Axit sulfuric còn được gọi là vitriol là một loại acid vô cơ gồm các nguyên tố lưu huỳnh, oxy và hydro, có công thức phân tử H2S04.
Tồn tại dưới dạng chất lỏng không màu, không mùi và sánh, hòa tan trong nước, trong một phản ứng tỏa nhiệt cao. Tính ăn mòn của nó có thể được quy định chủ yếu là có tính acid mạnh và nếu ở nồng độ cao, có tính chất khử nước và oxy hóa. Nó cũng hút ẩm, dễ dàng hấp thụ hơi nước từ không khí. H2SO4 có thể gây bỏng hóa chất nghiêm trọng và thậm chí bỏng nhiệt thứ cấp khi tiếp xúc trực tiếp; nó rất nguy hiểm ngày cả ở nồng độ vừa phải.
Là một hóa chất công nghiệp rất quan trọng và sản lượng acid sulfuric của một quốc gia là một chỉ số tốt về sức mạnh công nghiệp của quốc gia đó. Nó được sản xuất rộng rãi với các phương pháp khác nhau như quy trình tiếp xúc, quy trình acid sulfuric ướt, quy trình buồng chì và một số phương pháp khác.
Cấu trúc phân tử của H2SO4 - Hình ảnh minh họa
Công thức cấu tạo của H2SO4:
Mô hình phân tử của H2SO4:
Ảnh minh họa - Mô hình phân tử H2SO4
1.2 Tính chất của Axit sunfuric
Tính chất vật lý
Có thể sản xuất axit sunfuric với nồng độ 100%. Tuy nhiên nó sẽ mất SO3 ở điểm sôi để tạo ra axit 98,3%. Nồng độ 98% cũng ổn định hơn khu lưu trữ, vì nó là dạng thông thường của axit sunfuric đậm đặc. Các nồng độ khác của axit sunfuric được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau :
- 10% H2SO4 loãng dùng trong phòng thí nghiệm.
- 33,5% dùng cho ắc quy [ sử dụng trong các ắc quy acid - chì].
- 62,18% axit trong bể [ chì] hay để sản xuất phân bón.
- 77,67% dùng trong tháp sản xuất hay acid Glover.
- 98% đậm đặc.
Axit sunfuric có nhiều loại cấp độ tinh khiết khác nhau. Loại H2SO4 kỹ thuật là không tinh khiết và thường có màu, nhưng nó thích hợp để sản xuất phân bón. Loại tinh khiết được sử dụng để sản xuất các loại dược phẩm và thuốc nhuộm.
Khi có SO3 [ dạng khí] nồng độ cao được bổ sung vào axit sunfuric thì H2S2O7 được tạo ra. Nó được gọi là axit sunfuric bốc khói hay ôleum, hoặc ít thông dụng hơn là acid Nordhausen. Nồng độ của ôleum hoặc được biểu diễn theo % SO3 hoặc như là % H2SO4; các nồng độ chủ yếu là 40 % ôleum [ 109% H2SO4] và 65% ôleum[ 114,6% H2SO4]. H2S2O7 tinh khiết trên thực tế là một chất rắn có nhiệt độ nóng chảy là 36oC.
Tính phân cực và tính dẫn điện: H2SO4 khan là một chất lỏng phân cực, với hằng số điện môi khoảng 100. Điều này là do nó có thể phân ly bằng cách tự proton hóa chính nó. So với hằng số cân bằng của quá trình phân li nước hằng số cân bằng của quá trình này gấp 10 tỉ lần. Dù acid có độ nhớt, sự phân li tạo H3SO4+ và HSO4- vẫn cao. Vì vậy axit sunfuric là một chất dẫn điện tốt và cũng là một dung môi rất tốt cho nhiều phản ứng.
