Rất ít hóa chất ảnh hưởng đến cuộc sống con người theo nhiều cách như axit sunfuric. Nó được sử dụng để sản xuất hàng nghìn sản phẩm hàng ngày và được gọi là hóa chất công nghiệp quan trọng nhất.
Axit sunfuric (còn được gọi là acid sunfuric hay hydro sunfat) là chất lỏng đậm đặc, không màu có công thức hóa học là H2SO4, khối lượng mol 98,079g/mol, mật độ phân tử 1,84 kg/L (so với nước là 1kg/L) và nhiệt độ sôi là 337°C. H2SO4 có độ sánh như dầu, đặc biệt là ở dạng cô đặc và trông giống như một loại xi-rô trong, khá nặng. Vì vẻ ngoài nhờn của nó nên nhiều năm trước đây nó còn một tên gọi khác là dầu của vitrol (hiện chỉ được dùng cho loại axit sunfuric đậm đặc thương mại). Tuy nhiên, không giống như dầu nhờn thông thường, H2SO4 là axit mạnh có tính ăn mòn mạnh.
Công thức cấu tạo H2SO4. Ảnh: Internet.
Ở dạng tinh khiết nhất, axit H2SO4 là chất lỏng có tính ăn mòn cao với độ pH 0,5 và có thể pha loãng với nước ở mọi nồng độ. Tiếp xúc lâu dài với nồng độ thấp hoặc tiếp xúc ngắn hạn với nồng độ cao có thể gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe. Axit sunfuric đậm đặc rất nguy hiểm, gây bỏng da và gây tổn thương mô nghiêm trọng khi tiếp xúc.
Vì sao axit sunfuric có tính ăn mòn cao?
Hai đặc tính chung chủ yếu giải thích cho tính ăn mòn của axit H2SO4 như sau:
- Đầu tiên, axit sunfuric là một chất khử nước cực mạnh, kết hợp mạnh với nước. Cụ thể, khi cho H2SO4 tiếp xúc với một chất rắn bất kỳ có chứa nước hoặc không khí ẩm, axit sunfuric nhanh chóng hút các phân tử nước và làm khô chất đó. Bởi vì quá trình này có thể xảy ra khá mạnh nên sẽ tạo ra phản ứng đốt cháy nhiều vật liệu hữu cơ như gỗ, giấy hoặc đường và để lại cặn cacbon.
Do đặc tính này với nước nên axit sunfuric khan tinh khiết không tồn tại trong tự nhiên. Mặc dù hoạt động núi lửa có thể tạo ra axit sunfuric (tùy thuộc vào lượng khí thải liên quan đến các núi lửa và các sol khí axit sunfuric từ một vụ phun trào có thể tồn tại ở tầng bình lưu trong nhiều năm) nhưng những sol khí này sau đó có thể chuyển đổi thành SO2 - một thành phần của mưa axit.
- Đặc tính thứ hai của axit sunfuric là xu hướng dễ dàng ion hóa. Trong dung dịch loãng, nhóm hydro và sunfat (SO42-) tách ra, tạo thành nhiều ion hydronium và ion sunfat tích điện âm tự do có khả năng gắn vào các nguyên tử khác. Do đó, H2SO4 dễ dàng phản ứng với nhiều kim loại và cacbon, lưu huỳnh và các chất khác.
Điều chế H2SO4 như thế nào?
Axit sunfuric được sản xuất từ lưu huỳnh. Đầu tiên, sulfur dioxide (SO2) thu được bằng cách đốt lưu huỳnh nóng chảy. Sau đó, với sự có mặt của chất xúc tác vanadi pentoxide chuyển SO2 thành sulfur trioxide (SO3).
Quy trình điều chế H2SO4 được thể hiện như sau:
Bước 1: Chuẩn bị sulfur dioxide
S(s) + O2(g) → SO2 (g)
Bước 2: Điều chế sulfur trioxide
Lưu huỳnh trioxit được hình thành khi sulfur dioxide phản ứng với oxy theo tỷ lệ 1:1 ở nhiệt độ 400°C - 450°C và áp suất 1-2 atm với sự có mặt của chất xúc tác V2O5 (oxit vanadi). Phản ứng này có tính chất thuận nghịch (phản ứng xảy ra ở hai chiều ngược nhau ở cùng một điều kiện).
2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)
Bước 3: Điều chế axit sunfuric đậm đặc
Lưu huỳnh trioxit hình thành lần đầu tiên được tạo ra để phản ứng với axit sunfuric đậm đặc. Lưu huỳnh trioxit không thể hòa tan trực tiếp trong nước vì nó dẫn đến sự hình thành sương mù. Sản phẩm thu được sau phản ứng này là H2S2O7 - còn gọi là oleum hay axit disulfuric hoặc axit pyrosulfuric - một oxoacid lưu huỳnh. Sau cùng, hòa tan olem thu được vào nước để tạo thành axit sunfuric đậm đặc.
