حمض الكبريتيك: الاستخدامات والفوائد
تم تصنيف المواد الكيميائية من قبل عالم الكيمياء روبرت بويل لأول مرة في القرن السابع العاشر إلى أحماض وقواعد وأطلق على القواعد اسم آخر هو القلويات.
تم اعتماد هذا التصنيف بعد ترتيب المواد وفق خصائصها التي تتمتع بها والتي تميزها عن غيرها فعلى سبيل المثال كانت الحموض مواد ذات طعم حامض وتسبب تآكل المعادن على المدى الطويل.
أما القواعد فهي مواد تمتلك ملمس زلق نوعًا ما، وفي حال وضعنا ورقة عباد الشمس بسائل قلوي فإن لونها يتحول للون الأزق.
بكلا الحالتين تقل الخصائص التي تتمتع بها كل مادة عند خلطها مع الأخرى فنجد أن الحموض تقل حامضيتها عند مزجها مع القلويات، وكذلك القلويات تختلف خصائصها بعد خلطها مع الحموض.
تسمى التفاعلات الكيميائية السابقة التي يتم من خلالها المزج بين القواعد والحموض تفاعلات التعادل.
مع ذلك هناك العديد من الأمور المشتركة بين الحموض والقواعد، حيث أن جميع الحموض تطلق الهيدروجين في المحاليل، وأيضًا القواعد تطلق أيون الهيدروكسيد.
سنتحدث اليوم في هذا المقال عن أحد أنواع الحموض المهمة والشهيرة التي تمتلك استخدامات وفوائد عديدة.
ما هو حمض الكبريتك؟
إن حمض الكبريتك أو ما يعرف بحمض الكبريت أو حمض السلفوريك يمتلك صيغة كيميائية هي H2SO4 وهو من الأحماض المعدنية القوية التي تمتلك خاصية الذوبان في الماء بكل تراكيزه.
يعتبر حمض الكبريت من أول الأحماض التي تم اكتشافها في التاريخ وعرفه العرب منذ القرن الثامن الميلادي، أما في أوروبا فقد عرفوه في القرن الرابع والخامس عشر.
أطلق العالم الكيميائي جابر بن حيان اسم زيت الزاج على حمض الكبريت وهو الذي قام بتحضيره واكتشافه.
من أشهر التفاعلات التي تنسب لحمض الكبريت هو تفاعل السلفنة، وهناك العديد من التفاعلات الأخرى التي تتم معه.
يكون حمض الكبريت على شكل سائل كثيف نوعًا ما وعديم اللون، ولكن في بعض الحالات قد يميل للون البني قليلًا.
يعتبر من الأحماض الزيتية التي تمتزج بالماء بشكل كامل وفي بدايات اكتشافه كان يطلق عليه اسم زيت الزاج.
يستخدم حمض الكبريتيك في الصناعات الكيميائية منذ وقت طويل حيث يعتبر أنه ثاني أكثر السوائل التي يتم تصنيعها بعد المياه القابلة للشرب، إضافة إلى كون تكلفته المادية هي الأقل مقارنة مع غيره من الحموض، وبالتالي اكتسب مكانة مميزة في المجال الصناعي حول العالم.
الخواص الفيزيائية والكيميائية
من الممكن عمليًا أن نقوم بتحضير حمض الكبريتيك بتركيز 100 بالمئة، ولكن يفقد الحمض أثناء الغليان ثلاثي أكسيد الكبريت وبالتالي تكون النتيجة حمض تركيزه 98.3 ينحل بسهولة في الماء ويترافق هذا الانحلال نشر كمية كبيرة من الحرارة.
لذلك ينصح بأن يتم أخذ الحيطة والحذر خلال تمديد حمض الكبريت ويجب أن يتم صب الحمض فوق الماء وليس بالعكس، لأن الحمض شديد الشراهة للماء من أجل ذلك يتم استخدامه في تجفيف الغازات الرطبة.
من أهم الخصائص التي يمتلكها فيزيائيًا:
- نقطة الغليان هي 337.22 درجة مئوية.
- الكثافة هي 1.8302 جرام في كل سم مكعب.
- الكتلة المولية هي 98.079 جرام في كل مول.
- اللزوجة هي 0.267 نيوتن في الثانية.
