Dung dịch Axít Sulfuric H2SO4

Axít Sulfuric là chất điện phân quan trọng trong bình ắc quy chì axit, là hoá chất công nghiệp, dung môi trong nhiều lĩnh vực, ngành nghề. Acquycaocap.vn chia sẻ thông tin về cấu tạo, tính chất vật lý - hoá học, nồng độ axit, quá trình điện hoá, điện phân, phân cực, tính dẫn điện,... cũng như vai trò, tầm quan trọng & tác hại axít Sulfuric H₂SO₄.

1. Định nghĩa Axit Sulfuric H₂SO₄

- Axít Sulfuric còn được gọi là Acid Sulfuric, Axít Sunfuric, Vitriol, Dầu Sulfate, Hydro Sulfate, Dihydrogen Sulfate, Axit Mattling, Axit Điện Giải (Electrolyte acid), Acido Solforico, Acido Sulfurico, Acide Sulfurique.

- Axít Sulfuric là một axit vô cơ gồm các nguyên tố Lưu huỳnh (S), Oxy (O₂) và Hydro (H), có công thức phân tử H₂SO₄. Nó là một chất lỏng không màu, không mùi và sánh như dầu, hòa tan trong nước, nặng gần gấp 2 lần nước (H₂SO₄ 96 - 98 % có D = 1.84 g/cm³), là một phản ứng sinh tỏa nhiều nhiệt.

Xem thêm: Chất điện phân bình ắc quy

2. Vai trò & tầm quan trọng axit Sulfuric

Hằng năm, Axit sulfuric được sản xuất hơn 300 triệu tấn trên toàn thế giới, là hóa chất công nghiệp rất quan trọng, được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống và sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:

• Sản xuất phân bón: phân lân, amoni sunfa, NPK

• Nguyên liệu làm sản phẩm chăm sóc cá nhân

• Làm dung môi, chất xúc tác, hỗ trợ chất xúc tác, chất trung hòa, chất ăn mòn, chất ức chế ăn mòn, chất tẩy trắng, chất tẩy rửa, chất bôi trơn và phụ gia bôi trơn.

• Dung dịch điện phân ắc quy như dòng sản phẩm ắc quy nước, ắc quy miễn bảo dưỡng, MF, CMF, SMF, EFB, AGM

• Ứng dụng trong y tế như nguyên liệu sản xuất dược phẩm, điều trị một số bệnh theo chỉ định của bác sĩ

• Sử dụng trong phòng thí nghiệm

• Nông nghiệp: thuốc trừ sâu, diệt cỏ

• Phụ gia thực phẩm

• Đồ điện tử, chip điện tử

• Mạ điện, chất xử lý bề mặt, luyện kim, luyện kim màu

• Xử lý rác thải, nước, nước thải, kiểm soát khí thải

• Phẩm nhuộm, giấy, sợi (sợi visco, sợi axetat), sơn

• Dầu mỏ, bình chữa cháy, chế tạo thuốc nổ,...

Nhà máy sản xuất acid Sulfuric H₂SO₄ công nghiệp

3. Cấu tạo, thông tin kỹ thuật & tính chất axit sulfuric

3.1. Cấu tạo, thông tin kỹ thuật axit sulfuric

- Công thức hoá học: H₂SO₄

- Phân loại, ID IUPAC: Sulfuric Acid 

- Khối lượng phân tử: 98,079 g/mol

- Acid sulfuric là chất lỏng trong suốt, không màu, không mùi. Tuỳ theo tạp chất nó có thể có màu vàng, xám hoặc nâu.

- Acid sulfuric làm chuyển màu quỳ tím thành màu đỏ.

- Trọng lượng riêng: 1,859 g/cm³ ở 0^oC và 1.83 g/cm³ ở 15^oC, 1.84 g/cm³ (axit 96 - 98%)

- Độ nóng chảy: 10°C (50.56°F, 283.46K)

- Điểm sôi: 337°C (639°F, 610K), khi axit sunfuric trên 300°C (572°F, 573K), nó sẽ dần bị phân hủy thành SO₃ + H₂O.

