Axit Sunfuric (H2SO4) phản ứng cực mạnh với nước, lnên nếu thao tác sai có thể gây bắn axit, bỏng và ăn da. Vì vậy, H2SO4 đặc cần được pha loãng đúng cách trước khi sử dụng. Trong bài viết này, BIOGENCY sẽ hướng dẫn bạn cách pha loãng H2SO4 đặc an toàn, kèm nguyên tắc và những lưu ý quan trọng.
H2SO4 là dung dịch gì? Tính chất vật lý và hóa học của H2SO4
Axit Sunfuric là một loại acid vô cơ gồm các nguyên tố lưu huỳnh, oxy và hydro, có công thức phân tử H2SO4, tồn tại dưới dạng chất lỏng, không màu, không mùi và sánh, hoà tan trong nước, trong một phản ứng toả nhiệt cao.
Axit sunfuric đặc thường có nồng độ khoảng 98% khối lượng, khối lượng riêng khoảng 1,84 g/mL, tương ứng nồng độ khoảng 18,4 mol/L.
Tính chất vật lý
- Dung dịch H2SO4 nặng hơn nước, khó bay hơi, tan vô hạn trong nước.
- Háo nước, hút nước mạnh.
- Tỏa nhiều nhiệt.
- Có khả năng làm than hóa các hợp chất hữu cơ.
>>> Xem thêm: Xử lý nước thải có tính axit
Tính chất hoá học
Axit sunfuric loãng là một axit mạnh với đầy đủ các tính chất hóa học chung của một axit, bao gồm:
- Chuyển màu giấy quỳ tím thành màu đỏ.
- Tác dụng với kim loại đứng trước Hydro trong dãy hoạt động hóa học của kim loại.
Dãy hoạt động hóa học: K > Ba > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe2+ > Ni > Sn > Pb > H > Cu > Hg+ > Ag > Pt >Au
Ví dụ:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
- Tác dụng với bazơ tạo ra muối và nước:
H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
- Axit sunfuric loãng tác dụng với oxit bazơ tạo ra muối và nước:
H2SO4 + MgO → MgSO4 + H2O
H2SO4 + CuO → CuSO4 + H2O
- Tác dụng với muối tạo thành muối mới, axit mới (kim loại trong muối giữ nguyên hóa trị):
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2
H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 +2HCl
Vì sao phải rót axit vào nước và không rót nước vào axit?
Khi H2SO4 tan trong nước, phản ứng tỏa rất nhiều nhiệt. Nếu rót axit từ từ vào lượng lớn nước, nhiệt sinh ra được phân tán vào khối nước nên dung dịch chỉ nóng lên từ từ, an toàn.
Ngược lại, nếu rót nước vào axit đặc, lượng nhiệt lớn tập trung tại chỗ khiến nước sôi đột ngột, làm bắn các giọt axit nóng ra xung quanh, gây bỏng và ăn da. Đây là lý do nguyên tắc “axit vào nước” luôn phải được tuân thủ
Ứng dụng Axit Sunfuric trong đời sống
Axit Sunfuric là một hóa chất công nghiệp quan trọng, thường được sử dụng để sản xuất hoá chất, điển hình là một số axit quan trọng như: axit photphoric (H3PO4), axit clohydric (HCl), axit nitric (HNO3) và nhiều hóa chất công nghiệp khác.
Bên cạnh đó H2SO4 còn được dùng để sản xuất phân bón, 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,…
Trong xử lý nước thải, axit sunfuric được ứng dụng với các vai trò sau:
- Các hạt rắn với các chất hóa học như clorua sắt, polyme và Al cao sẽ bị loại bỏ.
- Nước thải sẽ được đưa trở lại mức độ pH trung tính, đây là một quá trình được gọi là quá trình trung hòa.
- Các mùi khó chịu có trong nước thải sẽ được kiểm soát và ngăn chặn.
- Các mầm bệnh có thể lây lan bệnh tật đều bị tiêu diệt thông qua khử trùng.
- Nước và bùn được tách ra thông qua xử lý hóa học, giúp loại bỏ bùn dễ dàng hơn.
Cách pha loãng H2SO4 đặc an toàn
Để đảm bảo an toàn H2SO4 đặc cần được pha loãng trước khi sử dụng. Bạn cần đặc biệt chú ý nắm rõ nguyên tắc pha, thực hiện các bước pha một cách cẩn thận.
Nguyên tắc pha:
Để pha loãng H2SO4, bạn cần rót dung dịch H2SO4 vào nước, tuyệt đối không rót nước vào dung dịch axit sunfuric đặc. Bởi vì Axit sunfuric tan vô hạn trong nước và toả rất nhiều nhiệt. Nếu rót nước vào H2SO4, nước sôi đột ngột, kéo theo những giọt axit bắn ra xung quanh rất nguy hiểm, có thể gây bỏng, rộp da, ăn da,….