Tính chất hóa học
- Đối với H2SO4 loãng
Axit sunfuric là một axit mạnh, hóa chất này có đầy đủ các tính chất hóa học chung của axit
+ Làm chuyển màu quỳ tím [ màu đỏ]
+ Tạo thành muối sunfat khi tác dụng với kim loại đứng trước H trừ kim loại Pb
Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2
Tạo muối mới khi tác dụng với oxit bazơ [ không thay đổi hóa trị của kim loại] + nước
FeO + H2SO4 -> FeSO4 + H2O
Tạo muối mới axit sunfuric tác dụng với muối [ không thay đổi hóa trị của kim loại] + axit mới
Na2CO3 + H2SO4 -> Na2SO4 + H2O + CO2
H2SO4 + 2KHCO3 -> K2SO4 + 2H2O + 2CO2
Tạo thành muối mới và nước khi axit sunfuric tác dụng với bazơ
H2SO4 + NaOH -> NaHSO4 + H2O
H2SO4 + 2NaOH -> Na2SO4 + 2H2O
- Đối với H2SO4 đặc
+ Có tính oxi hóa mạnh và tính axit mạnh
+ Tác dụng với kim loại: khi cho mảnh Cu vào trong H2SO4 tạo ra dung dịch có màu xanh và có khí bay ra với mùi sốc
Cu + 2H2SO4 -> CuSO4 + SO2 + 2H2O
+ Tác dụng với phi kim tạo thành oxit phi kim và nước, giải phóng khí SO2
C + 2H2SO4 -> CO2 + 2H2O + 2SO2 [ nhiệt độ]
2P + 5 H2SO4 -> 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
+ H2SO4 có tính hóa nước đặc trưng như đưa H2SO4 vào cốc đựng đường, sau phản ứng đường sẽ bị chuyển sang màu đen và phun trào
C12H22O11 + H2SO4 -> 12C + H2SO4.11H2O
1.3 Trạng thái của Axit sunfuric
Axit sunfuric tinh khiết hoàn toàn không được tìm thấy trên Trái đất do áp lực rất lớn giữa axit sunfuric và nước. H2SO4 là thành phần của mưa axit được tạo thành từ lưu huỳnh dioxide trong nước bị oxy hóa, hay là acid sulfurơ bị oxy hóa. Lưu huỳnh dioxide được sản xuất khi nhiên liệu chứa lưu huỳnh [ than đá; dầu] bị đốt cháy.
Axit sulfuric được tạo thành trong tự nhiện bởi quá trình oxy hóa quặng pyrit, ví dụ như quặng pyrit sắt. Phần từ oxy oxy hóa quặng pirit sắt FeS2 thành ion sắt [II] hay Fe2+
2 FeS2 + 7O2 + 2H2O -> 2Fe2+ + 4SO42- + 2H2+
Fe2+ có thể bị oxy hóa lên Fe3+
4Fe2+ + O2 + 4H+ -> 4 Fe3+ + 2H2O
và Fe3+ tạo ra có thể kết tủa dưới dạng hydroxide. Phương trình tạo thành Hydroxide là
Fe3+ + 3 H2O -> Fe[OH]3 kết tủa + 3H+
Ion sắt [III] cũng có thể oxy hoa pirit. Khi sắt [III] xuất hiện, quá trình có thể trở nên nhanh chóng.
1.4 Cách điều chế Axit sunfuric
Axit sunfuric được điều chế bằng việc đốt cháy quặng pirit sắt; Oxi hóa SO2 thông qua oxi ở nhiệt độ tiêu chuẩn 400 - 500 oC; hoặc pha loãng chất ôleum để tạo ra H2SO4 khi có lượng nước thích hợp.
+ 4FeS2 + 11O2 -> 8SO2 + 2Fe2O3
+ 2SO2 + O2 -> 8SO3 [ điều kiện nhiệt độ 400 - 500oC và chất xúc tác V2O]
+ Axit sunfuric đặc hấp thụ SO3 tạo thành oleum [ nSO3 + H2SO4 -> H2SO4.nSO3]
pha loãng oleum với H2O lượng thích hợp [ H2SO4.nSO3 + [n +1]H2O -> [n + 1]H2SO4
1.5 Ứng dụng của Axit sunfuric
Axit sunfuric là hóa chất thương mại rất quan trọng. Sản lượng axit sunfuric của một quốc gia là một chỉ số tốt về sức mạnh công nghiệp của quốc gia đó. Sử dụng chủ yếu của H2SO4 [ 60% sản lượng toàn thế giới] là trong phương pháp ướt của việc sản xuất acid phosphoric.
Sản xuất hóa chất
Là một hóa chất có tính ứng dụng cao. Được sử dụng phổ biến trong quá trình sản xuất một số axit quan trọng như: axit photphoriccaxit, hydrochloric, axit nitric và nhiều hóa chất công nghiệp khác .
Xử lý nước thải
Axit Sunfuric là hợp chất để sản xuất nhôm hidroxit. Chất hydroxit này được dùng trong các nhà máy xử lý nước thải. Nhằm loại bỏ các tạp chất, cải thiện mùi vị trong nước, cân bằng pH và phá tan các ion Mg2+ , Ca2+ có trong nước thải.
Sản xuất công nghiệp
Hằng năm sản xuất 160 triệu tấn H2SO4, là hóa chất hàng đầu trong nhiều ngành sản xuất như quá trình sản xuất kim loại kẽm, đồng, làm sạch bề thép, dung dịch tẩy rửa, sản xuất nhôm sunfat, muối sunfat, chất tẩy rửa kim loại, thuốc nhuộm, chất dẻo, thuốc nổ dược, phẩm, làm chất điện giải trong acquy, axit chì,...
