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एकाग्रता और सल्फ्यूरिक एसिड के घनत्व। कार बैटरी में सल्फ्यूरिक एसिड एकाग्रता के घनत्व की निर्भरता
पतला और केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड - यह इतना महत्वपूर्ण रसायन है कि वे किसी अन्य पदार्थ से दुनिया में अधिक उत्पादन है। देश के आर्थिक धन का उत्पादन किया उसमें सल्फ्यूरिक एसिड के मामले में मूल्यांकन किया जा सकता।
पृथक्करण प्रक्रिया
सल्फ्यूरिक एसिड विभिन्न सांद्रता के जलीय घोल के रूप में प्रयोग किया जाता है। वह दो चरणों में पृथक्करण प्रतिक्रिया से होकर गुजरती है, उत्पादन एच + आयनों समाधान कर रहे हैं।
एच 2 एसओ 4 = एच + + HSO 4 -;
HSO 4 - = एच + + एसओ 4 -2।
सल्फ्यूरिक एसिड एक मजबूत है, और पृथक्करण के पहले चरण इतनी तेजी से होता है कि लगभग सभी मूल अणु के एच + -ions और HSO 4 -1 -ions (हाइड्रोजन सल्फेट) समाधान में में टूट। हाल ही आंशिक रूप से आगे बिखर, एच + अन्य आयनों को छोड़ता है और एक सल्फेट आयन (अतः 4 -2) समाधान में छोड़ गए। हालांकि, hydrogensulfate, एक कमजोर अम्ल जा रहा है, अभी भी बहुत 4 -2 एच + का एक समाधान और में की तस है। पूरा पृथक्करण यह केवल तब होता है जब सल्फ्यूरिक एसिड समाधान के घनत्व के करीब है पानी के घनत्व, उच्च कमजोर पड़ने के तहत आर। एफ।
सल्फ्यूरिक एसिड के गुण
तापमान और एकाग्रता पर निर्भर करता है - यह अर्थ में विशेष है कि यह एक पारंपरिक एसिड या एक मजबूत आक्सीकारक के रूप में कार्य कर सकते हैं। सल्फ्यूरिक एसिड की एक ठंडी पतला मिश्रण सक्रिय धातु नमक (सल्फेट) और हाइड्रोजन गैस के विकास देने के लिए साथ प्रतिक्रिया करता है। उदाहरण के लिए, ठंड पतला एच 2 एसओ (अपनी पूर्ण कदम पृथक्करण कल्पना करते हुए) 4 और धातु जस्ता के बीच प्रतिक्रिया इस प्रकार है:
Zn + H 2 एसओ 4 = ZnSO 4 + H 2।
गर्म केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड, जिसका घनत्व के बारे में 1.8 ग्राम / सेमी 3, एक ऑक्सीडेंट के रूप में कार्य कर सकते हैं, सामग्री है कि आम तौर पर इस तरह के उदाहरण धातु तांबे के लिए के रूप में एसिड होता है, को निष्क्रिय कर रहे हैं के साथ प्रतिक्रिया है। प्रतिक्रिया के दौरान, तांबा ऑक्सीकरण, और एसिड बड़े पैमाने पर कम हो जाता है, एक समाधान बनाई है तांबा सल्फेट के पानी और गैस सल्फर डाइऑक्साइड (अतः 2) हाइड्रोजन के बजाय है, जो एक धातु के साथ एसिड प्रतिक्रिया द्वारा अपेक्षा की जाती है में (द्वितीय)।
Cu + 2H 2 एसओ 4 = CuSO 4 + एसओ 2 + 2H 2 ओ
जैसा कि आम तौर समाधान की एकाग्रता द्वारा व्यक्त की
वास्तव में, किसी भी समाधान की एकाग्रता अलग अलग तरीकों से व्यक्त किया जा सकता है, लेकिन वजन के हिसाब से सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल एकाग्रता। यह एक निश्चित वजन या समाधान या की मात्रा में घुला हुआ पदार्थ के ग्राम की संख्या से पता चलता विलायक (आमतौर पर 1000 ग्राम, 1000 सेमी 3, 100 सेमी 3 और 1 dm 3)। एक पदार्थ मात्रा ले जा सकते हैं के ग्राम में बड़े पैमाने पर करने के बजाय, मोल में व्यक्त किया, - तो 1000 ग्राम या 1 dm 3 समाधान के दाढ़ एकाग्रता प्राप्त की।