- Độ nhớt: 26.7 cP (20°C), 21 mPa.s ở 25°C

- Hằng số phân ly pKa = 1,92 ở 25°C

- Nhiệt hình thành ở 25°C: -909.3 kJ/mol, Năng lượng Gibbs hình thành: -744.5 kJ/mol ở 25°C, Entropy: 20.1 J/mol-K ở 25°C; nhiệt dung: -293.0 J/mol-K ở 25°C, Nhiệt dung của phản ứng tổng hợp: 10.71 kJ/mol.

- Axit sulfuric H₂SO₄ tinh khiết có áp suất hơi < 0,001 mm Hg ở 25°C và 1 mmHg ở 145,8°C, và axit sulfuric 98% có áp suất hơi < 1 mmHg ở 40°C.

3.2. Tính chất hoá học

Một số tính chất hoá học nổi bật của axít sulfuric H₂SO₄:

- Axít Sulfuric có tính axit mạnh, độ ăn mòn cao: Axit đậm đặc không ăn mòn chì và thép nhưng axit loãng tấn công hầu hết các kim loại như đồng, sắt, nhôm,... giải phóng hydro. Độ ăn mòn của dung dịch axit sunfuric phụ thuộc nhiều vào nồng độ, nhiệt độ, tốc độ và tạp chất axit.

- Axit sunfuric đặc có tính axit mạnh.

- Nếu axit sulfuric nồng độ cao có tính oxy hóa mạnh phản ứng mạnh với kim loại, phi kim nên cần bảo quản tránh xa kim loại, bazơ và các chất khử (H₂S, FeO, Fe(OH)₂, Fe₃O₄, FeCO₃,...).

- Axít sunfuric ở chế độ hay môi trường nóng, đặc nóng sẽ tạo ra khí SO₂ và SO₃ bay ra rất độc, gây hưởng đến sức khoẻ, môi trường không khí xung quanh.

3.3. Tính chất vật lý

- Axit sunfuric là một chất khử nước tuyệt vời. Axit sulfuric đậm đặc có đặc tính khử nước rất mạnh, loại bỏ nước (H₂O) khỏi các hợp chất hóa học khác bao gồm đường, carbohydrate khác và tạo ra carbon, nhiệt và hơi nước.

- Axit sunfuric tan vô hạn trong nước, có tính hút ẩm cao, dễ dàng hấp thụ nước, hơi nước từ không khí, áp suất hơi H₂O trên H₂SO₄ thường là 0,003 mmHg.

3.4. Pha loãng axít H₂SO₄

- Cách pha loãng axít H₂SO₄: Cho từ từ axít vào nước, khuấy đều, tuyệt đối không đổ nước vào axít. Vì phản ứng hoá học giữa nước và acid sulfuric là phản ứng ngậm nước hay hyđrat hóa là một phản ứng tỏa nhiệt cao. Nếu nước được thêm vào axít sulfuric đậm đặc thì nó bị sôi và bắn ra rất nguy hiểm. Phản ứng giữa axit và nước như sau:

H₂SO₄ + H₂O → H₃O⁺ + HSO⁻₄ với K_a1 = 2.4×10⁶ (axit mạnh)

HSO⁻₄ + H₂O → H₃O⁺+ SO²⁻₄ với K_a2 = 1.0×10⁻²

Trong đó: HSO ^-₄ là Anion Bisulfate và SO ²⁻₄ là Anion Sunfat. K_a1 và K_a2 là hằng số phân ly axit.