Phẩm nhuộm 2%; Luyện kim 2%; Sơn 11%; Chất dẻo 5%; Giấy, sợi 8%; Chất tẩy rửa 14%; Những ứng dụng khác 28% [ Dầu mỏ, thuốc nổ, acquy, dược phẩm, thuốc trừ sâu]
Sản xuất phân bón
Một số tài liệu đã kê khai khoảng 60% sản lượng axit sunfuric toàn thế giới ứng dụng trong quá trình sản xuất axit photphoric. Là hợp chất để sản xuất phân photphat, amoni photphat, canxi dihydrogen photphat, amini sunfat.
Sử dụng trong nghiên cứu, học tập
Axit sunfuric là hợp chất đậm đặc chuyên dùng để điều chế các axit yếu hơn như HNO3, HCL để phục vụ cho quá trình nghiên cứu cũng như thực hành trong quá trình họp tập hóa học.
2. Sản xuất kinh doanh hóa chất có cần xin giấy phép không
2.1 H2S04 có phải là hóa chất sản xuất, kinh doanh có điều kiện không?
Theo Điều 8 Nghị định số 113/2017/NĐ-CP hướng dẫn Luật hóa chất có quy định về hóa chất sản xuất kinh doanh, có điều kiện trong lĩnh vực công nghiệp. Chất có trong Danh mục hóa chất sản xuất, kinh doanh có điều kiện trong lĩnh vực công nghiệp được ban hành tại Phụ lục I kèm theo. Theo đó Axit sunfuric H2SO4 thuộc mục tiền chất công nghiệp nhóm 2 số thứ tự 801 phụ lục I Nghị định 113/201/ND-CP.
Theo quy định của pháp luật, các tổ chức, cá nhân sản xuất, kinh doanh axit bắt buộc phải lưu giữ phiếu an toàn hóa chất và xuất trình khi có yêu cầu, đảm bảo tất cả đối tượng có liên quan đến hóa chất nguy hiểm có thể nắm được các thông tin. Trong phiếu phải khai báo phải ghi cụ thể mục đích sử dụng, ngày giờ mua bán, thành phần nguy hiểm. Ngoài ra, khi mua phải xuất trình chứng minh nhân dân đủ điều kiện về tuổi.
2.2 Điều kiện cấp Giấy chứng nhận đủ điều kiện sản xuất, kinh doanh hóa chất sản xuất, kinh doanh có điều kiện trong lĩnh vực công nghiệp
- Điều kiện sản xuất
+ Là doanh nghiệp, hợp tác xã, hộ kinh doanh được thành lập theo quy định của pháp luật, có ngành nghề sản xuất hóa chất;
+ Cơ sở vật chất - kỹ thuật phải đáp ứng yêu cầu trong sản xuất theo quy định tại Điều 12 của Luật hóa chất, Điều 4, khoản 1,2 Điều 5; khoản 1, khoản 2 Điều 6 Nghị định 113/2017/NĐ-CP;
+ Diện tích nhà xưởng, kho chứa phải đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia. Cơ sở sản xuất có đủ diện tích để bố trí dây chuyền sản xuất phù hợp với công suất thiết kế, đảm bảo các công đoạn sản xuất, đáp ứng yêu cầu công nghệ;
+ Giám đốc hoặc Phó Giám đốc kỹ thuật hoặc cán bộ kỹ thuật phụ trách hoạt động sản xuất hóa chất phải có bằng đại học trở lên về chuyên ngành hóa chất;
+ Các đối tượng quy định tại Điều 32 Nghị định 113/2017/NĐ-CP phải được huấn luyện an toàn hóa chất.
- Điều kiện kinh doanh
+ Là doanh nghiệp, hợp tác xã, hộ kinh doanh được thành lập theo quy định của pháp luật, có ngành nghề kinh doanh hóa chất;
+ Cơ sở vật chất - kỹ thuật phải đáp ứng yêu cầu trong kinh doanh theo quy định tại điều 12 Luật Hóa chất; khoản 4, khoản 2 Điều 5; khoản 1, khoản 2 Điều 6 nghị định 113/2017/NĐ-CP;
+ Địa điểm, diện tích kho chứa phải đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia;
+ Có cửa hàng hoặc địa điểm kinh doanh, nơi bày bán đảm bảo các yêu cầu về an toàn hóa chất, an toàn phòng, chống cháy nổ theo quy định của pháp luật;
+ Có kho chứa hoặc có hợp đồng thuê kho chứa hóa chất hoặc sử dụng kho của tổ chức, cá nhân mua hoặc bán hóa chất đáp ứng được các điều kiện về bảo quản an toàn hóa chất, an toàn phòng, chống cháy nổ;
+ Người phụ trách về an toàn hóa chất của cơ sở kinh doanh hóa chất phải có trình độ trung cấp trở lên về chuyên ngành hóa chất;
+ Các đối tượng quy định tại Điều 32 Nghị định 113/2017/NĐ-CP phải được huấn luyện an toàn hóa chất.
