Կրթություն:, Քոլեջներ եւ համալսարաններ
Ծծմբաթթվի համակենտրոնացում եւ խտություն: Ծծմբաթթվի խտության կախվածությունը մեքենայի մարտկոցի կոնցենտրացիայի վրա
Խտացրած եւ խտացված ծծմբաթթուները այնպիսի կարեւոր քիմիական արտադրանք են, որոնք աշխարհում արտադրվում են ավելի շատ, քան ցանկացած այլ նյութ: Երկրի տնտեսական հարստությունը կարելի է գնահատել դրանում արտադրված ծծմբաթթվի ծավալով:
Անջատման գործընթացը
Ծծմբաթթու օգտագործվում է տարբեր կոնցենտրացիաների ջրային լուծումների տեսքով: Այն երկու փուլով ենթարկվում է դիսոցացիա ռեակցիա, որը լուծում է Հ + իոնները:
H 2 SO 4 = H + + HSO 4 - ;
HSO 4 - = H + + SO 4 -2 :
Ծծմբաթթվի ուժեղ է, եւ դրա տարրալուծման առաջին փուլն այնքան ինտենսիվ է, որ գրեթե բոլոր ծնողական մոլեկուլները լուծումներում բաժանվում են H + իոնների եւ HSO 4 -1 իոնների (ջրածնի սուլֆատ): Վերջինը մասամբ քայքայվում է, ազատելով մեկ այլ H + իոն եւ լուծույթում թողնելով սուլֆատ իոն (SO 4 -2 ): Այնուամենայնիվ, ջրածնի սուլֆատը, լինելով թույլ թթու, շարունակում է հաղթահարել H + եւ SO 4 -2 լուծույթներում: Դրա ամբողջական լուծումը տեղի է ունենում միայն այն դեպքում, երբ ծծմբաթթվի լուծույթի խտությունը մոտենում է ջրի խտությանը, այսինքն ուժեղ լուծույթի պայմաններում:
Ծծմբաթթվի հատկությունները
Այն առանձնահատուկ է այն իմաստով, որ այն կարող է հանդես գալ որպես նորմալ թթու կամ ուժեղ օքսիդանտ, կախված իր ջերմաստիճանից եւ համակենտրոնացմամբ: Սուլֆուրիաթթվի ցուրտ լուծվող լուծույթը ակտիվ մետաղների հետ արձագանքում է աղ (սուլֆատ) եւ ջրածնի գազի էվոլյուցիա առաջացնելու համար: Օրինակ, ցուրտ հալած H 2 SO 4- ի (ենթադրվում է, որ իր լիարժեք երկբազային դիսոցացիա) եւ մետաղական ցինկի միջեւ արձագանքը հետեւյալն է.
Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 .
Թթու ծծմբաթթուը կենտրոնացված է, որի խտությունը մոտավորապես 1,8 գ / սմ 3 է , կարող է հանդես գալ որպես օքսիդիչ, արձագանքելով այն նյութերի հետ, որոնք սովորաբար թթվում են իներտ, օրինակ, մետաղական պղինձ: Ռեակցիայի ընթացքում պղնձը օքսիդացված է եւ թթվային զանգվածը նվազում է, ջրի եւ ծծմբի երկօքսիդի գազի (SO 2 ) պղնձի (II) սուլֆատ լուծույթը ձեւավորվում է ջրածնի տեղում, որը կարող է ակնկալվել, երբ թթունն արձագանքում է մետաղի հետ:
Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O.
