ما هو تعريف حمض الكبريتيك
يتساءل الناس كثيرا عن الرقم الهيدروجيني لحمض الكبريتيك. فإن الرقم الهيدروجيني (pH) هو واحد من الخصائص الكيميائية للكبريت، والذي يسمى أيضا حمض الكبريت أو زيت الزاج أو الحمض الكبريتي أو حمض السلفوريك، وصيغته الكيميائية H2SO4، ويعرف باللغة الإنجليزية باسم حمض الكبريت، وهو حمض معدني قوي يذوب بسرعة في الماء بغض النظر عن تركيزه .
يعد حمض الكبريتيك أحد أقدم الأحماض التي اكتشفها العلماء على مر التاريخ، حيث اكتشفه العرب في القرن الثامن الميلادي، وقام الكيميائي العربي جابر بن حيان بتصنيعه وأطلق عليه اسم زيت الزاج، وانتشر في أوروبا في القرنين الرابع عشر والخامس عشر الميلاديين .
أشهر صيغة لحمض الكبريتيك
على الرغم من تنوع الأسماء الكيميائية لحمض الكبريتيك، إلا أنه يمكن التعبير عنه بالرمز الكيميائي أو الصيغة الكيميائية، وهناك صيغتان كيميائيتان مشهورتان لحمض الكبريتيك وهما H2SO4 و H2O4S
تعتبر صيغة H2SO4 واحدة من أشهر صيغ الجزيئات في مجال الكيمياء، وتعبر الرموز المرتبطة بها عن محتواها، وتكون الصيغة الحمضية كالتالي
H: يشمل هذا المركب: غاز الهيدروجين، وعنصر الكبريت (S)، وغاز الأكسجين (O).
ما هو الرقم الهيدروجيني لحمض الكبريتيك
فيما يتعلق بالإجابة على سؤال حول الرقم الهيدروجيني لحمض الكبريتيك، يتعين علينا أن ندرك أن حمض الكبريتيك هو مركب كيميائي يمكنه إعطاء أيون الهيدروجين الموجب (H+) عند إذابته في الماء، ويتكون من ذرتي هيدروجين وذرة كبريت وأربع ذرات من الأكسجين. ويعرف الرقم الهيدروجيني في الكيمياء باسم الأس الهيدروجيني أو درجة الحموضة، ويرمز له بالرمز pH، وهو مقياس يحدد ما إذا كان المركب حمضيا أو قاعديا أو متعادلا .
بالنسبة لحمض الكبريتيك، فهو مركب حمضي، ويتميز برقم هيدروجيني أقل من7 وفقًا لقانون الأس الهيدروجيني الذي يصنف السوائل ذات درجة حموضة أقل من 7 كأحماض .
ما هي الخصائص العامة لحمض الكبريتيك من الناحية الكيميائية والفيزيائية؟
بعدما تعرفنا على القيمة الحمضية لحمض الكبريتيك، والتي تختلف تماما عن القيمة الحمضية للماء المقطر، يجب علينا الآن التعرف على الخصائص العامة لحمض الكبريتيك من الناحية الكيميائية والفيزيائية، وهي على النحو التالي
- يستخدم حمض الكبريتيك كمؤكسدة في صناعة بطاريات السيارات والصابون والمطاط .
- عند تحضير حمض الكبريتيك بتركيز 100٪ وفي درجة الغليان، يفقد الحمض SO3 ويتم إنتاج حمض بتركيز 98.3٪ .
- يتفكك حمض الكبريتيك في الماء مع إنتاج كمية كبيرة من الحرارة .
- أطلق جابر بن حيان على زيت الزاج هذا الاسم لأن تحضيره يتم بتسخين وتقطير الزاج الأخضر، أو ما يسمى كبريتات الحديد المائية.
- حمض الكبريتيك عديم اللون، ويمكن أن يكون حمض الكبريت المركز موصلًا للتيار الكهربائي.
أهم الصناعات التي يستخدم فيها حمض الكبريتيك
يمكن تلخيص أهم الصناعات التي تستخدم حمض الكبريتيك فيها، وهي كالتالي:
- صناعة الأسمدة .
- صناعة الأصباغ .
- صناعة الأدوية .
- صناعة المُتفجّرات .
- صناعة المُنظّفات .
- صناعة الأملاح والأحماض غير العضويّة .
- عمليّات تكرير البترول .