दाढ़ एकाग्रता नहीं समाधान की राशि के लिए है, लेकिन केवल विलायक के संबंध में निर्धारित किया है, यह समाधान के molality कहा जाता है। यह तापमान की स्वतंत्रता की विशेषता है।
अक्सर वजन एकाग्रता प्रति विलायक की 100 ग्राम ग्राम में संकेत दिया। 100% से यह आंकड़ा गुणा, यह एक वजन प्रतिशत (एकाग्रता प्रति) पर तैयार किया जाता है। जो है, इस पद्धति सबसे अधिक बार के रूप में एक सल्फ्यूरिक एसिड समाधान के लिए लागू किया जाता है।
समाधान एकाग्रता से प्रत्येक मूल्य, एक निश्चित तापमान पर निर्धारित किया है, यह एक बहुत विशिष्ट घनत्व (जैसे, सल्फ्यूरिक एसिड समाधान के घनत्व) से मेल खाती है। इसलिए, कभी कभी यह समाधान की विशेषता है। उदाहरण के लिए, एच 2 एसओ 4 समाधान, विशेषता प्रतिशत एकाग्रता 95.72%, 1.835 ग्राम / सेमी 3 टन पर = 20 डिग्री सेल्सियस के एक घनत्व कैसे इस तरह के एक समाधान की एकाग्रता का निर्धारण करने के, अगर केवल सल्फ्यूरिक एसिड घनत्व दिया? तालिका में इस तरह के पत्राचार दे रही है सामान्य या विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान पर किसी भी पाठ्यपुस्तक की एक दृढ़ है।
उदाहरण एकाग्रता पुनर्गणना
अभिव्यक्ति के एक मोड से एक और समाधान एकाग्रता के लिए चलते हैं। मान लीजिए कि हम एच 2 एसओ 4 समाधान है ब्याज के 60% एकाग्रता के साथ पानी में। हम पहले इसी सल्फ्यूरिक एसिड के घनत्व परिभाषित करते हैं। प्रतिशत (प्रथम कॉलम) और एच 2 एसओ 4 (चौथे स्तंभ) के जलीय घोल की इसी घनत्व युक्त टेबल, नीचे दिखाया गया है।
यह वांछित मान जो 1.4987 ग्राम / सेमी 3 के बराबर है निर्धारित करता है। अब हम समाधान के molarity गणना। इसके लिए यह एच 2 की बड़े पैमाने पर एसओ 4 निर्धारित करने के लिए आवश्यक है समाधान 1 लीटर और एसिड के मोल की इसी संख्या में।
खंड है, जो शेयर समाधान के 100 ग्राम पर कब्जा:
100 / 1,4987 = 66,7 मिलीलीटर।
60% समाधान के 66.7 मिलीलीटर में के बाद से की यह शामिल होंगे 1 लीटर में अम्ल की 60 ग्राम का समावेश है:
(60 / 66.7) x 1000 = 899, 55 ग्राम।
सल्फ्यूरिक एसिड दाढ़ वजन 98. के बराबर इसलिए, अपने ग्राम 899.55 जी में निहित मोल्स की संख्या, हो जाएगा:
899,55 / 98 = 9,18 तिल।
सल्फ्यूरिक एसिड एकाग्रता के घनत्व की निर्भरता छवि में दिखाया गया है। नीचे दिए गए।
सल्फ्यूरिक एसिड के उपयोग
यह विभिन्न उद्योगों में प्रयोग किया जाता है। लोहा और इस्पात के उत्पादन में धातु की सतह की सफाई से पहले ही सिंथेटिक रंगों के साथ ही इस तरह के हाइड्रोक्लोरिक और नाइट्रिक एसिड के रूप में अन्य प्रकार के निर्माण में शामिल एक अन्य पदार्थ के साथ कवर किया जाता है के लिए प्रयोग किया जाता है। यह भी दवा उत्पादों, उर्वरक और विस्फोटकों के निर्माण में प्रयोग किया जाता है, और अभी भी रिफाइनिंग उद्योग में कच्चे तेल से अशुद्धियों को दूर करने में एक महत्वपूर्ण अभिकर्मक है।
