חומצה גופרתית מייצרים מגופרית, מחמצן וממים, בתהליך של חיבור בשלבים הנקרא contact process. התהליך פותח בשנת 1831 על ידי יצרן חומץ בריטי בשם Peregrine Phillips או בתהליך דסולפוריזציה (הסרת גופרית) הנקרא Wet sulfuric acid process.
חיבור בשלבים.
שלב 1: קבלת גז SO2.
ראשיתו של תהליך זה בשריפת הגופרית וקבלת דו-תחמוצת הגופרית SO2 בתגובה formula_6,
את גז הגופרית הדו-חמצנית יש לנקות מאדי מים, אבק ותחמוצת ארסן כדי למנוע תגובות לא רצויות עם הזרז (תחמוצת ונדיום) בשלב הבא. כדי להיפטר מאבק מזרימים את הגז החם במגדל עם קיטור (dusting tower). השלב הבא בניקוי הוא העברת הגז לאחר קירור ב"מגדל שטיפה" שם מרססים אותו בטיפות מים כדי להרחיק חומרים מסיסים. ייבוש הגז המבוצע במגדל בו מרססים את הגז שהתקרר בחומצה גופרתית הסופחת את אדי המים. לבסוף מורחקת תחמוצת הארסן על ידי ספיחה לברזל הידרוקסיד Fe(OH)3.
שלב 2: חמצון SO2 ל SO3.
את דו חמוצת הגפרית מחמצנים לתלת-תחמוצת הגופרית SO3 בנוכחות הזרז חמש-תחמוצת הוונדיום V2O5. הוונדיום בדרגת חמצון 5+ מחמצן את הגפרית בתגובה formula_7
חמצן אטמוספירי מחמצן את הוונדיום חזרה לדרגת חמצון 5+;
formula_8
כך שהתגובה הכוללת בשלב זה:
formula_9.
זוהי תגובה אקסותרמית בשיווי משקל כך שהתגובה נוטה לכיוון המגיבים ככל שעולה הטמפרטורה בהתאם לעקרון לה שטלייה. עם זאת כדי שיתרחש הזרוז באמצעות תחמוצת הוונדיום על הטמפרטורה להיות לפחות 400°C.
התהליך מבוצע במגדל בו עובר הגז דרך כמה שכבות זרז. כדי להשיג יעילות גבוהה (מעל לריכוז התוצר בשיווי משקל) מזרימים את הגז היוצא מהמגדל שהוא תערובת של התוצר SO3 עם SO2 דרך מגדל נוסף בו מטפטפים חומצה גופרתית המגיבה עם SO3 כך שהגז היוצא מהמגדל הוא בעיקר SO2 המוזרם שוב למגדל התגובה. בשיטה זו מושגת יעילות של עד 99.8% בהפיכת SO2 ל SO3.
שלב 3: תגובה עם מים לקבלת חומצה גופרתית.
כעקרון את תלת-התחמוצת SO3 ניתן להמיס במים, וכך לקבל את החומצה בתגובה formula_10 אבל המסה ישירה זו של SO3 במים אינה מעשית בשל האקסותרמיות הגבוהה של התגובה, שגורמת היווצרות אדי חומצה במקום נוזל. במקום המסה ישירה, סופחים SO3 על H2SO4 על ידי העברת גז חם דרך החומצה ומתקבל H2S2O7 (חומר הנקרא oleum) formula_11, שאותו מגיבים עם מים לקבלת התוצר הסופי formula_12.
הסרת גופרית.
שלב 1: קבלת גז SO2.
ראשיתו של תהליך זה בשריפת הגופרית וקבלת דו-תחמוצת הגופרית SO2 בתגובה formula_6 (297- קילוג'ול למול)
או, לחלופין, שריפת מימן גופרי וקבלת דו-תחמוצת הגופרית בתגובה formula_14 (1036- קילוג'ול למול)
שלב 2: חמצון SO2 ל SO3.
את דו חמוצת הגפרית מחמצנים לתלת-תחמוצת הגופרית SO3 בנוכחות הזרז חמש-תחמוצת הוונדיום V2O5. הוונדיום בדרגת חמצון 5+ מחמצן את הגפרית בתגובה formula_7 (198- קילוג'ול למול)
ומוסיפים מים לקבלת חומצה גופרתית בתגובה formula_16 (101- קילוג'ול למול)
שלב 2: זיקוק H2SO4 לנוזל בריכוז 97-98%.
formula_17 (69- קילוג'ול למול)
עקב היותה חומר פעיל מאוד, לחומצה הגופרתית שימושים רבים. להלן העיקריים שבהם:
שיטות נוספות.
