 얻은 황산의 농도가 최대 70 ~ 75 %로 제한되는 반면 접촉 공정은 농축 된 산 (98)을 생산한다는 것이다. %).

접촉 공정을위한 상대적으로 저렴한 바나듐 촉매의 개발과 함께 농축 황산에 대한 수요 증가와 함께 질소 산화물 공정 설비에서의 황산의 세계적인 생산은 꾸준히 감소했다.

1980 년까지 서유럽과 북아메리카의 질소 산화물 공정 설비에서 생산 된 산은 실제로 발생하지 않았다..

이중 접촉 프로세스

이중 접촉 이중 흡수 공정 (DCDA 또는 Double Contact Double Absorption)은 황산 생산 공정에서 접촉 공정 개선을 가져 왔습니다.

1960 년 바이엘은 이른바 이중 촉매 공정에 대한 특허를 신청했습니다. 이 과정을 사용한 최초의 공장은 1964 년에 시작되었습니다..

SO 흡수 스테이지₃ 최종 촉매 단계 전에 예비 적으로, 개선 된 접촉 공정은 SO 전환율을 현저히 증가시켰다₂ , 대기로의 배출을 실질적으로 감소시킨다..

가스는 최종 흡수 컬럼을 통해 다시 통과되어 높은 SO 전환 효율₂ ~에₃ (약 99.8 %),보다 높은 농도의 황산.

이 과정과 일반적인 접촉 과정의 본질적인 차이점은 흡수 단계의 수.

1970 년대부터 주요 산업 국가는 환경 보호에 대한보다 엄격한 규제를 도입했으며 이중 흡수 과정은 새로운 공장에서 일반화되었습니다. 그러나, 종래의 접촉 프로세스는 덜 까다로운 환경 기준을 가진 많은 개발 도상국에서 계속해서 사용되고있다.

접촉 프로세스의 현재 개발에 대한 가장 큰 추진력은 프로세스에서 생성 된 많은 양의 에너지의 회수 및 활용 증가에 초점을 맞추고 있습니다.

실제로 크고 현대적인 황산 공장은 화학 공장뿐만 아니라 화력 발전소로도 볼 수 있습니다.

황산 생산에 사용되는 원료

황철석

황철광은 20 세기 중반까지 황산 생산에있어 지배적 인 원재료 였는데, 석유 정제 과정과 천연 가스 정화에서 원소 황의 대량 회수가 시작되어 주요 원료가되었다. 산업 보험료.

이산화황

현재 이산화황은 여러 가지 원료로부터 여러 가지 방법으로 얻어진다..

미국에서는이 산업이 20 세기 초반부터 "Frasch Process"에 의해 지하 매장지에서 원소 황을 얻는 데 기반을두고 있으며,.

적당히 농축 된 황산은 다른 산업 공정의 부산물로 얻어진 다량의 황산을 재 농축 및 정제하여 생산됩니다.

재활용

이 산의 재활용은 특히 주요 선진국 환경의 관점에서 점차 중요 해지고 있습니다.

원소 황 및 황철석에 기초한 황산의 제조는 당연히 시장 조건에 상대적으로 민감합니다. 왜냐하면 이들 물질에서 생산 된 산은 주요 제품을 대표하기 때문입니다.

다른 한편, 황산이 다른 공정에서 발생하는 폐기물을 제거하는 수단으로 제조 된 부산물 인 경우, 황산 시장의 조건에 따라 생산 수준이 결정되는 것이 아니라 주요 제품.

임상 효과

-황산은 산업 및 욕실 청소기와 같은 일부 가정용 청소 제품에 사용됩니다. 건전지에도 사용됩니다..

-특히 고농축 제품의 고의적 섭취는 심각한 부상과 사망을 초래할 수 있습니다. 이러한 섭취 노출은 미국에서는 드물지만 전 세계 다른 지역에서 흔히 발생합니다.

-그것은 조직 손상과 단백질 응고를 일으키는 강한 산성입니다. 그것은 피부, 눈, 코, 점막, 호흡기 및 위장관 또는 접촉하는 모든 조직에 부식성이 있습니다.

