Oleum - Oleum

Informacje o społeczności w Kalifornii można znaleźć w Oleum w Kalifornii .
Oleum dymiący w powietrzu

Oleum ( Łacińskiej oleum , czyli olej) lub dymiący kwas siarkowy , to określenie odnoszące się do roztworów różnych kompozycjach trójtlenku siarki w kwasie siarkowym , a czasami bardziej szczegółowo Kwas Pirosiarkowy (znany także jako kwas pyrosulfuric). Oleum jest identyfikowane przez numer CAS 8014-95-7 (numer WE / lista: 616-954-1; ECHA InfoCard: 100.116.872 ).

Oleum można opisać wzorem y SO 3 · H 2 O, gdzie y jest całkowitą masą molową zawartości trójtlenku siarki. Wartość y można zmieniać, włączając różne oleum. Mogą one również być opisany wzorem H 2 SO 4 · x SO 3 , gdzie x jest obecnie definiowany jako wolny molowy zawartości trójtlenku siarki. Oleum generalnie ocenia się w zależności od wolnego SO 3 zawartości masy. Można go również wyrazić jako procent mocy kwasu siarkowego; dla stężeń oleum byłoby to ponad 100%. Na przykład 10% oleum można również wyrazić jako H 2 SO 4 · 0,13611 SO 3 , 1,13611 SO 3 · H 2 O lub 102,25% kwas siarkowy. Konwersja między% kwasu i% oleum wynosi:% kwasu = 100 + 18/80 ×% oleum

Dla x = 1 i y = 2 otrzymano wzór empiryczny H 2 S 2 O 7 dla kwasu disiarkowego (pirosiarkowego). Czysty kwas siarkowy jest ciałem stałym w temperaturze pokojowej, topniejącym w temperaturze 36 ° C i rzadko stosowanym w laboratorium lub w procesach przemysłowych.

Produkcja

Oleum powstaje w procesie kontaktowym , w którym siarka utlenia się do trójtlenku siarki, który jest następnie rozpuszczany w stężonym kwasie siarkowym. Sam kwas siarkowy jest regenerowany przez rozcieńczenie części oleum.

Prowadzić proces komora do produkcji kwasu siarkowego, rezygnując częściowo dlatego, że nie może powodować trójtlenku siarki lub stężony kwas siarkowy, bezpośrednio w wyniku korozji ołowiu, a absorpcja NO 2 gazu. Dopóki proces ten nie stał się przestarzały w wyniku kontaktu, oleum musiało być otrzymywane metodami pośrednimi. Historycznie, największy wytwarzanie oleum pochodzi z destylacji z siarczanu żelaza w Nordhausen , od którego pochodzi nazwa historyczne Nordhausen kwas siarkowy.

Aplikacje

Produkcja kwasu siarkowego

Oleum jest ważnym związkiem pośrednim w procesie wytwarzania kwasu siarkowego, z powodu swojej wysokiej entalpii z uwodnienia . Gdy SO 3 jest dodawany do wody, zamiast go rozpuszczać, ma tendencję do tworzenia drobnej mgły kwasu siarkowego, co jest trudne do opanowania. Jednak SO 3 dodany do stężonego kwasu siarkowego łatwo się rozpuszcza, tworząc oleum, które można następnie rozcieńczyć wodą w celu wytworzenia dodatkowego stężonego kwasu siarkowego.

Jako półprodukt do transportu

Oleum jest użyteczną postacią do transportu związków kwasu siarkowego, zwykle w cysternach kolejowych, między rafineriami (które produkują różne związki siarki jako produkt uboczny rafinacji) a konsumentami przemysłowymi.

Niektóre kompozycje oleum są stałe w temperaturze pokojowej, a zatem są bezpieczniejsze w transporcie niż w postaci cieczy. Stałe oleum można przekształcić w ciecz w miejscu przeznaczenia przez ogrzewanie parowe, rozcieńczanie lub zagęszczanie. Wymaga to ostrożności, aby zapobiec przegrzaniu i parowaniu trójtlenku siarki. Wydobycie go z cysterny wymaga starannego podgrzania przewodami parowymi wewnątrz cysterny. Należy bardzo uważać, aby uniknąć przegrzania, ponieważ może to spowodować wzrost ciśnienia w cysternie powyżej limitu zaworu bezpieczeństwa zbiornika .