H2SO4 + SO3(g) → H2S2O7(l)
H2S2O7(l) + H2O(l) → 2H2SO4
Cách pha loãng H2SO4 đặc an toàn
Tùy thuộc vào mục đích ứng dụng khác nhau mà nồng độ axit sunfuric sử dụng cũng có thể khác nhau. Để làm điều đó, người ta thường sử dụng nước để pha loãng H2SO4 đặc. Tuy nhiên, một quy tắc cố định để đảm bảo an toàn khi thực hiện là luôn cho axit vào nước rồi khuấy đều và không bao giờ được cho nước vào axit. Vì sao?
Khi axit H2SO4 phản ứng với nước tạo ra một lượng nhiệt lớn. Do vậy, trong khi pha loãng, nên thêm axit sunfuric đậm đặc vào nước vì axit nặng hơn, nó lắng xuống và nhiệt thoát ra sẽ bị tiêu tán trong nước, nhờ đó sẽ không xảy ra hiện tượng phun trào. Nước khi tiếp xúc với axit đột ngột sẽ chuyển thành hơi nước do nhiệt sinh ra trong quá trình phản ứng.
Nên cho H2SO4 đặc vào nước khi pha loãng để đảm bảo an toàn. Ảnh: Internet.
Ngược lại, nước nhẹ hơn nhiều so với axit sunfuric nên nếu bạn đổ nước vào axit, nước sẽ nổi lên trên và chỉ có một khoảng trống nhỏ tại nơi nước và axit tiếp xúc với nhau. Và như bạn đã biết, khi chúng phản ứng với nhau sẽ tỏa ra nhiều nhiệt cùng hơi nước và nó sẽ thổi bay mọi thứ ra khỏi thùng chứa.
H2SO4 được ứng dụng để làm gì?
Axit sunfuric có thể được ứng dụng trong gia đình nhưng chủ yếu là sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, thậm chí đây còn là một trong những hóa chất công nghiệp quan trọng nhất.
Ứng dụng của axit sunfuric trong gia đình
Đây là một hóa chất rất nguy hiểm và cần được xử lý cẩn thận. Vì những mối nguy hiểm đi kèm tương đối lớn nên việc sử dụng axit H2SO4 ở nhà là rất hạn chế, chủ yếu chỉ được sử dụng trong các chất tẩy rửa dầu mỡ và nước thông cống với khả năng ăn mòn và phân hủy nhanh rác thải hữu cơ gây tắc nghẽn, qua đó giúp việc thông tắc cống tại nhà trở nên dễ dàng hơn.
Ứng dụng của H2SO4 trong công nghiệp
1.Sản xuất hóa chất
Axit sunfuric có thể được sử dụng làm thành phần khi tạo ra các axit hữu ích khác như axit clohidric và axit nitric. Nó cũng có thể được sử dụng để tạo ra chất tẩy rửa tổng hợp, chất màu và thuốc nhuộm cũng như muối sunfat.
2.Chế biến kim loại
Được sử dụng rộng rãi trong chế biến kim loại. Gia công kim loại là nơi kim loại được nung nóng, làm nguội và tạo hình để tạo thành bất kỳ sản phẩm nào làm từ thép, sắt hoặc đồng (ví dụ: phương tiện vận tải, linh kiện máy tính, xây dựng, đường ống, vật liệu nhà ở,…).
Axit sunfuric được sử dụng trong hỗn hợp được gọi là “tẩy thép”, là một quá trình xử lý bề mặt được sử dụng để loại bỏ bất kỳ tạp chất rỉ sét hoặc cacbon nào để hoàn thiện kim loại, là một trong những giai đoạn cuối cùng và quan trọng nhất của quá trình xử lý kim loại. Ngoài ra, nó còn được dùng để tẩy rửa kim loại trước khi mạ.
3.Sản xuất pin
H2SO4 được sử dụng kết hợp với chì để tạo ra phản ứng tạo ra đủ electron để tạo ra điện áp cần thiết cho pin lớn như ắc quy dùng cho ô tô và máy kéo. Chất này đôi khi thường được gọi là “axit ắc quy” và là thành phần thiết yếu để tạo ra năng lượng cho ắc quy.
4.Sản phẩm tẩy rửa gia dụng và công nghiệp
Do tính chất ăn mòn cực mạnh nên axit sunfuric là thành phần chính của nhiều sản phẩm tẩy rửa và thông tắc cống rãnh. Ngoài ra, nó còn được sử dụng để sản xuất các loại muối sunfat, chế tạo thuốc nổ, cao su và nhựa, thuốc nhuộm, giấy, tơ sợi, sơn, bình cứu hỏa, chất khử trùng,…
5.Sản xuất thuốc
-
Được sử dụng để phá hủy DNA của tế bào ung thư bằng cách sản xuất thuốc hóa trị.
-
Sản xuất thuốc giảm đau.
-
Là thành phần cơ bản của thuốc mỡ bôi ngoài da có tên Debacterol để điều trị các bệnh nhiễm trùng da khác nhau và lở loét nhiệt miệng.