इस रसायन रोजमर्रा की जिंदगी में अत्यंत उपयोगी है, और लेड एसिड बैटरी (उदाहरण के लिए उन है कि ऑटोमोबाइल में कर रहे हैं) में इस्तेमाल एक सल्फ्यूरिक एसिड समाधान के रूप में आसानी से उपलब्ध है। इस तरह के एसिड आम तौर पर वजन से 35% एच 2 एसओ 4 के बारे में 30% से की एकाग्रता है, संतुलन - पानी।
कई उपभोक्ता अनुप्रयोगों के लिए 30% एच 2 एसओ 4 अपनी जरूरतों को पूरा करने के लिए पर्याप्त से अधिक हो जाएगा। हालांकि, उद्योग में और यह सल्फ्यूरिक एसिड का एक बहुत उच्च एकाग्रता की आवश्यकता है। आमतौर पर, निर्माण के दौरान यह पहली बार पर्याप्त पतला और जैविक समावेशन के साथ दूषित प्राप्त की है। सांद्र अम्ल दो चरणों में प्राप्त किया जाता है: पहला, यह 70% करने के लिए समायोजित किया गया था, और उसके बाद - एक दूसरे चरण में - 96-98% है, जो आर्थिक रूप से व्यवहार्य उत्पादन के लिए सीमित पैरामीटर है करने के लिए उठाया है।
सल्फ्यूरिक एसिड और उसके किस्मों के घनत्व
हालांकि लगभग 99% सल्फ्यूरिक एसिड भाटा पर संक्षिप्त हो सकता है, लेकिन इतना 3 उबलते बिंदु पर के बाद के नुकसान 98.3% करने के लिए एकाग्रता कम कर देता है। सामान्य तौर पर, सूचकांक 98% के साथ प्रजातियों भंडारण में और अधिक स्थिर।
वाणिज्यिक ग्रेड एसिड ब्याज की अपनी एकाग्रता में भिन्नता है, और जिसके लिए वह उन मूल्यों, जिस पर कम क्रिस्टलीकरण तापमान चयन किया जाता है। यह सल्फ्यूरिक एसिड क्रिस्टल के नुकसान को कम करने के लिए परिवहन और भंडारण के दौरान तलछट किया जाता है। मुख्य किस्में हैं:
- टॉवर (नाइट्रस) - 75%। वर्ग के सल्फ्यूरिक एसिड घनत्व के 1670 किलो / मी 3 बराबर है। अपने तथाकथित प्राप्त करें। नाइट्रस विधि है जो जिसका परिणाम नाइट्रोसो इलाज किया (यह भी एच 2 एसओ 4 है, लेकिन भंग नाइट्रोजन आक्साइड के साथ) प्राथमिक में कैलक्लाइंड कच्चे गैस युक्त सल्फर डाइऑक्साइड एसओ 2, लाइन टावरों में (इसलिए नाम किस्में) फायरिंग। नतीजतन एसिड और नाइट्रोजन आक्साइड जो इस प्रक्रिया में भस्म नहीं कर रहे हैं आवंटित है, और उत्पादन चक्र में लौट आए।
- संपर्क - 92,5-98,0%। वर्ग के 98% की सल्फ्यूरिक एसिड घनत्व 1836.5 किलो / मी 3 के बराबर है। यह भी जिसमें प्रक्रिया एनहाइड्राइड डाइऑक्साइड ऑक्सीकरण शामिल हैं अतः 2 युक्त रोस्टर गैसों, से प्राप्त करने के लिए इतना 3 अपने संपर्क (इसलिए नाम ग्रेड) ठोस वैनेडियम उत्प्रेरक की कई परतों के साथ साथ।
- ओलियम - 104.5%। इसका घनत्व को 1896.8 किलो / मी 3 बराबर है। अतः एच 2 एसओ 4, जिसमें पहले घटक 20% शामिल है, और एसिड में 3 की यह समाधान - 104.5% है।
- उच्च ग्रेड ओलियम - 114.6%। इसका घनत्व - 2002 किलो / मी 3।
- बैटरी - 92-94%।
कैसे कार बैटरी करता है
सबसे लोकप्रिय बिजली के उपकरणों में से एक के संचालन पूरी तरह से जलीय सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति में होने वाली विद्युत प्रक्रियाओं पर आधारित है।
ऑटोमोबाइल बैटरी कई प्लेटों के रूप में सल्फ्यूरिक एसिड इलेक्ट्रोलाइट, और सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड पतला होता है। सकारात्मक प्लेटें एक लाल भूरे रंग सामग्री के बने होते - सीसा डाइऑक्साइड (PBO 2), और नकारात्मक की - भूरा "स्पंज" नेतृत्व (Pb) की।