Ինչպես է լուծումների կենտրոնացումը
Իրականում, ցանկացած լուծույթի համակենտրոնացումը կարող է արտահայտվել տարբեր ձեւերով, սակայն առավել լայնորեն օգտագործված է քաշի համակենտրոնացումը: Այն ցույց է տալիս որոշակի զանգվածի կամ ծավալի լուծույթի կամ լուծիչի (սովորաբար 1000 գ, 1000 cc, 100 cc եւ 1 դմ 3 ) քանակի լուծույթ: Գրամի նյութի զանգվածի փոխարեն կարող է վերցնել իր քանակությունը, արտահայտված մոլսում, ապա ստացվում է 1000 գ կամ 1 դմ 3 լուծույթի մոլի համակենտրոնացում:
Եթե մոլի կոնցենտրացիան որոշվում է ոչ թե լուծման գումարի չափով, այլ միայն վճարունակին, այն կոչվում է լուծույթի մոլալներ: Այն բնութագրվում է ջերմաստիճանի անկախության շնորհիվ:
Հաճախ քաշի համակենտրոնացումը ցուցադրվում է գրամի մեջ 100 գ վճարունակ վիճակում: Այս ցուցանիշը մեծացնելով 100% -ով, այն հասնում է քաշի տոկոսին (տոկոսային կոնցենտրացիան): Դա այն մեթոդը է, որն առավել հաճախ օգտագործվում է ծծմբաթթու լուծույթների կիրառման մեջ:
Որոշ ջերմաստիճանում որոշված լուծման կոնցենտրացիայի յուրաքանչյուր արժեքը համապատասխանում է շատ կոնկրետ խտության (օրինակ, ծծմբաթթվի լուծույթի խտությունը): Հետեւաբար, երբեմն լուծումը բնութագրվում է դրանով: Օրինակ, H 2 SO 4 լուծույթը, որը բնութագրվում է 95.72% տոկոսային կոնցենտրացիան, ունի խտություն 1.835 գ / սմ 3 t = 20 ° C- ում: Ինչպես որոշել նման լուծման համակենտրոնացումը, եթե տրվում է ծծմբաթթվի խտությունը: Նմանատիպ նամակագրությունը տալիս է ընդհանուր եւ վերլուծական քիմիայի ցանկացած դասագրքի անբաժանելի մասը:
Փոխարկման վերահաշվարկի օրինակ
Եկեք փորձենք տեղափոխել լուծման համակենտրոնացման արտահայտման մեկ ձեւից մյուսը: Ենթադրենք, որ մենք ունենք H 2 SO 4 լուծում Ջրի մեջ 60 տոկոսի կոնցենտրացիան: Նախ, որոշեք ծծմբաթթվի համապատասխան խտությունը: Ստորեւ ներկայացված է սեղան, որը պարունակում է տոկոսներ (առաջին սյունակ) եւ H 2 SO 4 (չորրորդ սյունակ) ջրային լուծույթի համապատասխան խտությունը:
Դրանում մենք որոշում ենք պահանջվող արժեքը, որը հավասար է 1.4987 գ / սմ 3 : Այժմ մենք հաշվարկում ենք այս լուծույթի molarity: Դրա համար անհրաժեշտ է որոշել H 2 SO 4 զանգվածը 1 լիտր լուծույթում եւ թթվային մոլի համապատասխան քանակով:
Այն ծավալը, որը զբաղեցնում է 100 գ բաժնետիրական լուծույթը,
100 / 1.4987 = 66.7 մլ:
Քանի որ 60% լուծույթի 66.7 միլիլիտրը պարունակում է 60 գ թթու, 1 լիտրում պարունակում է.
(60 / 66.7) x 1000 = 899, 55 գ:
Ծծմբաթթուի մոլեկուլային զանգվածը 98 է: Այսպիսով, 899.55 գրամի պարունակությամբ մոլի քանակը կլինի.
899.55 / 98 = 9.18 մոլ.