- العمليّات المعدنيّة .
- يستخدم الحمض الرصاص كمحلول كهربائي في بطاريات تخزين الطاقة ويعد هذا التطبيق هو الأكثر شيوعًا لاستخدام الحمض .
ما هو مستوى الأس الهيدروجيني
عند قياس مستوى الأس الهيدروجيني وتأثير درجة الحرارة عليه، يعتبر الرقم الهيدروجيني مؤشرا على مدى حموضة أو قاعدية المادة التي يمكن حلها في الماء، حيث يتراوح من 1 إلى 14. ويشير مستوى الأس الهيدروجيني 7 إلى أن المادة متعادلة مثل الماء النقي، وكلما انخفض مستوى الأس الهيدروجيني تزداد حموضة المادة، وكلما زادت قيمة الأس الهيدروجيني يزداد مستوى القلوية. وكلما كانت المادة أكثر حموضة أو قلوية، زادت فعاليتها كمادة مسببة للتآكل، وعليه يجب تخزين المواد الشديدة التآكل في مرافق تخزين متوافقة مثل خزانات التخزين المسببة للتآكل، وهذا يقلل من المخاطر التي تشكلها تلك المواد على الأشخاص في مكان العمل .
الآثار حمض الكبريتيك على البيئة والصحة
- يعتبر حمض الكبريتيك واحدًا من أهم المواد الكيميائية الصناعية، وله دور في إنتاج العديد من المنتجات المصنعة، مثل الأسمدة مثل سوبر فوسفات والكبريتات وفوسفات الأمونيوم .
- يتم استخدامها على نطاق واسع في صناعة الأصباغ والدهانات وأصباغ النسيج والمتفجرات ومواد التشحيم والمعادن والبطاريات .
- يعد حمض الكبريتيك عامل مجفف ويتفاعل بشدة مع الماء، فعندما يلامس الماء يبدأ بالغليان، وعند إطلاقه في الغلاف الجوي، يتسبب في هطول أمطار حمضية ضارة بالبيئة .
أمثلة عن الرقم الهيدروجيني لحمض الكبريتيك
- تكون قيمة الرقم الهيدروجيني 3 أكثر حموضةً بمعدل 10 مراتٍ من قيمة الرقم الهيدروجيني 4، وتكون درجة الحموضة عند الرقم الهيدروجيني 3 أعلى بمعدل 100 مرةً (10 مراتٍ 10) من الرقم الهيدروجيني 5.
- قيمة الأس الهيدروجيني 11 تكون قلوية بنسبة 10 مرات أكثر من قيمة الأس الهيدروجيني 10، وتكون قلوية بنسبة 100 مرة (10 مرات 10) أكثر من قيمة الأس الهيدروجيني 8 .
- عند جعل الماء حمضيًا، الهدف هو زيادة تركيز أيونات الهيدروجين [+H] لخلق فائض منها في الماء، ويؤدي هذا إلى تغيير توازن الماء، مما يؤدي إلى انخفاض أو خفض الرقم الهيدروجيني للماء .
وجود حمض الكبريتيك في السحاب والأمطار
- لاحظ العلماء وجود السحب والضباب المكونة من حمض الكبريتيك ، كما يفترض وجودها على كل من الكواكب الأخرى غير كوكب الأرض ، والتي تمتلك ذات الغلاف الجوي في نظامنا الشمسي ، ككوكب الزهرة الذي يحتفظ اليوم بغطاء عالمي من السحب يتكون من حمض الكبريتيك ، ومحلول الماء الذي يمتد على ارتفاع من حوالي 50 كم إلى ما يقرب من 80 كم حيث تتشكل السحب من حمض الكبريتيك في الستراتوسفير ، حيث يلعب دورًا كبيرا في تكوين ثقب الأوزون .
- يصبح المطر أكثر حموضة مما ينتج عنه حمض الكبريتيك الناتج من ثاني أكسيد الكبريت الصناعي على الأرض. وقد أشار تحليل كمية الكبريت في صخور المريخ إلى فرضية مفادها أن الغلاف الجوي المبكر للمريخ كان غنيا بالكبريت والماء، مما يشير إلى إمكانية وجود دورة مائية مشبعة بالكبريت، وكذلك وجود حمض الكبريتيك المتجمد في السحب العلوية لكوكب الزهرة، وهذا يمكن أن يؤدي إلى تشكيل البر .