के बाद से इलेक्ट्रोड नेतृत्व या लीडेड सामग्री के बने होते हैं, बैटरी के इस प्रकार अक्सर लेड एसिड बैटरी कहा जाता है। इसके संचालनीयता, टी। ई आउटपुट वोल्टेज सीधे क्या इस समय सल्फ्यूरिक एसिड के घनत्व है से निर्धारित होता है (kg / m3 या ग्राम / सेमी 3), इलेक्ट्रोलाइट के रूप में बैटरी में भर दिया।
क्या इलेक्ट्रोलाइट जब बैटरी निर्वहन के साथ होता है,
इलेक्ट्रोलाइट लेड एसिड बैटरी एक रिचार्जेबल पूरा चार्ज पर 30% की ब्याज की एक एकाग्रता के साथ एक रासायनिक शुद्ध आसुत जल में सल्फ्यूरिक एसिड का समाधान है। नेट एसिड 1.835 ग्राम / सेमी 3, इलेक्ट्रोलाइट की एक घनत्व है - के बारे में 1.300 ग्राम / सेमी 3। जब बैटरी छुट्टी दे दी है, यह विद्युत प्रतिक्रियाओं इलेक्ट्रोलाइट से वापस ले लिया सल्फ्यूरिक एसिड में जिसके परिणामस्वरूप होते हैं। समाधान की एकाग्रता घनत्व के लगभग आनुपातिक निर्भर करता है, तो यह इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता में कमी के कारण में कमी करनी चाहिए।
जब तक निर्वहन वर्तमान बहती है के रूप में के माध्यम से बैटरी एसिड व्यापक रूप से इसकी इलेक्ट्रोड के पास प्रयोग किया जाता है और इलेक्ट्रोलाइट अधिक पतला हो जाता है। इलेक्ट्रोलाइट और इलेक्ट्रोड प्लेटों की कुल मात्रा से एसिड प्रसार रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लगभग निरंतर तीव्रता, आउटपुट वोल्टेज का समर्थन करता है और परिणामस्वरूप।
थाली में एसिड इलेक्ट्रोलाइट के प्रसार के निर्वहन प्रक्रिया की शुरुआत में होता है जल्दी से, क्योंकि इलेक्ट्रोड की सक्रिय सामग्री में अभी तक रन बनाए छिद्रों के साथ जिसके परिणामस्वरूप सल्फेट। सल्फेट के रूप में और इलेक्ट्रोड के छिद्रों को भरने के लिए शुरू होता है, प्रसार और धीरे धीरे जगह लेता है।
सैद्धांतिक रूप से यह रूप में लंबे समय का निर्वहन करने के रूप में सभी एसिड उपयोग नहीं किया जाएगा जारी रखने के लिए संभव है, और इलेक्ट्रोलाइट शुद्ध पानी से बना दिया जाएगा। हालांकि, अनुभव बताता है कि स्तर के बाद इलेक्ट्रोलाइट घनत्व 1.150 ग्राम / सेमी 3 को गिरा दिया जारी नहीं रखना चाहिए।
घनत्व 1,300 से 1150 करने के लिए कम हो जाती है, जिसका मतलब है कि ज्यादा सल्फेट प्रतिक्रिया के दौरान गठन किया गया था, और यह प्लेटों पर सक्रिय सामग्री, अर्थात्। समाधान से ई में सभी pores भरता है जब पहले से ही लगभग सभी सल्फ्यूरिक एसिड का चयन किया। घनत्व आनुपातिक एकाग्रता पर निर्भर करता है, और इसी प्रकार, बैटरी के प्रभारी का घनत्व निर्भर करता है। अंजीर। नीचे बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट घनत्व की निर्भरता को दर्शाता है।
इलेक्ट्रोलाइट के घनत्व बदल रहा है, बैटरी निर्वहन राज्य का निर्धारण करने का सबसे अच्छा साधन है, बशर्ते कि यह ठीक से किया जाता है।
इलेक्ट्रोलाइट घनत्व के आधार पर कार बैटरी निर्वहन डिग्री
इसका घनत्व हर दो हफ्ते में मापा जाना चाहिए और हमेशा भविष्य में उपयोग के लिए रिकॉर्ड पढ़ने रखा जाना चाहिए।