Ծծմբաթթվի խտության կախվածությունը համակենտրոնացման վրա ցույց է տրված: Ստորեւ:
Ծծմբաթթու օգտագործումը
Այն օգտագործվում է տարբեր ոլորտներում: Երկաթի եւ պողպատի արտադրության մեջ օգտագործվում է մետաղի մակերեւույթը մաքրելու համար, նախքան այն մեկ այլ նյութի ծածկույթը, որը ներառում է սինթետիկ ներկերի ստեղծումը, ինչպես նաեւ այլ տեսակների թթուներ, ինչպիսիք են հիդրոքլորիդները եւ ազոտները: Այն օգտագործվում է նաեւ դեղերի, պարարտանյութերի եւ պայթուցիկ նյութերի արտադրության մեջ, եւ դա նաեւ կարեւոր ռեագենտ է, երբ նավթի արդյունահանման արդյունաբերության մեջ նավթից կեղտը հեռացնում են:
Այս քիմիական նյութը աներեւակայելի օգտակար է առօրյա կյանքում եւ հեշտությամբ մատչելի է որպես կապարի թթու մարտկոցներում օգտագործվող ծծմբաթթվի լուծույթ (օրինակ, մեքենաներում կանգնածները): Նման թթու սովորաբար պարունակում է մոտ 30% -ից մինչեւ 35% H 2 SO 4 քաշով, հավասարակշռությունը ջուր է:
Շատ տնային օգտագործման համար 30% H 2 SO 4- ը ավելի քան բավարար կլինի նրանց կարիքները բավարարելու համար: Այնուամենայնիվ, արդյունաբերության մեջ պահանջվում է ավելի մեծ քանակությամբ ծծմբաթթու կոնցենտրացիա: Սովորաբար արտադրության գործընթացում այն առաջին անգամ ձեռք է բերվել բավականաչափ զտված եւ աղտոտված օրգանական ներդիրներով: Համակենտրոնացված թթունն ստացվում է երկու փուլով, առաջին հերթին բերվում է մինչեւ 70%, ապա երկրորդ փուլում բարձրանում է մինչեւ 96-98%, ինչը տնտեսապես շահութաբեր արտադրության սահմանափակող ցուցանիշն է:
Ծծմբաթթվի խտությունը եւ դրա տեսակները
Չնայած գրեթե 99% ծծմբաթթու կարելի է ձեռք բերել կարճ ժամանակում, սակայն եռացման կետում SO 3 կորուստը հանգեցնում է համակենտրոնացման անկման 98.3% -ին: Ընդհանուր առմամբ, 98% ցուցանիշով բազմազանությունը պահպանման մեջ ավելի կայուն է:
Թթվի ապրանքային դասակարգերը տարբերվում են տոկոսային կոնցենտրացիայից, եւ նրանց համար ընտրվում են այն արժեքները, որոնց համար ընտրվում են բյուրեղացման ջերմաստիճանները նվազագույն: Դա արվում է տրանսպորտի եւ պահեստավորման ժամանակ ծծմբում ծծմբաթթվի բյուրեղների տեղակայման նվազեցման համար: Հիմնական սորտերը `
- Tower (nitrosis) - 75%: Այս դասում ծծմբաթթվի խտությունը կազմում է 1670 կգ / մ 3 : Ստացեք այսպես կոչված: Nitroses մեթոդը, որի մեջ առաջին հումքի կրակում ստացված ծծմբի երկօքսիդի SO 2 պարունակող այրվող գազը նիտրովներ է (այսինքն, H 2 SO 4 , բայց նաեւ ազոտի օքսիդներով լուծվող), ծածկված աշտարակներում (հետեւաբար սորտի անվանումը): Արդյունքում, ազատվում են թթու եւ ազոտի օքսիդներ, որոնք չեն սպառվում գործընթացում, սակայն վերադառնում են արտադրական ցիկլը:
- Կոնտակտ - 92.5-98.0%: Այս բազմազանության 98% -ի ծծմբաթթվի խտությունը 1836.5 կգ / մ 3 է: Այն նաեւ ձեռք է բերվում SO2 պարունակող կալցիֆիկացված գազից, որը երկօքսիդի օքսիդացումն է, որը կապում է SO 3 anhydride- ին (հետեւաբար, բազմազանության անվանումը) մի պինդ վանադիումի կատալիզատորի մի քանի շերտերով:
- Oleum - 104.5%: Դրա խտությունը հավասար է 1896.8 կգ / մ 3 : SO2- ի այս լուծույթը H 2 SO 4 -ում, որի մեջ առաջին բաղադրիչը պարունակում է 20%, իսկ թթուները, 104.5%:
- Բարձր տոկոսային օլում `114.6% : Դրա խտությունը կազմում է 2002 կգ / մ 3 :
- Վերալիցքավորվողը `92-94%:
Ինչպես է մեքենայի մարտկոցը