שיטה פחות ידועה היא שיטת הדיסולפט ובה דיסולפט מונח בתחתית הכוס ומתווספת חומצה הידרוכלורית,
הגז שמתווצר מועבר דרך חומצה חנקתית שתשחרר אדי חנקן דו-חמצני בתגובה formula_20
שריפת גופרית עם אשלגן חנקתי בנוכחות אדי מים הייתה בשימוש לאורך ההיסטוריה, האשלגן החנקתי מחמצן את הגופרית לגופרית תלת חמצנית שמגיבה עם המים ליצירת חומצה גופרתית
ניתן להמיס גופרית דו-חמצנית בתמיסה מימית של מלח מתכת מחמצן כמו נחושת דו-כלורית או ברזל תלת כלורי בתגובות
formula_21
formula_22
ניתן גם להפיק את החומצה בדרכים פחות מוכרות באמצעות אלקטרוליזה של תמיסה מימית של נחושת גופרתית
או באמצעות מימן ברומי (בתהליך מסוכן ויקר מאוד)
בנוסף לכך, בחומצה גופרתית משתמשים לצורך ייצור דשנים מסוימים, כגון דשני זרחן ודשני אמוניה; בתהליכי זיקוק נפט ועיבוד עורות; בעת ייצור סיבים כימיים, צבעים וחומרי נפץ.
בטיחות.
בשל היותה מחמצן חזק, החומצה הגופרתית היא חומצה מסוכנת, משום שהיא מפרקת את כל התרכובות האורגניות. למשל, ערבוב חומצה גופרתית מרוכזת עם החד-סוכר גלוקוז, יגרום לכך שהגלוקוז יתפרק למים ולפחמן. במגע עם גוף חי החומצה הורסת את רקמותיו.
במגע עם העור גורמת החומצה לכוויות חמורות יותר משאר החומצות החזקות, (כגון החומצה החנקתית וחומצת המלח) בשל הנזק השניוני שנגרם מהחום שנוצר כשהחומצה מגיבה עם המים שברקמה. מסיבה זו יש לסלק את החומצה מהעור קודם לשטיפת המקום הפגוע במים במשך כ-10 עד 15 דקות.
אדי החומצה מזיקים גם הם, והם פוגעים בעיניים, בדרכי הנשימה וברקמות הריריות של הגוף. חשיפה חוזרת ונשנית לאדים של חומצה גופרתית עלולה לגרום לשחיקת השיניים.
אזור זמן
אזור זמן (באנגלית: Time zone) הוא אזור על פני כדור הארץ שבין גבולותיו השעה הרשמית והתאריך הרשמי זהים בכל מקום ובכל עונות השנה. אם מתעלמים מהקריטריון האחרון, כלומר מהנהגת שעון קיץ, יש כיום 38 אזורי זמן ברחבי העולם. אם מתחשבים גם במועדים השונים של הנהגת שעון קיץ, מספר אזורי הזמן גדל במידה ניכרת. כיום יש נטייה לתאם את מועדי הנהגת שעון הקיץ במדינות רבות, כדי לצמצם את מספר אזורי הזמן ולשפר את התיאום בין המדינות.
מאפיינים.
החלוקה לאזורי זמן החלה בשלהי המאה ה-19, לאחר שחברות הרכבת דרשו הצגת זמן עקבית לאורך מסלולה הארוך של הרכבת. עד למועד זה היה בכל יישוב זמן מקומי, שהקשה מאוד על הצגת לוח זמנים לרכבת. ב-18 בנובמבר 1883 החלו חברות הרכבת של אמריקה הצפונית להשתמש בשעון שהתבסס על חלוקתה של אמריקה הצפונית לארבעה אזורי זמן. בשנה שלאחר מכן אומץ רעיון זה ברחבי תבל.
הבדלי השעות בין המדינות נקבעים לפי מיקומן הגאוגרפי - כאשר השעון של הזמן האוניברסלי המתואם, UTC מציין את השעה במרידיאן אפס שעובר בגריניץ' שליד לונדון - מערבה ממנו השעות פוחתות ומזרחה ממנו השעות מתווספות. כך למשל, אזור הזמן UTC+2 הוא האזור שבו השעה היא 14:00 אם בגריניץ' השעה היא 12:00, ואזור הזמן UTC-5 הוא האזור שבו השעה היא 7:00 אם בגריניץ' השעה היא 12:00. בעבר היו נמדדים אזורי הזמן ביחס לשעון גריניץ' הבריטי (GMT - Greenwich Mean Time), ששונה במעט מה-UTC.