अधिक सघन इलेक्ट्रोलाइट, अधिक एसिड इसमें और अधिक बैटरी चार्ज किया जाता है। घनत्व 1,300-1,280 ग्राम / सेमी 3 पूरी तरह चार्ज इंगित करता है। आमतौर पर, बैटरी निर्वहन डिग्री निम्नलिखित इलेक्ट्रोलाइट घनत्व के आधार पर भिन्न:
- 1,300-1,280 - पूरी तरह से चार्ज:
- 1,280-1,200 - आधा खाली की तुलना में अधिक;
- 1,200-1,150 - आधे से भी कम का आरोप लगाया;
- 1150 - लगभग खाली।
प्रत्येक कोशिका के अपने ऑटोमोटिव आपूर्ति वोल्टेज कनेक्ट करने से पहले एक पूरी तरह से चार्ज बैटरी में 2.5 2.7 वी जैसे ही लोड करने के लिए जुड़ा हुआ है, वोल्टेज जल्दी से तीन या चार मिनट के लिए लगभग 2.1 वी के लिए चला जाता है है। यह नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्लेटों की सतह पर और सीसा परत और धातु पेरोक्साइड सकारात्मक प्लेटों के बीच नेतृत्व सल्फेट की एक पतली परत के गठन के कारण है। लगभग 2,15-2,18 वोल्ट कनेक्ट करने में कोई सड़क नेटवर्क के बाद सेल वोल्टेज के अंतिम मूल्य।
वर्तमान कार्रवाई के पहले घंटे के दौरान बैटरी के माध्यम से प्रवाह शुरू होता है, वहाँ प्लेटों के छिद्रों और इलेक्ट्रोलाइट एसिड के चयन भरता है जो सल्फेट द्वारा बड़ी मात्रा में निर्माण के कारण वृद्धि की आंतरिक सेल प्रतिरोध के कारण 2 वी करने के लिए एक वोल्टेज ड्रॉप है। कुछ ही समय के प्रवाह के शुरू होने से पहले वर्तमान घनत्व के इलेक्ट्रोलाइट की अधिक से अधिक और 1.300 करने के लिए ग्राम / सेमी 3 बराबर है। शुरू में यह जल्दी होता है अंदर का दबाव है, लेकिन फिर और काफी हद तक इलेक्ट्रोलाइट मात्रा चयन इलेक्ट्रोड प्लेटों के पास एसिड के घनत्व के बीच संतुलित राज्य की स्थापना की इलेक्ट्रोलाइट के थोक से नए टुकड़े एसिड में प्रवेश एसिड का समर्थन किया। इलेक्ट्रोलाइट का औसत घनत्व संबंध छवि में दिखाया गया पर तेजी से कम करने के लिए जारी है। इसके बाद के संस्करण। एक प्रारंभिक ड्रॉप वोल्टेज बहुत धीरे-धीरे कम हो जाती है के बाद, कमी की दर बैटरी लोड पर निर्भर करता है। समय अनुसूची प्रवाह प्रक्रिया छवि में दिखाया गया है। नीचे दिए गए।
बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट के राज्य का नियंत्रण
घनत्व इस्तेमाल किया हाइड्रोमीटर निर्धारित करने के लिए। यह ऊपरी छोर पर निचले सिरे पर एक विस्तार, पारा या शॉट से भरा है, और एक वर्गीकृत पैमाने के साथ एक सील बंद शीशे की नली से बना है। इस पैमाने पर, 1100 से विभिन्न मध्यवर्ती मूल्यों के साथ 1,300 के लेबल के रूप में छवि में दिखाया गया। नीचे दिए गए। हाइड्रोमीटर एक इलेक्ट्रोलाइट में रखा गया है, तो यह एक निश्चित गहराई तक डूब जाएगा। इस प्रकार यह इलेक्ट्रोलाइट की एक निश्चित मात्रा विस्थापित करेगा, और जब संतुलन की स्थिति तक पहुँच जाता है, विस्थापित मात्रा का वजन सिर्फ वजन हाइड्रोमीटर के बराबर हो जाएगा। चूंकि इलेक्ट्रोलाइट के घनत्व की मात्रा को अपने वजन के अनुपात के बराबर होती है, और हाइड्रोमीटर के वजन में जाना जाता है, तो समाधान में विसर्जन के प्रत्येक स्तर के लिए एक विशेष इसकी घनत्व से मेल खाती।
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