Jaki jest związek między kwasem siarkowym a wodą?
Jedną metodą przygotowywania kwasu siarkowego jest nawilżenie cząsteczki trójtlenku siarki (SO 3 ) cząsteczką wody (H 2 O).Reakcja jest tak 3 #43;H 2 o rarr;H 2 SO 4 .Najwyraźniej kwas siarkowy ma ścisłe połączenie z wodą;Ponadto jest całkowicie rozpuszczalny w wodzie.Łączenie skoncentrowanego kwasu siarkowego z wodą jest potencjalnie niebezpieczne, ponieważ reakcja może być gwałtowna.Wynika to z faktu, że dwie substancje wchodzą w interakcje i mdash;nie tylko jeden lub dwa mechanizmy i mdash;Ale dzięki wielu mechanizmom, każdy dodaje się stopniowo do całkowitego uwalniania energii.
Piere kwas siarkowy nie jest tylko polarny;Może faktycznie jonizować się poprzez transfer protonowy, proces zwany auto-protolizą.Ta reakcja jonizacji jest zapisywana 2 H 2 SO 4 RARR;[H 3 SO 4 ] #43; [HSO 4 ] #45; .Zjawisko to ułatwia kwasowi siarkowemu i wodzie tworzenie wiązań wodorowych.W ten sposób energia w postaci ciepła wchodzi do otaczającego układu.
Gdziekolwiek dostępne są do tego dostępne atomy wodoru, azotu, tlenu i fluoru, mogą powstać słabe wiązania zwane wiązaniami wodorowymi.W przypadku kwasu siarkowego jeden lub dwa jony wodoru mogą pozostawić kwas związany z pobliskimi cząsteczkami wody.Takie dodatnio naładowane jony hydronowe (H 3 O #43; ) łatwo tworzą się, ponieważ atomy tlenu cząsteczek wody oferują środowiska bogate w elektron, do których rysowane są jony wodoru.Geometria jonu hydronowego jest bardziej symetryczna niż cząsteczka wody.Umożliwia to jednolity rozkład ładunku, dodając do uwalniania energii do układu, gdy łączy się kwas siarkowy i woda.
Kolejnym uwalnianiem energii wspomaganym przez symetrię jest tworzenie podwójnie naładowanego anionu siarczanu (a więc 4 #45; 2 ).Dwa bezpłatne elektrony mogą zamieszkać na dowolnym z czterech atomów tlenu.Podobnie jak ładunki odpychają się nawzajem, a tym samym uwolnij energię do systemu, jeśli mogą uciec do zewnętrznych regionów jonu;Oczywiste jest, że działanie to uwalnia energię jako odwrotność i mdash;łączenie jak opłaty i mdash;przyjmuje energię.Wysokie stałe dielektryczne kwasu siarkowego i wody umożliwiają wysoki stopień ochrony ładunku po połączeniu.Dodaj do tej dalszej stabilizacji umożliwionej przez dodatkowe warstwy wody otaczającej najgłębszą warstwę związaną z wodorem.
Z powyższych powodów należy zachować ostrożność przy łączeniu skoncentrowanego kwasu siarkowego i wody.Kwas należy stopniowo dodawać do mieszania wody, a nie na odwrót.Zapobiega to nadmierne uwalnianie ciepła, co prowadzi do nagłego gotowania z gwałtownym wyrzucaniem kwasu na skórę lub na oczy.Połączenie kwasu siarkowego i wody stosuje się w produkcji nawozów, produkcji stali, bieleniu miazgi Kraft i w akumulatorach motoryzacyjnych.