4. Quá trình sản xuất, điều chế axít sulfuric

- Axit sunfuric được sản xuất từ nguyên tố ​​lưu huỳnh, hoặc quá trình đốt cháy quặng chì sunfua (galena) PbS, quặng Pyrit (pyrit sắt) FeS₂ từ 3 giai đoạn như sau:

• Chuyển đổi các loại quặng hoặc lưu huỳnh nguyên chất thành lưu huỳnh đioxit SO₂:

2PbS₂ + 3O₂ → 2SO₂ + 2PbO

4FeS₂ + 11O₂ → 8SO₂ + 2Fe₂O₃

S + O₂ → SO₂ 

• Chuyển đổi lưu huỳnh đioxit thành lưu huỳnh trioxit SO₃:

2SO₂ + O₂ → 8SO₃

• Chuyển đổi lưu huỳnh trioxit thành axit Sulfuric H₂SO₄:

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

5. Tỷ trọng, nồng độ axít Sulfuric

- Axít sulfuric có nồng độ khác nhau được sử dụng cho các mục đích khác nhau. Nồng độ axít sulfuric được sử dụng phổ biến nhất hiện nay như sau:

• Nồng độ axit nhỏ hơn 29%, tỷ trọng 1.00 - 1.25 (kg/L), < 4.2 (mol/L): Gọi là axit sulfuric H₂SO₄ loãng sử dụng trong các phòng thí nghiệm.

• Nồng độ axit sulfuric từ 29% - 32%, tỷ trọng 1.25 - 1.29 (kg/L), 4.2 - 5.0 (mol/L): Sử dụng làm dung dịch điện phân, điện dịch, điện giải trong ắc quy Axít Chì - Lead Acid Batteries.

• Nồng độ axit từ 62% - 70%, tỷ trọng 1.52 - 1.60 (kg/L), 9.6 - 11.5 (mol/L): Axít trong bể chì hay để sản xuất phân bón.

• Nồng độ axit từ 78 - 80%, tỷ trọng 1.70 - 1.73 (kg/L), 13.5 - 14.0 (mol/L): Axít trong tháp sản xuất hay axít Glover.

• Nồng độ axit 98.3%, tỷ trọng 1.84 (kg/L), 18.4 (mol/L): Gọi là Axit sulfuric H₂SO₄ đậm đặc.

Bảng tỷ trọng, nồng độ axít Sulfuric

6. Quá trình điện phân, độ dẫn điện, chất dung môi

6.1. Quá trình điện hoá, điện phân, phân cực axít Sulfuric

- Chất điện phân axít sulfuric: Dung dịch axít sulfuric H₂SO₄ loãng có tỷ trọng 1.25 - 1.29 kg/L, nồng độ axit 29% - 32% được sử dụng làm chất điện phân hay chất điện giải trong bình ắc quy axít chì. Phản ứng hoá học tại các điện cực của ắc quy tạo ra năng lượng, xảy ra cơ bản như sau:

• Ở điện cực dương (Anode):

PbO₂ + 4 H⁺+ SO₄^2-+ 2 e^- ⇌ PbSO₄ + 2 H₂O

• Ở điện cực âm (Cathode):

Pb + HSO^-₄ ⇌ PbSO₄ + H⁺ + 2e^-

• Phản ứng tổng thể có thể được viết là:

Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ ⇌ 2PbSO₄ + 2H₂O với E⁰_Cell = 2.05V

6.2. Độ dẫn điện & chất dung môi axít sulfuric H₂SO₄

- Axít sulfuric có độ dẫn điện & sử dụng làm chất dung môi tốt.

- Axít sulfuric khan là một chất lỏng phân cực, với hằng số điện môi ε_r ~ 100. Nó có độ dẫn điện cao, gây ra bởi sự phân ly bằng cách tự proton hóa chính nó, một quá trình được gọi là autoprotolysis hay tự phân giải, tự động hóa phân tử.

2H₂SO₄ → H₃SO₄⁺ + HSO₄⁻

Hằng số cân bằng của quá trình này là: 

K_ap (25°C) = ThemeSyntaxError[Illegal template name snippet_code] ThemeSyntaxError[Illegal template name snippet_code] = 2.7×10⁻⁴

Hằng số cân bằng tương đương của nước K_w là 10⁻¹⁴, hệ số nhỏ hơn 10¹⁰ (10 tỷ).