Ամենից շատ զանգվածային էլեկտրատեխնիկական սարքերի այս աշխատանքը լիովին հիմնված է էլեկտրաքիմիական գործընթացների վրա, որոնք առաջանում են ծծմբաթթուի ջրային լուծույթի առկայությամբ:
Ավտոմեքենայի մարտկոցը պարունակում է զուլալ ծծմբաթթու էլեկտրոլիտ, ինչպես նաեւ դրական եւ բացասական էլեկտրոդներ `մի քանի ափսեներ տեսքով: Դրական թիթեղները պատրաստված են կարմրավուն շագանակագույն նյութից `կապարի երկօքսիդի (PbO 2 ), իսկ բացասականները պատրաստվում են գորշ« սպունգ »կապարից (Pb):
Քանի որ էլեկտրոդները պատրաստված են կապարի կամ կապարի պարունակությամբ նյութից, այս մարտկոցի տեսակը հաճախ կոչվում է կապարի թթու մարտկոց: Դրա արդյունավետությունը, այսինքն ելքային լարման մեծությունը, անմիջապես որոշվում է մարտկոցի մեջ լցված ծծմբաթթվի ընթացիկ խտությամբ (կգ / մ 3 կամ գ / սմ3), որպես էլեկտրոլիտ:
Ինչ է պատահում էլեկտրոլիտին, երբ մարտկոցը լիցքավորվում է:
Թթվային թթվային մարտկոցի էլեկտրոլիտը քիմիապես մաքուր թորած ջրում պահեստային ծծմբաթթվի լուծույթ է, երբ ամբողջությամբ լիցքավորվում է 30% -ի կոնցենտրացիան: Մաքուր թթվային խտությունը 1.835 գ / սմ 3 է , էլեկտրոլիտը `մոտավորապես 1.300 գ / սմ 3 : Երբ մարտկոցը լիցքաթափվում է, էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները տեղի են ունենում, որի արդյունքում էլուլյուլիտից ստացված ծծմբաթթունն է: Հեղուկի կոնցենտրացիայի խտությունը գրեթե համամասնական կախված է, ուստի այն պետք է նվազի `էլեկտրոլիտի կոնցենտրացիայի նվազման պատճառով:
Քանի դեռ արտանետվող հոսքը հոսում է մարտկոցի միջոցով, ակտիվորեն օգտագործվում է էլեկտրոդի մոտ թթու, եւ էլեկտրոլիտը դառնում է ավելի զուսպ: Թթվի բազմազանությունը ամբողջ էլեկտրոլիտից եւ էլեկտրոդային թիթեղների ծավալից պահպանում է քիմիական ռեակցիաների մոտավորապես անընդհատ ինտենսիվությունը եւ, որպես հետեւանք, ելքային լարման:
Լուծման գործընթացի սկզբում էլեկտրոլիտից թթվային թթուների տարածումը արագանում է, քանի որ ձեւավորված սուլֆատը դեռ չի էլեկտրոդների ակտիվ նյութում պատերը փաթաթում: Երբ սուլֆատը սկսում է ձեւավորել եւ լրացնել էլեկտրոդների պատերը, դիֆուզիոն ավելի դանդաղ է առաջանում:
Տեսականորեն, դուք կարող եք շարունակել ելքը մինչեւ մինչեւ բոլոր թթուները, եւ էլեկտրոլիտը բաղկացած կլինի մաքուր ջրից: Այնուամենայնիվ, փորձը ցույց է տալիս, որ էլեկտրոլիտի խտությունը նվազել է մինչեւ 1,150 գ / սմ 3 :
Երբ խտությունը ընկնում է 1,300-ից մինչեւ 1,150, դա նշանակում է, որ այնպիսի սուլֆատ է ձեւավորվել ռեակցիաների ժամանակ, եւ այն լրացնում է բոլոր նյութերը ակտիվ նյութերի մեջ, այսինքն, գրեթե բոլոր ծծմբաթթուները արդեն հեռացվել են լուծումից: Խտությունը կախված է կոնցենտրացիայից, եւ վճարը կախված է խտությունից: Նկարում. Էլեկտրոլիտի խտության վրա մարտկոցի լիցքավորման կախվածությունը ստորեւ ներկայացված է:
Էլեկտրոլիտի խտության փոփոխությունը լավագույն միջոցն է մարտկոցի լիցքավորման վիճակը որոշելու համար, պայմանով, որ դա ճիշտ օգտագործվում է:
Ավտոմեքենայի մարտկոցի լիցքավորման աստիճանից կախված էլեկտրոլիտի խտությունը
Դրա խտությունը պետք է չափվի յուրաքանչյուր երկու շաբաթվա ընթացքում, եւ ընթերցումների արձանագրությունը պետք է պահպանվի ապագա օգտագործման համար:
Որքան էլեկտրոլիթը ավելի թունդ է, այնքան ավելի թթու է պարունակում եւ ավելի շատ լիցքավորվում է մարտկոցը: 1,300-1,280 գ / սմ 3 խտությունը ցույց է տալիս ընդհանուր վճարը: Որպես կանոն, մարտկոցի լիցքավորման հետեւյալ աստիճանները տարբերվում են էլեկտրոլիտի խտությունից.