Chuẩn bị dụng cụ & đồ bảo hộ:
Dụng cụ: dùng cốc/becher bằng thủy tinh chịu nhiệt (borosilicate, ví dụ Pyrex) và đũa thủy tinh để khuấy. Không dùng thủy tinh thường mỏng vì dễ nứt vỡ do sốc nhiệt; tuyệt đối không dùng dụng cụ kim loại vì bị ăn mòn. Có thể đặt cốc trong chậu nước mát/đá để giải nhiệt.
Đồ bảo hộ (PPE): kính chống hóa chất hoặc mặt nạ che mặt; găng tay kháng axit (nitrile/neoprene); áo choàng/tạp dề kháng hóa chất và giày kín. Thao tác trong tủ hút hoặc nơi thông thoáng, có sẵn vòi nước/bồn rửa mắt khẩn cấp gần đó.
Các bước pha loãng:
- Bước 1: Đầu tiên bạn cần xác định tỷ lệ axit và nước tùy theo độ loãng dung dịch bạn cần.
- Bước 2: Chú ý axit sunfuric bạn đựng ở cốc riêng, nước đựng ở cốc riêng.
- Bước 3: Chuẩn bị cốc/becher bằng thủy tinh chịu nhiệt (borosilicate, ví dụ Pyrex) và một chiếc đũa thủy tinh để khuấy. Không dùng thủy tinh thường mỏng vì dễ nứt vỡ do sốc nhiệt; tuyệt đối không dùng dụng cụ kim loại vì bị ăn mòn..
- Bước 4: Rót từ từ H2SO4 dọc theo thân đũa cho tới khi hết và khuấy nhẹ
Để an toàn nhất, các thao tác này nên được làm trong phòng thí nghiệm – nơi có đủ các dụng cụ thí nghiệm cần thiết. Nếu không bạn có thể thay thế bằng các vật dụng tương tự.
Lưu ý khi pha loãng H2SO4 đặc:
- Pha trong cốc thủy tinh chịu nhiệt; có thể đặt cốc trong chậu nước mát/đá để giải nhiệt, rót axit thành dòng nhỏ và khuấy đều để nhiệt phân tán.
- Không để axit sunfuric tiếp xúc với da, mắt gây phồng rộp, hạn chế hít phải có thể gây tức ngực, khó thở. Nếu rủi ro xảy ra cần đến trạm y tế gần nhất để kịp thời xử lý.
- Bảo quản axit sunfuric trong các bồn, phuy nhựa kháng axit như HDPE, PP hoặc PTFE (hoặc thủy tinh), không sử dụng bồn nhôm, thiếc, inox, kẽm vì H2SO4 có tính ăn mòn kim loại rất mạnh. Nếu là bồn sắt lớn cần tráng lớp PU, sau khi chứa H2SO4 cần đậy kín, đặt nơi khô ráo, tránh xa nơi có chứa bazơ, chất khử. Không để H2SO4 gần các kim loại để tránh cháy nổ.
Bảng tỷ lệ pha loãng H2SO4 tham khảo
Có thể tính lượng axit đặc cần lấy bằng công thức bảo toàn lượng chất: C1 · V1 = C2 · V2
Trong đó C1, V1 là nồng độ và thể tích axit đặc; C2, V2 là nồng độ và thể tích dung dịch loãng cần pha. Ví dụ: pha 1 lít dung dịch 1 mol/L từ axit đặc ~18,4 mol/L → V1 = (1 × 1000) / 18,4 ≈ 54 mL axit, phần còn lại là nước.
| Nồng độ đích | H2SO4 đặc cần lấy (cho 1 lít) | Cách thực hiện |
| 0,5 mol/L | ≈ 27 mL | Rót 27 mL axit đặc vào khoảng 800 mL nước, khuấy nhẹ, sau đó thêm nước tới vạch 1000 mL. |
| 1 mol/L | ≈ 54 mL | Rót 54 mL axit đặc vào khoảng 800 mL nước, khuấy nhẹ, định mức tới 1000 mL. |
| 2 mol/L | ≈ 109 mL | Rót 109 mL axit đặc vào khoảng 700 mL nước, khuấy nhẹ, định mức tới 1000 mL. |
| 3 mol/L | ≈ 163 mL | Rót 163 mL axit đặc vào khoảng 700 mL nước, khuấy nhẹ, định mức tới 1000 mL. |
| 6 mol/L | ≈ 326 mL | Rót 326 mL axit đặc vào khoảng 600 mL nước, khuấy nhẹ, định mức tới 1000 mL. |
(Bảng tính với axit đặc ~18,4 mol/L; luôn rót axit vào nước. Số liệu tham khảo cần kiểm chứng theo SDS sản phẩm)
Như vậy ở trên là hướng dẫn cách pha loãng H2SO4 đặc đảm bảo an toàn. Nhìn chung với các loại axit, điển hình axit mạnh như Sunfuric bạn cần đặc biệt thận trọng khi sử dụng. Hy vọng bài viết hữu ích với bạn!
>>> Xem thêm: NaOH là hợp chất gì? Tính chất vật lý và hóa học của NaOH
