Kwas akumulatorowy może odnosić się do każdego kwasu stosowanego w ogniwie chemicznym lub akumulatorze, ale zazwyczaj termin ten opisuje kwas stosowany w akumulatorze kwasowo-ołowiowym, takim jak te, które można znaleźć w pojazdach silnikowych.
Samochodowy kwas akumulatorowy to 30-50% kwasu siarkowego (H2SO4
) w wodzie. Zazwyczaj, kwas ten ma ułamek molowy 29%-32% kwasu siarkowego, gęstość 1,25-1,28 kg/L i stężenie 4,2-5 mol/L. Kwas akumulatorowy ma pH około 0,8.Co to jest kwas akumulatorowy?
- Kwas akumulatorowy to potoczna nazwa kwasu siarkowego (USA) lub kwasu siarkowego (Wielka Brytania).
- Kwas siarkowy jest kwasem mineralnym o wzorze chemicznymH2SO4.
- W akumulatorach kwasowo-ołowiowych, stężenie kwasu siarkowego w wodzie wynosi od 29% do 32% lub od 4,2 mol/L do 5,0 mol/L.
- Kwas akumulatorowy jest silnie żrący i może spowodować poważne oparzenia.
- Zazwyczaj kwas akumulatorowy przechowywany jest w szklanych lub innych niereaktywnych pojemnikach.
Budowa i reakcja chemiczna
Akumulator kwasowo-ołowiowy składa się z dwóch płyt ołowianych oddzielonych cieczą lub żelem zawierającym kwas siarkowy w wodzie. Akumulator można ładować i rozładowywać, przy czym zachodzą reakcje chemiczne ładowania i rozładowywania. Kiedy akumulator jest używany (rozładowywany), elektrony przemieszczają się z ujemnie naładowanej płyty ołowianej do płyty dodatnio naładowanej.
Reakcja płyty ujemnej to:
Pb(s) + HSO4-(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2 e-
.Dodatnia reakcja płytowa to:
PbO2(s) + HSO4- + 3H+(aq) + 2 e- → PbSO4(s) + 2H2O
(l)Które można połączyć, aby zapisać ogólną reakcję chemiczną:
Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) → 2 PbSO4(s) + 2H2O
(l)Ładowanie i rozładowywanie
Kiedy akumulator jest w pełni naładowany, płytą ujemną jest ołów, elektrolitem jest stężony kwas siarkowy, a płytą dodatnią jest dwutlenek ołowiu. Jeśli akumulator jest przeładowany, w wyniku elektrolizy wody powstaje gazowy wodór i gazowy tlen, które są tracone. Niektóre typy akumulatorów pozwalają na dodanie wody, aby uzupełnić te straty.
Kiedy akumulator jest rozładowywany, w wyniku reakcji odwrotnej na obu płytach tworzy się siarczan ołowiu. Jeśli akumulator jest całkowicie rozładowany, rezultatem są dwie identyczne płyty z siarczanem ołowiu, oddzielone od siebie wodą. W tym momencie akumulator jest uważany za całkowicie martwy i nie można go odzyskać ani ponownie naładować.
Kwas siarkowy Nazwy
Nazywanie kwasu siarkowego "kwasem akumulatorowym" daje wskazówkę co do stężenia kwasu. W rzeczywistości istnieje kilka różnych nazw kwasu siarkowego, które zazwyczaj odzwierciedlają jego zastosowanie.
- Stężenie mniejsze niż 29% lub 4,2 mol/L: Powszechna nazwa to rozcieńczony kwas siarkowy.
- 29-32% lub 4,2-5,0 mol/L: Jest to stężenie kwasu akumulatorowego występującego w akumulatorach kwasowo-ołowiowych.
- 62%-70% lub 9,2-11,5 mol/L: Jest to kwas komorowy lub kwas nawozowy. Jest to stężenie kwasu wytwarzanego w procesie komory ołowiowej.
- 78%-80% lub 13,5-14,0 mol/L: To jest kwas wieżowy lub kwas Glovera. Jest to stężenie kwasu odzyskiwanego z dna wieży Glovera.
- 93,2% lub 17,4 mol/L: Potoczna nazwa tego stężenia kwasu siarkowego to kwas 66°Bé ("66 stopni Baumé"). Odzwierciedla on gęstość kwasu za pomocą hydrometru.
- 98,3% lub 18,4 mol/L: Jest to stężony kwas siarkowy. Podczas gdy możliwe jest wyprodukowanie prawie 100% kwasu siarkowego, substancja chemiczna traci SO3 w pobliżu temperatury wrzenia, a następnie staje się 98,3%.
Właściwości kwasu akumulatorowego
- Kwas akumulatorowy jest silnie żrący. Reaguje energicznie ze skórą i błonami śluzowymi, wydzielając przy tym dużo ciepła.
- Jest cieczą polarną.
- Kwas akumulatorowy ma wysoką przewodność elektryczną.
- Czysty kwas akumulatorowy jest bezbarwny, ale łatwo gromadzi zanieczyszczenia i ulega przebarwieniu.
- Nie jest łatwopalny.
- Kwas akumulatorowy jest bezwonny.
- Jego gęstość jest prawie dwukrotnie większa od gęstości wody i wynosi 1,83 g/cm3.
Źródła
- Davenport, William George; King, Matthew J. (2006). Produkcja kwasu siarkowego: analiza, kontrola i optymalizacja. Elsevier. ISBN 978-0-08-044428-4.
- Haynes, William M. (2014). CRC Handbook of Chemistry and Physics (95th ed.). CRC Press. pp. 4-92. ISBN 9781482208689.
- Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
- Jones, Edward M. (1950). "Chamber Process Manufacture of Sulfuric Acid". Industrial and Engineering Chemistry. 42 (11): 2208-2210. doi:10.1021/ie50491a016.
- Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles (6th ed.). Houghton Mifflin Company. s. A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
