硫酸の濃度と密度。 車のバッテリーでの硫酸濃度の密度の依存性

希釈し、濃縮硫酸を -それは、彼らが他の物質よりも、世界の多くを生産する非常に重要な化学物質です。 国の経済的富を生産、その中に硫酸の観点で評価することができます。

解離過程

硫酸は種々の濃度の水溶液の形態で使用されます。 彼女は^+イオンが溶液中にあるHを生成する、二段階で解離反応を起こします。

H ₂ SO ₄ = H ^{+ +} HSO ₄ ^{- 。}

HSO ₄ ^- = H ^{+ +} SO ₄ ^-2。

硫酸が強く、解離の第一段階は、溶液中で事実上すべての元の分子のH ⁺ -イオンに分解し、HSO ₄ ^-1 -イオン（硫酸水素）が急速に起こります。 最近は、部分的に他のH ⁺イオンを放出し、溶液中の硫酸イオン（SO ₄ ^-2）を残し、さらに崩壊します。 しかし、水素は、弱い酸である、依然としてH ⁺の溶液及びSO ₄ ^-2で優勢^。 硫酸溶液の密度が近い場合、完全な解離が、それが発生し た水の密度、 高希釈下R。F。

硫酸の性質

温度及び濃度に応じて - それは、従来の酸又は強い酸化剤として作用することができるという意味で特別です。 硫酸の冷希釈溶液は、塩（硫酸塩）と水素ガスの発生を与えるために、活性金属と反応します。 例えば、冷たい希H ₂ SO _4（と仮定し、そのフルステップ解離）と金属亜鉛との反応は次のように

Zn + H ₂ SO ₄ = ZnSO ₄ + H _2。

その密度は約1.8グラム/ cm ³で熱濃硫酸は^、例えば金属銅のような酸に一般に不活性である材料と反応し、酸化剤として作用することができます。 反応の間に、銅が酸化され、そして酸の質量が低減され、溶液が形成されている 硫酸銅の 金属と酸を反応させることによって期待される水素の代わりに水と気体の二酸化硫黄（SO _2）、中（II）。

Cu + 2H ₂ SO ₄ =のCuSO ₄ + SO ₂ + 2H ₂ O.

一般に溶液の濃度によって発現

実際には、任意の溶液の濃度は様々な方法で表現することができるが、重量で最も広く使用される濃度。 それは、溶液又は溶媒（典型的には千グラム1000 cm ³で^{、100cm 3}の1 DM ^3）の特定の重量又は体積中の溶質のグラム数を示します^。 代わり量を取ることができる物質のグラム質量の、モルで表さ、 -次いで千グラムまたは1 dm ³の溶液のモル濃度を得ました。

モル濃度が溶液の量に、唯一の溶媒との関係で決定された場合、それは、溶液のモル濃度と呼ばれています。 これは、温度の独立性によって特徴付けられます。

多くの場合、重量濃度は、溶媒の100グラム当たりのグラムで示されました。 100％によってこの数値を乗算するには、（濃度あたり）重量パーセントに調製されます。 硫酸溶液に適用されるということである、この方法は、最も頻繁に使用されます。

所定の温度で測定溶液濃度の各値が、それは非常に特異的な密度（例えば、硫酸溶液の密度）に相当します。 したがって、時にはそれが解決策を特徴としています。 例えば、H ₂ SO ₄溶液、特徴付けパーセント濃度95.72パーセント、1.835グラム/ cm ³のtで= 20℃での密度 唯一の硫酸の濃度与えられた場合には、そのような溶液の濃度を決定する方法は？ このような対応を与える表は、一般的または分析化学上の任意の教科書の治具です。

例濃度の再計算

別の溶液濃度に表現の一つのモードから行きましょう。 我々はH ₂ SO ₄溶液を持っていると仮定 関心の60％濃度の水インチ まず、対応する硫酸の濃度を規定します。 百分率（最初の列）及びH ₂ SO _4（第4列）の水溶液の対応する濃度を含むテーブルは、以下に示されています。

これは、1.4987グラム/ cm ³以下に等しい所望の値を決定します^。 私たちは今、溶液のモル濃度を計算します。 このためには、SO ₄ H ₂の質量を決定する必要があります 1リットルの溶液と酸のモルの対応する数です。

