이산화황의 전환

황 삼산화황은 Formula SO3을 갖는 화학적 화합물입니다. Nisso Sulfan이라고도합니다.

삼산화황은 여러 형태로 존재합니다. 그것은 기체 단량체, 결정질 삼량 체 및 고체 중합체로서 존재한다. 실온 바로 아래의 온도에서는 고체로 존재합니다.

황화의 특성

황화제의 화학 반응

• 수화

황 삼산화황 (SO3)은 황산의 무수물이다 (H2SO4). 따라서 수화에 매우 취약합니다.

SO3 + H2O → H2SO4 (ΔHF =-200 kJ/mol)

기체 상태에서, 황화는 상대적으로 건조한 대기에서도 격렬하게 연기됩니다. 이것은 황산 안개의 형성 때문입니다.  

SO3는 적극적으로 흡습성 화합물입니다. 수화 중에 발생하는 열은 SO3와 혼합 될 때 목재 또는 면화를 점화하기에 충분합니다. 이 경우, SO3는이 탄수화물을 스스로 탈수시킨다.

• 베이스와의 반응

황산나트륨은 삼산화황 사이의 수산화 나트륨 (A베이스) 사이의 반응에 의해 형성된다. 

SO3 + NaOH → NAHSO4

이산화황의 삼산화 황으로의 전환

SO2가 산화를 겪을 때 삼산화황이 생성됩니다. 이산화황의 삼산화 황으로의 전환은 대기에서 자연적으로 발생하며 실험을 위해 실험실에서 및 다양한 산업 용도로 상업적으로 수행 할 수 있습니다.

대기에서 산성 비

이산화황은 연료가 연소 될 때 대기 중에 방출됩니다. 대기 중에 산소가있을 때 산화되어 SO3을 형성합니다. 수분에 노출 될 때 삼산화황은‘산성 비’라고도하는 희석 된 황산을 형성합니다. 이 반응은 자연에서 매우 느린 속도로 발생합니다.

SO2 + 12O2 =SO3 (ΔH =-198.4 kJ/mol)

황 화합물 바이 설페이트 나트륨의 2 단계 열분해를 통해 삼산화황이 실험실에서 제조된다. 

1 단계 :

315 ° C에서 바이 설페이트 나트륨 탈수를 시작하면 다음과 같은 화학 반응이 발생합니다.

2 NAHSO4 → Na2S2O7 + H2O

나트륨 피로 설페이트 (NA2S2O7)는 중간 생성물로 생산된다.

2 단계 :

피로 설페이트 나트륨은 460 ° C의 온도에서 균열을 겪고 다음과 같은 반응이 발생합니다.

NA2S2O7 → Na2SO4 + SO3

접촉 공정에 의한 삼산화황의 산업 제조

황산은 접촉 공정으로 알려진 공정에 의해 상업적으로 제조된다. 이산화황의 황화 삼중 황제의 전환은이 과정에서 중요한 단계를 형성합니다. 다음 3 단계가 포함됩니다.

1 단계 :이산화황을 만드십시오

이것은 풍부한 공기에서 유황을 태워서 이루어집니다.

S (황) + O2 (산소) + δ (가열) → SO2 (이산화황)

2 단계 :이산화황을 황화로 전환

이 단계는 전체 프로세스에서 가장 중요합니다. 이 단계에서, 트라이 산화 황으로의 황로 전환은 SO2를 대기 산소와 혼합하여 촉매로서 V2O5의 존재하에 SO3를 형성함으로써 수행된다. 

2SO2 (이산화황) + O2 (산소) + [v2O5 (촉매)] → 2SO3 (황화제)

(ΔH =-196 kJ/mol)

이 반응은 다음 조건에서 발생합니다.

1. 이산화황과 산소 (공기로부터)는 1 :1 부피의 비율로 혼합됩니다
2. 온도는 400-450 OC
로 유지됩니다
3. 압력 1-2 대기에서 유지되었습니다
4. 촉매 v2o5

3 단계 :삼산화황의 황산으로의 전환

마지막 단계에서, 황화 된 황산에 황산을 흡수하여 피로 황산 또는 올레 움을 제공합니다. Oleum은 필요한 농도의 황산을 얻기 위해 제어 된 양의 물로 희석됩니다.

이산화황이 삼산화 황으로의 전환

이산화황이 삼중주 황으로 전환되는 방정식을 연구하십시오

2SO2 + O2 + [v2O5 (촉매)] → 2SO3 (ΔH =-196 kJ/mol)

이 반응이 발생하는 조건을 고려할 때 몇 가지 질문이 제기됩니다.

• 방정식이 반응이 발생하기 위해 산소 부피의 절반만이 필요하다는 것을 분명히 보여줄 때 SO2와 산소가 왜 1 :1에 혼합됩니까?

Le Chatelier의 원칙에 따라 혼합물에서 산소의 농도를 증가시킬 때, 우리는 평형 지점이 오른쪽으로 이동합니다. 그것은 SO3의 생산을 향상 시킨다는 것을 의미합니다. 산소는 비교적 자유롭게 이용 가능한 공기에서 나오기 때문에 이산화황의 황화로 전환을 향상시키는 저렴한 방법입니다.

• 반응은 발열 성이므로 온도가 낮은 반응을 선호해야합니다. 그렇다면 왜 우리는 온도를 400 OC 미만으로 떨어 뜨리지 않습니까?

온도를 낮추면 실제로 평형을 오른쪽으로 이동하는 데 도움이됩니다. 그러나 화학 동역학은 낮은 온도에서 반응 속도가 느려진다 고 말합니다. 접촉 공정은 황산의 상업적 생산에 사용되기 때문에 시간도 고려할 요소가됩니다. 따라서 400-450 OC는 단기간에 SO3의 생산량이 상당히 높아지는 최적의 온도입니다.

• 생성 된 SO3 분자의 수는 방정식의 왼쪽에있는 분자의 수보다 낮기 때문에, 압력을 증가시켜 반응을 선호해야한다. 그러나 반응은 거의 대기압에서 발생하도록 이루어집니다. 왜?

1-2 대기의 낮은 압력에서도 이산화황이 삼중주로 99.5% 전환됩니다. 따라서 압력을 증가 시켜서 얻을 수있는 증분 수율은 더 높은 압력을 유지하는 데 필요한 더 높은 비용을 정당화 할 수 없습니다.

결론

이 기사에서 우리는 삼산화황과 그 특성에 대해 배웠습니다. 우리는 삼중주로 이산화황으로의 황로 전환이 대기, 제어 실험실 조건 및 산업 응용 분야의 상업적 규모에서 자연적으로 발생하는 방법을 이해했습니다. 위에서 다루는 개념에 대해 더 깊이 들어가려면 참조 섹션에 언급 된 링크를 살펴볼 수 있습니다.

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