Ứng dụng hóa chất công nghiệp Acid Sulfuric

Acid Sulfuric, còn được gọi là vitriol, là một acid khoáng gồm các nguyên tố lưu huỳnh, oxygen và hydrogen, với công thức phân tử H2SO4. Nó là một chất lỏng không màu, không mùi, và hỗn hợp hòa tan trong nước, trong một phản ứng tỏa nhiệt cao.

Trong môi trường, acid sulfuric là một thành phần của mưa axit, vì nó được hình thành bởi quá trình oxy hóa khí quyển của sulfur dioxide trong sự hiện diện của nước. Khí sulfur dioxide trong khí quyển được tạo ra bằng cách đốt các nhiên liệu hóa thạch có chứa lưu huỳnh như than và dầu.

Lịch sử ghi nhận việc phát hiện ra acid sulfuric được ghi nhận cho nhà giả kim thuật thế kỷ thứ 8 là Jabir ibn Hayyan. Sau đó tiếp tục được nghiên cứu bởi bác sĩ và nhà giả kim thuật thế kỷ thứ 9 Ibn Zakariya al-Razi (Rhases), người đã thu được acid sulfuric bằng cách chưng cất khoáng chất khô bao gồm sắt (II) sulfat heptahydrat, FeSO₄.7H₂O, và đồng (II) sulfat pentahydrat, CuSO₄5H₂O. Khi nung nóng, các hợp chất này phân hủy thành oxit sắt (II) và ôxít đồng (II), tương ứng, tạo ra nước và lưu huỳnh trioxide, kết hợp để tạo ra dung dịch loãng acid sulfuric. Phương pháp này đã được phổ biến rộng rãi ở châu Âu thông qua các bản dịch các sách và sách giáo khoa tiếng Ả Rập và Ba Tư của các nhà giả kim thuật châu Âu, như Albertus Magnus, thế kỷ 13 của Đức.

Acid sulfuric được các nhà giả kim thuật thời Trung cổ Châu Âu biết đến như là dầu của vitriol, linh hồn của vitriol hoặc đơn giản là vitriol, cùng với các tên khác. Từ vitriol có nguồn gốc từ thủy tinh Latin, ‘thủy tinh’ cho sự xuất hiện thủy tinh của các muối sulfat, cũng mang tên vitriol. Muối được gọi bằng tên này bao gồm đồng (II) sulfat (vitriol xanh, hoặc hiếm khi vitriol La Mã), kẽm sulfat (vitriol trắng), sắt (II) sulfat (vitriol xanh), sắt (III) sulfat (vitriol của Sao Hỏa), và coban (II) sulfat (vitriol đỏ).
 

Vitriol được coi là chất hóa học quan trọng nhất trong lịch sử bởi tính ứng dụng cao, được sử dụng làm đá của nhà triết học. Vitriol tinh khiết cao được sử dụng như một chất trung gian để phản ứng. Điều này phần lớn là do acid không phản ứng với vàng, thường là mục tiêu cuối cùng của các quá trình hóa trị.

Vào thế kỷ 17, nhà hóa học người Đức – Hà Lan, Johann Glauber đã tạo ra acid sulfuric bằng cách đốt lưu huỳnh cùng với nitrat (kali nitrat – KNO₃), khi có hơi nước. Khi phân tử muối phân hủy sẽ oxy hóa lưu huỳnh thành SO₃, kết hợp với nước để tạo ra acid sulfuric. Năm 1736, Joshua Ward, một dược sĩ người London, đã sử dụng phương pháp này để bắt đầu sản xuất acid sulfuric quy mô lớn đầu tiên.

Vào năm 1746 ở Birmingham, John Roebuck bắt đầu sản xuất acid sulfuric theo cách này trong các buồng lót chì, mang lại hiệu quả lớn hơn hẳn so với các quy mô và sản lượng từng sản xuất đồng thời ít tốn kém hơn. Quá trình buồng chì này cho phép công nghiệp hóa hiệu quả sản xuất acid sunfuric và với một vài cải tiến vẫn là phương pháp sản xuất tiêu chuẩn trong gần hai thế kỷ.

Axit sulfuric của John Roebuck chỉ có khoảng 35-40% acid sulfuric. Những cải tiến về sau trong quy trình buồng chì của nhà hóa học người Pháp Joseph Louis Gay Lussac và nhà hóa học người Anh John Glover đã cải thiện điều này lên 78%. Tuy nhiên, việc sản xuất một số thuốc nhuộm và các quá trình hóa học khác đòi hỏi một sản có độ đặc lớn hơn, tuy nhiên trong suốt thế kỷ 18, điều này chỉ có thể được thực hiện bằng cách chưng cất khoáng chất khô trong một kỹ thuật tương tự như các quá trình hóa học ban đầu. Pyrit (sắt disulfua, FeS₂) được nung nóng trong không khí để tạo ra sắt (II) sulfat FeSO₄, được oxy hóa bằng cách nung nóng hơn nữa trong không khí để tạo thành sắt (III) sulfat, Fe₂(SO₄)₃, khi nung nóng đến 480°C phân hủy thành sắt (III) oxit và lưu huỳnh trioxide, có thể được đưa qua nước để tạo ra axít sulfuric ở bất kỳ nồng độ nào. Tuy nhiên chi phí của quá trình này lại ngăn cản việc sử dụng acid sulfuric đậm đặc.

Năm 1831, thương nhân giấm người Anh là Peregrine Phillips đã được cấp bằng sáng chế một quá trình kinh tế hơn để sản xuất sulfur trioxide và acid sulfuric đậm đặc mà hiện nay được gọi là quá trình tiếp xúc. Về cơ bản, tất cả nguồn cung cấp acid sulfuric trên thế giới hiện nay được sản xuất theo phương pháp này.

Acid sulfuric là một hóa chất hàng hóa rất quan trọng, khả năng sản xuất acid sulfuric của một quốc gia được coi là một chỉ số về sức mạnh công nghiệp của quốc gia đó trong thế kỷ 20.

Xem thêm:

Tất tần tật thông tin về hóa chất axit clohydric

Axit sunfuric là nền tản của cuộc cách mạng công nghiệp

10 lưu ý khí sử dụng hoá chất axit sulfuric

Ứng dụng

Acid sulfuric là một hóa chất công nghiệp quan trọng được sử dụng trong quá trình sản xuất của nhiều mặt hàng trong một loạt các ứng dụng. Acid sulfuric được sử dụng trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy để tạo ra dioxide chlorine, tách dầu cao và điều chỉnh pH. Hơn một triệu tấn acid sulfuric được sản xuất mỗi năm chỉ riêng tại Anh, với hơn 40 triệu tấn được sản xuất tại Mỹ. Sản xuất acid sulfurichàng năm trên toàn thế giới là khoảng 180 triệu tấn.

Dưới đây là danh sách các ứng dụng sử dụng acid sulfuric với số lượng ngày càng tăng:

• Hóa chất nông nghiệp.
• Sản xuất Nhôm Sulfat.
• Pin.
• Giấy bóng kính.
• Chất tẩy rửa.
• Chất nổ.
• Phân Bón.
• Xăng.
• Thuốc diệt cỏ.
• Sắt và thép.
• Nhiên liệu máy bay phản lực.
• Kerosene.
• Da.
• Dầu bôi trơn.
• Các quá trình sản xuất thuốc.
• Phụ gia dầu.
• Giấy.
• Rayon và cao su.
• Đường.
• Sợi tổng hợp.
• Thuốc thú y.
• Làm mềm nước, xử lý nước.
• Sắc tố màu vàng.