כבסיס לקביעת אזורי זמן נקבעו 24 קוי אורך שמשמשים כנקודות ייחוס. המרחק בין שני קווי אורך כאלה הוא 15 מעלות, שהיא תוצאת החילוק של 360 מעלות ב-24 שעות היממה. לכאורה, כל אזור זמן היה צריך להשתרע על פני 15 מעלות בדיוק, אבל בפועל גבולות אזורי הזמן גמישים במטרה לשמור כל מדינה או מחוז של מדינה בתחומי אזור זמן אחד, או כדי לאפשר שעה אחידה בכמה מדינות שכנות.
יש כמה מדינות גדולות במיוחד המשתרעות על-פני אזורי זמן אחדים. המדינה שכוללת את המספר הגדול ביותר של אזורי זמן היא רוסיה. כמו כן, יש מדינות שבהן נקבע אזור-ביניים כפתרון פשרה כדי למנוע את חלוקת המדינה לאזורי זמן אחדים. כך למשל קבעה הודו לעצמה אזור זמן מיוחד שמקדים בחמש שעות וחצי את השעון העולמי (UTC+5:30) כדי למנוע את חלוקת המדינה בין אזורי הזמן UTC+5 ו-UTC+6. ברפובליקה העממית של סין, שרוחבה עולה על 5,000 ק"מ ולכן מצדיק חלוקתה לחמישה אזורי זמן, יש אזור זמן יחיד - UTC+8. האחידות גורמת לכך שבמערב סין השמש זורחת ב–10 בבוקר. אזורי זמן מיוחדים נקבעים לפעמים גם מסיבות פוליטיות, כדי לבטא עצמאות מדינית. מנגד, מקובל לאחד אזורי זמן של מדינות החברות בגוף בינלאומי משותף.
בחישוב השעה במדינה מסוימת יש להביא בחשבון אם באותה מדינה חל שעון קיץ. במקרה זה יש להוסיף שעה לאזור הזמן של מדינה זו. בגריניץ' עצמה, למעשה, השעון המקומי הוא UTC+1 בתקופת שעון הקיץ בבריטניה.
אזור הזמן של ישראל.
בראשית ימי המנדט הבריטי נקבע אזור הזמן של שטח המנדט כאזור הזמן של קהיר ואתונה כלומר, מקדים בשעתיים את שעון גריניץ'. "פקודת קביעת הזמן" המנדטורית משנת 1940 קבעה את אזור הזמן הנהוג כאשר שעון הקיץ בתוקף, אך אזור הזמן הרשמי לא הוגדר בה. הפקודה המנדטורית לעניין קביעת הזמן הייתה בתוקף עד 1992, כשמועדי שעון הקיץ נקבעים בידי שר הפנים.
ב-1992 נחקק "חוק קביעת הזמן" שבו נקבע: "הזמן בישראל יקדים את הזמן האוניברסלי המתואם בשעתיים." ("זמן אוניברסלי מתואם" הוא UTC שנקבע במקום שעון גריניץ'). ב-2005 נקבעו בחוק מועדים קבועים למעבר בין שעון קיץ לשעון חורף, כדלהלן: "בכל שנה, בין יום שישי האחרון שלפני ה-2 באפריל בשעה 02:00, לבין יום ראשון האחרון שלפני י' בתשרי, בשעה 02:00, יוקדם הזמן בישראל בשעה אחת נוספת, כך שיקדים את זמן אוניברסלי מתואם בשלוש שעות".
לפיכך, אזור הזמן של ישראל מוגדר כ-UTC+2 (או IST: Israel Standard Time), ובתקופת שעון הקיץ - UTC+3 (או IDT: Israel Daylight Time).
מועדי שעון הקיץ של ישראל לא תאמו את המועדים של אף מדינה אחרת, ולכן ישראל נחשבה כבעלת אזור זמן משל עצמה.
אך כשתוקן החוק ב-2013, שקבע כי זמן החזרה לשעון חורף יהיה ביום ראשון האחרון של חודש אוקטובר, ישראל יישרה בכך קו עם מדינות מזרח אירופה.
כך או כך, ברוב ימות השנה השעה בישראל זהה לשעה ביוון, סוריה, ירדן ומדינות נוספות באפריקה, בבלקן ובצפון מזרח אירופה.
חומצה חנקתית
חומצה חנקתית (HNO3) היא חומצה מינרלית חזקה. משמשת בתגובות כימיות רבות בין המפורסמות שבהן היא תגובת הניטרציה.
ייצור.
חומצה חנקתית מופקת בתגובה בין מים לחנקן דו־חמצני:
formula_1