原液の100グラムを占めるボリューム、：

100 / 1.4987 = 66.7ミリリットル。

60％溶液66.7 ml溶液にので、それが含む1リットルの酸を60gを含有していました。

（60 / 66.7）55グラム1000 = 899 xは。

98に等しい硫酸のモル量が故に、そのグラムの899.55グラムに含まれるモル数は、次のようになります。

899.55 / 98 = 9.18モル。

硫酸濃度の濃度依存性を図2に示します。 以下。

硫酸の使用

それは、様々な産業で使用されています。 鉄鋼の製造においては、合成染料、ならびに例えば、塩酸や硝酸などの酸の他の種類の作成に関与する他の物質で覆われる前に、金属表面を洗浄するために使用されます。 それはまた、医薬品、肥料及び爆薬の製造に使用され、さらに精製業界で原油から不純物を除去するのに重要な試薬です。

この化学物質は、日常生活において非常に有用であり、鉛蓄電池（例えば、自動車にあるもの）に使用される硫酸溶液として容易に入手可能です。 そのような酸は、一般に35重量％のH ₂ SO ₄の約30％からの濃度を有し、バランス-水。

多くの消費者向けアプリケーションでは、30％H ₂ SO _4は、彼らのニーズを満たすために十分以上になります。 しかし、業界では、それは硫酸の非常に高い濃度を必要とします。 典型的には、製造時には、まず十分に希釈し、有機介在物で汚染得られます。 第二ステップで - - 最初、それは70％に調整し、経済的に実行可能な生産のための限定的なパラメータである96から98までパーセントに上昇させる：濃酸は二段階で得られます。

硫酸およびその品種の密度

ほぼ99％の硫酸を還流させながら簡単にすることができるが、SO ₃沸点でのその後の損失は98.3％でに濃度を減少させるが。 一般に、インデックスを持つ種は、98％より貯蔵安定性です。

商用グレードの酸が関心のその濃度に変化し、そのためには、それらの値の低い結晶化温度を選択されています。 これは、輸送及び貯蔵中沈殿硫酸結晶の損失を低減するために行われます。 主な品種は以下のとおりです。

• タワー（亜） - 75％。 クラスの硫酸濃度は、1670キロ/ m ³に等しいです^。 彼のいわゆるを取得します。 一次中の得られたニトロソは、治療した亜方法（これはまた、H ₂ SO ₄であるが_、溶存窒素酸化物を有する）内張り塔（その名品種）に_{、SO 2}二酸化硫黄を含有する仮焼原料ガスを焼成します。 その結果、プロセスで消費されていない酸と窒素酸化物を割り当てられ、生産サイクルに戻します。
• 連絡先- 92,5-98,0％。 クラスの98％の硫酸濃度は1836.5キロ/ m ³に等しいです^。 それはまた、プロセスはSO ₃固体バナジウム触媒の複数の層との接触（従って名グレード）とを無水二酸化酸化を含み_{、SO 2を}含む焙焼ガスから得られます。
• 発煙硫酸- 104.5パーセント。 その密度は1896.8キロ/ m ³に等しいです^。 H ₂ SO ₃のこの溶液を、SO _4、第一成分が20％を含有し、酸が前記- 104.5パーセントです。
• ハイグレード発煙硫酸- 114.6パーセント。 その密度- 2002キロ/ m ³で^。
• バッテリー- 92から94までパーセント。

車のバッテリーをする方法

最も人気のある電気装置のひとつの動作は硫酸水溶液の存在下で起こる電気化学プロセスに完全に基づいています。

自動車のバッテリーは、いくつかのプレートの形態の硫酸電解質、正極と負極希含ま。 二酸化鉛（PbOを_2）の_、負- -灰色がかった「スポンジ」鉛（Pb）の正のプレートを赤褐色の材料で作られています。

電極は鉛又は鉛材料で作られているので、電池のこのタイプは、多くの場合、鉛蓄電池と呼ばれます。 その操作性、T。E.出力電圧が直接この時、硫酸の濃度が何であるかによって決定された量（kg / m3でまたはg / cm ^3）を^、電解質などの電池に充填。