Dù axít sulfuric có độ nhớt, sự phân li tạo H₃SO₄⁺ và HSO₄^- vẫn rất cao. Đồng thời, nó cũng là chất dung môi rất tốt cho nhiều phản ứng.

Trong thực tế, các phản ứng cân bằng diễn ra phức tạp hơn nhiều. Ở trạng thái cân bằng, 100% H₂SO₄ chứa  các loại ion sau (số được nêu tính theo milimol trên 1 kg dung môi): HSO₄⁻ (15.0), H₃SO₄⁺ (11.3), H₃O⁺ (8.0), HS₂O₇⁻ (4.4), H₂S₂O₇ (3.6), H₂O (0.1).

7. Các phản ứng hoá học, vật lý khác

Các phản ứng hoá học, vật lý khác có thể xảy ra giữa axít sulfuric H₂SO₄ với các chất khác bên trong bình ắc quy

- Châm đổ axit H₂SO_{4 đặc nóng} vào ắc quy hoặc ắc quy bị cạn chất điện phân & phải hoạt động liên tục trong môi trường nhiệt độ cao sẽ bào mòn các tấm sườn cực làm bằng Chì, làm giảm tuổi thọ ắc quy như:

2P + 5H₂SO_{4 đặc nóng} → 2H₃PO₄ + 5SO₂↑+ 2H₂O

- Việc châm đổ nước cất, axit sulfuric không có độ tinh khiết cao mà chứa nhiều tạp chất vào ắc quy oto sẽ gây ra các phản ứng hoá học không mong muốn, tạo ra môi trường điện phân kém, tạo ra các loại muối bao bọc lên các tấm thẻ cực làm hạn chế khả năng điện hoá, nguy cơ cháy nổ, giảm độ bền, khả năng phóng điện,.... Một số phản ứng hoá học bên trong bình ắc quy khi chứa nhiều tạp chất như sau:

• Ắc quy chứa nhiều tạp chất là kim loại như Fe, Mg, Al, Ba, Na, K, ... gây ra các phản ứng hoá học tạo ra muối và khí hydro H_{2 bay hơi} ↑ có nguy cơ dễ gây cháy nổ như sau:

H₂SO₄ + Fe → FeSO₄ + H₂↑ 

3H₂SO₄ + 2Al → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

H₂SO₄ + Mg → MgSO₄ + H₂↑

H₂SO₄ + Ba → BaSO₄ + H₂↑

• Ắc quy chứa nhiều tạp chất là bazơ, oxit bazơ như NaOH, Fe(OH)₂, Cu(OH)₂, Ba(OH)₂, NaOH, KOH, MgO, CuO, ... gây ra các phản ứng hoá học như sau:

H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O

H₂SO₄ + Fe(OH)₂ → FeSO₄ + 2H₂O

H₂SO₄ + Cu(OH)₂ → CuSO₄+ 2H₂O

H₂SO₄ + Ba(OH)₂ → BaSO₄ + 2H₂O

• Ắc quy chứa nhiều tạp chất là muối như Na₂CO₃, CaCO₃, BaCl₂, Ba(OH)₂, ... gây ra các phản ứng hoá học như sau:

H₂SO₄  + Na₂CO₃ → Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O

H₂SO₄  + CaCO₃  → CaSO₄ + CO₂ + H₂O

H₂SO₄  + BaCl₂  → BaSO₄  +2HCl

8. Cảnh báo nguy hiểm, tác hại axit sulfuric

- Những cảnh báo nguy hiểm, tác hại của axit sunfuric đối với sức khoẻ con người như gây ra mùi khó chịu, ảnh hưởng đến mắt, đường hô hấp, đường tiêu hóa, và tác động xấu môi trường sống:

• Ngửu, hít phải axit sulfuric gây ho, đau họng, cảm giác nóng rát, hụt hơi, thở lao.

• Nuốt phải axit sulfuric có thể đốt cháy miệng, cổ họng và ăn mòn dạ dày, có thể dẫn tới tử vong. Triệu chứng nuốt phải: Bỏng ở miệng và cổ họng, cảm giác nóng rát phía sau xương ức, đau bụng, nôn, sốc, sức khoẻ suy sụp.