- 1,300-1,280 - լրիվ լիցքավորված:
- 1,280-1,200 - ավելի քան կեսը հանվել է.
- 1,200-1,150 - կեսից պակաս լիցքավորված;
- 1,150 - գործնականորեն լքված:
Ամբողջական լիցքավորված մարտկոցի համար, մինչեւ իր մեքենայի ցանցը միացնելը, յուրաքանչյուր բջիջի լարումը 2,5-2,7 Վ է: Բեռնվածքը միանգամից միացավ, լարումը արագորեն նվազում է մոտավորապես 2.1 Վ-ի համար, երեք կամ չորս րոպե: Սա պայմանավորված է բացասական էլեկտրոդների մակերեւույթում եւ կապարի պերօքսիդի շերտով եւ դրական թիթեղների մետաղի միջեւ ընկույզի սուլֆատի բարակ շերտով: Ավտոմոբիլային ցանցին միացման ժամանակ բջջային լարման վերջնական արժեքը մոտ 2.15-2.18 վոլտ է:
Երբ գործողությունը սկսվում է մարտկոցի միջոցով, գործողության առաջին ժամվա ընթացքում, տեղի է ունենում մինչեւ 2 Վ լարման անկում, բջիջների ներքին դիմադրության բարձրացման շնորհիվ, ավելի մեծ քանակությամբ սուլֆատի ձեւավորում, որը լրացնում է թիթեղների պատերը եւ էլեկտրոլիտից թթվային հեռացումը: Ընթացիկ հոսքերից քիչ առաջ, էլեկտրոլիտի խտությունը առավելագույն է եւ հավասար է 1,300 գ / սմ 3 : Սկզբում նրա հազվադեպությունը տեղի է ունենում արագ, բայց հետո հավասարակշռված վիճակ է ստեղծվում թիթեղների խտության միջեւ թիթեղների մոտ եւ էլեկտրոլիտի հիմնական ծավալում, էլեկտրոդներով թթվի արդյունահանումը ապահովվում է էլեկտրոլիտի հիմնական մասից նոր թթուների մասերի հայտնվելով: Միեւնույն ժամանակ, էլեկտրոլիտի միջին խտությունը շարունակում է կայունորեն իջնել, համաձայն Fig. Բարձրագույն: Նախնական անկումից հետո լարումը ավելի դանդաղ է նվազում, դրա նվազման աստիճանը կախված է մարտկոցի բեռից: Փլուզման գործընթացի ժամանակային գրաֆիկը ցուցադրվում է Նկարում: Ստորեւ:
Մարտկոցում էլեկտրոլիտի մոնիտորինգը
Խտությունը որոշելու համար օգտագործվում է հաստության չափիչ: Այն բաղկացած է փոքր կնքված ապակյա խողովակի հետ ցածր եզրագծով երկարաձգմամբ, կրակով կամ սնդիկով լցված եւ վերին վերջում ավարտված մասշտաբով: Այս մասշտաբը նշվում է 1,100-ից մինչեւ 1,300 տարբեր միջանկյալ արժեքներով, ինչպես ցույց է տրված նկարում: Ստորեւ: Եթե այս հիդրոմետրը տեղադրվում է էլեկտրոլիտի մեջ, այն ընկնում է որոշակի խորության վրա: Այս դեպքում այն կտեղափոխվի որոշակի էլեկտրոլիտի ծավալ, եւ երբ հավասարակշռված դիրքորոշումը հասնում է, տեղահանված ծավալի կշիռը պարզապես հավասար է հիդրոհամակարգիչի կշիռին: Քանի որ էլեկտրոլիտի խտությունը հավասար է իր քաշի հարաբերակցությունը ծավալին, եւ հայտնի է հիդրոմետրերի կշիռը, լուծույթի մեջ ընկղմման յուրաքանչյուր մակարդակը համապատասխանում է որոշակի խտության:
Similar articles
Trending Now