【元素家族——連載105】硫酸——化工水平的標誌

有這麼一種說法：硫酸的產量是衡量一個國家化工水平的標誌。那是因為用不到硫酸的工業實在是很少，下面我們挑選幾個來看看。

硫酸最大的用途是用來生產化肥，硫酸銨也叫硫銨，它還有個別名「肥田粉」。常用磷肥：過磷酸鈣也是要用硫酸來生產的。

【肥田粉：硫酸銨。】

磷酸和氫氟酸也需要用硫酸來生產。

【氟磷灰石跟硫酸反應，得到了石膏、氫氟酸和磷酸。】

造紙工業、水處理工業里要用很多的硫酸鋁，用硫酸和鋁土礦反應就可以得到很好的硫酸鋁。

【鋁離子有很強的絮凝能力，這一點在鋁的章節談過了。硫酸鋁和氯化鋁都是很好的絮凝劑，相當一部分硫酸用於這方面。】

濃硫酸有一個特性不為人所知：導電性很強。

濃硫酸含水很少，不能電離出水合氫離子，但它可以跟自己電離，離解出硫酸合氫離子H3SO4+和硫酸氫根離子HSO4-。它的介電常數高達100左右，平衡常數約為2.7*10^4，這比水的平衡常數高了10個數量級。所以濃硫酸是一種很理想的化學反應催化劑，不僅對很多物質都有優秀的溶解性，更是提供了一個大規模的質子轉移平台。

【很明顯，濃硫酸（左）的電導率比水（右）好很多。】

硫酸的電導性能讓它成為電鍍中用到的最多最普遍的材料之一。

【向陰極上電鍍銅。】

高中化學會學到製取乙酸乙酯需要用硫酸來做催化劑，其實工業生產中需要用硫酸來做催化劑的何止千萬，隨便列舉一下：

【粘膠纖維大量用於我們的織物，每生產1噸粘膠纖維，需要消耗硫酸1.2噸。】

【尼龍我們之前在氮章節已經提到過，每生產1噸尼龍短纖維，就要消耗230公斤硫酸。】

【生產一噸「塑料王」聚四氟乙烯，需要1.32噸硫酸。】

【生產一噸環氧樹脂，需要2.68噸硫酸。】

硝化反應是向有機化合物中引入硝基的反應，但是必須要用硫酸來做催化劑。

【生產三硝基甲苯（TNT）就是一種最典型的硝化反應。】

類似於硝化反應，磺化反應是向有機化合物中引入磺酸基團的反應，這回，硫酸不用再做幕後的催化劑，而是自己直接走上舞台。

幾乎所有染料中間體都需要硫酸來進行磺化反應，還有用硫酸將非離子表面活性劑磺化，得到陰離子表面活性劑，例如我們身邊的洗滌劑，大多數是烷基苯磺酸鈉，。

【家用洗滌劑里很多都是烷基苯磺酸鈉。】

在眾多藥物合成里，硫酸更是必不可少的了。

【常備葯阿司匹林的生產中就需要硫酸。】

硫酸的反應能力甚至驚上了天，用於探測木星的伽利略號太空探測器在掠經木衛二歐羅巴的時候，通過光譜分析發現木衛二上富含（相對地球而言）硫酸。要知道，在水中加入一點硫酸，可以有效的降低水的冰點，最低可以到-63攝氏度。這意味著什麼？意味著更多的有機物可以在低溫的溶液中發生反應，「富含」硫酸的木衛二可能會更具「生機」。

也有一些科學家提出質疑，認為這只是一些硫酸鹽。木衛二上究竟有沒有生命，看來只能等未來的著陸器登陸後深入調查取樣，才能讓我們一窺究竟了。

【伽利略號拼出的木衛二的清晰照片。】

看了這麼多，我們是不是可以理解篇頭的這句話了：硫酸的產量是衡量一個國家化工水平的標誌。另一方面，硫酸的使用需要特別謹慎，在我們身邊，一小瓶硫酸就可以毀容，而工業化大生產中的硫酸都是成噸計算的，所以化工生產絕非兒戲。一個國家的化工生產不僅在於生產量的增加，更在於穩定、持續、安全生產的能力。

【澳大利亞硫酸運輸車發生撞擊，成百噸硫酸泄漏。】

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