• Kích ứng với da, ăn mòn và độc hại cho mô, dẫn đến phá hủy mô nhanh chóng, gây bỏng nặng. Triệu chứng như đỏ, viêm da, đau đớn, rộp, bỏng da nghiêm trọng.

• Mắt tiếp xúc trực tiếp có thể dẫn đến mù lòa. Nồng độ cao trong không khí có thể gây khó thở, đặc biệt đối với những người mắc bệnh hen suyễn hoặc trong khi tập thể dục gắng sức.

• Bệnh phổi mãn tính (viêm phế quản, xơ hóa, khí phế thũng), giảm chức năng phổi và sâu răng đã được báo cáo xảy ra sau khi tiếp xúc với axit sulfuric.

• Các khối u gia tăng trong đường hô hấp (đường mũi, thanh quản, phổi) có liên quan đến phơi nhiễm nghề nghiệp với axit sulfuric trong các ngành công nghiệp khác nhau.

• Phơi nhiễm nghề nghiệp đối với sương mù axit vô cơ mạnh có chứa axit sulfuric có liên quan đặc biệt đến ung thư thanh quản và phổi ở người.

9. Kinh nghiệm hay & hướng dẫn kỹ thuật châm axit sulfuric

- Một số lỗi kỹ thuật cơ bản khi châm, đổ mới hoặc bổ sung dung dịch điện phân axit sulfuric H₂SO₄ vào ắc quy:

• Sử dụng axit sulfuric không đúng nồng độ, độ tinh khiết thấp, chứa nhiều tạp chất.

• Không tuân thủ các chỉ dẫn kỹ thuật của nhà sản xuất ắc quy như châm quá nhiều axit, sai nồng độ cho phép.

• Để cạn kiệt dung dịch điện phân mới châm bổ sung.

• Không đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn khi sử dụng, tiếp xúc với axit.

Luôn châm, đổ acid Sunfuric đúng nồng độ, đúng kỹ thuật, theo khuyến cáo nhà sản xuất ắc quy

- Hiện tại, Acquycaocap.vn cung cấp axit sulfuric cho bình ắc quy nước truyền thống sử dụng cho ô tô, xe tải, xe máy, tàu thuyền, dân dụng,... với các cam kết & đảm bảo như sau:

• Axit sulfuric H₂SO₄ có độ tinh khiết cao, chứa rất ít hàm lượng tạp chất.

• Đúng tiêu chuẩn, hướng dẫn kỹ thuật, kiến nghị của các hãng sản xuất ắc quy.

• Đảm bảo an toàn khi sử dụng, luôn cam kết đảm bảo chất lượng tốt nhất giúp tăng khả năng vận hành, tuổi thọ, hiệu suất,... của ắc quy.

Xem thêm: Hướng dẫn kỹ thuật châm nước cất, axít Sulfuric H2SO4 ắc quy

Lưu ý: Acquycaocap.vn chỉ cung cấp axit sulfuric có nồng độ từ 29% - 32%, tỷ trọng 1.25 - 1.29 (kg/L), 4.2 - 5.0 (mol/L) để châm vào bình ắc quy tại trực tiếp hệ thống cửa hàng, trung tâm bảo hành. Ngoài ra, Chúng tôi không bán Online, bán cho các mục đích sử dụng khác dưới bất kỳ hình thức nào, để đảm bảo an toàn cho sức khoẻ cộng đồng, môi trường & chấp hành đúng luật pháp quy định hiện hành. Quý Khách Hàng cũng không nên tự mua, châm đổ axit sulfuric vào ắc quy (nguy hiểm cho sức khoẻ, nguy cơ cháy nổ, mua phải axit không đúng nồng độ hoặc tiêu chuẩn kỹ thuật,...). Hãy liên hệ ngay Acquycaocap để được tư vấn, hỗ trợ miễn phí.

Copyright by acquycaocap.vn - Premium Battery Company Limited