-손상의 정도는 접촉의 농도와 지속 기간에 의해 결정됩니다.

-경미한 노출 (10 % 미만의 농도)은 피부, 위 호흡 기관 및 위장 점막의 자극을 일으 킵니다..

-급성 흡입 노출의 호흡기 영향에는 코와 목의 자극, 기침, 재채기, 반사성 기관지 경련, 호흡 곤란 및 폐부종이 포함됩니다. 갑작스런 순환기 붕괴, 성문 부종 및 손상된기도 또는 급성 폐 손상으로 사망 할 수 있습니다..

-황산의 섭취는 즉시 상복부의 통증, 구토, 타액 분비, 구토, "원두 커피"의 점액 성 또는 출혈성 재료 측면을 일으킬 수 있습니다. 가끔 볼 신선한 혈액을 구토.

-진한 황산의 섭취는 식도의 부식, 괴사 및 식도 또는 위의 천공, 특히 유문에서 발생할 수 있습니다. 때로는 소장 손상이 나타납니다. 나중에 합병증은 협착 및 누공 형성을 포함 할 수 있습니다. 대사 산증은 섭취 후 발생할 수 있습니다..

-괴사와 흉터로 심한 화상을 입을 수 있습니다. 신체 표면의 충분히 넓은 영역이 영향을 받으면 치명적일 수 있습니다.

-눈은 특히 부식에 민감합니다. 황산의 농도가 낮더라도 자극, 찢어짐 및 결막염이 발생할 수 있습니다. 황산을 고농도로 섞으면 각막 화상, 시각 상실, 때때로 풍선 천공이 일어납니다..

-만성 노출은 폐 기능의 변화, 만성 기관지염, 결막염, 폐기종, 잦은 호흡기 질환, 위염, 치아 에나멜의 침식 및 호흡 가능한 암과 연관 될 수있다.

보안 및 위험

화학 물질의 분류 및 표시를위한 국제 조화 시스템 (SGA)의 위해 성명

화학 물질 분류 및 (GHS)의 표지의 세계 조화 시스템은 전 세계적으로 (국가를 일관성있는 기준을 사용하여 다른 나라에서 사용되는 다양한 분류 기준 및 표시를 대체하도록 설계 유엔에 의해 생성 된 국제적으로 합의 된 시스템입니다 2015 년 유나이티드).

(; 유엔, 2015; 유럽 화학 물질 청, 2017 PubChem, 2017)는 다음과 같이 위험 클래스 (및 GHS의 그것의 해당 장) 분류 기준 및 표시, 황산에 대한 권장 사항은 다음과 같습니다 :

GHS의 유해성 등급

H303 : 삼키면 유해 할 수 있음 [경고 : 급성 경구 독성 - 구분 5] (PubChem, 2017).

H314 : 심한 피부 화상과 눈 부상을 일으킴 [위험한 피부 부식성 / 자극성 - 구분 1A, B, C] (PubChem, 2017).

H318 : 심각한 눈 손상 발생 [위험한주의 사항 / 눈 자극성 - 구분 1] (PubChem, 2017).

H330 : 흡입하면 치명적 임 [위험한 급성 독성, 흡입 - 범주 1, 2] (PubChem, 2017).

H370 : 장기 손상 [위험 특별한 표적 장기 독성, 1 회 노출 - 구분 1] (PubChem, 2017).

H372 : 장기간 또는 반복 노출로 인한 장기 손상 초래 [위험 특별한 표적 장기 독성, 반복 노출 - 구분 1] (PubChem, 2017).

H402 : 수생 생물에 유해 함 [수생 환경 유해성 - 3 급] (PubChem, 2017).

건전한 협의회의 규정

P260, P264, P270, P271, P273, P280, P284, P301 + P330 + P331, P303 + P361 + P353, P304 + P340, P305 + P351 + P338, P307 + P311, P310, P312, P314, P320, P321, P363, P403 + P233, P405, P501 및 (PubChem, 2017).

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화학

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