6.Chế biến thực phẩm
Tại sao một axit độc hại lại được dùng trong ngành thực phẩm? Lý do là vì sulfite và sulfur dioxide giúp ngăn ngừa hư hỏng thực phẩm và sản sinh ra các chất có hại như nitrosamine. Có thể nhiều người không nhận ra nhưng trong chế biến thực phẩm H2SO4 được ứng dụng để làm phá vỡ thành tế bào của rau và trái cây để chúng dễ tiêu hóa hơn. Nó cũng có thể giúp bảo quản thực phẩm bằng cách tiêu diệt vi khuẩn hoặc nấm trước khi chúng có thể phát triển.
7.Sản xuất dầu mỏ và xăng dầu
Axit sunfuric phân hủy hydrocarbons thành các chất dễ quản lý hơn trước khi chúng được tinh chế thành xăng và khí đốt.
8.Quản lý chất thải
Rất nhiều rác thải từ quá trình sản xuất được đổ vào các bãi chôn lấp. Để trung hòa chất hữu cơ và ngăn chặn giải phóng khí độc, người ta thường sử dụng axit sunfuric cho quá trình này. Đồng thời, nó cũng đóng vai trò là chất xúc tác phá vỡ các liên kết hóa học của vật liệu. EPA đã đặt ra giới hạn về lượng H2SO4 có thể thải ra môi trường, nhưng suy cho cùng nó vẫn rất có hại cho con người.
9.Ứng dụng H2SO4 trong nông nghiệp
Ứng dụng lớn nhất của axit sunfuric trong ngành nông nghiệp là sản xuất phân bón. Cụ thể, những loại phân này được tạo ra bằng cách chiết xuất axit photphoric từ đá photphat và xử lý nó bằng axit sunfuric, kết quả tạo ra các loại phân lân vô cơ như amoni sunfat và supe lân của vôi. Phân được rải ra đồng ruộng để cung cấp dưỡng chất cho cây trồng.
Mua axit H2SO4 ở đâu uy tín tại Việt Nam?
Nếu Quý khách muốn tìm đơn vị cung cấp axit sunfuric chất lượng với giá hợp lý để phục vụ cho quy trình sản xuất, hoặc dùng cho phòng thí nghiệm, trường học,… thì KPTCHEM sẽ là lựa chọn hoàn hảo. Chúng tôi là một trong những đơn vị cung cấp hóa chất H2SO4 hàng đầu tại Việt Nam. Với đội ngũ nhân viên có năng lực chuyên môn cao cùng hệ thống xe bồn chuyên dụng, KPTCHEM sẽ mang đến cho Quý khách sản phẩm chất lượng với chi phí tối ưu nhất. Không chỉ giao hàng trong nước, chúng tôi còn có thể vận chuyển ra nước ngoài mà vẫn đảm bảo chất lượng hóa chất tốt nhất. Hãy liên hệ ngay cho bộ phận tư vấn của chúng tôi để được hỗ trợ nhanh chóng 24/7.
FAQ
H2SO4 làm quỳ tím chuyển màu gì?
Câu trả lời: Màu đỏ. Vì axit sunfuric là một axit mạnh, có nghĩa là nó phân ly mạnh thành các ion cấu thành của nó là ion hydro và ion sunfat. Các ion hydro này phản ứng với giấy quỳ tím chuyển sang màu đỏ.
H2SO4 loãng tác dụng với kim loại nào?
Tương tự các loại axit khác, axit sunfuric loãng phản ứng với kim loại tạo ra khí hydro và muối (kim loại sunfat). Kim loại tác dụng với H2SO4 loãng gồm: sắt (Fe), nhôm (Al), kẽm (Zn), mangan (Mn), magie (Mg).
H2SO4 loãng không tác dụng với đồng (Cu), bạc (Ag) và vàng (Au).
Vì sao Sacarozơ bị hóa đen trong H2SO4 đặc?
Axit sunfuric là axit mạnh, nó sẽ thêm một proton (H+) vào bất cứ thứ gì chấp nhận nó. Đặc biệt, nó sẽ thêm một proton vào H2O để chuyển nó thành ion hydroxonium H3O+. Đây là cách axit sunfuric loại bỏ nước và là một chất khử nước. Với carbohydrate (đường, glucose, tinh bột, xenlulo, v.v.), axit sẽ tạo ra các nhóm -OH hoặc hydroxyl hữu cơ, làm cho các nhóm hydroxyl bị loại khỏi carbon.
>> Xem video thí nghiệm phản ứng giữa đường và H2SO4 tại đây.
Khối đường có công thức phân tử là C12H22O11, giống như bất kỳ loại carbohydrate nào khác. Axit sunfuric sẽ phá vỡ các liên kết acetal trong carbohydrate. Vì vậy, kết quả là axit phân hủy đường tạo thành cacbon dioxide và nước, và phản ứng tỏa nhiệt đủ để làm bay rất nhiều hơi nước than chì màu đen.
C12H22O11 → 12C + 11H2O
Nó cũng sẽ tác động tương tự với nhiều loại tinh bột và xenlulo, cũng như da người. Đó là lý do vì sao việc sử dụng axit sunfuric là cực kỳ nguy hiểm và cần phải trang bị đồ bảo hộ khi tiếp xúc, sản xuất, thí nghiệm.