بالنسبة للخواص الكيميائية فهي تختلف وفق التركيز الموجود للسائل، حيث نجد أن حمض الكبريت الممدد يتفاعل بشكل مباشر مع المعادن التي تقع قبل الهيدروجين في السلسلة الكهروكيميائية ويعطي كبريتات المعدن.
أما حمض الكبريت المركز فإنه يتفاعل مع كل المعادن التي تقع قبل وبعد الهيدروجين في الجدول الدوري ويعطي بعدها ثنائي أكسيد الكبريت وكبريتات المعدن إضافة إلى الماء.
يكون حمض الكبريت الساخن والمركز ذو خصائص مؤكسدة قوية.
من أهم الخصائص التي يتميز بها كيميائيًا:
- يعتبر حمض متفاعل وقابل للذوبان.
- يعتبر عامل تجفيف قوي للعديد من الغازات الرطبة.
- هو حمض ثنائي القاعدة قوي بشكل كبير وتتم عملية تأينه على مرحلتين.
- يمتلك قدرة كبيرة على طرد الماء من كل الخلطات الطبيعية.
أبرز استخدامات حمض الكبريتيك
يتم استخدام حمض الكبريتيك في العديد من الصناعات كما سبق وذكرنا، وسنوضح فيما يلي أشهر استخدامات وفوائد هذا الحمض:
- يتم استخدام حمض الكبريتيك في تصنيع حمض الفوسفوريك، وهو مكون مهم لإنتاج الأسمدة الفوسفاتية، وأيضًا ثنائي هيدروجين فوسفات الأمونيوم والكالسيوم.
- يتم استخدامه في تصنيع بوليمر الكابرولاكتام التي يتحول لبولي أميد 6.
- عامل مهم لتصنيع كبريتات الأمونيوم التي تعتبر من أهم الأسمدة وخصوصًا في حالات نقص الكبريت.
- علاج المعادن حيث يدخل في هذا النوع من الصناعات وخصوصًا تصنيع النحاس وتنظيف سطوح الصفائح الفولاذية.
- صناعة حمض الهيدروفلوريك وأيضًا الفينول مع البروبانون “الأسيتون”.
تأثير حمض الكبريتيك على صحة الإنسان
أثناء تصنيع حمض الكبريتيك يتم التعرض له بشكل كبير، وهو يعتبر مادة أكالة لجميع سطوح وأنسجة الجسم ويسبب التجفيف والتهيج للبشرة.
سنذكر فيما يلي أضرار حمض الكبريت المختلفة:
- يسبب تهيج كبير لجهاز التنفس في حال استنشاقه وبالتالي قد يتطور الأمر لتلف في الرئة.
- نخر شديد للجلد عند الملامسة المباشرة مع هذا الحمض، أما المحاليل المخففة فتسبب نتيجة التكرار التهاب في الجلد.
- الجلوكوما في العين عند ملامسته لها وقد يصاب المريض بإعتام في عدسة العين.
من أهم إجراءات السلامة التي يمكن اتباعها عند التعامل مع هذا الحمض:
- ارتداء القفازات الواقية مع بدلة واقية وأيضًا غطاء رأس مقاوم للأحماض.
- العمل في منطقة ذات تهوية جيدة وملائمة للتقليل من عملية استنشاق بخار الحمض.
- الالتزام بقواعد التعامل مع هذه المادة.
- تلقي التدريبات الصحيحة حول تحضير هذا الحمض والتعامل معه.
- يفضل ارتداء قناع كامل للوجه مقاوم للأحماض.
شروط حفظ حمض الكبريتيك
هناك شروط معينة يجب الالتزام بها عند تخزين حمض الكبريت في المختبر الكيميائي وهي:
- يجب فصله عن كل المواد القابلة للاشتعال أو الاحتراق.
- نخزنه في مكان بارد وجاف مع تهوية جيدة.
- يتم وضعه في علبة مغلقة بشكل محكم ونتركها بوضعية منتصبة لمنع تسربه.
- يجب فصله على الكلورات والنترات وكل أنواع المعادن المسحوقة.
هكذا نكون قد وصلنا لنهاية مقالنا لليوم نرجو أن نكون قد وفقنا في تقديم معلومات مفيدة وقيمة للقارئ العزيز.