何が電解質バッテリの放電で発生し、

電解 鉛蓄電池は 満充電時の30％の目的の濃度を有する化学的に純粋な蒸留水中の硫酸の再充電可能な溶液です。 正味酸1.835グラム/ cm ³で^、電解液の密度を有し、 -約1.300グラム/ cm ³です^。 電池が放電されると、電気化学反応が、電解質から回収硫酸を生じる起こります。 溶液の濃度は密度にほぼ比例依存し、それが原因電解質濃度の減少に減少するはずです。

限りバッテリ酸が広く、その電極の近くで使用すると電解質がより希薄になる介して放電電流が流れます。 電解質の総体積からの酸の拡散と電極板は、ほぼ一定の化学反応の強さと、その結果、出力電圧をサポートします。

有する得られた硫酸がまだ電極の活物質の細孔を獲得するので、プレート中の酸電解質の拡散の放電過程の開始時に迅速に起こります。 硫酸塩は、電極の細孔を形成し、記入し始めると、拡散がよりゆっくりと行われます。

理論的には全ての酸が使用されない限り、放電を継続することが可能であり、電解質は、純水からなるであろう。 しかし、経験は、電解質の密度が1.150グラム/ cmで³に低下した後、レベルが継続しないことを示しています^。

密度がはるかに硫酸が反応の間に形成されたことを意味し、1300から1150まで減少し、そしてそれは、プレート上の活性物質、溶液からすなわちE.で全ての孔を充填する際に、既にほぼすべての硫酸を選択しました。 密度は比例濃度に依存し、同様に、バッテリの充電の密度が依存しています。 図。 以下、電池電解質の濃度の依存性を示します。

電解液の密度を変化させる、バッテリ放電状態を決定する最良の手段は、それが適切に使用されていることを条件とします。

電解質の密度に依存度の車のバッテリーの放電

その密度は隔週測定しなければならないと常に将来の使用のための記録を読んでおく必要があります。

より密度の高い電解質は、より多くの酸には含まれており、より多くのバッテリーが充電されています。 密度1,300-1,280グラム/ cm ^3のフル充電を示しています。 典型的には、バッテリ放電度以下の電解質濃度に依存して変化：

• 1,300-1,280 - 完全に充電：
• 1,280-1,200 - 空の半分以上。
• 1,200-1,150 - 半分未満を充電。
• 1150 - ほとんど空。

各セルのその自動車の電源電圧を接続する前に完全に充電されたバッテリのようにすぐに負荷が接続されているように2.5〜2.7 [V]であり、電圧は急速に3つまたは4つの分約2.1 Vまで低下します。 これは、負極板の表面上にリード層と金属過酸化物正板間の硫酸鉛の薄層の形成によるものです。 約2,15-2,18ボルトを結ぶ道路網後のセル電圧の最終値。

現在の操作の最初の時間の間に電池を通って流れ始めると、によるプレートの孔と電解酸の選択を充填硫酸の多量の形成により増加内部電池抵抗の2 Vの電圧降下があります。 まもなく流れの開始前に、 電流密度の 電解質の最大およびg / cm ³で1.300に等しいです^。 最初に、それはすぐに発生する負圧が、その後プレート周辺酸の濃度と平衡状態を設定し、実質的に電解質ボリューム選択電極が電解質のバルクから新しい片酸を入力酸を支持しました。 電解質の平均密度は、図1に示すような関係に着実に減少し続けます。 上記。 初期の降下電圧がよりゆっくりと減少した後、削減のその割合は、バッテリ負荷に依存します。 タイムスケジュール放電処理は、図に示されています。 以下。

バッテリー内の電解質の状態の制御

使用密度比重計を決定するには。 これは、水銀またはショット、及び上端の段階的スケールで充填下端に延長、で密封したガラス管で構成されています。 図1に示すように、このスケールは、種々の中間値と1300と1100からの標識。 以下。 比重が電解質中に配置されている場合、それは特定の深さに沈むであろう。 従って、電解液の一定量を変位し、平衡位置に達したとき、変位体積の重量が重量比重にちょうど等しくなります。 電解質の濃度が体積に対する重量の比に等しく、比重の重量が既知であるので、次に溶液への浸漬の各レベルは、特定の密度に相当します。 いくつかの浮ひょうは濃度スケールの値を持っていますが、「有料」「半分の数字」、「完全放電」などでマークされています。