Ponadto oleum jest mniej korozyjne dla metali niż kwas siarkowy, ponieważ nie ma wolnej wody, która mogłaby atakować powierzchnie. Z tego powodu kwas siarkowy jest czasami zatężany do oleum w rurociągach w zakładzie, a następnie ponownie rozcieńczany do kwasu do wykorzystania w reakcjach przemysłowych.

W Richmond w Kalifornii w 1993 roku nastąpiło znaczące uwolnienie z powodu przegrzania, powodując uwolnienie trójtlenku siarki, który wchłonął wilgoć z atmosfery, tworząc mgłę cząstek kwasu siarkowego wielkości mikrometrów, które stanowiły zagrożenie dla zdrowia przy wdychaniu. Ta mgła rozprzestrzeniła się na dużym obszarze.

Badania chemii organicznej

Oleum jest odczynnikiem ostrym i silnie żrącym. Jednym z ważnych zastosowań oleum jako odczynnika jest wtórne nitrowanie nitrobenzenu . Pierwsza nitracja może zachodzić z kwasem azotowym w kwasie siarkowym, ale to dezaktywuje pierścień w kierunku dalszego podstawienia elektrofilowego. Do wprowadzenia drugiej grupy nitrowej do pierścienia aromatycznego potrzebny jest silniejszy odczynnik, oleum.

Produkcja materiałów wybuchowych

Oleum jest używane do produkcji wielu materiałów wybuchowych, za wyjątkiem nitrocelulozy . (W nowoczesnej produkcji nitrocelulozy stężenie H 2 SO 4 jest często regulowane przy użyciu oleum.) Wymagania chemiczne do produkcji materiałów wybuchowych często wymagają bezwodnych mieszanin zawierających kwas azotowy i siarkowy . Zwykły handlowy kwas azotowy składa się z stale wrzącego azeotropu kwasu azotowego i wody i zawiera 68% kwasu azotowego. Dlatego też mieszaniny zwykłego kwasu azotowego i kwasu siarkowego zawierają znaczne ilości wody i nie nadają się do takich procesów, jak te, które występują przy produkcji trinitrotoluenu .

Synteza RDX i niektórych innych materiałów wybuchowych nie wymaga oleum.

Bezwodny kwas azotowy, nazywany białym dymiącym kwasem azotowym , może być stosowany do sporządzania bezwodnych mieszanin nitracyjnych , a metoda ta jest stosowana w operacjach na skalę laboratoryjną, gdzie koszt materiału nie ma pierwszorzędnego znaczenia. Dymiący kwas azotowy jest niebezpieczny w obsłudze i transporcie, ponieważ jest wyjątkowo żrący i lotny. Do użytku przemysłowego takie silne mieszaniny nitracyjne przygotowuje się przez zmieszanie oleum ze zwykłym handlowym kwasem azotowym, tak że wolny trójtlenek siarki w oleum zużywa wodę w kwasie azotowym.

Reakcje

Podobnie jak stężony kwas siarkowy, oleum jest tak silnym środkiem odwadniającym, że rozlany na sproszkowaną glukozę lub praktycznie każdy inny cukier , wyciągnie elementy wody z cukru w ​​reakcji egzotermicznej, pozostawiając prawie czysty węgiel w postaci ciała stałego. Ten węgiel rozszerza się na zewnątrz, twardniejąc jako stała czarna substancja z pęcherzykami gazu.

Bibliografia

  1. ^ Considine, Douglas M., Chemical and Process Technology Encyclopedia , McGraw-Hill, 1974, s. 1070–1.
  2. ^ „Zbiorniki magazynowe” . Kwas siarkowy w Internecie . Inżynieria DKL.
  3. ^ „Poważne awarie w zakładach chemicznych / rafineryjnych w hrabstwie Contra Costa” . Usługi zdrowotne Contra Costa .
  4. ^ Baskett, RL, Vogt, PJ, Schalk III, Pobanz, BM, „ARAC Dispersion Modeling of the 26 lipca 1993 Oleum Tank Car Spill in Richmond, California”, UCRL-ID-116012, 3 lutego 1994
  5. ^ „CASE STUDY - Richmond, California Oleum Release” . Kod EPI . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2013-08-28. CS1 maint: unfit URL ( link )
  6. ^ Urbanski, Tadeusz, Chemistry and Technology of Explosives, Pergamon Press, Oxford, 1965, tom 2, s. 329.
  7. ^ PreChem. Przygotowanie 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazyny (RDX, Cyclonit, Hexogen), http://www.prepchem.com/synthesis-of-rdx/
  8. ^ Urbanski, tom 1, str. 347–349