[ Tổ chức, cá nhân chỉ được sản xuất, kinh doanh hóa chất sản xuất, kinh doanh có điều kiện trong lĩnh vực công nghiệp sau khi được cơ quan có thẩm quyền cấp Giấy chứng nhận đủ điều kiện và có trách nhiệm duy trì đủ điều kiện trên trong suốt quá trình hoạt động sản xuất, kinh doanh. Trường hợp tổ chức, cá nhân không còn đáp ứng đủ điều kiện sẽ bị thu hồi Giấy chứng nhận theo quy định]
2.3 Quy định xử phạt các hành vi vi phạm trong lĩnh vực hóa chất
- Xử phạt hành vi vi phạm quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn trong sản xuất, kinh doanh, sử dụng, bảo quản và vận chuyển hóa chất nguy hiểm được ban hành kèm theo Thông tư số 48/2020/TT-BCT
Mức xử phạt các hành vi vi phạm hành chính trong lĩnh vực hóa chất vật liệu nổ công nghiệp được quy định tại Nghị định số 71/2019/NĐ-CP
- Truy cứu trách nhiệm hình sự hành vi sử dụng axit, hóa chất nguy hiểm
Hành vi sử dụng axit sai mục đích, sử dụng vào mục đích gây thương tích hoặc gây tổn hại cho sức khỏe của người khác tùy thuộc vào mức độ nguy hiểm có thể bị truy cứ trách nhiệm về tội cố ý gây thương tích hoặc gây tổn hại cho sức khỏe của người khác [ Điều 134 Bộ luật Hình sự 2015 sửa đổi, bổ sung 2017]. Theo đó hành vi dùng axit hoặc hóa chất nguy hiểm [ điểm b khoản 1 Điều 134] có thể là tình tiết định khung [ gây tổn thương với tỷ lệ dưới 11%] hoặc là tình tiết tăng nặng. Với mức hình phạt tù cao nhất lên đến 20 năm tù hoặc tù chung thân.
3. Lưu ý khi sử dụng và bảo quản axit sunfuric
Sự sôi của axit sunfuric khi thêm nước vào thường sinh ra các đám khói chứa hơi axit sunfuric. Hơi này cực nóng cũng như có tính axit cao. Các đám cháy gần nơi có axit sunfuric thông thường được dập bằng các loại bình bọt hay các chất đất khô để tránh khả năng làm sôi axit. Trường hợp bắt buộc phải sử dụng nước thì mục tiêu phải đổ nước thật nhiều và thật nhanh để có thể làm nguội nhanh nhiệt do phản ứng sinh ra [ người chữa cháy phải mặc quần áo chống bắn tóe khi làm việc với axit sunfuric].
Khi phải pha loãng axit sunfuric với nước thì phải cho từ từ axit vào nước, khuấy đều, tuyệt đối không làm ngược lại. Vì là một axit mạnh và một chất oxy hóa mạnh, axit sunfuric cần được bảo quản tránh xa base và các chất khử. Nó là một chất ăn mòn mạnh thậm chí ngay cả khi được pha loãng [ ăn mòn nhiều kim loại như sắt và nhôm]. Cần sử dụng găng tay và kính khi tiếp xúc với H2SO4 loãng. Khi tiếp xúc với axit đậm đặc thì phải có các tấm bảo vệ mặt và tạp dề PVC.
Với tính chất vật lý, hóa học của axit sunfuric đã phân tích ở trên đã cho thấy mức độ nguy hiểm của hóa chất này. Như vậy việc sử dụng cần đảm bảo an toàn: Đeo găng tay quần áo bảo hộ, đeo kính và mũ đầy đủ khi tiếp xúc với hóa chất, không di dép hay chân đất nên đi giày bảo hộ, ủng, Không xử lý nó trên một băng ghế mở, đổ nó khỏi chai chứa, không pipette ra với miệng, không đổ nước thẳng vào chai chứa để tẩy rửa. Pha loãng đúng quy trình [ axit vào nước ko làm ngược lại]. Về bảo quản thì cần lữu trữ bằng bồn nhựa, phuy nhựa, không dùng thùng kim loại, đậy nắp kín đáo, để nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp, tránh xa nơi chưa bazơ , chất khử; tránh bảo quản chung với các kim loại nặng, kim loại nhẹ, các chất có tính axit như hcl, hno3,..
Trên đây là phân tích về axit sunfuric là gì, mức độ mạnh yếu, quy định pháp luật về điều kiện sản xuất, kinh doanh hóa chất nói chung. Trong trường hợp bài viết có điều chưa rõ, quý bạn đọc vui lòng liên hệ tổng đài tư vấn luật trực tuyến Luật Minh Khuê theo số Hotline : 1900.6162 để được hỗ trợ giải đáp.